計算機輔助設計基礎及應用

第1章 概述 1
1.1 現(xiàn)代產(chǎn)品設計與CAD技術 1
1.1.1 現(xiàn)代產(chǎn)品設計概述 1
1.1.2 CAD技術與現(xiàn)代產(chǎn)品設計 2
1.2 CAD技術的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢 2
1.2.1 CAD技術的發(fā)展歷程 3
1.2.2 CAD技術在我國的發(fā)展和應用 4
1.2.3 CAD技術的發(fā)展趨勢 4
1.3 CAD技術的特點與應用 5
1.3.1 CAD技術的特點 5
1.3.2 CAD技術的應用 6
1.3.3 采用CAD技術的優(yōu)點和風險 6
1.4 習題 7
第2章 CAD系統(tǒng)的組成 8
2.1 CAD系統(tǒng)的類型和構建模式 8
2.1.1 CAD系統(tǒng)的分類 8
2.1.2 CAD系統(tǒng)的構建模式 11
2.2 CAD系統(tǒng)的硬件組成 12
2.2.1 CAD系統(tǒng)的硬件 12
2.2.2 工作站和微機 14
2.3 CAD系統(tǒng)的軟件組成 15
2.3.1 系統(tǒng)軟件 16
2.3.2 CAD支撐軟件 16
2.3.3 CAD應用軟件 18
2.3.4 商品化CAD支撐軟件包
介紹 18
2.4 CAD系統(tǒng)的選型原則 19
2.4.1 CAD系統(tǒng)選型工作的重要意義 19
2.4.2 CAD系統(tǒng)選型的基本要素 19
2.4.3 選擇CAD系統(tǒng)的原則 22
2.5 習題 22
第3章 CAD接口技術及圖形標準 23
3.1 交互技術與用戶接口 23
3.1.1 交互任務與交互技術 23
3.1.2 輸入控制方式 26
3.1.3 交互系統(tǒng)的構造 26
3.2 計算機圖形接口及計算機圖形元文件 28
3.2.1 計算機圖形接口(CGI) 28
3.2.2 計算機圖形元文件(CGM) 29
3.3 計算機圖形軟件標準 30
3.3.1 圖形核心系統(tǒng)(GKS和GKS-3D) 30
3.3.2 程序員層次交互式圖形系統(tǒng)(PHIGS) 31
3.3.3 圖形程序庫(OpenGL) 32
3.4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準 33
3.4.1 基于DXF文件的圖形數(shù)據(jù)交換 33
3.4.2 基本圖形交換規(guī)范(IGES) 37
3.4.3 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉換標準(STEP) 38
3.5 習題 41
第4章 CAD軟件工程技術 42
4.1 軟件工程的基本概念 42
4.1.1 軟件與軟件工程 42
4.1.2 軟件工程過程模型 44
4.2 CAD應用軟件開發(fā) 47
4.2.1 CAD軟件工程的特點 47
4.2.2 CAD軟件工程的開發(fā)流程 47
4.3 CAD軟件的文檔編制規(guī)范 49
4.3.1 可行性研究報告 49
4.3.2 項目開發(fā)計劃 50
4.3.3 軟件需求說明書 50
4.3.4 數(shù)據(jù)要求說明書 51
4.3.5 概要設計說明書 51
4.3.6 詳細設計說明書 52
4.3.7 測試計劃 52
4.3.8 測試分析報告 53
4.3.9 項目開發(fā)總結報告 53
4.4 習題 54
第5章 計算機圖形處理技術基礎 55
5.1 圖形處理的數(shù)學基礎 55
5.1.1 向量運算 55
5.1.2 矩陣運算 56
5.1.3 齊次坐標 59
5.2 圖形程序庫 60
5.2.1 設備驅動程序 60
5.2.2 圖形程序庫 60
5.3 坐標系 61
5.3.1 設備坐標系 61
5.3.2 虛擬設備坐標系(規(guī)格化的設備坐標系) 61
5.3.3 世界坐標系、造型坐標系和觀察坐標系 62
5.3.4 坐標變換 63
5.4 窗口與視區(qū) 63
5.4.1 窗口 63
5.4.2 視區(qū) 64
5.4.3 窗口-視區(qū)變換 64
5.5 圖形的裁剪與消隱 65
5.5.1 圖形的裁剪 65
5.5.2 圖形的消隱 66
5.6 二維圖形幾何變換 67
5.6.1 二維圖形幾何變換的一般
表示 67
5.6.2 平移變換與點的齊次坐標表示 70
5.6.3 二維組合變換 72
5.7 三維圖形幾何變換 73
5.7.1 三維基本變換 73
