計算機輔助設計技術基礎(第2版)

《計算機輔助設計技術基礎(第2版)》是2005年出版的圖書,作者是孫家廣。

基本介紹

  • 書名:計算機輔助設計技術基礎(第2版)
  • 作者:孫家廣
  • ISBN:9787302039174
  • 定價:29.5元
  • 出版時間:2005-3-30
  • 裝幀:平裝
圖書簡介,前言,目錄,

圖書簡介

本書對第一版的內容進行了較大的修改與擴充,全面介紹了計算機輔助設計(CAD)技術的基本原理與套用,主要包括CAD系統的硬體、互動技術與套用接口、圖形變換、產品造型與設計、參數化設計、計算機輔助工藝設計、計算機輔助製造、計算機輔助有限元分析、企業資源計畫和產品數據管理等內容。本書既可作為高等學校講授“CAD技術基礎”課程的教材,也可供高等學校師生及有關工程技術人員參考。

前言

計算機輔助設計(CAD: computer aided design)技術,作為電子信息技術的一個重要組成部分,是促進科研成果的開發和轉化,實現設計自動化,增強企業創新能力和競爭能力,加速國民經濟發展和國防現代化的一項關鍵性高新技術;也是進一步向現代集成製造系統(CIMS: contemporary integrated manufacturing system)發展的重要技術基礎。CAD技術將計算機高速的數據處理和海量存儲能力與人的邏輯判斷、綜合分析和創造性思維能力結合起來,對加速新產品開發,縮短設計製造周期,提高產品質量,節約成本,增強市場競爭能力和企業創新能力發揮了重要作用。無論是軍事工業還是民用工業,無論是建設行業還是製造加工行業,無論是機械、電子、輕紡行業還是文體、影視廣告行業等都離不開CAD技術。CAD技術是企業界爭奪市場份額和生存發展不可缺少的手段。現在,國際上幾乎所有重大工程都實行招標承包的制度,如果沒有用CAD技術編制工程總體設計方案和相應的投標文檔,就沒有投標的資格,可以說,CAD技術已成為企業進入世界市場的入場券。
從字面上看,CAD代表計算機輔助設計繪圖(design & drafting);從廣義上說,CAD技術以計算機、外圍設備及其系統軟體為基礎,包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、有限元分析(FEA)及最佳化設計、數控加工(NC)、仿真模擬及產品數據管理等內容。隨著Internet、Intranet和並行、高性能計算及事務處理的普及,異地、協同、虛擬設計及實時仿真也得到了廣泛套用。
