计算机辅助设计技术基础(第2版)

本书对第一版的内容进行了较大的修改与扩充放由还料环灯讲，全面介绍了计算机辅助设计(CAD)技术的基本原理与应用，主要包括CAD系统的硬件、交互技术与应用接口、图形变换、产品造型与设计、参数化设计

• 书    名 计算机辅助设计技术基础(第2版)
• 作    者 孙家广
• ISBN 9787302039174
• 定    价 29.5元

图书详细信息

　　作者:孙家广 ISBN:9787302039174

　　定价:29.5元

　　印次:2-5

　　装帧:平装

　　印刷日期:2005-3-30

图书简介

　曾迫众波评清输　本书对第一版的内容进行了较大的修改与扩充，全面介绍了计算机辅助设计(CAD)技术的基本原理与应用，主要包括CAD系统的硬件、交来自互技术与应用接口、图形变换、产品造型与设计、参数化设计、计算机辅文反运蛋助工艺设计、计算机辅助制造、计算机辅助有限元分析、企业资源计划和产品数据管理等内容。本书既可作为高等学校讲授"CAD技术基础"课程的教材，也可供高等学校师生及有关工程技术人员参考。

前言

　　计算机辅助设计(CAD: computer aided design)技术，作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，实现设计自动化,增强企业创新能力和竞争能力，加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术;也是进一步向现代集成制造系统(CIMS: contemporary integrated ma360百科nufacturing system)发展的重要技术基础。CAD技术将计算机高速的数据处理和海量存较高队终架件离再底储能力与人的逻辑判断、综合分析和创造性思维能力结合起来，对加速新产品开发都爱重，缩短设计制造周期，提高产品质量，节约成本，增强市场竞争能力和企业创新能力发挥了重要作用。无论是军事工业还是民用工业，无论是建设行业还是制造加工行业，无论是机械、电子、轻纺行业还是文体、影视广告行业等主德植都离不开CAD技术。CAD技术是企业界争夺市场份额和生存发展不可缺少的手段。现在，国器友立准低们降啊则今爱际上几乎所有重大工程都实行招引助水与标承包的制度，如果没有用CAD技术编制工程总体设计方案和相应的投标文档，就没有投感刚品犯附象固标的资格，可以说，百会CAD技术已成为企业营汽求早求引较进入世界市场的入场券。

　　从字面上看，C说六据岩圆达话术见AD代表计算机辅助设计绘图(design & dr社量毫执角afting);从广义上说，CAD技术以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析(FEA)及优化设计、数控加工(NC)、仿真模拟及产品数据管理等称杀阶劳唱过显可阿行内容。随着Interne议永劳t、Intranet紧振稳主和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到了广泛应用。

　　20世纪60年代，CAD技术首先肥量老军报收美在国外工业发达国家出现，经过30多年的不断创新、完善，逐步发展并形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和咨询服务一体化的高新技术产业。在我国，随着市场经济的发展，多品种小批量的生产方式已逐步取代过去单一品种大批量的生产方式，产品日代果香湖利铁沙自血采渐复杂，其平均市场寿命越来越短，新产品上市时间的推迟已成为影响企业利润的重要原因。合粮论阶张据统计分析，新产品上市时间推迟六个月，企业利润减少33%;而在产品总的生产周期中，设计周期约占25%~30%，设计还决定了整个制造成本的75%。正因如此，我国CAD技术的开发及其推广应用越来越得到政府、企业领导和工程技术人员的重视和支持，取得了良好的进展。全国CAD培训网络已经建成，180多个培训站、点及中心遍及沿海和内陆地区;CAD通用技术规范已出版发行;CAD软件单项功能日趋完善，初步形成了功能集成化的CAD支撑软件，扩大了专业应用软件的开发领域;重点行业和地区的CAD典型示范工作已初见成效。CAD技术在机械产品设计中的应用，使设计周期缩短1/3~1/2，工效提高3~5倍，产品设计的一次成功率达90%以上。工程设计使用CAD技术，使工效提高3~10倍，基建投资节约2%以上。目前，在我国全面推广应用CAD技术的时机已经成熟，全国推广CAD技术的主要困难是缺乏CAD技术人才。为了满足在理工科大学及大专院校学生中普及CAD技术的要求，也为了适应现有工程技术人员更新知识结构，把CAD技术应用到本行业、本部门生产设计中的要求，特对《计算机辅助设计技术基础》一书进行了修订。

