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出版者:Cengage Learning

作者:Alan J. Kalameja

出品人:

页数:900

译者:

出版时间:2002-12-9

价格:USD 76.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781401826741

丛书系列:

图书标签:

• Autodesk Inventor
• Inventor 6
• CAD
• 机械设计
• CAM
• 三维建模
• 工程制图
• 软件教程
• 工业设计
• 数字化原型
• 制造业

《机械设计精粹：三维建模与制造协同》 内容概要 这是一本旨在为机械设计与制造领域的专业人士、学生以及爱好者提供全面指导的图书。本书深入探讨了现代机械设计流程中的核心理念、技术与实践，特别聚焦于三维数字建模作为设计起点，以及如何将设计成果有效地转化为实际生产制造的各个环节。本书并非侧重于介绍某一特定软件的命令与功能，而是致力于讲解设计思维、工程原理与数字化流程的融合，从而帮助读者掌握在复杂工程项目中实现高效、精确、创新的关键能力。 核心主题与内容解析 本书从宏观的设计哲学入手，逐步深入到微观的技术细节，力求为读者构建一个清晰、完整的机械设计与制造知识体系。 第一部分：数字设计思维与三维建模基础 设计思维的演进与应用： 探讨从传统二维制图到三维数字建模的演进历程，分析三维建模如何改变了设计者的思维模式，从“绘制”到“构建”。讲解以用户需求为导向、以产品功能为核心的设计流程，以及如何在设计初期就考虑制造、装配、维护等全生命周期的因素。 参数化建模原理与优势： 详细阐述参数化建模的核心概念，包括草图约束、尺寸驱动、特征关系等。通过丰富的实例，展示参数化建模如何实现设计的灵活性、可追溯性与自动化修改，从而极大地提高设计效率和准确性。 三维模型构建策略： 教授从基础几何体、扫描数据到复杂曲面的建模方法。讲解如何根据零件的几何特征、功能需求以及后续的加工工艺，选择最优的建模策略。重点介绍特征化建模、部件装配、工程图生成等关键步骤，并强调模型的逻辑性与完整性。 数字化设计中的关键要素： 深入分析模型的尺寸精度、拓扑结构、材质属性等在设计中的重要性。探讨如何通过合理设置模型属性，为后续的仿真分析、渲染展示和工艺规划奠定基础。 第二部分：设计优化与工程分析 基于模型的仿真与验证： 介绍如何利用三维模型进行有限元分析（FEA），评估结构的强度、刚度、稳定性等。讲解应力、应变、位移的云图解读，以及如何根据仿真结果调整设计，优化结构布局，提高产品性能。 运动仿真与机构分析： 演示如何对装配体进行运动仿真，验证机构的运动规律、干涉情况和运动平稳性。讲解关键运动副的设置、约束关系的定义，以及如何通过仿真发现潜在的机构冲突和优化设计。 可制造性设计（DFM）与可装配性设计（DFA）： 强调在设计过程中尽早考虑制造和装配的可行性。详细讲解工艺限制、公差要求、装配顺序等对产品成本、质量和生产周期的影响。通过实例展示如何通过改进模型设计，降低制造成本，提高装配效率。 表面处理与材料选择： 探讨不同材料的力学性能、热学性能、电学性能等，以及它们在机械设计中的应用。讲解表面处理工艺（如电镀、喷涂、热处理）对产品性能和外观的影响，以及如何根据设计需求和成本进行合理选择。 第三部分：数字化制造与协同流程 从模型到制造：CAM编程基础： 介绍计算机辅助制造（CAM）的基本原理，以及如何从三维模型生成数控（NC）刀具路径。讲解不同的加工策略（如2D、3D加工），刀具参数的设置，以及仿真验证加工过程的重要性，以避免碰撞和提高加工效率。 三维打印与快速原型制造： 深入探讨三维打印技术在产品开发中的应用，包括材料选择、切片软件的使用、后处理等。分析三维打印如何缩短产品研发周期，实现复杂结构的自由制造，以及与传统制造方法的结合。 模具设计与制造协同： 讲解模具（如注塑模、冲压模）设计中的关键要素，包括分型面、流道、冷却系统、顶出系统等。强调模具设计与产品设计的紧密联系，以及如何通过数字模拟优化模具结构，提高成型质量。 数字化制造中的数据管理与协同： 探讨在数字化工作流程中，模型数据、工程图、工艺文件等的有效管理与共享。讲解产品生命周期管理（PLM）系统在协同设计、版本控制、知识沉淀等方面的作用，以及如何实现设计、制造、质量检测等部门之间的无缝对接。 第四部分：面向未来的设计与制造趋势 人工智能与机器学习在设计中的应用： 展望人工智能和机器学习技术在设计优化、参数选择、缺陷预测等方面的前景，以及如何利用这些技术实现更智能化的设计。 数字化孪生与工业物联网： 介绍数字化孪生（Digital Twin）的概念，以及如何通过将物理实体映射到数字空间，实现对产品运行状态的实时监控、预测性维护和性能优化。 可持续设计与绿色制造： 关注在设计过程中对环境影响的考量，包括材料的环保性、能源消耗、产品生命周期结束后的处理等。探讨如何通过数字化工具实现更环保、更可持续的制造。 本书特色 理论与实践并重： 本书不仅讲解核心的理论知识，更通过大量的案例分析和实践指导，帮助读者将理论知识转化为实际操作能力。 流程导向： 强调从设计构思到最终制造的完整流程，帮助读者理解各环节之间的关联性，从而提升整体工作效率。 前瞻性视角： 关注行业发展趋势，引导读者了解前沿技术在机械设计与制造领域的应用前景。 独立于特定软件： 虽然书中会引用一些概念和流程，但其核心在于普适性的设计原理和方法论，使读者能够举一反三，灵活应用于不同的设计工具。 适用人群 机械工程、工业设计、制造工程等专业的在校学生。 机械工程师、产品设计师、工艺工程师、模具工程师等行业从业者。 对机械设计与制造技术感兴趣的业余爱好者和创客。 通过阅读本书，读者将能够更深刻地理解现代机械设计与制造的精髓，掌握利用数字化工具提升设计创新能力和生产效率的关键技能，为应对日益复杂的工程挑战奠定坚实的基础。

