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第1章　绪论 1

1.1　CAD/CAM的基本概念与发展概况 1

1.1.1　制造业的重要性和先进制造技术 1

1.1.2　CAD/CAM的基本概念 2

1.1.3　CAD/CAM技术的发展历史 4

1.1.4　CAD/CAM技术的应用 9

1.2　CAD/CAM的工作过程和实质 11

1.2.1　产品生命周期和产品设计 11

1.2.2　CAD/CAM系统的工作过程 17

1.2.3　CAD/CAM技术的实质和特点 18

1.3　CAD/CAM技术的发展趋势 20

习题 23

第2章　CAD/CAM系统软硬件技术基础 24

2.1　CAD/CAM系统的功能与结构 24

2.1.1　CAD/CAM系统的功能 24

2.1.2　CAD/CAM系统的结构 27

2.2　CAD/CAM系统的硬件 28

2.2.1　CAD/CAM系统的硬件构成 28

2.2.2　CAD/CAM系统的输入／输出设备 30

2.3　CAD/CAM系统的软件 41

2.3.1　系统软件 41

2.3.2　支撑软件 42

2.3.3　应用软件 44

2.4.1　CAD/CAM系统的类型 46

2.4　CAD/CAM系统的类型 46

2.4.2　CAD/CAM系统的配置与选择原则 49

习题 51

第3章　工程数据处理技术 53

3.1　数表程序化 53

3.1.1　数表的两种类型 53

3.1.2　数表处理的两种方法 54

3.1.3　数表的数组化和文件化处理 54

3.2　数表公式化 57

3.2.1　函数插值 57

3.2.2　函数拟合 61

3.3　线图程序化 73

3.4.1　曲线、曲面概述 74

3.4　工程中的曲线与曲面 74

3.4.2　规则曲线 75

3.4.3　Bezier曲线 78

3.4.4　B样条曲线 81

3.4.5　Bezier曲面 87

3.4.6　B样条曲面 89

习题 90

第4章　计算机辅助工程分析 91

4.1　CAD模型的基本分析方法 91

4.2　有限元分析方法 92

4.2.1　有限元分析的基本原理和工作过程 93

4.2.2　有限元分析法的单元类型 98

4.2.3　有限元分析的前、后置处理 102

4.2.4　有限元分析软件简介 109

4.3　优化设计方法 111

4.3.1　优化设计的基本概念 111

4.3.2　优化设计的数学基础与数值迭代法 119

4.3.3　一维寻优 125

4.3.4　无约束优化算法 131

4.3.5　有约束优化方法 137

4.3.6　建立优化模型及求解的几个问题 139

4.4　数字化设计与虚拟样机技术 141

4.4.1　虚拟样机技术及其系统结构 142

4.4.2　虚拟样机技术的特点 144

4.4.3　虚拟样机技术的应用 145

习题 147

第5章　数据结构和数据库技术 149

5.1　数据结构的基本概念 149

5.1.1　基本概念与术语 149

5.1.2　数据的分级 150

5.1.3　数据结构 151

5.2　线性表 154

5.2.1　线性表的逻辑结构 154

5.2.2　线性表的物理结构 154

5.2.3　线性表的两个特例 161

5.3　树结构 164

5.3.1　树的逻辑结构 164

5.3.2　树的物理结构 165

5.3.3　二叉树 166

5.4.1　图的逻辑结构 168

5.4.2　图的物理结构 168

5.4　图和网 168

5.4.3　网结构 169

5.5　数据库的基本原理与应用 169

5.5.1　数据管理的发展历史 169

5.5.2　数据库系统的组成和数据库管理系统 171

5.5.3　数据模型 174

5.5.4　数据库软件及其技术发展 178

习题 181

6.1　计算机图形学概述 183

6.1.1　计算机图形学的应用领域 183

第6章　计算机图形学基础 183

6.1.2　图形图像的基本概念 185

6.1.3　图形处理的数学基础 186

6.1.4　坐标系及坐标变换 190

6.2　图形几何变换 193

6.2.1　二维图形的几何变换 194

6.2.2　二维图形几何变换的程序设计 200

6.2.3　三维图形的几何变换 209

6.2.4　三维图形几何变换的程序设计 214

6.2.5　投影变换 223

6.3　图形的裁剪、消隐和渲染 240

6.3.1　图形裁剪 240

6.3.2　图形消隐 242

6.3.3　图形渲染 246

6.4　图形标准 249

6.4.1　图形标准概述 249

6.4.2　CGM和CGI标准 250

6.4.3　GSK和PHIGS标准 252

