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1 CAD/CAE/CAM概述1

1.1 CAD/CAE/CAM的基本概念1

1.1.1 CAD/CAE/CAM的定义1

1.1.2 CAD/CAE/CAM的范围1

1.2 CAD/CAE/CAM的应用3

1.3 CAD/CAE/CAM技术的发展过程5

1.3.1 CAD技术的发展过程5

1.3.2 CAE技术的发展过程8

1.3.3 CAM技术的发展过程9

1.4 CAD/CAE/CAM系统的组成10

1.4.1 硬件系统10

1.4.2 软件系统13

1.5 CAD/CAE/CAM系统的选择原则16

1.5.1 硬件系统的选择原则16

1.5.2 软件系统的选择原则16

1.6 CAD/CAE/CAM的发展趋势17

2 图形技术基础19

2.1 坐标系19

2.2 图形变换20

2.2.1 二维图形的几何变换20

2.2.2 三维图形几何变换26

2.2.3 三维图形投影变换29

2.2.4 窗口-视区变换33

2.3 图形裁剪35

2.3.1 点的裁剪35

2.3.2 直线段的裁剪35

2.3.3 字符的裁剪36

2.4 图形消隐37

2.4.1 隐藏线和隐藏面问题37

2.4.2 消隐算法38

2.5 交互技术42

2.5.1 交互任务及技术42

2.5.2 用户接口的类型与设计44

习题48

3 产品造型与设计技术49

3.1 概述49

3.2 线框造型技术50

3.2.1 线框造型的基本原理50

3.2.2 线框造型的特点51

3.3 曲面造型技术52

3.3.1 曲面造型的基本原理52

3.3.2 曲面造型的特点52

3.4 实体造型技术53

3.4.1 实体造型的方法53

3.4.2 构造实体几何法53

3.4.3 扫描法55

3.4.4 边界表示法56

3.4.5 CSG与B-Rep混合造型法56

3.4.6 分割表示法57

3.5 特征造型技术58

3.5.1 特征的定义59

3.5.2 特征造型的方法59

3.5.3 特征造型的过程60

3.5.4 特征造型的特点60

3.6 参数化与变量化造型技术61

3.6.1 参数化与变量化造型的技术特点61

3.6.2 基本概念与术语62

3.6.3 参数化与变量化造型的关键技术64

3.6.4 参数化与变量化技术造型的过程66

3.7 装配造型技术66

3.7.1 基本概念与术语67

3.7.2 装配造型的关键技术67

3.7.3 装配造型的方法与步骤71

习题73

4 生成工程图74

4.1 工程图的设置74

4.1.1 图幅的建立74

4.1.2 比例75

4.1.3 字体、线型76

4.2 视图76

4.2.1 视图分类76

4.2.2 剖视图分类78

4.2.3 剖面80

4.3 图面标注80

4.3.1 尺寸标注81

4.3.2 表面粗糙度与公差82

4.3.3 焊缝84

4.3.4 技术要求86

4.4 装配图的生成86

习题86

5 CAD技术应用87

5.1 概述87

5.2 SolidWorks软件入门88

5.2.1 SolidWorks软件的特点88

5.2.2 SolidWorks软件用户界面89

5.2.3 SolidWorks软件的选项设置91

5.2.4 SolidWorks软件应用的基本流程93

5.3 SolidWorks软件辅助零件设计93

5.4 SolidWorks软件辅助装配体设计102

5.5 SolidWorks软件辅助工程图设计108

习题112

6 CAE技术基础理论113

6.1 概述113

6.2 有限元法技术114

6.2.1 基本概念114

6.2.2 结构静力学问题的有限元法116

6.2.3 结构动力学问题的有限元法120

6.2.4 热分析问题的有限元法120

6.2.5 有限元分析的前处理和后处理122

6.3 优化设计125

6.3.1 概述125

6.3.2 基本概念和术语125

6.3.3 优化设计的数学模型127

6.3.4 常用的优化方法128

6.3.5 优化设计的一般过程131

6.4 仿真技术132

6.4.1 基本概念132

6.4.2 计算机仿真的一般过程134

6.4.3 仿真技术在CAD/CAE/CAM系统中的应用135

6.5 可靠性设计135

6.5.1 可靠性指标136

6.5.2 可靠性技术中常用的概率分布138

6.5.3 可靠性设计方法140

6.5.4 机械可靠性设计142

