計算機輔助設計與制造內容簡介

本書共12章，主要介紹計算機輔助設計與本書共12章，主要介紹計算機輔助設計與制造基本理論和基礎知識；工程數(shù)據(jù)的處理；圖形技術基礎；幾何造型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構；幾何造型技術；隱藏線和隱藏面的處理；自由曲線與曲面CAD；計算機輔助工藝過程（CAPP）技術基礎；計算機輔助工程（CAE）技術基礎；計算機輔助制造；CAD/CAM集成技術；逆向工程與快速原型制造等。

本教材內容系統(tǒng)、完整、結構清晰，既包含了經(jīng)典的理論基礎知識，也反映了近年來計算機輔助設計與制造技術發(fā)展的新動向。本書可作為高等工科院校機械類專業(yè)教材，也可作為函授相關專業(yè)教材和教學參考書，也可供從事計算機輔助設計與制造、計算機集成制造和現(xiàn)代制造系統(tǒng)的工程技術人員參考。

第1章緒論1

11CAD/CAM概述1

111從產(chǎn)品制造的過程理解CAD/CAM2

112從計算機科學的角度看3

12CAD/CAM技術的發(fā)展4

121CAD/CAM發(fā)展概況4

122CAD/CAM展望5

13CAD/CAM系統(tǒng)的組成、集成及工作過程6

131CAD/CAM系統(tǒng)的組成7

132CAD/CAM系統(tǒng)的集成9

133CAD/CAM系統(tǒng)的工作過程10

14CAD/CAM系統(tǒng)應具備的基本功能11

15當前CAD/CAM系統(tǒng)常用軟件12

151CAD/CAM系統(tǒng)支撐軟件12

152國產(chǎn)專業(yè)應用軟件介紹14

16CAD/CAM集成的支撐系統(tǒng)15

161計算機網(wǎng)絡基礎15

162網(wǎng)絡的類型16

163CAD/CAM集成環(huán)境下網(wǎng)絡的特點16

思考題16

第2章工程數(shù)據(jù)的處理17

21數(shù)表的程序化處理17

211一維數(shù)表的處理17

212二維數(shù)表的處理18

22數(shù)表的文件化處理19

221用編輯軟件產(chǎn)生順序文件設計20

222用程序生成順序文件設計20

223文件的讀取和檢索的設計21

23一維數(shù)表的插值處理22

231線性插值法22

232拉格朗日二次插值（拋物線插值）23

24線圖的處理24

241線圖的表格化處理24

242線圖的公式化處理24

25工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理25

251數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及管理25

252FoxPro關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)26

253FoxPro與高級語言的接口設計31

思考題35

第3章圖形技術基礎36

31坐標系36

311設備坐標系36

312用戶坐標系37

313規(guī)范坐標系37

314窗口坐標系37

32圖形變換37

321二維圖形的幾何變換38

322三維圖形幾何變換41

323三維形體的投影變換42

33窗口視區(qū)變換46

331窗口46

332視區(qū)47

333窗、視變換47

34交互技術48

341常見交互技術及其應用48

342交互技術的分類49

343交互設計原則50

35用戶界面51

351用戶界面的類型與設計52

352用戶界面設計52

思考題53

第4章幾何造型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構55

41數(shù)據(jù)結構知識55

411基本概念55

412線性表56

413樹形結構57

414二叉樹結構57

42幾何體在計算機中的表示58

421幾何造型中的坐標系58

422表示形體的數(shù)據(jù)結構59

43三維形體的原理及表達60

431線框造型61

432曲面（表面）造型62

433實體建模67

思考題69

第5章幾何造型技術70

51實體造型技術70

511布爾運算理論70

512布爾運算的具體實現(xiàn)71

513邊界表示的數(shù)據(jù)結構與歐拉操作71

514構造實體幾何73

515CSG與Brep混合造型方法76

516掃描表示法77

52特征建模78

521特征的定義78

522特征表示及數(shù)據(jù)結構79

523特征造型的特點79

53裝配造型80

531裝配模型的表示80

532裝配約束技術81

533裝配造型方法及步驟83

54參數(shù)化與變量化技術84

541參數(shù)化與變量化造型的關鍵技術84

542參數(shù)化與變量化技術的發(fā)展現(xiàn)狀85

思考題85

第6章隱藏線和隱藏面的處理86

61消隱常用的計算方法87

611兩直線段求交點87

612平面多邊形的外法矢量87

613包容性檢驗88

614包圍盒檢驗89

615交矩形檢驗90

616深度檢驗90

617平面和棱邊的分類91