6.4.4　GL和OpenGL 253

习题 255

第7章　几何建模与实体造型 256

7.1　几何建模和造型技术概述 256

7.2　产品建模与造型的基础知识 258

7.2.1　形体的定义 258

7.2.3　欧拉运算 261

7.2.2　形体的正则集合运算 261

7.3　线框模型、表面模型和实体模型 262

7.3.1　线框模型 262

7.3.2　曲面模型 264

7.3.3　实体模型 266

7.4　实体造型的方法 267

7.4.1　空间划分法 267

7.4.2　构造实体几何法 268

7.4.3　边界表示法 269

7.4.4　CSG与B-rep混合造型方法 271

7.4.5　扫描表示法 272

7.5　约束造型技术 273

7.5.1　参数化造型技术 274

7.5.2　特征造型 278

7.5.3　参数化特征造型技术 282

7.5.4　产品设计和造型技术的发展趋势 286

习题 291

第8章　计算机辅助数控加工和编程 292

8.1　数控加工技术概述 292

8.1.1　数控加工的基本概念 292

8.1.2　数控机床的结构组成及分类 293

8.1.3　数控技术的应用与数控机床的特点 298

8.2　数控编程的基本概念 299

8.2.1　数控机床的坐标系统 299

8.2.2　数控编程的指令代码 303

8.2.3　数控编程的内容和步骤 312

8.2.4　数控编程的类型 316

8.3　手工数控编程 321

8.3.1　数控车削的手工编程 321

8.3.2　数控铣削的手工编程 323

8.4　APT自动编程语言 326

8.4.1　自动编程语言的发展概况 326

8.4.2　APT自动编程语言 327

8.5　图形交互式自动编程 343

8.5.1　图形交互式自动编程的原理与功能特点 344

8.5.2　图形交互式自动编程的内容与步骤 344

8.5.3　加工工艺决策的内容 346

8.5.4　图形交互式自动编程系统的基本功能 349

8.5.5　图形交互式自动编程系统的后置处理功能 350

8.5.6　Pro/E的数控编程与后置处理 351

8.6.1　加工仿真的含义 354

8.6　加工过程仿真 354

8.6.2　加工仿真的形式 357

习题 357

第9章　成组技术与计算机辅助工艺过程设计 359

9.1　成组技术 359

9.1.1　成组技术的基本概念 359

9.1.2　零件族及成组工艺 360

9.1.3　零件分类编码系统 364

9.1.4　典型的零件分类编码系统 368

9.1.5　成组工艺设计 374

9.2.1　CAPP的基本概念 377

9.2　计算机辅助工艺过程设计 377

9.2.2　CAPP的系统结构与功能 382

9.2.3　CAPP系统的类型与工作过程 388

9.2.4　CAPP专家系统 392

习题 393

第10章　CAD/CAM集成技术 395

10.1　CAD/CAM集成技术概述 395

10.1.1　CAD/CAM集成技术的含义和作用 395

10.1.2　CAD/CAM系统的集成方法 397

10.2　CAD/CAM集成中的工程数据管理 399

10.2.1　工程数据的类型及其特点 399

10.2.2　基于工程数据库的CAD/CAM系统集成 400

10.3.1　产品数据及其交换标准的基本概念 402

10.3　CAD/CAM集成中的产品数据交换标准 402

10.3.2　AutoCAD的DXF标准 403

10.3.3　初始图形转换规范IGES 404

10.3.4　产品模型数据交换标准STEP 407

10.4　CAD/CAM集成中的产品数据管理 413

10.4.1　产品数据管理概述 414

10.4.2　PDM的基本概念及其发展历史 415

10.4.3　PDM系统的体系结构及其基本功能 416

10.4.4　基于PDM的CAD/CAM系统集成 423

10.4.5　PDM系统的实施与PDM软件介绍 425

习题 430

11.1.1　高速切削的基本概念 431

11.1　高速切削加工技术 431

第11章　先进制造技术 431

11.1.2　高速切削加工的关键技术及其发展方向 434

11.2　逆向工程制造技术 437

11.2.1　逆向工程的基本概念 437

11.2.2　逆向工程的研究内容及基本步骤 438

11.2.3　实物逆向工程及其关键技术 440

11.2.4　逆向工程的典型应用 445

11.3　快速原型制造技术 448

11.3.1　快速原型制造技术概述 448

11.3.2　典型的快速原型制造技术及其特点 449

11.3.3　快速原型制造技术的应用与发展趋势 455

习题 457

参考文献 458