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第1章 绪论1

1.1 CAD/CAM概述1

1.1.1从产品的制造过程理解CAD/CAM2

1.1.2从计算机科学的角度看CAD/CAM3

1.2 CAD/CAM技术的发展4

1.2.1 CAD/CAM技术发展概况4

1.2.2 CAD/CAM技术展望6

1.3 CAD/CAM系统的组成、集成及工作过程7

1.3.1 CAD/CAM系统的组成8

1.3.2 CAD/CAM系统的集成9

1.3.3 CAD/CAM系统的工作过程10

1.4 CAD/CAM系统应具备的基本功能11

1.5 CAD/CAM系统当前的常用软件12

1.5.1 CAD/CAM系统支撑软件12

1.5.2国产专业应用软件介绍15

1.6 CAD/CAM集成的支撑系统16

1.6.1计算机网络基础16

1.6.2网络的类型17

1.6.3 CAD/CAM集成环境下网络的特点17

小结17

思考题18

第2章 工程数据的处理19

2.1数表的程序化处理20

2.1.1一维数表的处理20

2.1.2二维数表的处理20

2.2数表的文件化处理22

2.3一维数表的插值处理24

2.4线图的处理27

2.4.1线图的表格化处理27

2.4.2线图的公式化处理27

2.5工程数据的数据库管理28

2.5.1数据库系统及管理29

2.5.2 FoxPro关系型数据库系统30

2.5.3 FoxPro与高级语言（C）接口设计36

小结40

思考题40

第3章 图形技术基础42

3.1坐标系42

3.1.1设备坐标系42

3.1.2用户坐标系43

3.1.3规范坐标系43

3.1.4窗口坐标系43

3.2图形变换44

3.2.1二维图形的几何变换44

3.2.2三维图形的几何变换47

3.2.3三维形体的投影变换50

3.3窗口—视区变换53

3.4交互技术55

3.4.1常见交互技术及其应用55

3.4.2交互技术的分类56

3.4.3交互设计原则58

3.5用户界面59

3.5.1用户界面的类型59

3.5.2用户界面的设计60

小结60

思考题60

第4章 几何造型系统的数据结构62

4.1数据结构知识62

4.2几何体在计算机中的表示66

4.2.1几何造型中的坐标系66

4.2.2表示形体的数据结构66

4.3三维形体的原理及表达68

4.3.1线框造型68

4.3.2曲面造型70

4.3.3实体造型75

小结77

思考题77

第5章 几何造型技术78

5.1实体造型技术78

5.1.1布尔运算理论78

5.1.2布尔运算的具体实现79

5.1.3边界表示的数据结构与欧拉操作80

5.1.4构造实体几何82

5.1.5 CSG与B-rep混合造型方法84

5.1.6扫描表示法85

5.2特征建模86

5.2.1特征的定义86

5.2.2特征表示及数据结构87

5.2.3特征造型的特点88

5.3装配造型88

5.3.1装配模型的表示89

5.3.2装配约束技术90

5.3.3装配造型方法及步骤92

5.4参数化与变量化技术93

5.4.1参数化与变量化造型的关键技术93

5.4.2参数化与变量化技术的目前发展95

小结95

思考题95

第6章 隐藏线和隐藏面的处理96

6.1消隐常用的计算方法97

6.1.1两直线段求交点97

6.1.2平面多边形的外法矢量98

6.1.3包容性检验98

6.1.4包围盒检验99

6.1.5交矩形检验100

6.1.6深度检验101

6.1.7平面和棱边的分类102

6.2凸多面体消隐（Roberts消隐）102

6.3任意多面体的隐藏线消除104

6.4 Z缓冲器算法106

6.5扫描线算法108

6.6画家算法110

6.7区域子分割算法（Warnack算法）113

6.8光线投射算法114

6.9消隐算法的编程实现115

6.9.1线消隐115

6.9.2面消隐117

小结119

思考题120

第7章 自由曲线和自由曲面理论121

7.1曲线曲面的基础知识121

7.1.1矢量代数基础122

7.1.2曲线论123

7.1.3曲面论128

7.2参数多项式与数据点的参数化130

7.2.1参数多项式131

7.2.2数据点的参数化131

7.2.3参数曲线的代数和几何形式132

7.2.4连续性134

7.3 Bezier曲线与曲面135

7.3.1 Bezier曲线的定义和性质135

7.3.2 Bezier曲线的递推（de Casteljau）算法139

7.3.3 Bezier曲线的拼接141

7.3.4 Bezier曲线的升阶与降阶141

7.3.5 Bezier曲面143

7.4均匀B样条曲线曲面145

7.4.1 B样条曲线的定义145

7.4.2 B样条曲线的矩阵表示146

7.4.3 B样条曲面147

7.5 NURBS曲线曲面148

7.5.1 NURBS曲线的定义148

7.5.2权因子对NURBS曲线形状的影响149

7.5.3 NURBS曲面的定义150

7.5.4权因子对NURBS曲面片的影响150

7.6曲线和曲面生成151

7.6.1曲线生成151

7.6.2曲面生成153

小结156

思考题156

第8章 计算机辅助工艺过程技术基础157

8.1概述157

8.1.1 CAPP的基本概念157

8.1.2 CAPP系统的发展及其在我国的应用159

8.2 CAPP的基本功能与模块161

8.3工艺数据库与知识库162

8.3.1工艺数据与知识的种类和特点162

8.3.2工艺数据与知识的获取与表达163

8.3.3工艺数据与知识库的设计164

8.3.4构造工艺数据库与知识库的一般步骤165

