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第1章 绪论 1

1.1 CAD/CAM概述 1

1.1.1从产品的制造过程理解CAD/CAM 2

1.1.2从计算机科学的角度看CAD/CAM 3

1.2 CAD/CAM技术的发展 4

1.2.1 CAD/CAM技术发展概况 4

1.2.2 CAD/CAM技术展望 6

1.3 CAD/CAM系统的组成、集成及工作过程 7

1.3.1 CAD/CAM系统的组成 8

1.3.2 CAD/CAM系统的集成 9

1.3.3 CAD/CAM系统的工作过程 10

1.4 CAD/CAM系统应具备的基本功能 11

1.5 CAD/CAM系统当前的常用软件 12

1.5.1 CAD/CAM系统支撑软件 12

1.5.2国产专业应用软件介绍 15

1.6 CAD/CAM集成的支撑系统 16

1.6.1计算机网络基础 16

1.6.2网络的类型 17

1.6.3 CAD/CAM集成环境下网络的特点 17

小结 17

思考题 18

第2章 工程数据的处理 19

2.1数表的程序化处理 20

2.1.1一维数表的处理 20

2.1.2二维数表的处理 20

2.2数表的文件化处理 22

2.3一维数表的插值处理 24

2.4线图的处理 27

2.4.1线图的表格化处理 27

2.4.2线图的公式化处理 27

2.5工程数据的数据库管理 28

2.5.1数据库系统及管理 29

2.5.2 FoxPro关系型数据库系统 30

2.5.3 FoxPro与高级语言（C）接口设计 36

小结 40

思考题 40

第3章 图形技术基础 42

3.1坐标系 42

3.1.1设备坐标系 42

3.1.2用户坐标系 43

3.1.3规范坐标系 43

3.1.4窗口坐标系 43

3.2图形变换 44

3.2.1二维图形的几何变换 44

3.2.2三维图形的几何变换 47

3.2.3三维形体的投影变换 50

3.3窗口—视区变换 53

3.4交互技术 55

3.4.1常见交互技术及其应用 55

3.4.2交互技术的分类 56

3.4.3交互设计原则 58

3.5用户界面 59

3.5.1用户界面的类型 59

3.5.2用户界面的设计 60

小结 60

思考题 60

第4章 几何造型系统的数据结构 62

4.1数据结构知识 62

4.2几何体在计算机中的表示 66

4.2.1几何造型中的坐标系 66

4.2.2表示形体的数据结构 66

4.3三维形体的原理及表达 68

4.3.1线框造型 68

4.3.2曲面造型 70

4.3.3实体造型 75

小结 77

思考题 77

第5章 几何造型技术 78

5.1实体造型技术 78

5.1.1布尔运算理论 78

5.1.2布尔运算的具体实现 79

5.1.3边界表示的数据结构与欧拉操作 80

5.1.4构造实体几何 82

5.1.5 CSG与B-rep混合造型方法 84

5.1.6扫描表示法 85

5.2特征建模 86

5.2.1特征的定义 86

5.2.2特征表示及数据结构 87

5.2.3特征造型的特点 88

5.3装配造型 88

5.3.1装配模型的表示 89

5.3.2装配约束技术 90

5.3.3装配造型方法及步骤 92

5.4参数化与变量化技术 93

5.4.1参数化与变量化造型的关键技术 93

5.4.2参数化与变量化技术的目前发展 95

小结 95

思考题 95

第6章 隐藏线和隐藏面的处理 96

6.1消隐常用的计算方法 97

6.1.1两直线段求交点 97

6.1.2平面多边形的外法矢量 98

6.1.3包容性检验 98

6.1.4包围盒检验 99

6.1.5交矩形检验 100

6.1.6深度检验 101

6.1.7平面和棱边的分类 102

6.2凸多面体消隐（Roberts消隐） 102

6.3任意多面体的隐藏线消除 104

6.4 Z缓冲器算法 106

6.5扫描线算法 108

6.6画家算法 110

6.7区域子分割算法（Warnack算法） 113

6.8光线投射算法 114

6.9消隐算法的编程实现 115

6.9.1线消隐 115

6.9.2面消隐 117

小结 119

思考题 120

第7章 自由曲线和自由曲面理论 121

7.1曲线曲面的基础知识 121

7.1.1矢量代数基础 122

7.1.2曲线论 123

7.1.3曲面论 128

7.2参数多项式与数据点的参数化 130

7.2.1参数多项式 131

7.2.2数据点的参数化 131

7.2.3参数曲线的代数和几何形式 132

7.2.4连续性 134

7.3 Bezier曲线与曲面 135

7.3.1 Bezier曲线的定义和性质 135

7.3.2 Bezier曲线的递推（de Casteljau）算法 139

7.3.3 Bezier曲线的拼接 141

7.3.4 Bezier曲线的升阶与降阶 141

7.3.5 Bezier曲面 143

7.4均匀B样条曲线曲面 145

7.4.1 B样条曲线的定义 145

7.4.2 B样条曲线的矩阵表示 146

7.4.3 B样条曲面 147

7.5 NURBS曲线曲面 148

7.5.1 NURBS曲线的定义 148

7.5.2权因子对NURBS曲线形状的影响 149

7.5.3 NURBS曲面的定义 150

7.5.4权因子对NURBS曲面片的影响 150

7.6曲线和曲面生成 151

7.6.1曲线生成 151

7.6.2曲面生成 153

小结 156

思考题 156

第8章 计算机辅助工艺过程技术基础 157

8.1概述 157

8.1.1 CAPP的基本概念 157

8.1.2 CAPP系统的发展及其在我国的应用 159

8.2 CAPP的基本功能与模块 161

8.3工艺数据库与知识库 162

8.3.1工艺数据与知识的种类和特点 162

8.3.2工艺数据与知识的获取与表达 163

8.3.3工艺数据与知识库的设计 164

8.3.4构造工艺数据库与知识库的一般步骤 165

