《计算机辅助设计与制造》

第1章绪论1

11CAD/CAM概述1

111从产品制造的过程理解CAD/CAM2

112从计算机科学的角度看3

12CAD/CAM技术的发展4

121CAD/CAM发展概况4

122CAD/CAM展望5

13CAD/CAM系统的组成、集成及工作过程6

131CAD/CAM系统的组成7

132CAD/CAM系统的集成9

133CAD/CAM系统的工作过程10

14CAD/CAM系统应具备的基本功能11

15当前CAD/CAM系统常用软件12

151CAD/CAM系统支撑软件12

152国产专业应用软件介绍14

16CAD/CAM集成的支撑系统15

161计算机网络基础15

162网络的类型16

163CAD/CAM集成环境下网络的特点16

思考题16

第2章工程数据的处理17

21数表的程序化处理17

211一维数表的处理17

212二维数表的处理18

22数表的文件化处理19

221用编辑软件产生顺序文件设计20

222用程序生成顺序文件设计20

223文件的读取和检索的设计21

23一维数表的插值处理22

231线性插值法22

232拉格朗日二次插值（抛物线插值）23

24线图的处理24

241线图的表格化处理24

242线图的公式化处理24

25工程数据的数据库管理25

251数据库系统及管理25

252FoxPro关系型数据库系统26

253FoxPro与高级语言的接口设计31

思考题35

第3章图形技术基础36

31坐标系36

311设备坐标系36

312用户坐标系37

313规范坐标系37

314窗口坐标系37

32图形变换37

321二维图形的几何变换38

322三维图形几何变换41

323三维形体的投影变换42

33窗口视区变换46

331窗口46

332视区47

333窗、视变换47

34交互技术48

341常见交互技术及其应用48

342交互技术的分类49

343交互设计原则50

35用户界面51

351用户界面的类型与设计52

352用户界面设计52

思考题53

第4章几何造型系统的数据结构55

41数据结构知识55

411基本概念55

412线性表56

413树形结构57

414二叉树结构57

42几何体在计算机中的表示58

421几何造型中的坐标系58

422表示形体的数据结构59

43三维形体的原理及表达60

431线框造型61

432曲面（表面）造型62

433实体建模67

思考题69

第5章几何造型技术70

51实体造型技术70

511布尔运算理论70

512布尔运算的具体实现71

513边界表示的数据结构与欧拉操作71

514构造实体几何73

515CSG与Brep混合造型方法76

516扫描表示法77

52特征建模78

521特征的定义78

522特征表示及数据结构79

523特征造型的特点79

53装配造型80

531装配模型的表示80

532装配约束技术81

533装配造型方法及步骤83

54参数化与变量化技术84

541参数化与变量化造型的关键技术84

542参数化与变量化技术的发展现状85

思考题85

第6章隐藏线和隐藏面的处理86

61消隐常用的计算方法87

611两直线段求交点87

612平面多边形的外法矢量87

613包容性检验88

614包围盒检验89

615交矩形检验90

616深度检验90

617平面和棱边的分类91

62凸多面体消隐(Roberts消隐)92

63任意多面体的隐藏线消除93

631算法思想94

632剔除朝后面和建立潜在可见面表94

633建立潜在可见棱边表94

634求每条潜在可见棱边与各个朝前面的隐藏关系94

64Z缓冲器算法95

641Z缓冲器算法基本思想95

642Z缓冲器算法步骤96

643深度值的计算96

644Z缓冲器算法特点97

65扫描线算法97

651扫描线算法的三表数据结构97

652扫描线经过非多边形相交区域98

653扫描线经过多边形投影相互覆盖区域98

654多边形发生相互贯穿99

655扫描线消隐算法特点99

66画家算法99

661画家算法的基本思想100

662多边形优先级的考虑100

663交叉覆盖和循环覆盖多边形的优先级考虑100

664解决深度优先级冲突的排序算法100

665画家算法特点101

67区域子分割算法(Warnack算法)102

68光线投射算法103

69消隐算法的编程实现103

691线消隐103

692面消隐编程实现举例105

思考题107

第7章自由曲线和自由曲面理论108

71曲线曲面的基础知识108

711矢量代数基础109

712曲线论110

713曲面论114

72参数多项式与数据点的参数化117

721参数多项式117

722数据点的参数化117

723参数曲线的代数和几何形式118

724连续性120

73Bezier曲线与曲面121

731Bezier曲线的定义和性质121

732Bezier曲线的递推(deCasteljau)算法125

733Bezier曲线的拼接126

734Bezier曲线的升阶与降阶127

735Bezier曲面128

74均匀B样条曲线曲面130

741B样条曲线的定义130

742B样条曲线的矩阵表示131

743B样条曲面132

75NURBS曲线曲面133

751NURBS曲线的定义133

752权因子对NURBS曲线形状的影响134

753NURBS曲面的定义135

754权因子对NURBS曲面片的影响135

76曲线、曲面生成136

761曲线生成136

762曲面生成137

思考题140

第8章计算机辅助工艺过程（CAPP）技术基础141

81概述141

811CAPP的基本概念141

812CAPP系统的发展及其在中国的应用142

82CAPP的基本功能与模块144

83工艺数据库与知识库146

831工艺数据与知识的种类和特点146

832工艺数据与知识的获取与表达146

833工艺数据与知识库的设计147

834构造工艺数据库与知识库的一般步骤149

84派生法CAPP系统149

841基于GT的派生法CAPP系统149

842基于特征的派生法CAPP系统151

