CAD/CAM/CAE系统原理

CAD/CAM/CAE系统原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业
作者:李建雨
出品人:
页数:477
译者:
出版时间:2006-6
价格:49.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787121025044
丛书系列:
图书标签:
  • CAD/CAM
  • 译著
  • CAD/CAM/CAE
  • 计算机辅助设计
  • 计算机辅助制造
  • 计算机辅助工程
  • 工业设计
  • 机械工程
  • 自动化
  • 数字化制造
  • 软件原理
  • 系统工程
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具体描述

本书是—本涉及CAD/CAM/CAE领域许多最新进展的图书,包括快速原型、虚拟工程、基于NT的实体建模系统,以及与Web相关的问题。本书介绍了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工程(CAE),其中重点介绍了CAD,CAM,CAE三者的集成,包括从几何表达到复杂CAE计算的所有方面。本书中的许多实例和参考均来源于工程的实际应用。

  本书通过一个实例的整个开发过程,说明了如何将CAD,CAM和CAE系统集成起来,以提高产品开发的速度,从而给读者一个清晰完整的概念。本书以高年级大学生和研究生为主要对象,书中的内容尽量较少涉及数学术语,并以简单有效的方式对其进行讲解。若读者具有一定的编程、计算方法和矩阵与矢量算法的基础,则对使用本书将会有所帮助。

  本书从计算机辅助技术服务于产品整个生命周期与开发全过程的角度,按照七个知识模块的体系结构,全面系统地介绍了CAD/CAM/CAE系统的基本概念、基本原理、实现方法和系统开发与集成技术。主要内容包括CAD/CAM/CAE系统的基本概念和软硬件组成、图形库与图形编程基本知识、计算机辅助绘图系统、实体建模系统、非流形建模系统、三维建模的基本原理、曲线的表示与处理、曲面的表示和处理、有限元建模与分析、优化设计、数字控制、CAD与CAM的集成、数据交换标准STEP等,以及反映CAD/CAM/CAE领域最新成果的快速原型制造和虚拟工程。

