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基础理论篇 3

第1章 CAD/CAM基本知识 3

1.1 概述 3

1.1.1 CAD技术的发展历程 3

1.1.2 CAD/CAM系统体系结构 4

1.2 CAD/CAM系统硬件配置 5

1.2.1 CAD/CAM系统的硬件构成 5

1.2.2 CAD/CAM硬件系统分类 6

1.2.3 CAD/CAM硬件系统集成技术 7

1.2.4 CAD/CAM系统的类型 8

1.3 CAD技术的现状及发展趋势 9

1.3.1 CAD/CAM领域的技术现状 9

1.3.2 CAD技术的发展趋势 10

1.3.3 CAD技术研究开发热点 11

思考题 13

第2章 CAD/CAM软件 14

2.1 概述 14

2.1.1 CAD/CAM软件的功能与基本要求 14

2.1.2 CAD/CAM软件系统的结构与功能 14

2.1.3 CAD/CAM软件集成方法 15

2.1.4 CAD/CAM数据接口 16

2.2 CAD/CAM工程数据库 18

2.2.1 工程数据库的概念 18

2.2.2 数据库技术的发展 19

2.2.3 工程数据库的特点 19

2.3 常用的CAD/CAM软件 22

2.3.1 国外主要CAD/CAM软件简介 22

2.3.2 国内开发的CAD/CAM软件简介 23

思考题 24

第3章 计算机辅助图形处理技术 25

3.1 计算机辅助图形处理的基本知识 25

3.1.1 图形处理的基本概念 25

3.1.2 图形软件 26

3.1.3 图形处理技术及算法的发展 29

3.1.4 图形生成方法 31

3.2 交互式绘图 33

3.2.1 交互技术 33

3.2.2 交互技术的原则 35

3.2.3 用户界面的设计 36

3.3 参数化、变量化绘图 39

3.3.1 参数化、变量化绘图的基本概念 40

3.3.2 参数化绘图的实现 40

3.3.3 变量化绘图的实现 42

思考题 43

第4章 计算机辅助工艺设计 44

4.1 CAPP概述 44

4.1.1 CAPP产生的背景 44

4.1.2 CAPP的基本组成 44

4.1.3 CAPP的基本类型 45

4.1.4 CAPP的基础技术 45

4.1.5 CAPP在CAD/CAM集成系统中的作用 46

4.1.6 CAPP的发展趋势 46

4.2 成组技术 47

4.2.1 成组技术概述 47

4.2.2 零件的分类编码及编码系统 47

4.2.3 成组技术在工艺规程设计中的应用 50

4.3 零件信息的描述与输入 52

4.3.1 CAPP系统对零件信息描述技术的要求 52

4.3.2 零件信息描述的基本方法 52

4.3.3 回转体类零件信息的描述与输入 54

4.3.4 非回转体类零件信息的描述与输入 54

4.3.5 CAPP系统的输出 56

4.4 CAPP系统设计简介 57

思考题 58

第5章 计算机集成制造系统 59

5.1 CIMS简介 59

5.2 CIMS的构成 60

5.3 CIMS的应用状况及先进制造模式 63

5.3.1 CIMS的优势 63

5.3.2 CIMS的实施要点 63

5.3.3 国内外CIMS的应用研究状况 63

5.3.4 先进制造模式 64

5.4 CIMS应用研究中应注意的问题 66

5.5 我国现代集成制造系统的发展策略 67

5.6 现代集成制造技术的发展趋势 68

思考题 71

第6章 计算机辅助工业设计 72

6.1 计算机辅助工业设计概述 72

6.1.1 工业设计史简介 72

6.1.2 工业设计的定义 72

6.1.3 计算机辅助工业设计（CAID）系统 73

6.1.4 CAID的工程实现 73

6.1.5 计算机辅助工业设计与CAD/CAM技术的联系 74

6.2 计算机辅助工业设计的技术问题和发展趋势 75

6.2.1 现代工业设计的发展方向 75

6.2.2 CAID有待解决的关键技术问题 75

6.2.3 CAID的发展趋势 76

思考题 76

第7章 计算机建模技术 77

7.1 计算机建模技术概述 77

7.1.1 计算机内部表示及建模技术 77

7.1.2 建模的方法及其发展 78

7.2 几何建模技术 79

7.2.1 几何建模系统的分类 79

7.2.2 三维几何建模技术 80

7.3 特征建模技术 81

7.3.1 产品建模技术的发展概况 81

7.3.2 特征建模方法概述 81

7.3.3 特征的概念与分类 82

7.3.4 特征联系 83

7.3.5 特征的表达方法 84

7.3.6 特征库的建立 85

思考题 86

第8章 有限元分析及方法 87

8.1 有限元概述 87

8.1.1 有限元方法的历史 87

8.1.2 有限元分析的基本原理 87

8.1.3 有限元分析的基本流程 88

8.1.4 有限元分析的特点 89

8.1.5 有限元分析与CAD技术的软件连接和集成 89

8.2 有限元分析的工程应用 91

8.2.1 有限元分析的应用范围 91