62凸多面體消隱(Roberts消隱)92

63任意多面體的隱藏線消除93

631算法思想94

632剔除朝后面和建立潛在可見面表94

633建立潛在可見棱邊表94

634求每條潛在可見棱邊與各個朝前面的隱藏關系94

64Z緩沖器算法95

641Z緩沖器算法基本思想95

642Z緩沖器算法步驟96

643深度值的計算96

644Z緩沖器算法特點97

65掃描線算法97

651掃描線算法的三表數(shù)據(jù)結構97

652掃描線經(jīng)過非多邊形相交區(qū)域98

653掃描線經(jīng)過多邊形投影相互覆蓋區(qū)域98

654多邊形發(fā)生相互貫穿99

655掃描線消隱算法特點99

66畫家算法99

661畫家算法的基本思想100

662多邊形優(yōu)先級的考慮100

663交叉覆蓋和循環(huán)覆蓋多邊形的優(yōu)先級考慮100

664解決深度優(yōu)先級沖突的排序算法100

665畫家算法特點101

67區(qū)域子分割算法(Warnack算法)102

68光線投射算法103

69消隱算法的編程實現(xiàn)103

691線消隱103

692面消隱編程實現(xiàn)舉例105

思考題107

第7章自由曲線和自由曲面理論108

71曲線曲面的基礎知識108

711矢量代數(shù)基礎109

712曲線論110

713曲面論114

72參數(shù)多項式與數(shù)據(jù)點的參數(shù)化117

721參數(shù)多項式117

722數(shù)據(jù)點的參數(shù)化117

723參數(shù)曲線的代數(shù)和幾何形式118

724連續(xù)性120

73Bezier曲線與曲面121

731Bezier曲線的定義和性質121

732Bezier曲線的遞推(deCasteljau)算法125

733Bezier曲線的拼接126

734Bezier曲線的升階與降階127

735Bezier曲面128

74均勻B樣條曲線曲面130

741B樣條曲線的定義130

742B樣條曲線的矩陣表示131

743B樣條曲面132

75NURBS曲線曲面133

751NURBS曲線的定義133

752權因子對NURBS曲線形狀的影響134

753NURBS曲面的定義135

754權因子對NURBS曲面片的影響135

76曲線、曲面生成136

761曲線生成136

762曲面生成137

思考題140

第8章計算機輔助工藝過程（CAPP）技術基礎141

81概述141

811CAPP的基本概念141

812CAPP系統(tǒng)的發(fā)展及其在中國的應用142

82CAPP的基本功能與模塊144

83工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫146

831工藝數(shù)據(jù)與知識的種類和特點146

832工藝數(shù)據(jù)與知識的獲取與表達146

833工藝數(shù)據(jù)與知識庫的設計147

834構造工藝數(shù)據(jù)庫與知識庫的一般步驟149

84派生法CAPP系統(tǒng)149

841基于GT的派生法CAPP系統(tǒng)149

842基于特征的派生法CAPP系統(tǒng)151

85創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)153

851創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)的工作原理153

852零件信息描述154

853工藝知識庫的建立155

854推理機的設計155

855創(chuàng)成法CAPP系統(tǒng)的工藝決策邏輯156

86其他類型的CAPP系統(tǒng)簡介158

861基于人工神經(jīng)元網(wǎng)絡的CAPP系統(tǒng)158

862基于實例與知識的CAPP系統(tǒng)158

863混合式CAPP系統(tǒng)159

思考題159

第9章計算機輔助工程技術基礎160

91計算機輔助工程(CAE)技術概述160

911制品設計161

912模具設計和制造161

913注塑成型162

92有限元分析162

921有限元分析簡介162

922彈性力學基本知識163

923有限元方法的表達式164

924有限元法的基本解法與步驟165

925有限元分析的前置處理和后置處理167

926有限元法在機械工程中的應用167

927有限元分析軟件——ANSYS簡介167

93優(yōu)化設計170

931優(yōu)化設計的數(shù)學描述170

932約束條件的處理171

933常用優(yōu)化搜索方法171

934優(yōu)化設計的一般過程173

935優(yōu)化設計應用實例174

94仿真技術175

941仿真的基本概念及分類175

942計算機仿真的一般過程177

943仿真在CAD/CAE/CAM系統(tǒng)中的應用178

944計算機仿真的發(fā)展方向178

945計算機仿真軟件179

思考題180

第10章計算機輔助制造182

101數(shù)控加工的特點和內容182