习题144

7 CAE系统的应用146

7.1 概述146

7.2 ANSYS有限元软件基础147

7.2.1 ANSYS软件简介与功能147

7.2.2 ANSYS软件的特点148

7.3 ANSYS软件的基本使用方法151

7.3.1 ANSYS软件的典型分析过程151

7.3.2 ANSYS软件的前处理过程151

7.3.3 ANSYS软件的施加载荷及求解过程156

7.3.4 ANSYS软件的后处理过程161

7.4 ANSYS软件结构静力分析163

7.5 ANSYS软件的模态分析175

7.6 ANSYS软件的热分析180

7.7 ANSYS软件的优化分析191

7.7.1 优化分析基础191

7.7.2 优化分析过程和步骤192

7.7.3 优化分析实例199

习题202

8 CAPP技术基础204

8.1 概述204

8.1.1 CAPP的概念及意义204

8.1.2 CAPP的发展204

8.1.3 CAPP系统的基本组成205

8.2 CAPP的基础技术206

8.2.1 成组技术（GT）206

8.2.2 零件信息描述209

8.2.3 工艺设计的决策方式211

8.3 派生式CAPP系统215

8.3.1 派生式CAPP系统的工作原理215

8.3.2 派生式CAPP系统的设计过程216

8.3.3 派生式CAPP系统的应用218

8.4 创成式CAPP系统219

8.4.1 创成式CAPP系统的工作原理219

8.4.2 创成式CAPP系统的设计过程220

8.4.3 创成法CAPP系统的应用220

8.5 CAPP专家系统220

8.5.1 CAPP专家系统的工作原理220

8.5.2 CAPP专家系统的建立过程221

习题223

9 计算机辅助制造CAM技术基础225

9.1 概述225

9.1.1 数控加工的特点225

9.1.2 数控编程内容和步骤226

9.1.3 数控编程的方法227

9.2 数控语言自动编程系统229

9.2.1 程序编制过程229

9.2.2 数控语言及源程序的编写230

9.2.3 系统类型及工作过程232

9.3 计算机辅助图形自动编程系统233

9.4 数控加工仿真234

9.4.1 数控加工仿真的含义234

9.4.2 数控加工仿真系统235

9.4.3 数控加工仿真实例235

习题236

10 CAD/CAE/CAM系统集成技术237

10.1 概述237

10.1.1 系统集成的概念与目的237

10.1.2 系统集成的内容238

10.1.3 系统集成方式239

10.1.4 CAD/CAE/CAM集成技术的发展概况240

10.2 CAD/CAE/CAM系统集成数据管理241

10.2.1 CAD/CAE/CAM工程数据库的特点和要求241

10.2.2 集成系统的工程数据库242

10.2.3 基于客户／服务器异构分布式数据库系统结构244

10.3 产品数据交换标准245

10.4 基于CIMS的系统集成248

10.4.1 CIMS的构成249

10.4.2 实现CIMS的关键技术249

10.5 CAD/CAE/CAM集成系统范例252

习题253

11 CAD/CAE/CAM集成系统的应用254

11.1 概述254

11.2 CATIA软件应用基础255

11.2.1 CATIA软件用户界面256

11.2.2 CATIA软件公共环境设置256

11.2.3 CATIA软件应用的基本流程258

11.3 应用CATIA软件进行零部件设计258

11.4 应用CATIA软件进行工程分析266

习题273

12 CAD/CAE/CAM相关新技术及应用275

12.1 敏捷制造275

12.1.1 敏捷制造的基本原理275

12.1.2 敏捷制造的组成276

12.1.3 敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系统279

12.2 快速成形技术280

12.2.1 快速成形原理280

12.2.2 快速成形的过程282

12.2.3 快速成形的发展284

12.3 虚拟制造284

12.3.1 虚拟制造的含义284

12.3.2 虚拟制造系统的基本构成285

12.3.3 VMS的关键技术285

12.4 并行工程287

12.4.1 并行工程的含义287

12.4.2 并行工程的特点287

12.4.3 面向并行工程的CAD/CAE/CAM的关键技术289

12.4.4 并行工程的应用和发展290

习题291

参考文献292