8.2.2 有限元分析在产品开发中的应用 92

8.3 有限元分析软件简介 92

8.3.1 有限元分析软件的组成 92

8.3.2 有限元分析数据前处理 93

8.3.3 有限元分析数据后处理 93

8.4 有限元分析的发展趋势 94

思考题 96

第9章 机械优化设计 97

9.1 优化设计的发展和应用 97

9.1.1 优化设计概述 97

9.1.2 优化问题的分类 98

9.1.3 优化设计的发展 98

9.1.4 优化技术在工程中的应用 99

9.2 优化设计的基本概念 100

9.2.1 设计变量 100

9.2.2 目标函数 100

9.2.3 约束条件 101

9.2.4 全局最优解和局部最优解 101

9.3 机械优化设计方法 101

9.4 优化设计中相关问题的确定 104

9.4.1 设计变量的选取 104

9.4.2 目标函数的建立 105

9.4.3 约束条件的确定 105

9.5 最优化方法的选择和评价 106

9.6 计算结果的分析与处理 106

9.7 最优化方法在机械设计中的应用 107

思考题 108

第10章 计算机辅助装配工艺 109

10.1 概述 109

10.1.1 计算机辅助装配工艺（CAAPP）的意义 109

10.1.2 人工设计装配工艺的主要工作 110

10.1.3 计算机辅助装配工艺设计的发展历程及其研究中的问题 110

10.1.4 计算机辅助装配工艺系统的体系结构和实现方法 113

10.2 装配工艺的自动生成 115

10.2.1 装配顺序决策 115

10.2.2 装配工序图的自动生成 118

10.3 装配过程仿真 120

10.3.1 装配过程仿真概述 120

10.3.2 装配过程仿真原理 120

10.3.3 可视化虚拟装配技术 121

思考题 123

第11章 计算机辅助数控加工 124

11.1 计算机辅助数控编程 124

11.1.1 数控加工的特点 124

11.1.2 数控语言自动编程 125

11.1.3 图形交互自动编程 127

11.1.4 CAD/CAM集成数控编程 130

11.2 加工过程仿真 133

11.2.1 加工过程仿真概述 133

11.2.2 加工过程动态仿真举例 135

11.3 数控加工中的群控（DNC）技术 136

11.3.1 DNC概述 136

11.3.2 DNC软件技术 137

思考题 138

实训操作篇 141

第12章 夹紧力对零件加工精度的影响——有限元分析应用 141

12.1 技术背景介绍 141

12.2 实例操作 143

12.2.1 前期准备 143

12.2.2 施加力载荷 146

12.2.3 施加约束 147

12.2.4 零件材质的设定 148

12.2.5 观察零件有限元网格的划分 149

12.2.6 运行静态分析 150

12.2.7 考虑切削力时的零件变形情况 155

第13章 零件结构尺寸的灵敏度分析与优化 157

13.1 简支梁挠度最小化问题分析 158

13.1.1 技术背景介绍 158

13.1.2 实例操作 158

13.2 机床夹具零件的结构优化设计 167

13.2.1 技术背景介绍 167

13.2.2 实例操作 168

第14章 机械零件的装配与运动机构的仿真 179

14.1 装配体的创建 179

14.1.1 技术背景介绍 179

14.1.2 实例操作 179

14.2 四连杆机构的构建及其运动分析 185

14.2.1 技术背景介绍 185

14.2.2 实例操作 185

14.3 凸轮机构的构建及其运动仿真 193

14.3.1 技术背景介绍 193

14.3.2 实例操作一 193

14.3.3 实例操作二 200

14.4 齿轮机构和轮系机构的构建及其运动仿真 205

14.4.1 技术背景介绍 205

14.4.2 齿轮机构的创建及其运动仿真 205

14.4.3 轮系机构的创建及其运动仿真 207

第15章 数控铣削加工操作 212

15.1 体积块铣削加工 212

15.1.1 数控加工界面的进入与相关设置 212

15.1.2 体积块的加工及仿真 217

15.1.3 体积块加工的后置处理 222

15.2 局部铣削加工 223

15.2.1 局部铣削界面的进入 223

15.2.2 局部铣削的加工及仿真 223

15.2.3 局部铣削的后置处理 225

第16章 数控车削加工操作 226

16.1 区域车削加工 226

16.1.1 区域车削界面的进入与相关设置 226

16.1.2 区域车削的仿真 231

16.1.3 区域车削的后置处理 232

16.2 轮廓车削 232

16.2.1 轮廓车削的设置 232

16.2.2 轮廓车削的加工仿真 234

16.2.3 轮廓车削的后置处理 235

第17章 数控线切割加工操作 237

17.1 线切割界面的进入与相关设置 237

17.1.1 参照模型的装入与工件的创建 237

17.1.2 退刀面及穿丝孔位置的创建 239

17.1.3 加工设置 239

17.2 后置处理 244

参考文献 245