102數(shù)控編程及其發(fā)展184

1021數(shù)控加工編程的概念184

1022數(shù)控編程的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢184

1023計算機輔助數(shù)控加工程序編制186

1024數(shù)控編程方法187

1025數(shù)控語言及其選擇189

1026APT語言基本語句190

1027數(shù)控加工程序編程的內容與步驟191

103數(shù)控程序系統(tǒng)193

104數(shù)控加工仿真194

1041數(shù)控加工仿真目的與意義194

1042數(shù)控仿真技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢195

1043幾何仿真195

1044數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的體系結構196

1045數(shù)控加工仿真形式197

105NC刀具軌跡生成方法研究現(xiàn)狀200

1051基于點、線、面和體的NC刀軌生成方法200

1052基于特征的NC刀軌生成方法201

1053幾個主要CAD/CAM系統(tǒng)中的NC刀軌生成方法分析202

1054CAM系統(tǒng)刀軌生成方法的主要問題203

1055數(shù)控加工軌跡生成原理203

思考題204

第11章CAD/CAM集成技術205

111概述205

1111系統(tǒng)集成的目的與原則205

1112系統(tǒng)集成的內容206

112系統(tǒng)的集成環(huán)境和方式206

1121集成環(huán)境206

1122集成方式207

113CAD/CAM系統(tǒng)集成的關鍵技術209

1131產(chǎn)品建模技術209

1132集成數(shù)據(jù)管理技術209

1133產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換接口技術210

1134執(zhí)行控制程序210

114計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)210

1141CIMS的構成210

1142CIMS的特點211

1143實現(xiàn)CIMS的關鍵技術212

115基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的CAD/CAM系統(tǒng)集成213

1151產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達213

1152產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理214

1153基于PDM的CAD/CAM內部集成215

1154基于PDM的CAD/CAM外部集成216

1155PDM與CIMS的關系217

116敏捷制造217

1161敏捷制造的基本原理217

1162敏捷制造的組成218

1163敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)219

117并行工程220

1171并行工程的含義220

1172并行工程的特點221

1173面向并行工程的CAD/CAE/CAM技術222

118基本圖形交換規(guī)范標準224

1181DXF(繪圖交換格式)224

1182IGES（初始圖形交換規(guī)范）225

1183STEP(產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準)228

思考題231

第12章逆向工程與快速原型制造233

121逆向工程簡介233

1211逆向工程定義233

1212逆向工程的關鍵技術233

1213逆向工程的研究現(xiàn)狀234

1214逆向工程的應用領域235

1215逆向工程商業(yè)軟件235

1216逆向工程技術的發(fā)展趨勢236

122數(shù)據(jù)測量技術236

1221接觸式測量法236

1222非接觸式測量法237

1223逐層掃描測量法238

123數(shù)據(jù)預處理技術239

1231點云類型239

1232異常點去除240

1233數(shù)據(jù)精簡240

1234數(shù)據(jù)平滑243

124模型重構技術243

1241概述243

1242曲線曲面的插值法構造244

1243B樣條曲線曲面逼近247

1244重構曲面的精度評定250

125逆向工程軟件（Surfacer）介紹251

1251Imageware簡介251

1252Surfacer介紹252

126快速原型制造技術253

1261快速原型制造技術概述253

1262快速成形方法254

1263基于RP的快速制模技術255

1264RP技術的局限性256

思考題257

參考文獻258　 2100433B

計算機輔助設計與制造

就業(yè)面向：機械產(chǎn)品的計算機輔助設計和制造，機械CAD軟件的二次開發(fā)與技術管理工作。