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我对这本书的期待值其实是抱着一丝忐忑的，毕竟版本号“6”在今天的视角来看，绝对是老古董了。我原本以为，打开这本书，里面呈现的界面和工具栏大概率会和我现在工作台上的软件界面产生巨大的鸿沟，导致我看不懂，或者学了也用不上。但实际体验下来，我发现我的担忧是多余的，甚至可以说是庆幸。这本书的**核心建模哲学**，也就是参数化设计的内在逻辑，在 Inventor 的历代版本中其实是有很强的延续性的。作者在讲解“零件环境”中的“拉伸”、“旋转”、“扫掠”等基本操作时，所用的图示和步骤，虽然界面元素可能略有不同，但其背后的**逻辑步骤和命令意图**是完全一致的。更让我惊喜的是，它对“约束关系”和“装配体的运动学分析”的讲解，采用了非常清晰的、**类比生活实例**的方式。比如，它不会直接抛出一个复杂的公式，而是会拿自行车链条的啮合或者门铰链的转动来举例说明如何设置运动副。这种教学方法极大地降低了抽象概念的理解难度。我甚至觉得，正是因为它的版本相对老旧，反而迫使作者必须专注于**最核心、最不变的原理**，而不是去炫耀那些版本更新带来的“花哨”功能。对于想深入理解CAD软件“灵魂”的人来说，这或许是比最新的手册更具价值的财富。

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这本书的封面设计，说实话，挺朴实无华的，一看就知道是那种老老实实讲技术的书，没有太多花里胡哨的渲染图或者炫目的色彩。我是在一个朋友的推荐下买的，当时我对三维建模这个领域还处于一个非常初级的摸索阶段，市面上那些最新的版本教程多如牛毛，反而让我这个新手有点无从下手，总觉得新东西太快，基础没打牢就想学高级技巧。这本《Autodesk Inventor 6》的厚度适中，拿在手里很有分量感，纸张的质量也算对得起这个年代的书籍了，不至于翻几页就卷边或者弄脏。内容方面，我从头翻看下来，感觉作者的出发点非常清晰：不是要追逐最新的功能列表，而是要**彻底打磨基础操作的逻辑**。它不像一些新书那样，一上来就堆砌那些我根本用不上的参数化、钣金展开的复杂技巧，而是花了大量的篇幅去讲解**草图的约束逻辑**和**特征的建立顺序**。尤其是关于“基准特征”的讲解，细致到了每一个轴、每一个面的定义优先级，这对我理解“为什么我的模型总是出错”提供了醍醐灌顶的认识。读完前几章，我发现自己不再是死记硬背菜单位置，而是开始真正理解软件是如何“思考”一个三维模型的。对于那些和我一样，想从零开始，把“绘图语言”彻底弄明白的工程师或者学生来说，这本书绝对是一剂强心针，它让你把地基打得异常坚固，远比学一堆新功能键要来得实在和耐用。