5.7.2 三維組合變換與投影變換 75
5.8 習題 76
第6章 幾何造型系統(tǒng) 77
6.1 空間幾何元素的定義 77
6.2 線框造型 80
6.3 曲面造型 80
6.4 實體造型 81
6.4.1 基本造型功能 81
6.4.2 實體造型的數(shù)據(jù)結構 84
6.4.3 基于特征的造型 87
6.4.4 參數(shù)化造型 88
6.5 非流形形體造型 89
6.6 裝配造型 90
6.6.1 裝配造型的功能 90
6.6.2 裝配瀏覽 91
6.6.3 并行設計功能 92
6.6.4 裝配模型的使用 92
6.6.5 裝配簡化 93
6.7 習題 93
第7章 自由曲線和自由曲面 94
7.1 基本概念 94
7.1.1 曲線和曲面的數(shù)學表示 94
7.1.2 基本術語 95
7.2 自由曲線 96
7.2.1 Hermite曲線 96
7.2.2 Bezier曲線 98
7.2.3 B樣條曲線 103
7.3 自由曲面 108
7.3.1 雙線性參數(shù)曲面 109
7.3.2 Coons曲面片與雙三次參數(shù)曲面片 110
7.3.3 Bezier曲面 113
7.3.4 B樣條曲面 114
7.3.5 曲面片的連續(xù) 115
7.4 習題 116
第8章 AutoCAD繪圖軟件包 117
8.1 概述 117
8.1.1 AutoCAD的發(fā)展歷史 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 圖形文件管理 127
8.2 繪圖設置及繪圖實用工具 128
8.2.1 圖層、線型、線寬及顏色 128
8.2.2 樣板文件 130
8.2.3 繪圖實用工具 131
8.2.4 配置AutoCAD 2018繪圖環(huán)境 135
8.3 二維繪圖與編輯 137
8.3.1 二維繪圖 138
8.3.2 二維編輯 138
8.3.3 圖案填充、面域與圖形
信息 139
8.3.4 使用文字與表格 142
8.3.5 標注圖形尺寸 146
8.3.6 圖形顯示控制 147
8.4 三維建模 149
8.4.1 基本概念、基本操作 149
8.4.2 繪制三維點和線 153
8.4.3 繪制三維網(wǎng)格 154
8.4.4 實體建模 157
8.4.5 三維曲面建模 160
8.5 三維編輯 161
8.5.1 三維移動 161
8.5.2 三維鏡像 161
8.5.3 三維旋轉 162
8.5.4 三維陣列 162
8.5.5 對齊位置 163
8.5.6 布爾操作 163
8.5.7 其他編輯操作 164
8.5.8 標注三維對象的尺寸 165
8.6 渲染 165
8.7 AutoCAD的Internet功能 167
8.8 習題 168
第9章 二次開發(fā)技術 170
9.1 LISP、AutoLISP及Visual LISP 170
9.2 Visual LISP集成開發(fā)環(huán)境 170
9.2.1 菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄 171
9.2.2 文本編輯器 172
9.2.3 控制臺窗口和跟蹤窗口 173
9.3 加載、運行AutoLISP程序 174
9.3.1 在Visual LISP集成開發(fā)環(huán)境中加載、運行AutoLISP程序 174
9.3.2 在AutoCAD環(huán)境中加載、運行AutoLISP程序 174
9.4 AutoLISP編程 175
9.4.1 AutoLISP程序文件及其結構 176
9.4.2 AutoLISP數(shù)據(jù)類型 177
9.5 AutoLISP函數(shù) 179
9.6 在Visual LISP集成開發(fā)環(huán)境中調試程序 185
9.7 應用舉例 189
9.8 習題 190
第10章 工程數(shù)據(jù)的計算機處理 192
10.1 概述 192
10.2 數(shù)表的計算機處理 193
10.2.1 數(shù)表程序化 193
10.2.2 一元函數(shù)插值 193
10.2.3 二元函數(shù)插值 195
10.3 線圖的程序化 196
10.3.1 建立擬合公式的方法 196
10.3.2 最小二乘法擬合的基本思想 196
10.3.3 最小二乘法多項式擬合 197
10.3.4 最小二乘法其他函數(shù)擬合 198
10.4 通用數(shù)據(jù)處理軟件介紹 199
10.5 工程數(shù)據(jù)文件處理 200