　　针对传统的CAD技术与系统存在的建立产品信息模型不完整，不能支持产品设计的全过程，不符合工程技术人员的设计习惯等问题，本书对1990年版《计算机辅助设计技术基础》做了大幅度的修改，重写了大多数章节，增加了近几年发展起来并已实际应用的参数化设计、产品造型设计、计算机辅助工艺设计、企业资源计划和产品数据管理等内容。全书共分10章，围绕应用、开发CAD技术和系统所涉及的有关问题展开讨论。其中，第1章介绍CAD技术的发展和应用，CAD硬、软件和集成系统的分类及选择。第2章讨论人机交互技术与应用接口，为构造CAD系统的用户界面打下基础。第3章介绍如何用计算机绘制工程图。第4章介绍图形变换算法。第5章介绍产品造型与设计、真实感图形显示及虚拟现实技术。第6章讨论参数化设计技术。第7章介绍计算机辅助工艺设计(CAPP)。第8章介绍计算机辅助制造(CAM)技术。第9章讨论计算机辅助工程分析(CAE)技术。第10章介绍企业资源计划(ERP)和产品数据管理(PDM)。每章后面都附有习题，以便读者复习消化有关内容。

　　本书以面向大学本科生和工程技术人员为主，讲授书中的内容需要40小时。CAD技术具有工程性强的特点，只是看书、听课收效不会太大，要掌握有关的内容和方法还需要大量的实践，即用CAD系统去解决生产实际中的具体问题。

　　全书由孙家广主笔。陈玉健、黄汉文、刘强、王建民、胡事民、李学军、袁波、许承东、陆薇等同志参加了有关工作。书中的主要内容是我们20多年来从事CAD工作的总结和体会，部分内容来自我们开发的高华CAD软件产品的用户以及国内外的有关文献资料。由于作者水平有限，疏漏和错误之处在所难免，恳请读者批评指正。

