數字化設計與製造(第3版)（簡體書）

本書系統地闡述了數字化設計與製造技術的產生背景、學科體系、理論方法、關鍵技術以及主流應用系統。全書內容包括：近現代製造業的發展歷程、製造技術進步的典型事件和關鍵人物；數字設計與製造技術產生的背景、發展歷史、學科體系及其系統組成；產品數據在計算機中的表示與處理方法；產品數字化造型技術及其主流軟件；數字化仿真、有限元分析和虛擬樣機技術；計算機輔助工藝規劃技術、成組技術以及數控加工技術；逆向工程與快速原型製造技術；產品數字化開發的集成技術。本書內容新穎、體系結構完整、系統性強，力求反映產品數字化設計與製造技術的全貌和*新發展動態。全書注重基本概念、原理和方法的闡述，提供不少數字化設計與製造技術的應用案例，並附有一定數量的思考題和習題。

蘇春，東南大學教授、博士生導師。

前 言第 １ 章 引言………………………………………………………………………………… １１?? １ 工業革命與製造業變革 ……………………………………………………………… １１?? １?? １ 第一次工業革命 ………………………………………………………………… １１?? １?? ２ 第二次工業革命 ………………………………………………………………… ３１?? １?? ３ 第三次工業革命 ……………………………………………………………… １５１?? １?? ４ 第四次工業革命 ……………………………………………………………… ２９１?? ２ 製造與製造業 ……………………………………………………………………… ３５１?? ２?? １ 製造與製造業的基本概念 …………………………………………………… ３６１?? ２?? ２ 製造系統的組成與分類 ……………………………………………………… ３９１?? ３ 現代製造業面臨的挑戰及其發展趨勢 …………………………………………… ４０思考題及習題 ……………………………………………………………………………… ４４第 ２ 章 數字化設計與製造技術概述 ………………………………………………… ４８２?? １ 數字化設計與製造技術的學科體系 ……………………………………………… ４８２?? ２ 數字化設計與製造技術的特點 …………………………………………………… ５３２?? ３ 數字化設計與製造技術的歷史與發展趨勢 ……………………………………… ５５２?? ４ 產品數字化設計與製造案例 ……………………………………………………… ６４思考題及習題 ……………………………………………………………………………… ７１第 ３ 章 產品數字化開發技術基礎 …………………………………………………… ７３３?? １ 工程數據的類型及其數字化處理方法 …………………………………………… ７３３?? １?? １ 工程數據的類型 ……………………………………………………………… ７３３?? １?? ２ 工程數據的數字化處理方法 ………………………………………………… ７５３?? ２ 數表的程序化處理 ………………………………………………………………… ７５３?? ２?? １ 簡單數表的程序化處理 ……………………………………………………… ７５３?? ２?? ２ 列表函數數表的插值處理 …………………………………………………… ７６３?? ３ 線圖的程序化處理 ………………………………………………………………… ７７３?? ３?? １ 線圖的表格化處理 …………………………………………………………… ７７３?? ３?? ２ 線圖的公式化處理 …………………………………………………………… ７７數字化設計與製造 第 ３ 版Ⅵ３?? ４ 數據文件 …………………………………………………………………………… ７９３?? ４?? １ 數據文件的生成與檢索 ……………………………………………………… ７９３?? ４?? ２ 工程數據的文件化處理 ……………………………………………………… ７９３?? ５ 數據結構與數據庫技術 …………………………………………………………… ７９３?? ５?? １ 數據結構 ……………………………………………………………………… ８０３?? ５?? ２ 數據庫技術 …………………………………………………………………… ８３３?? ６ 曲線和曲面的表示 ………………………………………………………………… ８５３?? ６?? １ 曲線和曲面的基本概念 ……………………………………………………… ８６３?? ６?? ２ 曲線和曲面的參數化表示 …………………………………………………… ８６３?? ６?? ３ 參數化曲線的表示及其幾何特性 …………………………………………… ８８３?? ６?? ４ 常用的參數化曲線 …………………………………………………………… ９０３?? ６?? ５ 常用的參數化曲面 …………………………………………………………… ９４３?? ７ 工程數據數字化處理軟件開發案例 ……………………………………………… ９６思考題及習題 …………………………………………………………………………… １０２第 ４ 章 產品數字化設計技術 ………………………………………………………… １０４４?? １ 數字化設計技術概述 ……………………………………………………………… １０４４?? ２ 