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从使用体验上来说，这本书的**索引和目录结构**设计得极为人性化，这对于一本技术参考书而言至关重要。通常情况下，一本厚书，如果找不到需要的知识点，那它就只是一块占地方的砖头。这本书的目录层级划分非常清晰，每一章节的主题明确，更难能可贵的是，它在章节末尾设置了一个“**常见问题与排除**”的小节。这个小节的内容，与其说是解答FAQ，不如说是对本章知识点的一种**逆向验证**。它会列出一些“如果你在A步骤失败了，可能是因为你忽略了B约束”，这种基于错误场景的反向引导，极大地提高了我的学习效率。我不需要每次都从头学起，而是可以直接定位到我当前操作的“瓶颈”所在。此外，书中的配图虽然是早期软件版本的截图，分辨率和色彩饱满度确实不如现在，但它们的**清晰度和标注的准确性**是无可挑剔的。所有的操作路径和鼠标点击位置都用粗黑的箭头清晰标示，即便是很多年后回过头来看，也不会因为图示过时而产生阅读障碍。这充分体现了作者在内容组织上所下的苦心，让这本书具备了极强的**长期参考价值**。

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这本书的阅读体验，怎么说呢，它更像是一本**工程师的工具手册**，而不是一本面向大众的“速成指南”。它的行文风格非常**严谨且富有逻辑层次感**，几乎没有那种为了拉近和读者的距离而采用的轻松、口语化的表达。每一个步骤的描述都精确到小数点后几位（当然这是夸张的说法，但重点是其精确性），例如，在描述曲面创建时，对“曲率连续性”的解释，用了好几页的篇幅，配上了多角度的截面图。我个人是偏爱这种风格的，因为它意味着我可以**百分之百相信**书中的每一个操作步骤都不会因为描述的模糊性而导致失败。然而，对于初学者来说，这可能是一个挑战。我记得我第一次尝试跟着书里做一个复杂的螺旋楼梯模型时，光是理解作者描述的“边界混合曲面的端点处理”这一小节，就反复阅读了不下五遍，并且不得不暂停阅读，打开软件自行尝试和修正。这本书的**深度是毋庸置疑的**，它要求读者不仅要“动手”，更要“动脑”，去消化那些看似枯燥的专业术语背后的几何学意义。它不是那种读完就能立刻做出精美渲染图的书，而是让你在遇到结构难题时，知道该去翻阅哪一章，找到可以借鉴的**设计范例和解决思路**的书。

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我购买这本书的主要目的之一，是想系统学习Inventor在**钣金设计模块**中的应用，因为我的日常工作涉及到大量需要精密折弯的金属部件。市面上很多关于钣金的教程，要么是泛泛而谈，要么就是直接展示如何使用“一键展开”功能，但对于**如何设计一个合理的展开草图**、**如何处理复杂的圆角和切口对材料应力的影响**，则鲜有深入探讨。这本《Autodesk Inventor 6》在这方面给我带来了极大的惊喜。它没有避开复杂性，反而迎难而上。书中有一个专门的章节，详细拆解了一个通风管道接头的制作流程，不仅仅是建模，更是探讨了**基于实际加工限制**来优化设计模型的思路。例如，作者详细解释了为什么在某个特定的角落需要加入一个“假切口”来保证实际冲压时不会撕裂材料，这种超越软件操作层面的“工程经验”的传授，是我在其他任何电子教程中都未曾见过的。这种融入了**制造工艺知识**的讲解，使得这本书的价值远远超出了一个单纯的“软件操作手册”的范畴，它更像是一位经验丰富的老技师在给你传授“做实事”的方法论。

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