过程装备CAD内容简介

过程装备与控制工程CAD课程顺应时代发展潮流、结合传统课程与现代先进设计技术，是将先进的设计、制造技术应用于传统专业的一门课程。

化工过程机械是传统的专业，如何利用先进的设计制造技术为传统的专业服务，使其焕发新的活力和生机，吸引更多优秀的同学从事提升传统行业的高科技应用水平，开设本课程具有重要的意义。

课程的前半部分侧重近年来迅速普及与推广的CAD技术基础介绍，包括计算机图形学基础、图形及其转换标准、造型技术、装配技术、加工技术、有限元分析技术的基本原理和发展现状；以及当代著名大型CAD系统的简单介绍与对比。课程后半部分主要以著名的Unigraphics软件为平台，按照加工顺序建立零部件模型并进行装配、出工程图纸，通过大量的实际操作掌握大型CAD软件系统设计产品的步骤和使用方法，加深对前半部分理论的理解，并能够很快利用该软件完成满足设计意图的产品。

课程起点较高，自始至终从三维设计出发，强调计算机辅助设计不仅仅是计算机辅助绘图，强调并行、协同设计的理念，为本专业学生毕业后迅速适应工作的需要，迅速打开局面奠定良好的基础。因此，学生学习的积极性比较高，认为学习本课程对自身知识结构的拓展和延伸具有重要意义。

