1 CAD/CAE/CAM概述 1
1.1 CAD/CAE/CAM的基本概念 1
1.1.1 CAD/CAE/CAM的定义 1
1.1.2 CAD/CAE/CAM的范围 1
1.2 CAD/CAE/CAM的应用 3
1.3 CAD/CAE/CAM技术的发展过程 5
1.3.1 CAD技术的发展过程 5
1.3.2 CAE技术的发展过程 8
1.3.3 CAM技术的发展过程 9
1.4 CAD/CAE/CAM系统的组成 10
1.4.1 硬件系统 10
1.4.2 软件系统 13
1.5 CAD/CAE/CAM系统的选择原则 16
1.5.1 硬件系统的选择原则 16
1.5.2 软件系统的选择原则 16
1.6 CAD/CAE/CAM的发展趋势 17
2 图形技术基础 19
2.1 坐标系 19
2.2 图形变换 20
2.2.1 二维图形的几何变换 20
2.2.2 三维图形几何变换 26
2.2.3 三维图形投影变换 29
2.2.4 窗口-视区变换 33
2.3 图形裁剪 35
2.3.1 点的裁剪 35
2.3.2 直线段的裁剪 35
2.3.3 字符的裁剪 36
2.4 图形消隐 37
2.4.1 隐藏线和隐藏面问题 37
2.4.2 消隐算法 38
2.5 交互技术 42
2.5.1 交互任务及技术 42
2.5.2 用户接口的类型与设计 44
习题 48
3 产品造型与设计技术 49
3.1 概述 49
3.2 线框造型技术 50
3.2.1 线框造型的基本原理 50
3.2.2 线框造型的特点 51
3.3 曲面造型技术 52
3.3.1 曲面造型的基本原理 52
3.3.2 曲面造型的特点 52
3.4 实体造型技术 53
3.4.1 实体造型的方法 53
3.4.2 构造实体几何法 53
3.4.3 扫描法 55
3.4.4 边界表示法 56
3.4.5 CSG与B-Rep混合造型法 56
3.4.6 分割表示法 57
3.5 特征造型技术 58
3.5.1 特征的定义 59
3.5.2 特征造型的方法 59
3.5.3 特征造型的过程 60
3.5.4 特征造型的特点 60
3.6 参数化与变量化造型技术 61
3.6.1 参数化与变量化造型的技术特点 61
3.6.2 基本概念与术语 62
3.6.3 参数化与变量化造型的关键技术 64
3.6.4 参数化与变量化技术造型的过程 66
3.7 装配造型技术 66
3.7.1 基本概念与术语 67
3.7.2 装配造型的关键技术 67
3.7.3 装配造型的方法与步骤 71
习题 73
4 生成工程图 74
4.1 工程图的设置 74
4.1.1 图幅的建立 74
4.1.2 比例 75
4.1.3 字体、线型 76
4.2 视图 76
4.2.1 视图分类 76
4.2.2 剖视图分类 78
4.2.3 剖面 80
4.3 图面标注 80
4.3.1 尺寸标注 81
4.3.2 表面粗糙度与公差 82
4.3.3 焊缝 84
4.3.4 技术要求 86
4.4 装配图的生成 86
习题 86
5 CAD技术应用 87
5.1 概述 87
5.2 SolidWorks软件入门 88
5.2.1 SolidWorks软件的特点 88
5.2.2 SolidWorks软件用户界面 89
5.2.3 SolidWorks软件的选项设置 91
5.2.4 SolidWorks软件应用的基本流程 93
5.3 SolidWorks软件辅助零件设计 93
5.4 SolidWorks软件辅助装配体设计 102
5.5 SolidWorks软件辅助工程图设计 108
习题 112
6 CAE技术基础理论 113
6.1 概述 113
6.2 有限元法技术 114
6.2.1 基本概念 114
6.2.2 结构静力学问题的有限元法 116
6.2.3 结构动力学问题的有限元法 120
6.2.4 热分析问题的有限元法 120
6.2.5 有限元分析的前处理和后处理 122
6.3 优化设计 125
6.3.1 概述 125
6.3.2 基本概念和术语 125
6.3.3 优化设计的数学模型 127
6.3.4 常用的优化方法 128
6.3.5 优化设计的一般过程 131
6.4 仿真技术 132
6.4.1 基本概念 132
6.4.2 计算机仿真的一般过程 134
6.4.3 仿真技术在CAD/CAE/CAM系统中的应用 135
6.5 可靠性设计 135
6.5.1 可靠性指标 136
6.5.2 可靠性技术中常用的概率分布 138
6.5.3 可靠性设计方法 140
6.5.4 机械可靠性设计 142
习题 144
7 CAE系统的应用 146