目录

　　第1章概述1

　　1.1CAD技术的发展和应用1

　　1.1.1发展过程1

　　1.1.2应用3

　　1.1.3应用CAD技术的优缺点4

　　1.2CAD硬件5

　　1.2.1计算机及其常用外围设备6

　　1.2.2图形输入设备9

　　1.2.3图形显示设备10

　　1.2.4绘图输出设备11

　　1.3CAD系统12

　　1.3.1CAD系统的分类12

　　1.3.2如何选择CAD系统13

　　1.3.3CAD支撑软件18

　　1.3.4CAD集成系统19

　　习题22

　　第2章交互技术与应用接口23

　　2.1应用接口23

　　2.1.1子程序包23

　　2.1.2专用语言24

　　2.1.3交互命令24

　　2.2交互任务与交互技术27

　　2.2.1交互任务27

　　2.2.2交互输入技术28

　　2.2.3交互控制技术29

　　2.2.4拾取图形30

　　2.3输入控制方式33

　　2.3.1三种输入控制方式33

　　2.3.2请求方式33

　　2.3.3取样方式34

　　2.3.4事件方式34

　　2.3.5输入控制方式的混合使用35

　　2.4如何构造一个交互系统36

　　2.4.1交互式用户接口的表现形式36

　　2.4.2交互式用户接口常见的工作方式38

　　2.4.3交互式用户接口的实现39

　　2.4.4交互式用户接口简例42

　　2.5基于知识的用户接口设计环境45

　　2.5.1目标45

　　2.5.2结构46

　　2.5.3基于知识的用户接口46

　　2.5.4用户接口变换器47

　　2.6CAD应用程序开发实例47

　　2.6.1实例程序SP的功能48

　　2.6.2编译环境及所需文件48

　　2.6.3ADS程序框架结构48

　　2.6.4SP()函数说明49

　　2.6.5绘图函数hj(kdyprmt)说明49

　　2.6.6运行说明50

　　2.7网络用户接口50

　　2.7.1网络用户界面51

　　2.7.2智能网络用户界面51

　　2.7.3多通道用户界面52

　　2.8互操作接口技术52

　　2.8.1互操作是异构异地系统集成的需要52

　　2.8.2公共对象请求代理体系结构(CORBA)53

　　2.8.3分布式构件对象模型(DCOM)54

　　习题56

　　第3章绘制工程图57

　　3.1坐标系57

　　3.1.1分类57

　　3.1.2造型坐标系57

　　3.1.3用户坐标系58

　　3.1.4观察坐标系59

　　3.1.5规格化的设备坐标系59

　　3.1.6设备坐标系59

　　3.2基本图形生成方法60

　　3.2.1图素及其属性60

　　3.2.2常用直线图形63

　　3.2.3常用的二次曲线图形69

　　3.3常用的区域填充方法73

　　3.3.1简单的递归填充算法73

　　3.3.2扫描线区域填充算法75

　　3.4字符和符号77

　　3.4.1矢量汉字字符的存储与显示77

　　3.4.2矢量汉字的显示78

　　3.4.3符号库的建立和管理78

　　3.5尺寸标注81

　　3.5.1直线类尺寸81

　　3.5.2半径、直径类尺寸83

　　3.5.3角度尺寸84

　　3.5.4引出旁注类标注86

　　3.5.5形位公差86

　　3.5.6表面粗糙度及标题栏、明细表87

　　3.6图形的存储89

　　3.6.1用户文件89

　　3.6.2显示文件90

　　3.6.3绘图文件90

　　3.7 CAD工程绘图的一般规则90

　　3.7.1图幅尺寸90

　　3.7.2字体91

　　3.7.3图线92

　　3.7.4常用图形符号的标准代号和名称93

　　习题94

　　第4章图形变换95

　　4.1图形变换的数学基础95

　　4.1.1矢量运算95

　　4.1.2矩阵运算95

　　4.1.3齐次坐标98

　　4.2窗口视图变换99

　　4.2.1用户域和窗口区99

　　4.2.2屏幕域和视图区99

　　4.2.3窗口区和视图区的坐标变换100

　　4.3图形裁剪101

　　4.3.1二维线段裁剪102

　　4.3.2多边形裁剪103

　　4.3.3字符裁剪104

　　4.3.4三维线段裁剪105

　　4.4几何变换106

　　4.4.1二维图形的几何变换106

　　4.4.2三维图形的几何变换110

　　4.5投影变换114

　　4.5.1投影变换的分类114

　　4.5.2正平行投影(三视图)114

　　4.5.3斜平行投影115

　　4.5.4透视投影117

　　4.5.5投影空间121

　　4.5.6用户坐标系到观察坐标系的变换123

　　4.5.7规格化裁剪空间和图像空间124

　　习题128

　　第5章产品造型与设计130

　　5.1形体的机内表示130

　　5.1.1形体的定义130

　　5.1.2几何造型的要求132

　　5.1.3表示形式132

　　5.1.4误差对造型的影响137

　　5.2参数曲线与曲面139

　　5.2.1参数表示的特点139

　　5.2.2参数曲线140

　　5.2.3参数曲面149

　　5.3离散法造型154

　　5.3.1形体的离散化表示154

　　5.3.2数据结构156

　　5.3.3集合运算157

　　5.4基于NURBS精确表示的非流形形体造型158

　　5.4.1非流形形体的定义159

　　5.4.2表示非流形形体的数据结构159

　　5.4.3非流形形体的集合运算161

　　5.5基于线框、表面、实体和特征统一表示的造型162

　　5.5.1数据结构162

　　5.5.2几何元素的求交计算163

　　5.5.3集合运算164

　　5.6生成三维形体的真实感图形170

　　5.6.1消除隐藏线170

　　5.6.2真实图形生成技术概述177

　　5.6.3光照模型178

　　5.6.4隐藏面消除算法182

　　5.6.5光线跟踪算法185

　　5.6.6纹理映射187

　　5.6.7辐射度算法188

　　5.6.8反走样190

　　5.7特征造型191

　　5.7.1特征的定义192

　　5.7.2特征的分类192

　　5.7.3特征的表示193

　　5.7.4特征的形成规则197

　　5.8一个典型的几何造型系统--GEMS198

　　5.8.1GEMS的运行环境198

　　5.8.2功能与程序模块198

　　5.8.3特点201

　　5.9虚拟产品设计205

　　5.9.1VR系统组成205

　　5.9.2虚拟环境建模206

　　5.9.3产品的虚拟原型设计207

　　习题209

　　第6章参数化设计211

　　6.1基于约束的参数化设计概述212

　　6.1.1参数化设计与变量化设计212

　　6.1.2常用的参数化设计方法213

　　6.2约束推理求解算法215

　　6.2.1约束的表示与分类216

　　6.2.2几何约束系统的约束建模221

　　6.2.3几何约束的推理算法222

　　6.2.4几何约束的求解计算224

　　6.3剪枝\|凝聚算法227

　　6.3.1几何约束系统的无向图表示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过约束情况的处理233

