CAD/CAM模具设计与制造实用教程（第二版）

第1章 概论 1

1.1 制造业信息化中的计算机辅助技术 1

1.2 CAD/CAM基本概念 2

1.3 产品的开发过程与CAD/CAM系统 4

1.4 CAD/CAM系统的功能与特点 5

1.4.1 CAD/CAM系统的功能 5

1.4.2 CAD/CAM技术的特点 7

1.5 CAD/CAM系统的运行环境 7

1.5.1 CAD/CAM系统的配置形式 7

1.5.2 CAD/CAM系统的硬件 9

1.5.3 CAD/CAM系统的软件 15

1.5.4 常用CAD/CAM软件系统 17

1.6 CAD/CAM技术的发展历程及趋势 21

1.6.1 CAD/CAM技术的发展历程 22

1.6.2 CAD/CAM技术的发展趋势 25

第2章 图形变换原理应用 27

2.1 图形变换的基本方法 27

2.1.1 几何图形的表示方法 27

2.1.2 图形变换的基本方法 27

2.2 二维图形变换的基本形式 28

2.2.1 比例变换 28

2.2.2 旋转变换 29

2.2.3 错切变换 30

2.2.4 对称变换 31

2.2.5 平移变换 32

2.2.6 齐次坐标与齐次变换矩阵 33

2.2.7 平面图形变换 36

2.3 二维组合变换 36

2.4 三维图形变换 40

2.4.1 三维变换矩阵 40

2.4.2 三维基本变换 41

2.5 三维图形变换的应用 44

2.5.1 三视图投影 44

2.5.2 正轴测投影 46

第3章 图形技术基础 50

3.1 坐标系 50

3.1.1 世界坐标系 50

3.1.2 设备坐标系 50

3.1.3 规格化设备坐标系 50

3.2 观察变换 51

3.2.1 窗口和视区 51

3.2.2 观察变换 53

3.3 图形裁剪原理 54

3.3.1 点的裁剪 54

3.3.2 二维直线段的裁剪 54

3.4 消隐 57

3.4.1 消隐现象 57

3.4.2 消隐算法中的测试方法 57

第4章 几何建模技术 60

4.1 几何建模技术简介 60

4.2 几何建模基础知识 62

4.2.1 几何信息和拓扑信息 62

4.2.2 几何实体的定义 64

4.2.3 几何实体集合运算 64

4.2.4 欧拉公式 66

4.3 线框模型 68

4.4 表面模型 70

4.5 实体模型及表示方法 73

4.6 自由曲线与自由曲面 76

4.6.1 曲线与曲面的一般特性 76

4.6.2 曲线与曲面的表示方法 77

4.6.3 Bezier曲线 79

4.6.4 Bezier曲面 81

4.6.5 B样条曲线 82

4.6.6 B样条曲面 84

4.6.7 Coons曲面 85

第5章 参数化与特征建模技术 87

5.1 参数化与变量化建模技术 87

5.2 参数化设计案例一：尺寸/结构约束在设计中的应用 88

5.3 参数化设计案例二：参数约束在设计中的应用 90

5.3.1 阵列孔圆柱件参数约束设计 91

5.3.2 立方体参数约束设计 95

5.4 参数化设计案例三：标准零件系列化设计 97

5.4.1 设计案例分析 97

5.4.2 设计步骤 98

5.4.3 调用配置规格 102

5.5 特征建模技术 103

5.5.1 特征 103

5.5.2 形状特征 104

第6章 产品结构建模技术 107

6.1 产品结构模型及其数据结构 107