上篇　过程装备CAD基础

1　CAD技术概论

1.1　计算机辅助技术在过程装备中的应用情况

1.1.1　CAD技术的发展简史

1.1.2　过程装备CAD系统相关名词术语

1.2　CAD系统的硬件平台

1.2.1　计算机

1.2.2　网络

1.2.3　输入/输出设备

1.3　CAD系统的软件平台

1.3.1　操作系统

1.3.2　网络管理系统

1.3.3　数据库

1.3.4　软件开发工具

1.3.5　CAD支撑系统

1.3.6　CAD应用系统

1.3.7　行业CAD专用系统

1.3.8　企业二次开发的CAD系统

1.4　目前流行的CAD系统简介

1.4.1　I-deas系统

1.4.2　Unigraphics系统

1.4.3　Pro/Engineer系统

1.4.4　CATIA系统

1.4.5　AutoCAD系统

2　计算机辅助设计技术基础

2.1　图形标准

2.2　计算机图形学与计算机辅助几何设计基础

2.2.1　计算机图形学与工程图形处理

2.2.1.1　图形图像处理的基本概念

2.2.1.2　坐标系

2.2.1.3　二维与三维图形变换

2.2.1.4　二维图形学

2.2.1.5　二维绘图系统的数据结构设计

2.2.1.6　二维绘图系统的应用

2.2.1.7　交互技术

2.2.2　自由曲线

2.2.2.1　Ferguson曲线

2.2.2.2　Beizer曲线

2.2.2.3　样条曲线

2.2.2.4　非均匀有理B样条曲线

2.3　造型技术

2.3.1　系统中的几何体

2.3.2　表示形体的线框、表面、实体模型

2.3.3　线框造型

2.3.4　曲面造型

2.3.4.1　Coons曲面

2.3.4.2　Bezier曲面

2.3.4.3　B样条曲面

2.3.4.4　非均匀有理B样条曲面

2.3.4.5　曲面的运算

2.3.4.6　曲面造型的应用

2.3.5　实体造型

2.3.5.1　实体的边界表示法

2.3.5.2　实体的CSG树表示

2.3.5.3　实体的基本体素

2.3.5.4　实体的扫描表示法

2.3.5.5　实体的局部运算

2.3.5.6　复杂实体的生成

2.3.6　特征造型

2.3.6.1　特征的概念和分类

2.3.6.2　特征的表达方法

2.3.6.3　特征建模方法

2.3.7　参数化造型

2.4　装配

2.4.1　装配建模方法

2.4.2　装配模型的信息要求

2.4.3　装配功能的实现

3　有限元分析

3.1　概述

3.2　前置处理

3.2.1　单元网格

3.2.2　边界条件

3.3　模型求解

3.3.1　线性静态问题求解

3.3.2　模态分析

3.3.3　动力学分析

3.4　后置处理

3.4.1　网格模型显示

3.4.2　变形网格图

3.4.3　等高线图

3.4.4　动画显示

4　CAM技术基础

4.1　CAM系统的原理及组成

4.1.1　数控机床的组成及工作原理

4.1.2　数控机床的控制方式

4.1.3　数控机床的坐标系

4.1.4　数控加工

4.2　数控代码和数控编程

4.3　手工编程方法

4.4　数控自动编程技术

4.4.1　自动编程的特点

4.4.2　数控自动编程

4.5　交互式图形编程

4.5.1　图形编程的工作方式及特点

4.5.2　图形编程的一般过程

4.5.3　国内外常用CAD/CAM软件

5　CAD应用软件设计方法

5.1　软件概述

5.1.1　软件的生命周期

5.1.2　软件设计方法

5.1.2.1　结构化程序设计方法

5.1.2.2　面向对象程序设计方法

5.2　锅炉CAD应用系统开发

5.2.1　锅炉概述

5.2.2　锅炉CAD系统需求分析

5.2.2.1　锅炉CAD系统的功能需求

5.2.2.2　锅炉CAD系统的性能需求

5.2.2.3　锅炉CAD系统的数据需求

5.2.3　锅炉CAD系统模块功能及其实现技术

5.2.3.1　锅炉CAD系统模块划分及其功能设计

5.2.3.2　部件设计系统实现技术的研究

5.2.3.3　计算系统实现技术

5.2.3.4　二维绘图系统实现技术

5.2.3.5　三维造型和有限元分析计算系统实现技术的研究

5.2.3.6　管理系统实现技术

5.2.3.7　底层通用公用工具的开发

5.2.4　系统的实现

5.2.4.1　系统的网状拓扑结构及平台

5.2.4.2　尺寸驱动的变参结构设计——部件设计系统

5.2.4.3　通用的计算系统

5.2.4.4　面向工程的二维绘图系统

5.2.4.5　支持协同设计的管理系统——系统集成的保证

5.2.4.6　其他系统

下篇　CAD软件实例Unigraphics

6　Unigraphics简介

6.1　EDS公司简介

6.2　Unigraphics简介

7　Unigraphics入门

7.1　用户界面

7.2　工具条

7.3　工作坐标系WCS

7.4　视图操纵

7.5　组织部件文件数据

7.5.1　层

7.5.2　布局

7.5.3　根据对象的颜色、线型、线宽组织数据

7.6　建模工作步骤

8　UG建模

8.1　综述

8.2　基于特征的设计

8.2.1　成型特征

8.2.1.1　建立、编辑体素特征

8.2.1.2　标准粗加工特征——加材料、减材料、参考特征

8.2.1.3　标准精加工特征

8.2.2　基于特征的设计

8.2.2.1　基本曲线

8.2.2.2　草图

8.2.3　扫描特征"para" label-module="para">

8.3　参数化曲线

8.3.1　参数化曲线

8.3.2　相关的曲线操作

8.4　直接建模

8.5　自由形状建模

8.5.1　自由形状建模综述

8.5.2　自由曲线

8.5.3　全息片体——主片

8.5.4　全息片体——过渡片

8.5.5　片体转换为实体

8.5.6　面分析

