本書系統(tǒng)地闡述了機械CAD/CAM技術(shù)的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和具體應(yīng)用方法。主要內(nèi)容包括CAD/CAM系統(tǒng)工作原理及其支撐技術(shù)、工程數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計算機圖形處理技術(shù)、CAD/CAM幾何建模技術(shù)、計算機輔助工藝過程設(shè)計、數(shù)控加工編程、CAD/CAM系統(tǒng)集成技術(shù)、機械CAD/CAM應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)等。全書在保持CAD/CAM技術(shù)的系統(tǒng)性、完整性基礎(chǔ)上，更注重機械CAD/CAM技術(shù)的實用性，通過不同應(yīng)用實例闡述機械CAD/CAM技術(shù)的各種方法和原理。各章節(jié)之間結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，銜接自然。語言簡潔流暢，通俗易懂，便于組織教學(xué)和讀者自學(xué)。本書配有CAI課件，并且有配套的《機械CAD/CAM實訓(xùn)指導(dǎo)書》，包括課程實驗、課程設(shè)計等不同類型的課程實訓(xùn)指導(dǎo)，以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解CAD/CAM技術(shù)以及動手能力的培養(yǎng)。本書可作為機械工程及其自動化專業(yè)的本科生教材，也可作為從事CAD/CAM技術(shù)研究和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材或參考書。
本書自2002 年出版第1 版、2005 年出版第2 版、2010 出版第3 版以來, 累計印次27次, 深受廣大讀者和高校師生的支持和關(guān)愛。為了體現(xiàn)與時俱進、精益求精的精神, 編者特對本書第3 版進行了修訂。
CAD/ CAM 技術(shù)是一項工程應(yīng)用型先進實用技術(shù), 經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展, 已逐漸成熟并得到普及應(yīng)用, 現(xiàn)已成為企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)不可或缺的工具。作為工程應(yīng)用專業(yè)類教材, 面對現(xiàn)已成熟的技術(shù), 本次修訂側(cè)重于CAD/ CAM 技術(shù)的功能原理、技術(shù)實現(xiàn)以及具體的工程應(yīng)用。為此, 在全書結(jié)構(gòu)上, 添加了“計算機輔助工程分析” 一章的內(nèi)容, 合并了原有的“CAD/ CAM 的支撐技術(shù)” 與“設(shè)計/ 制造數(shù)據(jù)的處理技術(shù)” 章節(jié), 摒棄了原有的“機械CAD/ CAM 應(yīng)用軟件開發(fā)” 章節(jié); 在內(nèi)容選材方面, 強化了該技術(shù)的功能原理及其技術(shù)實現(xiàn)方面的內(nèi)容, 刪減了該技術(shù)的發(fā)展過程性及探索性內(nèi)容; 在邏輯關(guān)系上, 按照機械CAD/ CAM 技術(shù)的基本概念、數(shù)據(jù)與圖形處理、CAD 建模技術(shù)、CAE 分析技術(shù)、CAPP 系統(tǒng)、CAM 編程系統(tǒng)以及CAD/ CAM 技術(shù)集成的順序, 重新調(diào)整了各章節(jié)間的關(guān)系; 在技術(shù)應(yīng)用方面, 以更多應(yīng)用實例來闡述各項技術(shù)的實際工程應(yīng)用。經(jīng)過本次修訂, 提高了本書內(nèi)容的完整性、合理性和可讀性, 更加便于教師組織教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。
本書各章節(jié)內(nèi)容具體安排如下。
第1 章為機械CAD/ CAM 技術(shù)概述, 包括CAD/ CAM 技術(shù)內(nèi)涵、CAD/ CAM 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、作業(yè)過程、主要功能以及CAD/ CAM 技術(shù)發(fā)展歷程與當(dāng)前研究熱點。