6.2 级进模产品结构设计实例 108

6.2.1 案例分析 108

6.2.2 模具结构设计 108

6.3 下模设计 110

6.3.1 建立仅有工件的初始装配体 110

6.3.2 凹模设计 111

6.3.3 下模座设计 113

6.3.4 导料板和承料板设计 114

6.3.5 完成下模所有螺钉及销的装配 115

6.4 上模设计 118

6.4.1 凸模设计 119

6.4.2 凸模固定板设计 120

6.4.3 卸料零件设计 122

6.4.4 垫板设计 123

6.4.5 上模座设计 124

6.4.6 模柄安装 125

6.5 导柱、导套设计 125

第7章 计算机辅助工程分析技术 127

7.1 CAE的基本概念 127

7.2 CAE分析的流程 131

7.3 有限元法 132

7.3.1 有限元法的基本概念 132

7.3.2 有限元法的基本原理 133

7.3.3 有限元分析的特点 133

7.3.4 有限元分析的基本流程 133

7.3.5 平面问题有限元法的求解步骤 135

7.3.6 有限元分析的前、后置处理 139

7.4 金属塑性成形有限元分析实例 140

7.4.1 油底壳零件冲压过程有限元模拟实例 140

7.4.2 汽车转向节锻造成形过程有限元模拟实例 153

第8章 计算机辅助制造技术 175

8.1 计算机辅助制造技术概述 175

8.2 计算机辅助数控编程 175

8.2.1 数控机床的组成及工作原理 175

8.2.2 数控编程的坐标系统 176

8.2.3 数控编程 178

8.3 数控加工仿真 183

8.3.1 数控加工仿真的目的与意义 183

8.3.2 数控加工仿真的形式 184

8.4 MasterCAM X模具加工流程及实用技巧 186

8.4.1 MasterCAM X模具加工一般流程 186

8.4.2 MasterCAM X模具加工实用技巧 187

8.5 MasterCAM X模具加工实例：空调遥控器模具加工 189

8.5.1 文件准备 189

8.5.2 遥控器上盖凹模设计 189

8.5.3 遥控器上盖凹模加工 193

8.5.4 规划凹模精加工刀具路径 198

8.5.5 凹模精加工 200

8.5.6 实体切削验证 202

8.5.7 后处理生成数控程序 203

第9章 CAD/CAM数据处理技术 205

9.1 产品数据交换技术 205

9.1.1 产品数据交换方法 205

9.1.2 图形文件常用数据交换标准 206

9.2 CAD中常用的数据结构 212

9.2.1 数据结构的基本概念 212

9.2.2 数据结构的分类 215

9.2.3 常用的数据结构 218

9.3 工程设计数据的计算机处理 224

9.3.1 数表的程序化处理 225

9.3.2 线图的程序化处理 227

参考文献 229 2100433B

为了帮助读者更好地掌握制造业中的设计、分析及产品开发方面的知识，本书详细介绍了CAD/CAM基本原理、关键设计技术及工程应用实例。基本原理简明清晰：通过实例介绍了基本原理的应用点，使读者能够通过学习演练分析涉及的基本概念。

应用实例新颖实用：摒弃了单纯性地绘制零件模型而后装配的计算机“辅助绘图”模式，从综合设计的角度，给出了自上而下的装配体关联设计、计算机辅助工程分析、计算机辅助制造的方法和应用实例，从而提高读者的计算机辅助综合设计能力。