8.5.7　自由形状建模小结

9　UG装配

9.1　综述

9.1.1　装配建模的特点与方法

9.1.2　装配基础

9.2　从底向上装配建模

9.2.1　引用集

9.2.2　加己存部件

9.2.3　配对条件

9.3　自顶向下装配建模

9.4　组件阵列

9.5　部件清单

9.5.1　部件属性

9.5.2　明细表

9.6　爆炸视图

9.7　WAVE几何连接器

9.7.1　综述

9.7.2　WAVE几何连接器

9.8　装配建模小结

10　UG制图

10.1　制图综述

10.2　图纸

10.3　建立与编辑视图

10.3.1　建立视图

10.3.2　管理视图

10.3.2.1　视图显示参数设置

10.3.2.2　移去视图、移动/拷贝视图、对准视图

10.3.2.3　编辑视图、定义视图边界

10.3.3　其他视图操作

10.3.3.1　局部挖剖视图

10.3.3.2　断开视图

10.4　建立与编辑尺寸

10.4.1　建立尺寸

10.4.2　设置尺寸参数

10.4.3　编辑尺寸

10.5　制图辅助工具

10.5.1　注释编辑器

10.5.2　制图符号

10.5.2.1　实用符号

10.5.2.2　ID符号

10.5.2.3　用户定义符号

10.5.2.4　表面粗糙度符号

10.5.2.5　其他符号

10.5.3　表格式注释

10.6　图格式

10.6.1　建立图格式文件

10.6.2　调用图格式文件

11　综合实例

11.1　设计意图

11.2　建立模型

11.2.1　筒体模型分析

11.2.2　操作步骤

11.3　装配建模

11.3.1　装配建模方法设计

11.3.2　主要操作步骤

11.4　制图

11.5　检查

参考文献2100433B

过程装备力学基础第l章 概述

1．1 各力学学科分支的关系

1．1．1 各力学研究对象

1．1．2 各学科之间的联系与区别

1．2 过程装备力学构成

思考题

参考文献

过程装备力学基础第2章 弹性力学基础

2．1 弹性力学中的基本假设

2．2 弹性力学中的几个基本概念

2．2．1 外力

2．2．2 应力

2．2．3 形变

2．2．4 位移

2．3 弹性力学的基本方程

2．3．1 平衡微分方程

2．3．2 几何方程

2．3．3 物理方程

2．3．4 形变协调方程

2．4 边界条件

2．4．1 位移边界条件

2．4．2 应力边界条件

2．4．3 混合边界条件

2．5 弹性力学平面问题

2．5．1 平面问题分类及基本方程

2．5．2 平面问题的基本方程

2．6 圣维南原理

2．6．1 意义

2．6．2 内容

2．7 弹性力学中的应力函数

2．8 平面问题的笛卡儿坐标解答

2．8．1 逆解法

2．8．2 半逆解法

2．9 弹性力学平面问题的极坐标解答

2．1 0有限单元分析与变分原理

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第3章 薄板理论

3．1 薄板的基本概念及基本假设

3．2 圆平板的轴对称问题

3．2．1 圆平板轴对称弯曲的基本方程

3．2．2 受均布载荷圆平板的应力分析

3．2．3 承受轴对称载荷的环板

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第4章 旋转薄壳理论

4．1 基本概念

4．1．1 旋转壳体

4．1．2 外力与内力

4．2 旋转薄壳的无力矩理论

4．2．1 无力矩理论的基本方程

4．2．2 无力矩理论的应用

4．2．3 无力矩理论的应用范围

4．3 旋转薄壳的不连续分析

4．3．1 概述

4．3．2 圆筒形壳体的有力矩理论

4．3．3 一般旋转壳体边缘弯曲的应力和变形表达式

4．3．4 边缘问题的求解

4．3．5 边缘问题求解实例

4．3．6 边缘应力的特点及设计中的应用

思考题

习题

参考文献

过程装备力学基础第5章 有限元法概论

5．1 有限元法的思想

5．2 有限元法的发展历程

5．3 有限元法的特点

5．4 有限元法分析过程概述

5．4．1 结构离散化

第6章 平面问题有限元法

第7章 轴对称问题有限元法

第8章 杆梁问题有限元法

第9章 等参数单位

第10章 有限元分析软件及应用

参考文献

化工制图与CAD修订过程

《化工制图与CAD 》是在“机械制图”“化工制图”“计算机绘图”三门课程多年教学实践基础上，依据教育部《高职高专化工类人才培养目标及规格》的要求编写而成的。

该教材由刘星任主编，岳波辉、张钧任副主编，温江溯、马英强等参与了部分章节的编写。具体编写分工如下：刘星编写绪论、第4章、第7章的7.2节和7.3节、第9章、第10章、第11章、第12章及附录；张钧编写第1章、第6章、第7章的7.1节；击波辉编写第2章、第3章；温江溯编写第5章；马英强编写第8章。由刘星负责统稿。大连理工大学王丹虹、崔长德审阅了全部书稿并提出了很多意见，辽宁石化职业技术学院边秀娟、张晖等也对书稿提出了修改意见。

化工制图与CAD出版工作

2008年11月，《化工制图与CAD》是由新世纪高职高专教材编审委员会组编，刘星主编，大连理工大学出版社出版。

建筑制图与CAD修订过程

该教材由吴慕辉主编，姚志刚、李保霞副主编，李静、叶琨、曹兴亮等也参加了编写。编写分工如下：吴慕辉（湖北第二师范学院）编写绪论、第十二章；李静（河南工程学院）编写第一、六、七章；李保霞（河南省鹤壁职业技术学院）编写第二、三章；叶琨（随州职业技术学院）编写第四、五章；姚志刚（湖北第二师范学院）编写第八、九章；曹兴亮（太原大学）编写第十、十一章。

该教材编写过程中，编者参阅了有关文献资料。装饰施工图由湖北第二师范学院毕业生郭丽青提供（武汉市家装设计比赛获奖作品）。

建筑制图与CAD出版工作

2009年9月，该教材由化学工业出版社出版。