20世紀60年代,CAD技術首先在國外工業已開發國家出現,經過30多年的不斷創新、完善,逐步發展並形成一個從研究開發、生產製造到推廣套用和諮詢服務一體化的高新技術產業。在我國,隨著市場經濟的發展,多品種小批量的生產方式已逐步取代過去單一品種大批量的生產方式,產品日漸複雜,其平均市場壽命越來越短,新產品上市時間的推遲已成為影響企業利潤的重要原因。據統計分析,新產品上市時間推遲六個月,企業利潤減少33%;而在產品總的生產周期中,設計周期約占25%~30%,設計還決定了整個製造成本的75%。正因如此,我國CAD技術的開發及其推廣套用越來越得到政府、企業領導和工程技術人員的重視和支持,取得了良好的進展。全國CAD培訓網路已經建成,180多個培訓站、點及中心遍及沿海和內陸地區;CAD通用技術規範已出版發行;CAD軟體單項功能日趨完善,初步形成了功能集成化的CAD支撐軟體,擴大了專業套用軟體的開發領域;重點行業和地區的CAD典型示範工作已初見成效。CAD技術在機械產品設計中的套用,使設計周期縮短1/3~1/2,工效提高3~5倍,產品設計的一次成功率達90%以上。工程設計使用CAD技術,使工效提高3~10倍,基建投資節約2%以上。目前,在我國全面推廣套用CAD技術的時機已經成熟,全國推廣CAD技術的主要困難是缺乏CAD技術人才。為了滿足在理工科大學及大專院校學生中普及CAD技術的要求,也為了適應現有工程技術人員更新知識結構,把CAD技術套用到本行業、本部門生產設計中的要求,特對《計算機輔助設計技術基礎》一書進行了修訂。
針對傳統的CAD技術與系統存在的建立產品信息模型不完整,不能支持產品設計的全過程,不符合工程技術人員的設計習慣等問題,本書對1990年版《計算機輔助設計技術基礎》做了大幅度的修改,重寫了大多數章節,增加了近幾年發展起來並已實際套用的參數化設計、產品造型設計、計算機輔助工藝設計、企業資源計畫和產品數據管理等內容。全書共分10章,圍繞套用、開發CAD技術和系統所涉及的有關問題展開討論。其中,第1章介紹CAD技術的發展和套用,CAD硬、軟體和集成系統的分類及選擇。第2章討論人機互動技術與套用接口,為構造CAD系統的用戶界面打下基礎。第3章介紹如何用計算機繪製工程圖。第4章介紹圖形變換算法。第5章介紹產品造型與設計、真實感圖形顯示及虛擬現實技術。第6章討論參數化設計技術。第7章介紹計算機輔助工藝設計(CAPP)。第8章介紹計算機輔助製造(CAM)技術。第9章討論計算機輔助工程分析(CAE)技術。第10章介紹企業資源計畫(ERP)和產品數據管理(PDM)。每章後面都附有習題,以便讀者複習消化有關內容。
本書以面向大學本科生和工程技術人員為主,講授書中的內容需要40小時。CAD技術具有工程性強的特點,只是看書、聽課收效不會太大,要掌握有關的內容和方法還需要大量的實踐,即用CAD系統去解決生產實際中的具體問題。
全書由孫家廣主筆。陳玉健、黃漢文、劉強、王建民、胡事民、李學軍、袁波、許承東、陸薇等同志參加了有關工作。書中的主要內容是我們20多年來從事CAD工作的總結和體會,部分內容來自我們開發的高華CAD軟體產品的用戶以及國內外的有關文獻資料。由於作者水平有限,疏漏和錯誤之處在所難免,懇請讀者批評指正。