7.1 概述 146
7.2 ANSYS有限元软件基础 147
7.2.1 ANSYS软件简介与功能 147
7.2.2 ANSYS软件的特点 148
7.3 ANSYS软件的基本使用方法 151
7.3.1 ANSYS软件的典型分析过程 151
7.3.2 ANSYS软件的前处理过程 151
7.3.3 ANSYS软件的施加载荷及求解过程 156
7.3.4 ANSYS软件的后处理过程 161
7.4 ANSYS软件结构静力分析 163
7.5 ANSYS软件的模态分析 175
7.6 ANSYS软件的热分析 180
7.7 ANSYS软件的优化分析 191
7.7.1 优化分析基础 191
7.7.2 优化分析过程和步骤 192
7.7.3 优化分析实例 199
习题 202
8 CAPP技术基础 204
8.1 概述 204
8.1.1 CAPP的概念及意义 204
8.1.2 CAPP的发展 204
8.1.3 CAPP系统的基本组成 205
8.2 CAPP的基础技术 206
8.2.1 成组技术（GT） 206
8.2.2 零件信息描述 209
8.2.3 工艺设计的决策方式 211
8.3 派生式CAPP系统 215
8.3.1 派生式CAPP系统的工作原理 215
8.3.2 派生式CAPP系统的设计过程 216
8.3.3 派生式CAPP系统的应用 218
8.4 创成式CAPP系统 219
8.4.1 创成式CAPP系统的工作原理 219
8.4.2 创成式CAPP系统的设计过程 220
8.4.3 创成法CAPP系统的应用 220
8.5 CAPP专家系统 220
8.5.1 CAPP专家系统的工作原理 220
8.5.2 CAPP专家系统的建立过程 221
习题 223
9 计算机辅助制造CAM技术基础 225
9.1 概述 225
9.1.1 数控加工的特点 225
9.1.2 数控编程内容和步骤 226
9.1.3 数控编程的方法 227
9.2 数控语言自动编程系统 229
9.2.1 程序编制过程 229
9.2.2 数控语言及源程序的编写 230
9.2.3 系统类型及工作过程 232
9.3 计算机辅助图形自动编程系统 233
9.4 数控加工仿真 234
9.4.1 数控加工仿真的含义 234
9.4.2 数控加工仿真系统 235
9.4.3 数控加工仿真实例 235
习题 236
10 CAD/CAE/CAM系统集成技术 237
10.1 概述 237
10.1.1 系统集成的概念与目的 237
10.1.2 系统集成的内容 238
10.1.3 系统集成方式 239
10.1.4 CAD/CAE/CAM集成技术的发展概况 240
10.2 CAD/CAE/CAM系统集成数据管理 241
10.2.1 CAD/CAE/CAM工程数据库的特点和要求 241
10.2.2 集成系统的工程数据库 242
10.2.3 基于客户／服务器异构分布式数据库系统结构 244
10.3 产品数据交换标准 245
10.4 基于CIMS的系统集成 248
10.4.1 CIMS的构成 249
10.4.2 实现CIMS的关键技术 249
10.5 CAD/CAE/CAM集成系统范例 252
习题 253
11 CAD/CAE/CAM集成系统的应用 254
11.1 概述 254
11.2 CATIA软件应用基础 255
11.2.1 CATIA软件用户界面 256
11.2.2 CATIA软件公共环境设置 256
11.2.3 CATIA软件应用的基本流程 258
11.3 应用CATIA软件进行零部件设计 258
11.4 应用CATIA软件进行工程分析 266
习题 273
12 CAD/CAE/CAM相关新技术及应用 275
12.1 敏捷制造 275
12.1.1 敏捷制造的基本原理 275
12.1.2 敏捷制造的组成 276
12.1.3 敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系统 279
12.2 快速成形技术 280
12.2.1 快速成形原理 280
12.2.2 快速成形的过程 282
12.2.3 快速成形的发展 284
12.3 虚拟制造 284
12.3.1 虚拟制造的含义 284
12.3.2 虚拟制造系统的基本构成 285
12.3.3 VMS的关键技术 285
12.4 并行工程 287
12.4.1 并行工程的含义 287
12.4.2 并行工程的特点 287
12.4.3 面向并行工程的CAD/CAE/CAM的关键技术 289
12.4.4 并行工程的应用和发展 290
习题 291
参考文献 292