85创成法CAPP系统153

851创成法CAPP系统的工作原理153

852零件信息描述154

853工艺知识库的建立155

854推理机的设计155

855创成法CAPP系统的工艺决策逻辑156

86其他类型的CAPP系统简介158

861基于人工神经元网络的CAPP系统158

862基于实例与知识的CAPP系统158

863混合式CAPP系统159

思考题159

第9章计算机辅助工程技术基础160

91计算机辅助工程(CAE)技术概述160

911制品设计161

912模具设计和制造161

913注塑成型162

92有限元分析162

921有限元分析简介162

922弹性力学基本知识163

923有限元方法的表达式164

924有限元法的基本解法与步骤165

925有限元分析的前置处理和后置处理167

926有限元法在机械工程中的应用167

927有限元分析软件——ANSYS简介167

93优化设计170

931优化设计的数学描述170

932约束条件的处理171

933常用优化搜索方法171

934优化设计的一般过程173

935优化设计应用实例174

94仿真技术175

941仿真的基本概念及分类175

942计算机仿真的一般过程177

943仿真在CAD/CAE/CAM系统中的应用178

944计算机仿真的发展方向178

945计算机仿真软件179

思考题180

第10章计算机辅助制造182

101数控加工的特点和内容182

102数控编程及其发展184

1021数控加工编程的概念184

1022数控编程的现状和发展趋势184

1023计算机辅助数控加工程序编制186

1024数控编程方法187

1025数控语言及其选择189

1026APT语言基本语句190

1027数控加工程序编程的内容与步骤191

103数控程序系统193

104数控加工仿真194

1041数控加工仿真目的与意义194

1042数控仿真技术的研究现状及发展趋势195

1043几何仿真195

1044数控加工仿真系统的体系结构196

1045数控加工仿真形式197

105NC刀具轨迹生成方法研究现状200

1051基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法200

1052基于特征的NC刀轨生成方法201

1053几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析202

1054CAM系统刀轨生成方法的主要问题203

1055数控加工轨迹生成原理203

思考题204

第11章CAD/CAM集成技术205

111概述205

1111系统集成的目的与原则205

1112系统集成的内容206

112系统的集成环境和方式206

1121集成环境206

1122集成方式207

113CAD/CAM系统集成的关键技术209

1131产品建模技术209

1132集成数据管理技术209

1133产品数据交换接口技术210

1134执行控制程序210

114计算机集成制造系统(CIMS)210

1141CIMS的构成210

1142CIMS的特点211

1143实现CIMS的关键技术212

115基于产品数据管理的CAD/CAM系统集成213

1151产品数据表达213

1152产品数据管理214

1153基于PDM的CAD/CAM内部集成215

1154基于PDM的CAD/CAM外部集成216

1155PDM与CIMS的关系217

116敏捷制造217

1161敏捷制造的基本原理217

1162敏捷制造的组成218

1163敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系统219

117并行工程220

1171并行工程的含义220

1172并行工程的特点221

1173面向并行工程的CAD/CAE/CAM技术222

118基本图形交换规范标准224

1181DXF(绘图交换格式)224

1182IGES（初始图形交换规范）225

1183STEP(产品模型数据交换标准)228

思考题231

第12章逆向工程与快速原型制造233

121逆向工程简介233

1211逆向工程定义233

1212逆向工程的关键技术233

1213逆向工程的研究现状234

1214逆向工程的应用领域235

1215逆向工程商业软件235

1216逆向工程技术的发展趋势236

122数据测量技术236

1221接触式测量法236

1222非接触式测量法237

1223逐层扫描测量法238

123数据预处理技术239

1231点云类型239

1232异常点去除240

1233数据精简240

1234数据平滑243

124模型重构技术243

1241概述243

1242曲线曲面的插值法构造244

1243B样条曲线曲面逼近247

1244重构曲面的精度评定250

125逆向工程软件（Surfacer）介绍251

1251Imageware简介251

1252Surfacer介绍252

126快速原型制造技术253

1261快速原型制造技术概述253

1262快速成形方法254

1263基于RP的快速制模技术255

1264RP技术的局限性256

思考题257

参考文献258　 2100433B

本书共12章，主要介绍计算机辅助设计与本书共12章，主要介绍计算机辅助设计与制造基本理论和基础知识；工程数据的处理；图形技术基础；几何造型系统的数据结构；几何造型技术；隐藏线和隐藏面的处理；自由曲线与曲面CAD；计算机辅助工艺过程（CAPP）技术基础；计算机辅助工程（CAE）技术基础；计算机辅助制造；CAD/CAM集成技术；逆向工程与快速原型制造等。

本教材内容系统、完整、结构清晰，既包含了经典的理论基础知识，也反映了近年来计算机辅助设计与制造技术发展的新动向。本书可作为高等工科院校机械类专业教材，也可作为函授相关专业教材和教学参考书，也可供从事计算机辅助设计与制造、计算机集成制造和现代制造系统的工程技术人员参考。

计算机辅助设计与制造

就业面向：机械产品的计算机辅助设计和制造，机械CAD软件的二次开发与技术管理工作。