數(shù)字化設(shè)計(jì)制造仿真與模擬（上冊(cè)）

前言

本書(shū)是作者們?cè)趶氖露嗄戤a(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、模具設(shè)計(jì)制造、機(jī)械加工與成型技術(shù)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在結(jié)合工程需要的前提下，通過(guò)不斷應(yīng)用、總結(jié)與開(kāi)發(fā)而編寫(xiě)的。本書(shū)在選材內(nèi)容、實(shí)例分析、理論基礎(chǔ)、技術(shù)發(fā)展等方面都做了精心的編排，介紹了一定理論基礎(chǔ)與技術(shù)信息，突出了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造仿真的應(yīng)用與發(fā)展的同時(shí)，兼顧了數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化制造仿真方面的實(shí)例應(yīng)用。書(shū)中提供的實(shí)例可有效地指導(dǎo)讀者進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字化制造與仿真相關(guān)方面的工程應(yīng)用，并且兼顧了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造仿真與協(xié)同技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性和實(shí)用性。全書(shū)（上、下冊(cè)）共分9章，各章除包括了基本理論、工程應(yīng)用實(shí)例、優(yōu)化分析算例操作外，書(shū)中提供了大量的工程設(shè)計(jì)制造必備的實(shí)用信息，包括各種設(shè)計(jì)工具平臺(tái)、各種優(yōu)化分析軟件、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、制造工藝信息、成功案例的介紹等。各章除介紹理論基礎(chǔ)內(nèi)容外，都安排了相關(guān)實(shí)例練習(xí)的形式進(jìn)行了講解，同時(shí)將工程應(yīng)用的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也安排了相關(guān)小節(jié)進(jìn)行了介紹。本書(shū)前五章（上冊(cè)）以數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用為主要對(duì)象，重點(diǎn)在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)、產(chǎn)品逆向工程應(yīng)用與經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析應(yīng)用基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)技巧、計(jì)算流體力學(xué)分析應(yīng)用方面進(jìn)行了講解。書(shū)中不僅提供了相關(guān)的理論基礎(chǔ)與實(shí)際工程應(yīng)用指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)以大量的實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明，如座椅逆向工程設(shè)計(jì)、大型回轉(zhuǎn)殼體靈敏度設(shè)計(jì)、梁體振動(dòng)分析、大型回轉(zhuǎn)殼體結(jié)構(gòu)力學(xué)綜合性能分析、飛行器與船舶推進(jìn)流體力學(xué)分析實(shí)例應(yīng)用等。本書(shū)后四章（下冊(cè)）以產(chǎn)品制造工藝仿真與優(yōu)化為對(duì)象，分別介紹了復(fù)合材料制品成型工藝與優(yōu)化設(shè)計(jì)、塑性成形數(shù)字化模具設(shè)計(jì)、塑性成形模擬與工藝仿真優(yōu)化、數(shù)控機(jī)床加工與仿真模擬等數(shù)字化制造仿真模擬方面的核心內(nèi)容。書(shū)中提供的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例對(duì)于提高復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)與優(yōu)化、數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造、塑性成形模擬優(yōu)化工藝、數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用水平等先進(jìn)數(shù)字化制造、模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用水平非常有實(shí)用的工程指導(dǎo)意義。在復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，除基本的成型工藝外，重點(diǎn)對(duì)復(fù)合材料彈翼、復(fù)合材料氣瓶、復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的設(shè)計(jì)優(yōu)化、制造模擬的實(shí)例應(yīng)用進(jìn)行了講解。在介紹注塑模具、沖壓模具、鑄造模具的高效設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例的同時(shí)，重點(diǎn)介紹了注塑成型模擬、板料拉深成形模擬、產(chǎn)品鑄造仿真模擬等模擬仿真與工藝方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在數(shù)控加工方面，重點(diǎn)以數(shù)控機(jī)床加工編程與加工運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)仿真、薄壁件數(shù)控加工變形模擬與控制、數(shù)控機(jī)床雕刻加工與模具銑削編程實(shí)例應(yīng)用為主要對(duì)象進(jìn)行了講解，還對(duì)數(shù)控加工金屬切削的仿真模擬應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

內(nèi)容概要

本書(shū)是作者以數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化技術(shù)、數(shù)字化制造與模擬技術(shù)應(yīng)用為主要對(duì)象，在從事多年工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在結(jié)合工程產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造應(yīng)用需求的條件下，通過(guò)不斷應(yīng)用、總結(jié)、研究開(kāi)發(fā)編寫(xiě)而成的。        本書(shū)(上、下冊(cè))共分9章，第1～5章為上冊(cè)，以數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用為主要對(duì)象，重點(diǎn)在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)、產(chǎn)品逆向工程應(yīng)用與經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析應(yīng)用基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)技巧、計(jì)算流體力學(xué)分析應(yīng)用方面進(jìn)行了講解。書(shū)中不僅提供了相關(guān)的理論基礎(chǔ)與實(shí)際工程應(yīng)用指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)以大量的實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明，如座椅逆向工程設(shè)計(jì)、大型回轉(zhuǎn)殼體靈敏度設(shè)計(jì)、梁體振動(dòng)分析、大型回轉(zhuǎn)殼體結(jié)構(gòu)力學(xué)綜合性能分析、飛行器與船舶推進(jìn)流體力學(xué)分析實(shí)例應(yīng)用等。    第6～9章為下冊(cè)，重點(diǎn)介紹了復(fù)合材料制品優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析、產(chǎn)品數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控加工編程與仿真模擬等先進(jìn)的數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用。書(shū)中提供的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例對(duì)提高復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)與優(yōu)化、數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與制造、塑性成形模擬優(yōu)化工藝、數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用水平等先進(jìn)數(shù)字化制造、模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用水平有非常實(shí)用的工程指導(dǎo)意義。    本書(shū)理論豐富，信息量大，覆蓋面廣，且實(shí)用性強(qiáng)，工程應(yīng)用價(jià)值高。    本書(shū)可供產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，機(jī)械制造、材料加工工藝人員學(xué)習(xí)參考，也可供高等院校機(jī)械制造工藝與裝備、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化、材料加工工程、工程力學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、高分子復(fù)合材料等專業(yè)師生參考。