10.6 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在CAD中的應用 201
10.6.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 201
10.6.2 數(shù)據(jù)庫在CAD中的應用 202
10.7 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介 212
10.7.1 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念 212
10.7.2 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 213
10.7.3 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成方法 214
10.8 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術及其發(fā)展 214
10.8.1 PDM的產(chǎn)生 215
10.8.2 PDM的基本概念 215
10.8.3 PDM的發(fā)展 216
10.8.4 PDM的功能分析 216
10.8.5 PDM技術分析 218
10.9 習題 219
第11章 計算機輔助制造技術 220
11.1 計算機輔助制造 220
11.1.1 概述 220
11.1.2 CAM系統(tǒng)的典型體系結構 221
11.1.3 數(shù)控編程 221
11.2 計算機輔助工藝規(guī)程設計 222
11.2.1 CAPP概述 222
11.2.2 CAPP的系統(tǒng)原理和系統(tǒng)結構 224
11.2.3 派生式CAPP系統(tǒng) 225
11.2.4 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) 232
11.3 CAD/CAM系統(tǒng)集成 240
11.3.1 系統(tǒng)集成的必要性 240
11.3.2 CAD/CAM系統(tǒng)集成的程度 241
11.3.3 CAD/CAM系統(tǒng)集成的關鍵技術 242
11.4 先進制造技術概述 243
11.4.1 計算機集成制造系統(tǒng) 243
11.4.2 并行工程 246
11.4.3 虛擬制造技術 249
11.5 習題 251
第12章 Mastercam軟件包 252
12.1 概述 252
12.1.1 Mastercam的基本情況 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 系統(tǒng)設置和基本操作 257
12.2.1 系統(tǒng)配置 257
12.2.2 基本概念與操作 259
12.3 CAD零件設計 262
12.3.1 二維造型 262
12.3.2 三維曲面設計 265
12.3.3 三維實體設計 268
12.4 數(shù)控加工基礎 272
12.4.1 數(shù)控編程的基本過程 272
12.4.2 參數(shù)設置 276
12.4.3 操作管理 281
12.4.4 刀具路徑編輯 286
12.5 CAM刀具路徑設計 287
12.5.1 二維加工 287
12.5.2 三維加工 288
12.5.3 多軸加工 292
12.6 Mastercam綜合實例 293
12.6.1 零件模型設計 293
12.6.2 零件刀具路徑設計 297
12.7 習題 301
第13章 平面連桿機構CAD 303
13.1 矢量三角形法運動分析的數(shù)學模型 303
13.1.1 四桿機構的位置分析 304
13.1.2 簡單平面連桿機構的運動分析 305
13.1.3 復雜平面連桿機構運動分析 312
13.2 桿組法運動分析的數(shù)學模型 315
13.2.1 基本桿組的劃分方法 315
13.2.2 同一構件上點的運動分析 317
13.2.3 RRR桿組的運動分析 318
13.2.4 RRP桿組的運動分析 320
13.2.5 RPR桿組的運動分析 322
13.3 桿機構運動分析與模擬 324
13.4 平面連桿機構設計的類型 326
13.5 連桿機構的綜合 327
13.5.1 連桿機構的綜合方法 328
13.5.2 剛體導引機構的設計 328
13.5.3 函數(shù)變換機構的設計 331
13.5.4 軌跡發(fā)生機構的設計 332
13.6 習題 333
參考文獻 336