　　6.4参数化CAD系统235

　　6.4.1参数化CAD系统的流程和基本功能235

　　6.4.2参数化CAD系统的数据管理237

　　6.4.3草图设计239

　　6.4.4随动约束处理240

　　6.4.5基于约束的工程设计与分析242

　　6.4.6机构运动仿真实例243

　　6.4.7多视图联动246

　　习题246

　　第7章计算机辅助工艺设计247

　　7.1计算机辅助工艺设计概述247

　　7.1.1CAPP系统分类247

　　7.1.2CAPP系统功能248

　　7.1.3CAPP系统零件信息的输入249

　　7.1.4CAPP系统的输出信息251

　　7.1.5CAPP数据库252

　　7.2计算机辅助工艺设计系统257

　　7.2.1交互式CAPP系统257

　　7.2.2派生式CAPP系统277

　　7.2.3创成式CAPP系统281

　　7.2.4混合式CAPP系统286

　　习题289

　　第8章计算机辅助制造290

　　8.1数控加工技术概述290

　　8.1.1数控加工的基本原理290

　　8.1.2数控加工的发展过程290

　　8.1.3数控加工系统的分类291

　　8.1.4数控加工系统的控制功能293

　　8.1.5数控加工系统的选择和维护294

　　8.2数控编程技术295

　　8.2.1数控编程方式295

　　8.2.2数控编程中的术语298

　　8.2.3数控加工编程语言302

　　8.3数控加工自动编程系统304

　　8.3.1数控加工自动编程系统的分类304

　　8.3.2平面型零件的数控编程305

　　8.3.3组合曲面零件的数控加工编程310

　　8.3.4数控加工的后置处理程序317

　　8.3.5数控加工过程的仿真模拟321

　　习题324

　　第9章计算机辅助有限元分析325

　　9.1计算机辅助有限元分析的基本概念326

　　9.1.1计算机辅助有限元分析系统构造326

　　9.1.2前处理的功能327

　　9.1.3有限元分析功能328

　　9.1.4计算机辅助有限元分析的物理模型330

　　9.1.5有限元分析计算的平衡方程332

　　9.2有限元网格生成技术333

　　9.2.1有限元网格的要求333

　　9.2.2二维网格生成技术333

　　9.2.3一个实用的二维网格生成算法340

　　9.2.4三维网格生成技术345

　　9.2.5几种方法的比较348

　　9.3计算机辅助有限元分析的后处理349

　　习题352

　　第10章企业资源计划和产品数据管理353

　　10.1企业资源计划353

　　10.1.1制造过程的物流和信息流353

　　10.1.2管理信息系统354

　　10.1.3生产管理信息系统356

　　10.1.4财务管理信息系统358

　　10.1.5人力资源管理系统360

　　10.1.6经营计划与决策支持系统360

　　10.1.7制造资源计划系统363

　　10.1.8企业计划系统365

　　10.1.9物料需求计划367

　　10.1.10能力需求计划369

　　10.1.11库存管理370

　　10.1.12车间作业管理372

　　10.1.13产品成本管理374

　　10.1.14企业资源管理系统374

　　10.2产品数据管理382

　　10.2.1PDM能为企业解决哪些问题383

　　10.2.2PDM系统的原理386

　　10.2.3PDM系统的开发运行平台388

　　10.2.4几种典型PDM系统产品简介390

　　10.2.5PDM系统的基本功能393

　　10.2.6PDM系统集成的接口402

　　10.2.7PDM的企业建模406

　　10.2.8PDM的实施409

　　10.2.9PDM的发展趋势411

　　习题412

　　附录绘制花键的程序实例413