  本书可作为研究生和高年级本科生学习“计算机辅助设计和制造”的教材,也可供从事产品设计、计算机辅助设计、计算机辅助制造等领域的科研人员和工程技术人员参考使用。

《三维建模与数字制造:从概念到现实的数字化流程》 本书是一部深入探讨现代工业设计与制造核心驱动力的著作。它将带领读者系统性地理解从最初的产品构思,到精密的计算机辅助设计(CAD),再到高效的计算机辅助制造(CAM)以及严谨的计算机辅助工程(CAE)的整个数字化工作流程。本书的目标是为读者构建一个清晰、连贯且实用的知识体系,使其能够深刻理解并熟练运用这些强大的工具,从而在瞬息万变的制造业环境中保持竞争力。 第一部分:数字化设计的基石——三维建模技术 在信息技术飞速发展的今天,传统的二维绘图方式已难以满足现代产品设计对复杂性、精度和可视化表达的需求。三维建模技术应运而生,并成为产品开发流程的起点。本部分将深入剖析三维建模的原理、方法与应用,为后续的工程分析和制造准备奠定坚实基础。 1.1 建模方法的演进与分类: 我们将回顾三维建模技术的发展历程,从早期的线框模型、曲面模型,到如今占主导地位的实体模型。重点讲解实体建模的优势,包括其几何表示的完备性、布尔运算的便捷性以及与工程分析的无缝对接。在此基础上,将详细介绍两种主流的实体建模技术: 1.1.1 基于边界表示(B-Rep)的建模: 阐述B-Rep如何通过面的边界(边和顶点)来定义三维实体。分析其在曲面造型、复杂形体构建方面的能力,以及在CAD软件中的实现方式。 1.1.2 基于特征(Feature-based)的参数化建模: 深入探讨参数化建模的核心理念,即模型由一系列具有逻辑关系和尺寸约束的几何特征(如拉伸、旋转、挖槽、倒角等)组成。分析参数化建模的优势,如易于修改、易于版本管理、易于知识复用等,并结合实际案例展示如何通过参数和约束来驱动模型的更新。 1.2 曲面造型的艺术与科学: 对于许多要求高度光滑、符合空气动力学或流体动力学特性的产品(如汽车车身、飞机机翼、日用品外壳等),精密的曲面造型是必不可少的。本节将聚焦于各种曲面类型及其构建技术: 1.2.1 曲线与曲面类型: 介绍不同数学描述的曲线和曲面,如贝塞尔曲线、NURBS(非均匀有理B样条)曲线和曲面。详细解释NURBS的数学基础、控制点、权重、节点矢量等关键参数如何影响曲面的形状,并分析其在实现复杂自由曲面造型中的强大能力。 1.2.2 曲面造型的常用方法: 讲解如何运用扫描、放样、混合、拔模等曲面造型技术来创建各种平滑、连续的曲面。分析不同方法的适用场景和操作技巧,例如如何通过多条截面曲线和引导线精确控制放样的曲面形状。 1.2.3 曲面质量评估与修复: 强调曲面质量对后续工艺和产品性能的影响。介绍常用的曲面质量评估指标(如曲率连续性、G0/G1/G2连续性)以及用于检测和修复曲面不连续、重叠、破洞等问题的技术。 1.3 装配建模与协同设计: 现代产品往往由众多零件组成,如何将这些零件有机地组织起来,形成一个完整的总成,是产品设计的重要环节。本节将探讨装配建模的原理与技巧: 1.3.1 装配结构与约束: 介绍在CAD系统中如何创建和管理装配结构,包括自顶向下和自底向上两种建模策略。重点讲解不同类型的装配约束(如重合、对齐、距离、角度等)如何定义零件之间的相对位置关系,以及如何利用这些约束来模拟真实世界的机械配合。 1.3.2 干涉检测与优化: 分析在装配过程中可能出现的零件干涉问题,并介绍CAD软件提供的干涉检测功能。指导读者如何根据检测结果调整零件的尺寸、形状或装配关系,以避免潜在的制造或装配冲突。 1.3.3 版本管理与协同工作: 探讨在多用户、多团队环境下,如何进行有效的装配设计。介绍常用的版本管理策略和协同设计工具,确保设计数据的准确性、一致性以及各参与者之间的顺畅沟通。 第二部分:从设计到制造——数字制造的桥梁(CAM) 计算机辅助制造(CAM)是连接数字化设计与物理制造的关键环节。它利用CAD模型生成加工指令,指导数控机床完成零件的精确加工。本部分将深入阐述CAM的核心技术和应用流程。 2.1 数控加工基础与CAM流程: 2.1.1 数控加工原理: 简要介绍数控(NC)技术的基本概念,包括坐标系、G代码、M代码等。讲解数控机床的工作原理,以及它们如何通过预设的指令来实现自动化、高精度的加工。 2.1.2 CAM软件的功能与工作流程: 阐述CAM软件在整个制造流程中的作用。详细介绍典型的CAM工作流程:导入CAD模型 -> 选择加工策略(铣削、车削、钻孔等) -> 定义刀具参数 -> 生成刀具路径 -> 模拟加工 -> 输出NC代码。 2.2 铣削加工的策略与优化: 铣削是CAM中最常用的加工方式之一,本节将重点分析铣削加工的策略: 2.2.1 面铣与轮廓铣: 讲解如何对平面进行切削(面铣)以及如何沿零件轮廓进行切削(轮廓铣)。分析不同进刀方式(如顺铣、逆铣)对加工表面质量和刀具寿命的影响。 2.2.2 高速切削(HSC)与高效切削(HPC): 介绍高速切削技术如何通过减小切削宽度、增加进给率来提高加工效率和表面光洁度。探讨高效切削的理念,侧重于通过优化的刀具路径和切削参数,实现更平稳的切削过程,减少刀具损耗。 2.2.3 残料加工与清角: 讲解如何通过特定的加工策略,对前道工序未完全切削到的区域(残料)进行二次加工,以确保零件尺寸精度。分析清角(Fillet Machining)的应用,尤其是在加工复杂型腔时,如何有效处理内角处的余料。 2.2.4 5轴加工的原理与优势: 深入介绍5轴加工技术,即机床刀具或工件可以在五个轴向上进行运动。分析5轴加工如何实现复杂曲面一次性加工、减少装夹次数、提高加工精度和效率,并列举其在航空航天、模具制造等领域的应用。 2.3 车削、钻孔与其他加工: 2.3.1 车削加工策略: 介绍外圆车削、内圆车削、端面车削、螺纹车削等基本车削加工类型。