数字化设计与制造是以计算机建模与仿真为基础、以提高产品开发质量和效率为目标的相关技术的有机集成。本书基于作者从事数字化设计与制造领域的研究成果和技术项目经验，系统地介绍了数字化设计与制造相关技术的内涵与外延、研究现状与发展趋势，并对实际应用案例进行了详细的分析与说明。全书共分7章，包括绪论、数字化建模技术、数字化样机技术、数字化加工仿真技术、数字化装配技术、数字化控制技术和应用实例分析。
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教授/博士生导师，建龙特聘教授，入选辽宁省百千万人才工程"千层次"和沈阳市高层次"拔尖人才"。
目录
第1章 绪论 1
1.1 数字化内涵与外延 1
1.1.1 数字化技术简介 1
1.1.2 产品开发的流程 2
1.2 数字化现状及国内外发展趋势 4
1.2.1 数字化技术的发展史 4
1.2.2 数字化技术的发展现状 6
1.2.3 数字化技术的发展趋势 6
1.3 数字化设计与制造技术 8
1.3.1 数字化设计与制造技术的基础 8
1.3.2 数字化设计与制造技术的特点 9
1.4 数字化设计与制造在机械产品中的应用 14
1.4.1 3D打印成型件的制备 14
1.4.2 大国鲲鹏运-20的数字化制造 15
1.5 数字化设计与制造框架体系 16
第2章 数字化建模技术 18
2.1 数字化几何建模基础 18
2.1.1 数字化几何建模定义 18
2.1.2 计算机的图形变换 18
2.2 几何建模模式 21
2.2.1 线框、表面、实体建模技术 22
2.2.2 特征建模和参数化建模技术 23
2.2.3 建模规则 26
2.2.4 建模处理过程 27
2.3 建模的数据处理 31
2.3.1 工程数据的类型 31
2.3.2 工程数据的数字化处理方法 32
2.4 建模仿真步骤及有效方法 32
2.5 数字化建模的关键技术 34
2.6 主流数字化建模软件简介 35
第3章 数字化样机技术 39
3.1 数字化样机的内涵与外延 39
3.1.1 数字化样机的概念 39
3.1.2 数字化样机的特点 40
3.1.3 数字化样机的关键技术 41
3.1.4 数字化样机的应用 42
3.2 数字化样机的运动学与动力学分析 43
3.2.1 数字化仿真分析的内涵 43
3.2.2 数字化仿真分析的一般过程 44
3.2.3 数字化仿真分析技术 45
3.2.4 基于数字化样机的机器人运动学和动力学仿真分析 49
3.3 数字化样机的有限元分析 57
3.3.1 有限元法分析的基本思想 57
3.3.2 有限元法分析的基本步骤 57
3.3.3 ANSYS软件简介 59
3.3.4 基于数字化样机的盾构机滚刀有限元分析 60
第4章 数字化加工仿真技术 64
4.1 数字化加工仿真概述 64
4.2 数控加工几何仿真 65
4.2.1 曲面加工的刀具轨迹可视化仿真 65
4.2.2 叶片的多轴车铣加工模拟仿真 69
4.3 数控加工物理仿真 72
4.3.1 数控加工切屑形状仿真 72
4.3.2 数控加工过程力学仿真 74
4.3.3 数控加工振动与加工稳定性仿真 77
4.3.4 数控加工工件表面形貌仿真 81
第5章 数字化装配技术 84
5.1 数字化装配技术概述 84
5.1.1 数字化装配的概念 84
5.1.2 数字化装配的发展概况 84
5.1.3 数字化装配的特点 85
5.1.4 数字化装配系统的需求 86
5.2 数字化装配的关键技术 87
5.2.1 装配信息建模 87
5.2.2 装配序列规划 90
5.2.3 虚拟现实和增强现实 94
5.3 总装生产线大部件物流分析实例解析 96
第6章 数字化控制技术 103
6.1 自动控制系统及其仿真概述 103
6.1.1 控制系统概述 103
6.1.2 控制系统仿真的概述 104
6.2 PID控制算法概述 105
6.2.1 模拟PID控制算法 105
6.2.2 数字PID控制算法 108
6.2.3 数字PID的改进 109
6.3 ADAMS/View、MATLAB/Simulink及其联合仿真 111
6.3.1 ADAMS/View中直接建立控制方案 111
6.3.2 利用ADAMS/Control进行联合仿真 113
6.3.3 实例分析 114
6.4 数字化加工过程控制 123
6.4.1 数字化铣削温度监测平台 123
6.4.2 数控铣颤振监测与控制 125
6.4.3 智能加工浅谈 129
第7章 应用实例分析 132
7.1 混联机床数字化样机及控制分析 132
7.1.1 混联机床机构特点 132
7.1.2 混联机床三维建模与参数化 133
7.1.3 混联机床运动学和动力学仿真 135
7.1.4 混联机床运动轨迹的控制分析 139
7.2 康复机器人数字化设计及控制分析 142
7.2.1 康复机器人的结构设计 143
7.2.2 康复机器人的运动学分析 145
7.2.3 康复机器人的控制设计及样机实验 148
7.3 叶轮数字化加工仿真分析与实验 152
7.3.1 案例分析思路 153
7.3.2 案例分析流程 153
7.3.3 案例分析结果 156
7.4 基于数字化的叶轮加工形状精度测量及补偿分析 158
7.4.1 整体叶轮的建模与加工 158
7.4.2 基于误差模型的自适应轮廓检测研究 161
7.4.3 叶轮在机测量实验与加工误差分析 162
7.4.4 叶轮加工误差补偿及实验验证 165
7.5 数字化虚拟加工仿真系统 168
7.5.1 机械典型产品数字化展示 169
7.5.2 五轴加工过程及测量仿真分析 170
7.5.3 基于三坐标检测的数控加工虚拟仿真分析 173
7.5.4 基于Web环境的数控加工虚拟仿真系统 176
7.6 增材制造的数字化仿真分析 178
7.6.1 金属增材制造数字化建模仿真特点 178
7.6.2 金属增材制造成形过程中多物理场建模仿真 180
7.6.3 金属增材制造微观组织演化建模与仿真分析 185
7.7 增减材复合制造仿真系统 191
7.7.1 数控机床与工业机器人结构组成 191
7.7.2 五轴增减材复合加工中心和六轴工业机器人的静刚度测定 193
7.7.3 复杂金属零件的增减材复合加工 195
7.7.4 六轴工业机器人的虚拟钻锪加工 199
7.8 总装站位数字化装配分析实例 201
7.8.1 案例研究目标 201
7.8.2 案例分析思路 202
7.8.3 案例分析流程 203
7.8.4 案例分析结果 208
参考文献 211
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