第2 章為工程數(shù)據(jù)計算機管理與處理技術(shù), 包括CAD/ CAM 系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理模式、工程數(shù)表及線圖的計算機處理技術(shù)。
第3 章為計算機圖形處理技術(shù), 包括計算機圖形處理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、窗口與圖形裁剪技術(shù)、圖形變換技術(shù)、計算機輔助繪圖技術(shù)以及自由曲線和曲面。
第4 章為機械CAD/ CAM 建模技術(shù), 包括CAD/ CAM 建模技術(shù)概述、線框建模技術(shù)、表面(曲面) 建模技術(shù)、實體建模技術(shù)、特征建模技術(shù)和裝配建模技術(shù)。
第5 章為計算機輔助工程分析, 包括CAE 內(nèi)涵作用、涉及的功能范疇, 以及有限元分析、優(yōu)化設(shè)計和計算機仿真。
第6 章為計算機輔助工藝設(shè)計, 包括CAPP 功能作用、技術(shù)發(fā)展與趨勢, CAPP 系統(tǒng)類型、結(jié)構(gòu)組成, 以及派生式CAPP 系統(tǒng)、創(chuàng)成式CAPP 系統(tǒng)和CAPP 專家系統(tǒng)。
第7 章為計算機輔助數(shù)控加工編程, 包括數(shù)控加工編程技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)控編程方法及其實現(xiàn)、刀位點計算和CAD/ CAM 系統(tǒng)數(shù)控編程作業(yè)過程。
第8 章為CAD/ CAM 集成技術(shù), 包括CAD/ CAM 系統(tǒng)集成概念、集成關(guān)鍵技術(shù)、集成方式以及基于PDM 平臺的CAD/ CAM 系統(tǒng)集成。
本次修訂由王隆太教授負責(zé)完成, 宋愛平、朱燈林、戴國洪參加修訂。全書由沈世德教授主審。
由于編者水平有限, 書中不足、漏誤之處在所難免, 敬請讀者批評指正。
編 者
本書自2002 年1 月第1 版出版以來, 受到不少讀者的支持和關(guān)愛, 到2004 年7 月已進行5 次印刷。然而, 由于編者的水平所限, 在第1 版中無論是教材結(jié)構(gòu)、內(nèi)容選取, 還是語言文字等方面均存在不少缺陷和不足。兩年多來, 不少熱心的讀者對本書提出了許多善意的意見和積極改進的建議。為了滿足讀者的要求, 適應(yīng)我國制造業(yè)快速發(fā)展的形勢, 編者在征求和整理讀者意見的基礎(chǔ)上, 對第1 版進行修訂。
第2 版教材的讀者對象仍然面向普通高等教育應(yīng)用型機械工程類專業(yè)在校學(xué)生, 側(cè)重點在于CAD/ CAM 技術(shù)的工程應(yīng)用, 同時保留基本的CAD/ CAM 技術(shù)原理和方法; 在內(nèi)容選取方面, 主要體現(xiàn)CAD/ CAM 成熟實用技術(shù), 盡可能反映本領(lǐng)域的前沿發(fā)展; 在內(nèi)容編排上,每個主要章節(jié)附有具體的技術(shù)應(yīng)用實例, 便于讀者學(xué)習(xí)與理解; 在教學(xué)計劃和課程設(shè)置方面, 建議配匹一定學(xué)時量的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié), 如課程實驗或課程實習(xí)。
此次修訂主要增刪的內(nèi)容包括:1) 將第1 版第一章中“CAD/ CAM 支撐技術(shù)” 單列為一章, 其中包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和成組技術(shù)等內(nèi)容。
2) 第三章增加了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用示例, 包括數(shù)據(jù)庫數(shù)表的建立和查詢以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)在CAD/ CAM 系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用。
3) 在第四章圖形變換部分增加了投影變換和透視變換內(nèi)容, 以及圖形變換應(yīng)用舉例。