幾何形體在計算機中的表示 ……………………………………………………… １０８４?? ２?? １ 幾何信息和拓撲信息 ………………………………………………………… １０８４?? ２?? ２ 形體的定義及表示形式 ……………………………………………………… １０９４?? ３ 產品造型技術 ……………………………………………………………………… １１１４?? ３?? １ 線框造型 ……………………………………………………………………… １１１４?? ３?? ２ 曲面造型 ……………………………………………………………………… １１２４?? ３?? ３ 實體造型 ……………………………………………………………………… １１４４?? ３?? ４ 特徵造型 ……………………………………………………………………… １１７４?? ３?? ５ 參數化造型 …………………………………………………………………… １１９４?? ３?? ６ 參數化特徵造型 ……………………………………………………………… １２０４?? ３?? ７ 直接造型和同步造型 ………………………………………………………… １２４４?? ３?? ８ 基於模型的產品定義 ………………………………………………………… １２５４?? ３?? ９ 基於模型的企業 ……………………………………………………………… １３４４?? ４ 數字化裝配技術 …………………………………………………………………… １３８４?? ４?? １ 數字化裝配的基本概念 ……………………………………………………… １３８４?? ４?? ２ 數字化裝配的功能與操作 …………………………………………………… １３９４?? ５ 幾何形體渲染技術 ………………………………………………………………… １４２４?? ５?? １ 消隱 …………………………………………………………………………… １４３４?? ５?? ２ 光照 …………………………………………………………………………… １４３４?? ５?? ３ 紋理 …………………………………………………………………………… １４４４?? ５?? ４ 顏色 …………………………………………………………………………… １４５４?? ６ 主流數字化設計軟件介紹 ………………………………………………………… １４５思考題及習題 …………………………………………………………………………… １４８目 錄Ⅶ第 ５ 章 數字化仿真技術 ……………………………………………………………… １５２５?? １ 數字化仿真技術概述 ……………………………………………………………… １５２５?? １?? １ 數字化仿真技術及其分類 …………………………………………………… １５２５?? １?? ２ 數字化仿真的基本步驟 ……………………………………………………… １５８５?? ２ 數字化仿真技術中的有限元法 …………………………………………………… １５９５?? ２?? １ 有限元法的基本概念 ………………………………………………………… １５９５?? ２?? ２ 有限元法的求解步驟 ………………………………………………………… １６０５?? ２?? ３ 有限元分析軟件的模塊組成和主流軟件介紹 ……………………………… １６４５?? ２?? ４ 數字化仿真應用案例 ………………………………………………………… １６７５?? ３ 虛擬樣機技術 ……………………………………………………………………… １７３５?? ３?? １ 虛擬樣機技術概述 …………………………………………………………… １７３５?? ３?? ２ 主流虛擬樣機解決方案 ……………………………………………………… １７６思考題及習題 …………………………………………………………………………… １８５第 ６ 章 數字化製造技術 ……………………………………………………………… １８６６?? １ 數字化製造技術概述 ……………………………………………………………… １８６６?? ２ 計算機輔助工藝規劃技術 ………………………………………………………… １８８６?? ２?? １ 計算機輔助工藝規劃的基本概念 …………………………………………… １８８６?? ２?? ２ 計算機輔助工藝規劃的功能模塊 …………………………………………… １９１６?? ２?? ３ 計算機輔助工藝規劃的類型 ………………………………………………… １９２６?? ２?? ４ 基於三維模型的工藝規劃與應用案例 ……………………………………… １９３６?? ３ 成組技術 …………………………………………………………………………… １９８６?? ３?? １ 成組技術的基本概念 ………………………………………………………… １９８６?? ３?? ２ 零件的分類編碼體系 ………………………………………………………… １９９６?? ３?? ３ 成組技術應用案例 …………………………………………………………… ２０１６?? ４ 數控加工技術 ……………………………………………………………………… ２０９６?? ????? １ 數控加工的基本概念 ………………………………………………………… ２０９６?? ４?? ２ 數控機床的組成及分類 ……………………………………………………… ２０９６?? ４?? ３ 數控編程技術 ………………………………………………………………… ２１４思考題及習題 …………………………………………………………………………… ２３５第 ７ 章 逆向工程與增材製造技術 …………………………………………………… ２３８７?? １ 逆向工程技術概述 ………………………………………………………………… ２３８７?? ２ 逆向工程的類型與實施步驟 ……………………………………………………… ２３９７?? ３ 實物逆向工程及其關鍵技術 ……………………………………………………… ２４１７?? ３?? １ 逆向對象的坐標數據測量 …………………………………………………… ２４２７?? ３?? ２ 實物逆向的數據處理與模型重構 …………………………………………… ２４５７?? ４ 逆向工程技術應用案例 …………………………………………………………… ２４８７?? ５ 常用逆向工程軟件介紹 …………………………………………………………… ２５０７?? ６ 增材製造技術 ……………………………………………………………………… ２５２７?? ６?? １ 增材製造技術概述 …………………………………………………………… ２５２數字化設計與製造 第 ３ 版Ⅷ７?? ６?? ２ 典型的增材製造工藝與設備 ………………………………………………… ２５８７?? ７ 增材製造技術的發展趨勢 ………………………………………………………… ２６５思考題及習題 …………………………………………………………………………… ２６７第 ８ 章 數字化管理技術 ……………………………………………………………… ２６９８?? １ 產品數據管理技術 ………………………………………………………………… ２６９８?? ２ 產品全生命週期管理技術 ………………………………………………………… ２７３８?? ３ 企業資源計劃 ……………………………………………………………………… ２８１８?? ４ 製造執行系統 ……………………………………………………………………… ２８８思考題及習題 …………………………………………………………………………… ２９２第 ９ 章 產品數字化開發集成技術 …………………………………………………… ２９３９?? １ 概述 ………………………………………………………………………………… ２９３９?? ２ 柔性製造系統 ……………………………………………………………………… ２９３９?? ２?? １ 柔性製造系統概述 …………………………………………………………… ２９３９?? ２?? ２ 柔性製造系統的組成與分類 ………………………………………………… ２９４９?? ３ 計算機集成製造系統 ……………………………………………………………… ２９９９?? ３?? １ 計算機集成製造的定義 ……………………………………………………… ２９９９?? ３?? ２ 計算機集成製造系統的分類 ………………………………………………… ３０３９?? ３?? ３ 計算機集成製造系統的開發模式與實施 …………………………………… ３０４９?? ４ 協同設計技術 ……………………………………………………………………… ３０５９?? ４?? １ 協同設計技術的發展及定義 ………………………………………………… ３０５９?? ４?? ２ 協同設計的關鍵技術 ………………………………………………………… ３０７９?? ４?? ３ 協同設計的體系結構 ………………………………………………………… ３０９９?? ４?? ４ 協同設計工具 ………………………………………………………………… ３１２９?? ５ 網絡化製造技術 …………………………………………………………………… ３１４９?? ５?? １ 網絡化製造的定義 …………………………………………………………… ３１４９?? ５?? ２ 網絡化製造系統的體系結構 ………………………………………………… ３１６９?? ５?? ３ 網絡化製造的基礎技術 ……………………………………………………… ３２１９?? ６ 並行工程 …………………………………………………………………………… ３２２９?? ６?? １ 並行工程的定義 ……………………………………………………………… ３２２９?? ６?? ２ 並行工程的特點 ……………………………………………………………… ３２３９?? ６?? ３ 並行工程的關鍵技術 ………………………………………………………… ３２４９?? ７ 制造物聯與工業互聯網 …………………………………………………………… ３２７９?? ８ 數字化企業 ………………………………………………………………………… ３３３９?? ８?? １ 數字化企業的定義 …………………………………………………………… ３３３９?? ８?? ２ 數字化企業的構建 …………………………………………………………… ３３５９?? ８?? ３ 數字化企業的案例分析 ……………………………………………………… ３３７思考題及習題 …………………………………………………………………………… ３４１參考文獻 …………………………………………………………………………………… ３４３