書(shū)籍目錄

第一章　數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、仿真模擬基礎(chǔ)第二章　外觀設(shè)計(jì)與逆向工程第三章　數(shù)字化設(shè)計(jì)CAE應(yīng)用基礎(chǔ)第四章　結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)與流體第五章　CAE化優(yōu)化分析綜合實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（2）建模的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題在艇身CAD模型的建立過(guò)程中，有以下幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題是必須要注意的，能否正確地處理這些問(wèn)題往往是最后建立的模型是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵。1）由接觸式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)際上是測(cè)頭中心的坐標(biāo)值，因此對(duì)測(cè)頭半徑的補(bǔ)償是必須要考慮到的。比較一般的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法是二維的，由于像轎車內(nèi)門(mén)板這樣的覆蓋件表面為不規(guī)則的復(fù)雜曲面，測(cè)頭與工件的接觸點(diǎn)并不位于測(cè)頭中心所確定的測(cè)量平面內(nèi)，在測(cè)量平面內(nèi)對(duì)測(cè)頭進(jìn)行二維補(bǔ)償，必然會(huì)有較大誤差，不能滿足艇身要求精度較高的條件，所以必須采用三維的測(cè)頭半徑補(bǔ)償方法。目前對(duì)測(cè)頭半徑的三維補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ脖容^多。一種實(shí)用的方法是先將被測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化處理，然后以雙有序的節(jié)點(diǎn)為交點(diǎn)形成網(wǎng)絡(luò)線，這些網(wǎng)絡(luò)線能夠反映被測(cè)量曲面的特征。從而簡(jiǎn)化測(cè)量操作，取消對(duì)各截面內(nèi)采樣點(diǎn)及采樣點(diǎn)位置的限制，而且可以使測(cè)頭半徑的三維補(bǔ)償適合于多種不同類型復(fù)雜曲面。根據(jù)測(cè)頭中心軌跡曲面與被測(cè)曲面上各點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從測(cè)頭中心坐標(biāo)點(diǎn)找到被測(cè)表面上對(duì)應(yīng)的測(cè)頭觸點(diǎn)坐標(biāo)，從而進(jìn)行測(cè)頭半徑的三維補(bǔ)償。2）交換數(shù)據(jù)所采用的標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)得的掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入專門(mén)的造型軟件中之前，必須先將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式文件，而最后造型工作完成之后，在將模型轉(zhuǎn)入其他的CAM或CAE系統(tǒng)中之前，同樣涉及到數(shù)據(jù)交換的問(wèn)題?？紤]到系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方便，應(yīng)盡可能采用通用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。建議采用最為常用的IG-Es格式，一般的CAD／CAM／CAE系統(tǒng)都有專門(mén)的IGES接口。3）在造型軟件上進(jìn)行的造型工作中，對(duì)所要建立的模型必須有長(zhǎng)時(shí)間的仔細(xì)揣摩，并且盡可能地利用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖和原模型（或產(chǎn)品）以及從最初掃描所得到的輪廓線，獲得對(duì)其結(jié)構(gòu)上的整體認(rèn)識(shí)和把握。另外要充分熟知并利用造型軟件的各種功能。4）最后建立模型的好壞不僅取決于模型對(duì)實(shí)物形狀的擬合程度，也取決于曲面是否光順以及曲面的連接是否光滑。由于直接從通過(guò)掃描實(shí)物表面得到的輪廓線上點(diǎn)取型值點(diǎn)，因此只要型值點(diǎn)的選取能保證位置準(zhǔn)確而且數(shù)量足夠多，則由此而得的曲線和曲面就能滿足對(duì)實(shí)物的擬合精度要求。另外，曲線和曲面的光順是一個(gè)應(yīng)該特別注意的問(wèn)題，一般來(lái)講，滿足曲線光順的條件是：①二階光滑，即曲率連續(xù)；②曲線不存在多余的拐點(diǎn)；③曲率變化比較均勻。滿足曲面光順的條件是：①構(gòu)成曲面的關(guān)鍵曲線光順；②曲面的網(wǎng)格線無(wú)多余的拐點(diǎn)；③曲面高斯曲率變化均勻，在4～5之間。一般是通過(guò)對(duì)曲面進(jìn)行渲染處理，借此來(lái)檢驗(yàn)曲面的光順性。通過(guò)透視渲染、鏡面反射、透明、倒影、多重光源等處理手段，可以產(chǎn)生逼真的、視覺(jué)感良好的圖像，從各個(gè)角度觀察所生成的曲面光順度，可以全面地判斷整個(gè)曲面的光順性。

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《數(shù)字化設(shè)計(jì)制造仿真與模擬(上冊(cè))》由機(jī)械工業(yè)出版社出版。

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