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第1章 概述1

1.1 现代产品设计与CAD技术1

1.1.1 现代产品设计概述1

1.1.2 CAD技术与现代产品设计2

1.2 CAD技术的发展历程及发展趋势2

1.2.1 CAD技术的发展历程3

1.2.2 CAD技术在我国的发展和应用4

1.2.3 CAD技术的发展趋势4

1.3 CAD技术的特点与应用5

1.3.1 CAD技术的特点5

1.3.2 CAD技术的应用6

1.3.3 采用CAD技术的优点和风险6

1.4 习题7

第2章 CAD系统的组成8

2.1 CAD系统的类型和构建模式8

2.1.1 CAD系统的分类8

2.1.2 CAD系统的构建模式11

2.2 CAD系统的硬件组成12

2.2.1 CAD系统的硬件12

2.2.2 工作站和微机14

2.3 CAD系统的软件组成15

2.3.1 系统软件16

2.3.2 CAD支撑软件16

2.3.3 CAD应用软件18

2.3.4 商品化CAD支撑软件包介绍18

2.4 CAD系统的选型原则19

2.4.1 CAD系统选型工作的重要意义19

2.4.2 CAD系统选型的基本要素19

2.4.3 选择CAD系统的原则22

2.5 习题22

第3章 CAD接口技术及图形标准23

3.1 交互技术与用户接口23

3.1.1 交互任务与交互技术23

3.1.2 输入控制方式26

3.1.3 交互系统的构造26

3.2 计算机图形接口及计算机图形元文件28

3.2.1 计算机图形接口（CGI）28

3.2.2 计算机图形元文件（CGM）29

3.3 计算机图形软件标准30

3.3.1 图形核心系统（GKS和GKS-3D）30

3.3.2 程序员层次交互式图形系统（PHIGS）31

3.3.3 图形程序库（OpenGL）32

3.4 产品数据交换标准33

3.4.1 基于DXF文件的图形数据交换33

3.4.2 基本图形交换规范（IGES）37

3.4.3 产品模型数据转换标准（STEP）38

3.5 习题41

第4章 CAD软件工程技术42

4.1 软件工程的基本概念42

4.1.1 软件与软件工程42

4.1.2 软件工程过程模型44

4.2 CAD应用软件开发47

4.2.1 CAD软件工程的特点47

4.2.2 CAD软件工程的开发流程47

4.3 CAD软件的文档编制规范49

4.3.1 可行性研究报告49

4.3.2 项目开发计划50

4.3.3 软件需求说明书50

4.3.4 数据要求说明书51

4.3.5 概要设计说明书51

4.3.6 详细设计说明书52

4.3.7 测试计划52

4.3.8 测试分析报告53

4.3.9 项目开发总结报告53

4.4 习题54

第5章 计算机图形处理技术基础55

5.1 图形处理的数学基础55

5.1.1 向量运算55

5.1.2 矩阵运算56

5.1.3 齐次坐标59

5.2 图形程序库60

5.2.1 设备驱动程序60

5.2.2 图形程序库60

5.3 坐标系61

5.3.1 设备坐标系61

5.3.2 虚拟设备坐标系（规格化的设备坐标系）61

5.3.3 世界坐标系、造型坐标系和观察坐标系62

5.3.4 坐标变换63

5.4 窗口与视区63

5.4.1 窗口63

5.4.2 视区64

5.4.3 窗口-视区变换64

5.5 图形的裁剪与消隐65

5.5.1 图形的裁剪65

5.5.2 图形的消隐66

5.6 二维图形几何变换67

5.6.1 二维图形几何变换的一般表示67

5.6.2 平移变换与点的齐次坐标表示70

5.6.3 二维组合变换72

5.7 三维图形几何变换73

5.7.1 三维基本变换73

5.7.2 三维组合变换与投影变换75

5.8 习题76

第6章 几何造型系统77

6.1 空间几何元素的定义77

6.2 线框造型80

6.3 曲面造型80

6.4 实体造型81

6.4.1 基本造型功能81

6.4.2 实体造型的数据结构84

6.4.3 基于特征的造型87

6.4.4 参数化造型88

6.5 非流形形体造型89

6.6 装配造型90

6.6.1 装配造型的功能90

6.6.2 装配浏览91

6.6.3 并行设计功能92

6.6.4 装配模型的使用92

6.6.5 装配简化93

6.7 习题93

第7章 自由曲线和自由曲面94

7.1 基本概念94

7.1.1 曲线和曲面的数学表示94

7.1.2 基本术语95

7.2 自由曲线96

7.2.1 Hermite曲线96

7.2.2 Bezier曲线98

7.2.3 B样条曲线103

7.3 自由曲面108

7.3.1 双线性参数曲面109

7.3.2 Coons曲面片与双三次参数曲面片110

7.3.3 Bezier曲面113

7.3.4 B样条曲面114

7.3.5 曲面片的连续115

7.4 习题116

第8章 AutoCAD绘图软件包117

8.1 概述117

8.1.1 AutoCAD的发展历史117

8.1.2 AutoCAD 2018的主要功能118

8.1.3 AutoCAD 2018的工作界面120

8.1.4 图形文件管理127

8.2 绘图设置及绘图实用工具128

8.2.1 图层、线型、线宽及颜色128

8.2.2 样板文件130

8.2.3 绘图实用工具131

8.2.4 配置AutoCAD 2018绘图环境135

8.3 二维绘图与编辑137

8.3.1 二维绘图138

8.3.2 二维编辑138

8.3.3 图案填充、面域与图形信息139