8.4派生法CAPP系统166

8.4.1基于GT的派生法CAPP系统166

8.4.2基于特征的派生法CAPP系统168

8.5创成法CAPP系统170

8.5.1创成法CAPP系统的工作原理170

8.5.2零件信息描述171

8.5.3工艺知识库的建立172

8.5.4推理机的设计173

8.5.5创成法CAPP系统的工艺决策逻辑174

8.6其他类型的CAPP系统简介175

小结176

思考题176

第9章 计算机辅助工程技术基础177

9.1计算机辅助工程（CAE）技术概述177

9.2有限元分析179

9.2.1有限元分析简介179

9.2.2弹性力学基本知识180

9.2.3有限元法的表达式181

9.2.4有限元法的基本解法与步骤182

9.2.5有限元分析的前置处理和后置处理184

9.2.6有限元法在机械工程中的应用184

9.2.7有限元分析软件——ANSYS简介185

9.3优化设计187

9.3.1优化设计的数学描述188

9.3.2约束条件的处理188

9.3.3常用优化搜索方法189

9.3.4优化设计的一般过程191

9.3.5优化设计应用实例192

9.4仿真技术193

9.4.1仿真的基本概念及分类194

9.4.2计算机仿真的一般过程195

9.4.3仿真在CAD/CAE/CAM系统中的应用196

9.4.4计算机仿真的发展方向197

9.4.5计算机仿真软件198

小结199

思考题199

第10章 计算机辅助制造200

10.1数控加工的特点和内容200

10.2数控编程及其发展202

10.2.1数控加工编程的概念202

10.2.2数控编程的现状和发展趋势203

10.2.3计算机辅助数控加工程序编制205

10.2.4数控编程方法206

10.2.5数控语言及其选择208

10.2.6 APT语言基本语句209

10.2.7数控加工程序编程的内容与步骤210

10.3数控程序系统212

10.4数控加工仿真213

10.4.1数控加工仿真的目的与意义213

10.4.2数控仿真技术的研究现状及发展趋势214

10.4.3几何仿真214

10.4.4数控加工仿真系统的体系结构216

10.4.5数控加工仿真形式介绍217

10.5 NC刀具轨迹生成方法研究发展现状220

10.5.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法220

10.5.2基于特征的NC刀轨生成方法220

10.5.3现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析221

10.5.4现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题222

10.5.5数控加工轨迹生成原理223

小结224

思考题224

第11章 CAD/CAM集成技术225

11.1概述225

11.1.1系统集成的目的与原则225

11.1.2系统集成的内容226

11.2系统的集成环境和方式227

11.2.1集成环境227

11.2.2集成方式227

11.3 CAD/CAM系统集成的关键技术230

11.3.1产品建模技术230

11.3.2集成数据管理技术230

11.3.3产品数据交换接口技术231

11.3.4执行控制程序231

11.4计算机集成制造系统（CIMS）231

11.4.1 CIMS的构成231

11.4.2 CIMS的特点233

11.4.3实现CIMS的关键技术233

11.5基于产品数据管理的CAD/CAM系统集成234

11.5.1产品数据表达234

11.5.2产品数据管理236

11.5.3基于PDM的CAD/CAM内部集成237

11.5.4基于PDM的CAD/CAM外部集成238

11.5.5 PDM与CIMS的关系238

11.6敏捷制造239

11.6.1敏捷制造的基本原理239

11.6.2敏捷制造的组成240

11.6.3敏捷制造中的CAD/CAE/CAM系统241

11.7并行工程243

11.7.1并行工程的含义243

11.7.2并行工程的特点244

11.7.3面向并行工程的CAD/CAE/CAM技术245

11.8基本图形交换规范标准246

11.8.1 DXF247

11.8.2 IGES（初始图形交换规范）248

11.8.3 STEP251

小结255

思考题255

第12章 逆向工程与快速原型制造256

12.1逆向工程简介256

12.1.1逆向工程的定义256

12.1.2逆向工程的关键技术257

12.1.3逆向工程的研究现状257

12.1.4逆向工程的应用领域258

12.1.5逆向工程商业软件259

12.1.6逆向工程技术的发展趋势259

12.2数据测量技术260

12.2.1接触式测量法260

12.2.2非接触式测量法260

12.2.3逐层扫描测量法261

12.3数据预处理技术263

12.3.1点云类型263

12.3.2异常点去除263

12.3.3数据精简264

12.3.4数据平滑267

12.4模型重构技术267

12.4.1概述267

12.4.2曲线曲面的插值法构造268

12.4.3 B样条曲线曲面逼近271

12.4.4重构曲面的精度评定274

12.5逆向工程软件介绍275

12.5.1 Imageware简介275

12.5.2 Surfacer介绍276

12.6快速原型制造技术278

12.6.1快速原型制造技术概述278

12.6.2快速成型方法278

12.6.3基于RP的快速制模技术280

12.6.4 RP技术的局限性281

小结281

思考题282

参考文献283