本教材围绕智能产线数字化设计与仿真，以西门子NX MCD软件为核心，系统构建从数字孪生理论到工程实践的知识体系。内容涵盖数字孪生技术概述、NX MCD基础操作（软件安装、机电建模、机械臂装配）、基本机电对象（刚体、碰撞体等）与运动仿真（运动副、耦合副、传感器应用），以及仿真过程控制（运行时参数、仿真序列）、简单生产线仿真制作全流程，还深入讲解虚拟调试技术（软件在环、硬件在环）与控制面板单元的机电设计及信号交互。 教材以“理论原理-软件操作-项目案例”为架构，每章结合产线冲压、抓取等实际工况演示参数设置与仿真验证，贯穿“建模-仿真-控制-调试“全生命周期，整合NX MCD、博图TIA等工具链，侧重PLC程序与数字模型的交互逻辑。适合机械工程、工业自动化等专业师生及产线设计工程师，助力掌握数字化产线从设计到验证的核心技能，提升工业4.0背景下的数字化研发能力。

王宁伦，男，副教授，现任职青海职业技术大学，任智能制造工程学院院长，党总支书记。曾获得全国职业院校技能大赛中职组液压与气动系统装调与维护优秀指导老师，全国职业院校技能大赛中职组分布式光伏系统的装调运维优秀指导老师，曾参与中国交通教育研究会《1+X证书标准的焊接机器人操作与编程课程研究结题验收》课题。

目 录 第一章 数字孪生与基础技术概述 · 1.1 数字孪生技术的概念与发展趋势 · 1.2 智能产线数字化设计的基本流程 · 1.3 NX MCD软件简介与安装配置 · 1.4 机电概念设计环境搭建 · 1.5 机械臂的数字化建模与装配 · 1.6 本章案例：机械臂结构建模与虚拟装配 第二章 机电对象与物理属性建模 · 2.1 机电对象的分类与作用 · 2.2 刚体与碰撞体的建模与设置 · 2.3 材质与物理属性的定义 · 2.4 本章案例：典型机电对象的建模与仿真 第三章 运动副与力学建模 · 3.1 常见运动副类型及建模方法 o 固定副、旋转副、滑动副 · 3.2 复合运动副与耦合机制 o 齿轮副、凸轮副、链传动 · 3.3 本章案例：机械传动系统建模与运动分析 第四章 仿真控制与交互工具 · 4.1 仿真控制原理与运行时参数设置 · 4.2 仿真序列与时间轴控制 · 4.3 用户交互与控制面板设计 · 4.4 本章案例：简单生产线的仿真控制与调试 第五章 虚拟调试与信号交互 · 5.1 虚拟调试的概念与应用场景 · 5.2 软件在环（SiL）与硬件在环（HIL）调试对比 · 5.3 外部信号配置与信号映射技术 · 5.4 本章案例：虚拟调试中的信号交互与闭环验证 第六章 西门子工业软件集成应用 · 6.1 博图TIA Portal与PLCSIM Advanced简介 · 6.2 控制程序与数字模型的集成方法 · 6.3 跨平台数据交互与通信协议 · 6.4 本章案例：PLC控制程序与数字模型的协同仿真 第七章 控制面板与人机交互设计 · 7.1 控制面板的功能与设计原则 · 7.2 点动开关、指示灯等元件的建模与交互逻辑 · 7.3 控制信号与机电系统的联动设计 · 7.4 本章案例：典型控制面板设计与调试 第八章 智能产线全流程仿真与应用 · 8.1 产线需求分析与设计规划 · 8.2 三维建模与产线布局设计 · 8.3 生产流程设置与仿真验证 · 8.4 本章案例：典型智能产线全流程仿真项目 附录