8.3.4 使用文字与表格142

8.3.5 标注图形尺寸146

8.3.6 图形显示控制147

8.4 三维建模149

8.4.1 基本概念、基本操作149

8.4.2 绘制三维点和线153

8.4.3 绘制三维网格154

8.4.4 实体建模157

8.4.5 三维曲面建模160

8.5 三维编辑161

8.5.1 三维移动161

8.5.2 三维镜像161

8.5.3 三维旋转162

8.5.4 三维阵列162

8.5.5 对齐位置163

8.5.6 布尔操作163

8.5.7 其他编辑操作164

8.5.8 标注三维对象的尺寸165

8.6 渲染165

8.7 AutoCAD的Internet功能167

8.8 习题168

第9章 二次开发技术170

9.1 LISP、 AutoLISP及 Visual LISP170

9.2 Visual LISP集成开发环境170

9.2.1 菜单栏、工具栏和状态栏171

9.2.2 文本编辑器172

9.2.3 控制台窗口和跟踪窗口173

9.3 加载、运行AutoLISP程序174

9.3.1 在Visual LISP集成开发环境中加载、运行AutoLISP程序174

9.3.2 在AutoCAD环境中加载、运行AutoLISP程序174

9.4 AutoLISP编程175

9.4.1 AutoLISP程序文件及其结构176

9.4.2 AutoLISP数据类型177

9.5 AutoLISP函数179

9.6 在Visual LISP集成开发环境中调试程序185

9.7 应用举例189

9.8 习题190

第10章 工程数据的计算机处理192

10.1 概述192

10.2 数表的计算机处理193

10.2.1 数表程序化193

10.2.2 一元函数插值193

10.2.3 二元函数插值195

10.3 线图的程序化196

10.3.1 建立拟合公式的方法196

10.3.2 最小二乘法拟合的基本思想196

10.3.3 最小二乘法多项式拟合197

10.3.4 最小二乘法其他函数拟合198

10.4 通用数据处理软件介绍199

10.5 工程数据文件处理200

10.6 数据库管理系统在CAD中的应用201

10.6.1 数据库系统概述201

10.6.2 数据库在CAD中的应用202

10.7 工程数据库系统简介212

10.7.1 工程数据库系统的概念212

10.7.2 工程数据库系统的特点213

10.7.3 工程数据库系统的构成方法214

10.8 产品数据管理技术及其发展214

10.8.1 PDM的产生215

10.8.2 PDM的基本概念215

10.8.3 PDM的发展216

10.8.4 PDM的功能分析216

10.8.5 PDM技术分析218

10.9 习题219

第11章 计算机辅助制造技术220

11.1 计算机辅助制造220

11.1.1 概述220

11.1.2 CAM系统的典型体系结构221

11.1.3 数控编程221

11.2 计算机辅助工艺规程设计222

11.2.1 CAPP概述222

11.2.2 CAPP的系统原理和系统结构224

11.2.3 派生式CAPP系统225

11.2.4 创成式CAPP系统232

11.3 CAD/CAM系统集成240

11.3.1 系统集成的必要性240

11.3.2 CAD/CAM系统集成的程度241

11.3.3 CAD/CAM系统集成的关键术242

11.4 先进制造技术概述243

11.4.1 计算机集成制造系统243

11.4.2 并行工程246

11.4.3 虚拟制造技术249

11.5 习题251

第12章 Mastercam软件包252

12.1 概述252

12.1.1 Mastercam的基本情况252

12.1.2 Mastercam的主要功能253

12.1.3 Mastercam X6的工作界面253

12.1.4 文件管理255

12.2 系统设置和基本操作257

12.2.1 系统配置257

12.2.2 基本概念与操作259

12.3 CAD零件设计262

12.3.1 二维造型262

12.3.2 三维曲面设计265

12.3.3 三维实体设计268

12.4 数控加工基础272

12.4.1 数控编程的基本过程272

12.4.2 参数设置276

12.4.3 操作管理281

12.4.4 刀具路径编辑286

12.5 CAM刀具路径设计287

12.5.1 二维加工287

12.5.2 三维加工288

12.5.3 多轴加工292

12.6 Mastercam综合实例293

12.6.1 零件模型设计293

12.6.2 零件刀具路径设计297

12.7 习题301

第13章 平面连杆机构CAD303

13.1 矢量三角形法运动分析的数学模型303

13.1.1 四杆机构的位置分析304

13.1.2 简单平面连杆机构的运动分析305

13.1.3 复杂平面连杆机构运动分析312

13.2 杆组法运动分析的数学模型315

13.2.1 基本杆组的划分方法315

13.2.2 同一构件上点的运动分析317

13.2.3 RRR杆组的运动分析318

13.2.4 RRP杆组的运动分析320

13.2.5 RPR杆组的运动分析322

13.3 杆机构运动分析与模拟324

13.4 平面连杆机构设计的类型326

13.5 连杆机构的综合327

13.5.1 连杆机构的综合方法328

13.5.2 刚体导引机构的设计328

13.5.3 函数变换机构的设计331

13.5.4 轨迹发生机构的设计332

13.6 习题333

参考文献336