《CAD/CAM模具设计与制造实用教程》可作为大专院校模具设计与制造、机械设计制造及自动化等相关专业的教材，也可作为相关工程技术人员的培训教材和参考书。

上篇 CAD/CAM基础原理

第1章 概论

1.1 CAD/CAM基本概念

1.2 CAD/CAM系统的功能与特点

1.3 CAD/CAM系统的运行环境

1.3.1 CAD/CAM系统的硬件

1.3.2 CAD/CAM系统的软件

1.3.3 CAD/CAM系统的配置形式

1.4 CAD/CAM技术的发展趋势

第2章 图形变换原理及应用

2.1 图形变换的基本方法

2.1.1 几何图形的表示方法

2.1.2 图形变换的基本方法

2.2 二维图形变换的基本形式

2.2.1 比例变换 上篇 CAD/CAM基础原理

第1章 概论

1.1 CAD/CAM基本概念

1.2 CAD/CAM系统的功能与特点

1.3 CAD/CAM系统的运行环境

1.3.1 CAD/CAM系统的硬件

1.3.2 CAD/CAM系统的软件

1.3.3 CAD/CAM系统的配置形式

1.4 CAD/CAM技术的发展趋势

第2章 图形变换原理及应用

2.1 图形变换的基本方法

2.1.1 几何图形的表示方法

2.1.2 图形变换的基本方法

2.2 二维图形变换的基本形式

2.2.1 比例变换

2.2.2 旋转变换

2.2.3 错切变换

2.2.4 对称变换

2.2.5 平移变换

2.2.6 齐次坐标与齐次变换矩阵

2.2.7 平面图形变换

2.3 二维组合变换

2.4 三维图形变换

2.4.1 三维变换矩阵

2.4.2 三维基本变换

2.5 三维图形变换的应用

2.5.1 三视图投影

2.5.2 正轴测投影

第3章 图形技术基础

3.1 坐标系

3.1.1 世界坐标系

3.1.2 设备坐标系

3.1.3 规格化设备坐标系

3.2 观察变换

3.2.1 窗口和视区

3.2.2 观察变换

3.3 图形裁剪原理

3.3.1 点的裁剪

3.3.2 二维直线段的裁剪

3.4 消隐

3.4.1 消隐现象

3.4.2 消隐算法中的测试方法

第4章 产品几何建模技术

4.1 产品建模技术演变与CAD核心建模技术

4.2 几何建模基础知识

4.2.1 几何信息和拓扑信息

4.2.2 几何实体的定义

4.2.3 几何实体集合运算

4.2.4 欧拉公式

4.3 几何建模方法

4.3.1 线框模型

4.3.2 表面模型

4.3.3 实体模型及表示方法

4.4 曲线与曲面

4.4.1 曲线与曲面的一般特性

4.4.2 曲线与曲面的表示方法

4.4.3 Bezier曲线

4.4.4 Bezier曲面

4.4.5 ***条曲线

4.4.6 ***条曲面

4.4.7 Coons曲面

第5章 参数化与特征建模技术 65

5.1 参数化与变量化 65

5.2 商用CAD系统参数化建模实例 66

5.2.1 二维草图绘制中的参数化功能运用 66

5.2.2 三维形体设计中的参数化功能运用 67

5.2.3 使用方程式定义、修改各种参数关系 67

5.3 特征建模 73

5.3.1 特征 73

5.3.2 形状特征 74

第6章 CAD/CAM数据处理技术 76

6.1 产品数据交换技术 76

6.1.1 产品数据交换方法 76

6.1.2 图形文件常用数据交换标准 77

6.2 CAD中常用的数据结构 82

6.2.1 数据结构的基本概念 82

6.2.2 数据结构的分类 85

6.2.3 常用的数据结构 87

6.3 工程设计数据的计算机处理 94

6.3.1 数表的程序化处理 94

6.3.2 线图的程序化处理 95

第7章 计算机辅助制造技术 97

7.1 计算机辅助制造技术概述 97

7.2 计算机辅助数控编程 97

7.2.1 数控机床的组成及工作原理 97

7.2.2 数控编程的坐标系统 98

7.2.3 数控编程 100

7.3 数控加工仿真 104

7.3.1 数控加工仿真的目的与意义 104

7.3.2 数控加工仿真的形式 105

7.4 常用模具CAD/CAM软件介绍 107

下篇 CAD/CAM模具设计与制造应用实例

第8章 模具系列化零件CAD设计实例 110

8.1 设计案例分析 110

8.2 设计步骤 111

8.3 调用配置规格 115

第9章 双耳止动垫圈级进模CAD设计实例 117

9.1 工件与排样 117

9.2 模具整体结构 117

9.3 下模设计 119

9.3.1 凹模设计 119

9.3.2 下模座设计 120

9.3.3 导料板和承料板设计 122

9.3.4 完成下模所有螺钉及

9.3.4 销的装配 122

9.4 上模设计 125

9.4.1 凸模设计 125

9.4.2 凸模固定板设计 127

9.4.3 卸料零件设计 128

9.4.4 垫板设计 129

9.4.5 上模座设计 130

9.4.6 模柄安装 130

9.5 导柱、导套设计 131

第10章 Mastercam X模具加工实例 133

10.1 Mastercam X模具加工简介 133

10.1.1 Mastercam X模具

10.1.1 加工的一般流程 133

10.1.2 Mastercam X模具加工

10.1.1 实用技巧 134

10.2 模具CAD/CAM实例 135

10.2.1 文件准备 135

10.2.2 遥控器上盖凹模设计 135

10.2.3 遥控器上盖凹模加工 139

10.2.4 规划凹模精加工刀具路径 145

10.2.5 凹模精加工 147

10.2.6 实体切削验证 148

10.2.7 后处理生成数控程序 149

参考文献 152 2100433B

为了帮助读者更好地掌握制造业中的设计、分析及产品开发方面的知识，《CAD/CAM模具设计与制造实用教程》详细介绍了CAD/CAM基本原理、关键设计技术及工程应用实例。基本原理简明清晰：通过实例介绍了基本原理的应用点，使读者能够通过学习演练分析涉及的基本概念。应用实例新颖实用：摒弃了单纯性地绘制零件模型而后装配的计算机“辅助绘图”模式，采用自上而下的设计方法——从原始零件开始逐一设计模具三维模型进而获得整套模具，从而提高读者的计算机辅助设计能力。