目錄

第1章概述1
1.1CAD技術的發展和套用1
1.1.1發展過程1
1.1.2套用3
1.1.3套用CAD技術的優缺點4
1.2CAD硬體5
1.2.1計算機及其常用外圍設備6
1.2.2圖形輸入設備9
1.2.3圖形顯示設備10
1.2.4繪圖輸出設備11
1.3CAD系統12
1.3.1CAD系統的分類12
1.3.2如何選擇CAD系統13
1.3.3CAD支撐軟體18
1.3.4CAD集成系統19
習題22
第2章互動技術與套用接口23
2.1套用接口23
2.1.1子程式包23
2.1.2專用語言24
2.1.3互動命令24
2.2互動任務與互動技術27
2.2.1互動任務27
2.2.2互動輸入技術28
2.2.3互動控制技術29
2.2.4拾取圖形30
2.3輸入控制方式33
2.3.1三種輸入控制方式33
2.3.2請求方式33
2.3.3取樣方式34
2.3.4事件方式34
2.3.5輸入控制方式的混合使用35
2.4如何構造一個互動系統36
2.4.1互動式用戶接口的表現形式36
2.4.2互動式用戶接口常見的工作方式38
2.4.3互動式用戶接口的實現39
2.4.4互動式用戶接口簡例42
2.5基於知識的用戶接口設計環境45
2.5.1目標45
2.5.2結構46
2.5.3基於知識的用戶接口46
2.5.4用戶接口變換器47
2.6CAD應用程式開發實例47
2.6.1實例程式SP的功能48
2.6.2編譯環境及所需檔案48
2.6.3ADS程式框架結構48
2.6.4SP()函式說明49
2.6.5繪圖函式hj(kdyprmt)說明49
2.6.6運行說明50
2.7網路用戶接口50
2.7.1網路用戶界面51
2.7.2智慧型網路用戶界面51
2.7.3多通道用戶界面52
2.8互操作接口技術52
2.8.1互操作是異構異地系統集成的需要52
2.8.2公共對象請求代理體系結構(CORBA)53
2.8.3分散式構件對象模型(DCOM)54
習題56
第3章繪製工程圖57
3.1坐標系57
3.1.1分類57
3.1.2造型坐標系57
3.1.3用戶坐標系58
3.1.4觀察坐標系59
3.1.5規格化的設備坐標系59
3.1.6設備坐標系59
3.2基本圖形生成方法60
3.2.1圖素及其屬性60
3.2.2常用直線圖形63
3.2.3常用的二次曲線圖形69
3.3常用的區域填充方法73
3.3.1簡單的遞歸填充算法73
3.3.2掃描線區域填充算法75
3.4字元和符號77
3.4.1矢量漢字字元的存儲與顯示77
3.4.2矢量漢字的顯示78
3.4.3符號庫的建立和管理78
3.5尺寸標註81
3.5.1直線類尺寸81
3.5.2半徑、直徑類尺寸83
3.5.3角度尺寸84
3.5.4引出旁註類標註86
3.5.5形位公差86
3.5.6表面粗糙度及標題欄、明細表87
3.6圖形的存儲89
3.6.1用戶檔案89
3.6.2顯示檔案90
3.6.3繪圖檔案90
3.7 CAD工程繪圖的一般規則90
3.7.1圖幅尺寸90
3.7.2字型91
3.7.3圖線92
3.7.4常用圖形符號的標準代號和名稱93
習題94
第4章圖形變換95
4.1圖形變換的數學基礎95
4.1.1矢量運算95
4.1.2矩陣運算95
4.1.3齊次坐標98
4.2視窗視圖變換99
4.2.1用戶域和視窗區99
4.2.2螢幕域和視圖區99
4.2.3視窗區和視圖區的坐標變換100
4.3圖形裁剪101
4.3.1二維線段裁剪102
4.3.2多邊形裁剪103
4.3.3字元裁剪104
4.3.4三維線段裁剪105
4.4幾何變換106
4.4.1二維圖形的幾何變換106
4.4.2三維圖形的幾何變換110
4.5投影變換114
4.5.1投影變換的分類114
4.5.2正平行投影(三視圖)114
4.5.3斜平行投影115
4.5.4透視投影117
4.5.5投影空間121
4.5.6用戶坐標繫到觀察坐標系的變換123
4.5.7規格化裁剪空間和圖像空間124
習題128
第5章產品造型與設計130
5.1形體的機內表示130
5.1.1形體的定義130
5.1.2幾何造型的要求132
5.1.3表示形式132
5.1.4誤差對造型的影響137
5.2參數曲線與曲面139
5.2.1參數表示的特點139
5.2.2參數曲線140
5.2.3參數曲面149
5.3離散法造型154
5.3.1形體的離散化表示154
5.3.2數據結構156
5.3.3集合運算157
5.4基於NURBS精確表示的非流形形體造型158
5.4.1非流形形體的定義159
5.4.2表示非流形形體的數據結構159
5.4.3非流形形體的集合運算161
5.5基於線框、表面、實體和特徵統一表示的造型162
5.5.1數據結構162
5.5.2幾何元素的求交計算163
5.5.3集合運算164