4) 第五章加強了機械零件三維造型示例部分, 包括AutoCAD 和UG 系統(tǒng)的三維造型示例。
5) 第六章刪除了有關(guān)CAD 系統(tǒng)類型的內(nèi)容, 從軟件工程方法出發(fā), 側(cè)重闡述機械CAD/ CAM 應(yīng)用軟件開發(fā)原則和步驟, 以及機械CAD 應(yīng)用軟件二次開發(fā)技術(shù)。
6) 第八章在介紹數(shù)控編程基本方法和原理基礎(chǔ)上增加了UG 系統(tǒng)編程示例。
7) 第九章刪除了原有集成系統(tǒng)信息流以及集成系統(tǒng)類型等內(nèi)容, 增加了基于PDM 平臺的CAD/ CAM 集成技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)等新內(nèi)容。
第2 版教材由王隆太教授擔(dān)任主編, 朱燈林博士、戴國洪博士擔(dān)任副主編。具體章節(jié)編寫分工如下: 第一、八章由王隆太編寫, 第二章由陳飛編寫, 第三章由宋愛平編寫, 第四由張劍鋒編寫, 第五章由朱燈林編寫, 第六章由孫春華編寫, 第七、九章由戴國洪編寫。全書由王隆太統(tǒng)稿, 并參與第二章和第九章部分小節(jié)的編寫, 陳飛老師協(xié)助有關(guān)章節(jié)的圖稿整理。
全書由西安交通大學(xué)趙汝嘉教授主審。
由于編者水平有限, 書中不足、漏誤之處在所難免, 敬請讀者指正。
編 者于揚州大學(xué)
第4 版前言
第3 版前言
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 機械CAD / CAM 技術(shù)概述 1
1. 1 CAD/ CAM 技術(shù)內(nèi)涵 2
1. 1. 1 CAD 技術(shù) 2
1. 1. 2 CAE 技術(shù) 2
1. 1. 3 CAPP 技術(shù) 3
1. 1. 4 CAM 技術(shù) 4
1. 1. 5 CAD/ CAM 集成技術(shù) 4
1. 2 CAD/ CAM 系統(tǒng)的作業(yè)過程和主要
功能 5
1. 2. 1 CAD/ CAM 系統(tǒng)的作業(yè)過程 5
1. 2. 2 CAD/ CAM 系統(tǒng)的主要功能 7
1. 3 CAD/ CAM 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 8
1. 3. 1 CAD/ CAM 系統(tǒng)的主要組成 8
1. 3. 2 CAD/ CAM 系統(tǒng)的硬件 8
1. 3. 3 CAD/ CAM 系統(tǒng)的軟件 11
1. 3. 4 常用CAD/ CAM 軟件系統(tǒng) 13
1. 4 CAD/ CAM 技術(shù)的發(fā)展 15
1. 4. 1 CAD/ CAM 技術(shù)發(fā)展歷程 15
1. 4. 2 CAD/ CAM 技術(shù)當(dāng)前研究熱點 17
本章小結(jié) 19
思考題 19
第2 章 工程數(shù)據(jù)計算機管理與處理
技術(shù) 20
2. 1 CAD/ CAM 系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 21
2. 1. 1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念 21
2. 1. 2 線性表 22
2. 1. 3 棧和隊列 26
2. 1. 4 樹結(jié)構(gòu) 27
2. 1. 5 二叉樹 29
2. 2 數(shù)據(jù)管理模式 32
2. 2. 1 文件管理模式 32
2. 2. 2 數(shù)據(jù)庫管理模式 32
2. 2. 3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM 35
2. 3 工程數(shù)表的計算機處理技術(shù) 38
2. 3. 1 工程數(shù)表的類型和處理技術(shù) 38
2. 3. 2 數(shù)表的程序化處理 38
2. 3. 3 數(shù)表的文件化處理 42
2. 3. 4 數(shù)表的公式化處理 45
2. 3. 5 數(shù)表的數(shù)據(jù)庫存儲管理 47
2. 4 工程線圖的計算機處理技術(shù) 51
2. 4. 1 工程線圖的處理方法 51
2. 4. 2 一般線圖的計算機處理 51
2. 4. 3 復(fù)雜線圖的計算機處理 53
本章小結(jié) 54
