计算机辅助设计与制造实例教程PDF电子书下载

1 CAD/CAM概述 1

1.1 CAD/CAM基本概念 1

1.1.1 CAD技术 4

1.1.2 CAE技术 5

1.1.3 CAPP技术 5

1.1.4 CAM技术 6

1.2 CAD/CAM系统的功能与任务 7

1.2.1 CAD/CAM的基本功能 7

1.2.2 CAD/CAM系统主要任务 8

1.3 CAD/CAM技术的应用 10

1.3.1 CAD/CAM技术应用领域不断扩大 10

1.3.2 三维CAD技术应用不断增长 10

1.3.3 CAD/CAM技术应用效益明显 11

1.3.4 3D打印成为CAD/CAM技术新的增长点 12

1.4 CAD/CAM技术的发展趋势 13

思考题 14

2 CAD/CAM系统的硬件与软件 15

2.1 CAD/CAM系统结构 15

2.2 CAD/CAM的硬件 16

2.2.1 主机 16

2.2.2 输入设备 17

2.2.3 输出设备 19

2.2.4 外存储器 22

2.2.5 生产系统设备 23

2.3 CAD/CAM系统的软件 23

2.3.1 系统软件 24

2.3.2 支撑软件 25

2.3.3 应用软件 26

2.4 常用的CAD/CAM软件系统功能 27

思考题 29

3 计算机图形处理技术 30

3.1 图形处理的数学基础 30

3.1.1 矢量运算 30

3.1.2 矩阵运算 31

3.1.3 齐次坐标 33

3.2 图形系统与图形标准 34

3.2.1 图形系统的基本功能与层次结构 34

3.2.2 图形系统标准 35

3.3 曲线描述基本原理 36

3.3.1 曲线的数学描述方法 36

3.3.2 几何设计的基本概念 37

3.4 二维图形的几何变换 38

3.4.1 二维图形的基本几何变换 38

3.4.2 二维图形的组合变换 42

3.5 三维图形的几何变换 44

3.5.1 三维图形的基本几何变换 44

3.5.2 三维图形的组合变换 47

思考题 48

4 CAD/CAM建模技术 49

4.1 模型的基本概念 49

4.1.1 几何建模的基本概念 49

4.1.2 几何建模技术的发展 50

4.1.3 CAD/CAM建模的基本要求 51

4.1.4 常用建模方法与应用 51

4.2 三维几何建模基础 52

4.2.1 几何信息 52

4.2.2 拓扑信息 53

4.2.3 非几何信息 53

4.2.4 形体的表示 53

4.2.5 正则集合运算 55

4.2.6 欧拉检验公式 56

4.3 几何建模技术 56

4.3.1 线框建模 57

4.3.2 表面建模 58

4.3.3 实体建模 60

4.4 特征建模 63

4.4.1 概述 64

4.4.2 特征建模的原理 64

4.4.3 特征的表达方法 67

4.4.4 零件信息模型 67

4.5 装配建模技术 71

4.5.1 装配建模概述 71

4.5.2 装配模型的表示 72

4.5.3 装配约束技术 73

4.5.4 装配模型的管理与分析 74

4.5.5 装配建模方法及步骤 76

4.6 参数化建模技术 77

4.6.1 参数化设计的基本概念 77

4.6.2 参数化设计的相关技术 78

4.6.3 对参数化设计系统的基本要求 81

4.7 变量化建模技术 81

4.7.1 变量化设计概述 81

4.7.2 变量化设计中的整体求解法 82

4.8 行为特征建模技术 83

4.8.1 产品性能设计方法的发展 83

4.8.2 行为建模特征技术 84

思考题 87

5 计算机辅助工程分析及实例 88

5.1 概述 88

5.2 有限元法 89

5.2.1 有限元分析的基本原理 90

5.2.2 弹性力学的基本知识 91

5.2.3 有限元分析的步骤 94

5.2.4 有限元法中的常见单元类型 96

5.2.5 有限元分析实例 98

5.2.6 有限元分析软件 103

5.2.7 ANSYS软件 106

5.2.8 超重型振动筛的有限元计算与分析实例 107

5.3 优化设计 119

5.3.1 优化问题的基本概念及数学模型 119

5.3.2 求解优化问题的基本思想和策略 124

5.3.3 机械设计中的常规优化方法 125

5.3.4 优化设计的一般过程 128

5.3.5 颚式破碎机机构优化设计方法实例 128

5.4 计算机仿真 133

5.4.1 仿真的基本概念及分类 133

5.4.2 计算机仿真的一般过程 136

5.4.3 仿真在CAD/CAM系统中的应用 137

5.4.4 破碎机三维运动学与动力学仿真分析实例 138

思考题 145

6 CAD/CAM二次开发软件技术及实例 146

6.1 概述 146

6.1.1 二次开发的概念、目的和一般原则 146

6.1.2 机械CAD软件的二次开发 147

6.2 工程数据计算机处理 148

6.2.1 数表程序化 149

6.2.2 线图程序化 152

6.2.3 数据文件 153