8.4派生法CAPP系统 166

8.4.1基于GT的派生法CAPP系统 166

8.4.2基于特征的派生法CAPP系统 168

8.5创成法CAPP系统 170

8.5.1创成法CAPP系统的工作原理 170

8.5.2零件信息描述 171

8.5.3工艺知识库的建立 172

8.5.4推理机的设计 173

8.5.5创成法CAPP系统的工艺决策逻辑 174

8.6其他类型的CAPP系统简介 175

小结 176

思考题 176

第9章 计算机辅助工程技术基础 177

9.1计算机辅助工程（CAE）技术概述 177

9.2有限元分析 179

9.2.1有限元分析简介 179

9.2.2弹性力学基本知识 180

9.2.3有限元法的表达式 181

9.2.4有限元法的基本解法与步骤 182

9.2.5有限元分析的前置处理和后置处理 184

9.2.6有限元法在机械工程中的应用 184

9.2.7有限元分析软件——ANSYS简介 185

9.3优化设计 187

9.3.1优化设计的数学描述 188

9.3.2约束条件的处理 188

9.3.3常用优化搜索方法 189

9.3.4优化设计的一般过程 191

9.3.5优化设计应用实例 192

9.4仿真技术 193

9.4.1仿真的基本概念及分类 194

9.4.2计算机仿真的一般过程 195

9.4.3仿真在CAD/CAE/CAM系统中的应用 196

9.4.4计算机仿真的发展方向 197

9.4.5计算机仿真软件 198

小结 199

思考题 199

第10章 计算机辅助制造 200

10.1数控加工的特点和内容 200

10.2数控编程及其发展 202

10.2.1数控加工编程的概念 202

10.2.2数控编程的现状和发展趋势 203

10.2.3计算机辅助数控加工程序编制 205

10.2.4数控编程方法 206

10.2.5数控语言及其选择 208

10.2.6 APT语言基本语句 209

10.2.7数控加工程序编程的内容与步骤 210

10.3数控程序系统 212

10.4数控加工仿真 213

10.4.1数控加工仿真的目的与意义 213

10.4.2数控仿真技术的研究现状及发展趋势 214

10.4.3几何仿真 214

10.4.4数控加工仿真系统的体系结构 216

10.4.5数控加工仿真形式介绍 217

10.5 NC刀具轨迹生成方法研究发展现状 220

10.5.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法 220

10.5.2基于特征的NC刀轨生成方法 220

10.5.3现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析 221

10.5.4现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题 222

10.5.5数控加工轨迹生成原理 223

小结 224

思考题 224

第11章 CAD/CAM集成技术 225

11.1概述 225

11.1.1系统集成的目的与原则 225

11.1.2系统集成的内容 226

11.2系统的集成环境和方式 227

11.2.1集成环境 227

11.2.2集成方式 227

11.3 CAD/CAM系统集成的关键技术 230

11.3.1产品建模技术 230

11.3.2集成数据管理技术 230

11.3.3产品数据交换接口技术 231

11.3.4执行控制程序 231

11.4计算机集成制造系统（CIMS） 231

11.4.1 CIMS的构成 231

11.4.2 CIMS的特点 233

11.4.3实现CIMS的关键技术 233

11.5基于产品数据管理的CAD/CAM系统集成 234

11.5.1产品数据表达 234

11.5.2产品数据管理 236

11.5.3基于PDM的CAD/CAM内部集成 237

11.5.4基于PDM的CAD/CAM外部集成 238

11.5.5 PDM与CIMS的关系 238

11.6敏捷制造 239

11.6.1敏捷制造的基本原理 239

11.6.2敏捷制造的组成 240

11.6.3敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系统 241

11.7并行工程 243

11.7.1并行工程的含义 243

11.7.2并行工程的特点 244

11.7.3面向并行工程的CAD/CAE/CAM技术 245

11.8基本图形交换规范标准 246

11.8.1 DXF 247

11.8.2 IGES（初始图形交换规范） 248

11.8.3 STEP 251

小结 255

思考题 255

第12章 逆向工程与快速原型制造 256

12.1逆向工程简介 256

12.1.1逆向工程的定义 256

12.1.2逆向工程的关键技术 257

12.1.3逆向工程的研究现状 257

12.1.4逆向工程的应用领域 258

12.1.5逆向工程商业软件 259

12.1.6逆向工程技术的发展趋势 259

12.2数据测量技术 260

12.2.1接触式测量法 260

12.2.2非接触式测量法 260

12.2.3逐层扫描测量法 261

12.3数据预处理技术 263

12.3.1点云类型 263

12.3.2异常点去除 263

12.3.3数据精简 264

12.3.4数据平滑 267

12.4模型重构技术 267

12.4.1概述 267

12.4.2曲线曲面的插值法构造 268

12.4.3 B样条曲线曲面逼近 271

12.4.4重构曲面的精度评定 274

12.5逆向工程软件介绍 275

12.5.1 Imageware简介 275

12.5.2 Surfacer介绍 276

12.6快速原型制造技术 278

12.6.1快速原型制造技术概述 278

12.6.2快速成型方法 278

12.6.3基于RP的快速制模技术 280

12.6.4 RP技术的局限性 281

小结 281

思考题 282

参考文献 283