思考題 54
第3 章 計算機圖形處理技術(shù) 56
3. 1 計算機圖形處理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 57
3. 1. 1 矢量運算 57
3. 1. 2 矩陣運算 57
3. 1. 3 齊次坐標 59
3. 2 窗口與圖形裁剪技術(shù) 60
3. 2. 1 窗口與視區(qū) 60
3. 2. 2 直線段的裁剪技術(shù) 61
3. 2. 3 多邊形的裁剪技術(shù) 64
3. 3 圖形變換技術(shù) 68
3. 3. 1 工程圖形的表示 68
3. 3. 2 二維圖形的幾何變換 69
3. 3. 3 三維圖形的幾何變換 74
3. 3. 4 三維圖形的投影變換和透視
變換 75
3. 4 計算機輔助繪圖技術(shù) 79
3. 4. 1 交互式繪圖 79
3. 4. 2 程序參數(shù)化繪圖 81
3. 4. 3 尺寸驅(qū)動式參數(shù)化繪圖 83
3. 4. 4 參數(shù)化圖庫的使用與創(chuàng)建 85
3. 4. 5 工程圖的自動生成 86
3. 5 自由曲線和曲面 88
3. 5. 1 曲線和曲面基本概念 88
3. 5. 2 Bezier 曲線曲面 92
3. 5. 3 B 樣條曲線曲面 96
3. 5. 4 NURBS 曲線曲面 101
本章小結(jié) 102
思考題 103
第4 章 機械CAD / CAM 建模技術(shù) 104
4. 1 CAD/ CAM 建模技術(shù)概述 105
4. 1. 1 CAD/ CAM 建模技術(shù)內(nèi)涵 105
4. 1. 2 CAD/ CAM 建�；局R 105
4. 1. 3 CAD/ CAM 常用建模技術(shù) 109
4. 2 線框建模技術(shù) 110
4. 2. 1 線框建模原理 110
4. 2. 2 線框模型特點 110
4. 3 表面(曲面) 建模技術(shù) 112
4. 3. 1 表面建模原理 112
4. 3. 2 表面模型特點 113
4. 3. 3 曲面建模方法 113
4. 4 實體建模技術(shù) 114
4. 4. 1 實體建模原理 114
4. 4. 2 實體模型特點 116
4. 4. 3 實體模型的表示方法 116
4. 5 特征建模技術(shù) 119
4. 5. 1 特征建模概念 119
4. 5. 2 特征的分類 120
4. 5. 3 特征間關(guān)系 122
4. 5. 4 特征建�；痉椒� 122
4. 5. 5 特征建�；静襟E 124
4. 5. 6 特征建模技術(shù)實現(xiàn) 124
4. 6 裝配建模技術(shù) 128
4. 6. 1 裝配模型概念 128
4. 6. 2 裝配模型中的約束配合關(guān)系 130
4. 6. 3 裝配建模方法 131
4. 6. 4 裝配建模實例 132
本章小結(jié) 138
思考題 138
第5 章 計算機輔助工程分析 140
5. 1 概述 141
5. 1. 1 CAE 內(nèi)涵 141
5. 1. 2 CAE 作用 141
5. 1. 3 CAE 涉及的功能范疇 142
5. 2 有限元分析 142
5. 2. 1 有限元法基本思想及分析步驟 142
5. 2. 2 有限元分析軟件系統(tǒng) 146
5. 2. 3 線性靜力分析 147
5. 2. 4 模態(tài)分析 152
5. 3 優(yōu)化設(shè)計 154
5. 3. 1 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型 154
5. 3. 2 優(yōu)化設(shè)計過程 156
5. 3. 3 常用優(yōu)化計算方法 157
5. 3. 4 優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用實例 162
5. 4 計算機仿真 164
5. 4. 1 計算機仿真技術(shù)概述 164
5. 4. 2 計算機仿真過程 165
5. 4. 3 CAD 軟件系統(tǒng)的運動仿真 166
5. 4. 4 應(yīng)用MATLAB 編程進行系統(tǒng)性能
仿真 167
5. 4. 5 應(yīng)用ADAMS 系統(tǒng)仿真 173
本章小結(jié) 177
思考題 177
第6 章 計算機輔助工藝設(shè)計 179
6. 1 概
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