6.2.4 数据库 157

6.3 专业CAD软件开发方法 159

6.4 基于通用平台的CAD专业软件开发方法 160

6.4.1 CAD软件二次开发平台的体系结构 160

6.4.2 CAD软件二次开发技术 161

6.5 基于SolidWorks的三维CAD软件开发方法 162

6.5.1 SolidWorks的对象层次结构 162

6.5.2 SolidWorks二次开发的工具 163

6.5.3 SolidWorks二次开发的一般过程 165

6.6 CAD软件开发流程与文档资料要求 168

6.6.1 需求分析 168

6.6.2 系统设计 168

6.6.3 程序设计 168

6.6.4 软件系统测试 169

6.6.5 软件维护 169

6.6.6 文档编制 169

6.7 颚式破碎机机构CAD参数化双向设计开发实例 170

6.7.1 概述 170

6.7.2 参数化双向设计的原理及其实现过程 170

6.7.3 颚式破碎机机构参数化双向设计系统的组成 172

6.7.4 系统的创建与使用 173

6.7.5 颚式破碎机机构参数化双向设计系统的关键技术 175

思考题 175

7 计算机辅助工艺过程设计及实例 176

7.1 概述 176

7.1.1 CAPP的基本概念 176

7.1.2 CAPP在计算机集成制造系统中的地位与作用 177

7.1.3 CAPP的类型及基本原理 178

7.1.4 CAPP的结构组成及基本技术 179

7.1.5 CAPP的发展现状与趋势 181

7.2 派生式CAPP系统 184

7.2.1 成组技术 184

7.2.2 基于GT的派生式CAPP系统 188

7.2.3 派生式CAPP系统的开发和工作过程 189

7.3 创成式CAPP系统 191

7.3.1 概述 191

7.3.2 创成式CAPP系统的设计过程 191

7.3.3 创成式CAPP系统的工艺决策 192

7.4 综合式CAPP系统 196

7.4.1 综合式CAPP系统的构成 197

7.4.2 工艺设计的准备工作 197

7.4.3 工艺过程设计 197

7.4.4 工艺设计结果的编辑与输出 198

7.5 CAPP专家系统 198

7.5.1 CAPP专家系统的工作过程 198

7.5.2 CAPP专家系统的开发工具 199

7.6 气体压缩机工装夹具CAD系统设计实例 202

7.6.1 概述 202

7.6.2 气压机工装夹具设计系统的总体设计 202

7.6.3 系统的功能模块 205

7.6.4 工装夹具三维参数化设计 206

思考题 221

8 计算机辅助制造技术及实例 223

8.1 CAM技术概述 223

8.1.1 数控加工的基本过程 225

8.1.2 数控编程的内容和步骤 226

8.2 数控编程基础 227

8.2.1 数控机床的选择 227

8.2.2 数控机床的坐标系 228

8.2.3 加工刀具补偿方法 232

8.2.4 数控铣削编程基本术语 233

8.2.5 铣削方式与走刀路径选择 235

8.2.6 常用的数控指令 238

8.2.7 数控程序结构 241

8.2.8 手工数控编程 242

8.3 图形交互式自动数控编程技术 244

8.3.1 图形交互式自动数控编程原理和功能 245

8.3.2 图形交互式自动编程的基本步骤 246

8.4 数控加工过程仿真 247

8.4.1 刀位轨迹仿真 247

8.4.2 虚拟加工过程仿真 249

8.5 MasterCAM数控编程与实例分析 251

8.5.1 MasterCAM的基本功能 251

8.5.2 MasterCAM的工作界面 252

8.5.3 MasterCAM数控编程的一般工作流程 252

8.5.4 MasterCAM数控编程实例 252

思考题 258

9 CAD/CAM集成及PDM技术实例 259

9.1 概述 259

9.1.1 信息集成 259

9.1.2 信息集成方式 260

9.2 产品数据交换标准 261

9.2.1 产品数据交换标准发展概况 261

9.2.2 IGES标准 261

9.2.3 STEP标准 262

9.3 基于PDM的CAD/CAM集成 264

9.3.1 PDM的概念及基本功能 265

9.3.2 基于PDM的CAD/CAM集成框架 268

9.4 基于PLM的集成技术 269

9.4.1 PLM 270

9.4.2 PLM环境中的CAD 270

9.4.3 基于PLM的信息集成 270

9.5 中小型企业产品数据管理系统（PDM）开发实例 271

9.5.1 概述 271

9.5.2 PDM技术研究 272

9.5.3 中小型企业PDM系统建模 277

9.5.4 中小型企业PDM系统图纸管理模型 284

9.5.5 中小型企业PDM系统的数据库系统 291

9.5.6 中小型企业PDM系统设计与实现 297

思考题 313

附录：CAD/CAM课程作业实践与实验 315

参考文献 319