5.6生成三維形體的真實感圖形170
5.6.1消除隱藏線170
5.6.2真實圖形生成技術概述177
5.6.3光照模型178
5.6.4隱藏面消除算法182
5.6.5光線跟蹤算法185
5.6.6紋理映射187
5.6.7輻射度算法188
5.6.8反走樣190
5.7特徵造型191
5.7.1特徵的定義192
5.7.2特徵的分類192
5.7.3特徵的表示193
5.7.4特徵的形成規則197
5.8一個典型的幾何造型系統——GEMS198
5.8.1GEMS的運行環境198
5.8.2功能與程式模組198
5.8.3特點201
5.9虛擬產品設計205
5.9.1VR系統組成205
5.9.2虛擬環境建模206
5.9.3產品的虛擬原型設計207
習題209
第6章參數化設計211
6.1基於約束的參數化設計概述212
6.1.1參數化設計與變數化設計212
6.1.2常用的參數化設計方法213
6.2約束推理求解算法215
6.2.1約束的表示與分類216
6.2.2幾何約束系統的約束建模221
6.2.3幾何約束的推理算法222
6.2.4幾何約束的求解計算224
6.3剪枝\|凝聚算法227
6.3.1幾何約束系統的無向圖表示227
6.3.2剪枝228
6.3.3凝聚230
6.3.4剪枝\|凝聚算法232
6.3.5過約束情況的處理233
6.4參數化CAD系統235
6.4.1參數化CAD系統的流程和基本功能235
6.4.2參數化CAD系統的數據管理237
6.4.3草圖設計239
6.4.4隨動約束處理240
6.4.5基於約束的工程設計與分析242
6.4.6機構運動仿真實例243
6.4.7多視圖聯動246
習題246
第7章計算機輔助工藝設計247
7.1計算機輔助工藝設計概述247
7.1.1CAPP系統分類247
7.1.2CAPP系統功能248
7.1.3CAPP系統零件信息的輸入249
7.1.4CAPP系統的輸出信息251
7.1.5CAPP資料庫252
7.2計算機輔助工藝設計系統257
7.2.1互動式CAPP系統257
7.2.2派生式CAPP系統277
7.2.3創成式CAPP系統281
7.2.4混合式CAPP系統286
習題289
第8章計算機輔助製造290
8.1數控加工技術概述290
8.1.1數控加工的基本原理290
8.1.2數控加工的發展過程290
8.1.3數控加工系統的分類291
8.1.4數控加工系統的控制功能293
8.1.5數控加工系統的選擇和維護294
8.2數控編程技術295
8.2.1數控編程方式295
8.2.2數控編程中的術語298
8.2.3數控加工程式語言302
8.3數控加工自動編程系統304
8.3.1數控加工自動編程系統的分類304
8.3.2平面型零件的數控編程305
8.3.3組合曲面零件的數控加工編程310
8.3.4數控加工的後置處理程式317
8.3.5數控加工過程的仿真模擬321
習題324
第9章計算機輔助有限元分析325
9.1計算機輔助有限元分析的基本概念326
9.1.1計算機輔助有限元分析系統構造326
9.1.2前處理的功能327
9.1.3有限元分析功能328
9.1.4計算機輔助有限元分析的物理模型330
9.1.5有限元分析計算的平衡方程332
9.2有限元格線生成技術333
9.2.1有限元格線的要求333
9.2.2二維格線生成技術333
9.2.3一個實用的二維格線生成算法340
9.2.4三維格線生成技術345
9.2.5幾種方法的比較348
9.3計算機輔助有限元分析的後處理349
習題352
第10章企業資源計畫和產品數據管理353
10.1企業資源計畫353
10.1.1製造過程的物流和信息流353
10.1.2管理信息系統354
10.1.3生產管理信息系統356
10.1.4財務管理信息系統358
10.1.5人力資源管理系統360
10.1.6經營計畫與決策支持系統360
10.1.7製造資源計畫系統363
10.1.8企業計畫系統365
10.1.9物料需求計畫367
10.1.10能力需求計畫369
10.1.11庫存管理370
10.1.12車間作業管理372
10.1.13產品成本管理374
10.1.14企業資源管理系統374
10.2產品數據管理382
10.2.1PDM能為企業解決哪些問題383
10.2.2PDM系統的原理386
10.2.3PDM系統的開發運行平台388
10.2.4幾種典型PDM系統產品簡介390
10.2.5PDM系統的基本功能393
10.2.6PDM系統集成的接口402
10.2.7PDM的企業建模406
10.2.8PDM的實施409
10.2.9PDM的發展趨勢411
習題412
附錄繪製花鍵的程式實例413

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