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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 PLM270

9.4.2 PLM环境中的CAD270

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