分析刀具路径生成和切削参数选择的要点。 2.3.2 钻孔与攻丝: 讲解如何生成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝等指令,实现孔类特征的精确加工。 2.3.3 电火花加工(EDM)与线切割(WEDM): 介绍电火花加工和线切割的基本原理,以及CAM软件如何生成相应的加工路径,用于加工硬质合金、淬火钢等难加工材料。 2.4 刀具路径模拟与后处理: 2.4.1 刀具路径模拟: 详细说明刀具路径模拟在CAM中的重要性。介绍模拟过程如何可视化刀具的运动轨迹,检测刀具与工件、夹具的碰撞,以及预测加工过程中可能出现的错误。 2.4.2 后处理器(Post-Processor): 阐述后处理器的概念及其作用。解释后处理器如何将CAM软件生成的通用刀具路径信息,转换为特定数控机床能够识别和执行的G代码。强调选择和配置正确的后处理器对于成功加工至关重要。 第三部分:设计验证与性能优化——数字仿真分析(CAE) 在产品投入生产之前,对其进行性能验证和优化是降低研发成本、缩短开发周期、提升产品质量的关键。计算机辅助工程(CAE)技术通过数值模拟,可以在虚拟环境中对产品的力学、热学、流体等性能进行评估。 3.1 CAE分析的基本流程与核心概念: 3.1.1 前处理(Pre-processing): 介绍CAE分析的第一步,即从CAD模型出发,进行几何清理、模型简化,并根据分析需求划分网格(Meshing)。详细阐述网格划分的原理、不同单元类型(如四面体、六面体)的特点,以及网格质量对计算精度的影响。 3.1.2 求解(Solving): 解释CAE求解器如何基于离散化的有限元模型,运用数学方程来求解物理场问题。简要介绍有限元法的基本思想,以及不同求解器(如线性求解器、非线性求解器)的适用范围。 3.1.3 后处理(Post-processing): 介绍CAE分析的最后一步,即对计算结果进行可视化和评估。讲解如何通过云图、曲线、动画等方式展示应力分布、位移变形、温度变化、流速场等分析结果,并从中提取关键的设计参数。 3.2 有限元分析(FEA)在结构力学中的应用: 有限元分析是CAE中最常用、最重要的技术之一,本节将聚焦于其在结构力学领域的应用。 3.2.1 静力学分析: 讲解如何对产品在静载荷作用下的应力、应变和位移进行分析。分析材料的屈服强度、断裂强度等,评估结构的安全性。 3.2.2 模态分析: 介绍模态分析如何确定结构的固有频率和振型。分析其在避免结构共振、优化产品动态性能中的作用。 3.2.3 屈曲分析: 阐述屈曲分析如何预测结构在受压时可能发生的失稳现象。 3.2.4 疲劳分析: 讲解如何基于应力循环,评估产品在重复加载下的寿命。 3.2.5 非线性分析: 介绍在材料塑性变形、大变形、接触等非线性因素影响下的分析方法。 3.3 流体动力学分析(CFD): 针对涉及流体流动、传热等问题的产品,CFD分析提供了强大的评估工具。 3.3.1 流动模拟: 讲解如何模拟空气、水等流体的流动行为,分析压力分布、速度场、湍流等现象。例如,在汽车设计中评估空气动力学性能,在管道设计中分析流体阻力。 3.3.2 传热分析: 介绍如何模拟热量的传递过程,分析温度场分布。例如,在电子设备设计中评估散热性能,在发动机设计中分析热负荷。 3.4 热分析(Thermal Analysis): 3.4.1 稳态热分析: 模拟在稳定温度场下,物体内部的热量传递过程。 3.4.2 瞬态热分析: 模拟温度随时间变化的动态过程,如设备启动或关闭时的温度变化。 3.5 拓扑优化与形貌优化: 3.5.1 拓扑优化: 介绍拓扑优化如何在给定载荷、约束和设计空间内,寻找最优的材料分布,从而实现轻量化和高强度。 3.5.2 形貌优化: 讲解如何优化零件的表面形状,以改善其力学性能或流体动力学性能。 第四部分:集成与未来展望 本书的最后一部分将探讨CAD/CAM/CAE系统的集成化趋势,以及这些技术在智能制造、数字化孪生等前沿领域的应用。 4.1 系统集成的重要性与挑战: 分析不同模块之间数据流动的无缝性、工作流程的协同性以及信息传递的准确性。探讨集成过程中可能遇到的挑战,如数据格式兼容性、软件接口标准化等。 4.2 数字化孪生(Digital Twin)概念与实践: 介绍数字化孪生如何通过实时数据连接物理实体和其数字模型,实现对产品全生命周期的监控、预测和优化。 4.3 智能制造与工业4.0: 探讨CAD/CAM/CAE系统在构建智能工厂、实现柔性制造、人机协同等方面扮演的关键角色。 4.4 AI与自动化在CAX中的应用: 展望人工智能、机器学习等技术如何进一步提升CAD/CAM/CAE软件的设计效率、分析精度和智能化水平,例如自动化的特征识别、智能化的刀具路径生成、辅助决策等。 通过对本书内容的系统学习,读者将能够深刻理解现代工业数字化设计与制造的核心理念与技术体系,掌握从三维建模、工艺规划到性能仿真的完整流程,并为迎接未来数字化、智能化制造的挑战做好准备。本书旨在成为每一位投身于产品设计、制造工程、以及相关技术研究领域专业人士的得力助手。

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读后感

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用户评价

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拿到《工程图学与三维建模实践指南》时,我最大的感受是它的动手性极强。这本书的编写者显然是一位经验丰富的一线工程师,他没有过多纠缠于那些过于理论化的数学推导,而是直接聚焦于如何高效地将创意转化为可制造的三维模型。书中的每一章都紧密围绕一个具体的工程实践目标展开,例如“曲面造型在汽车外覆盖件设计中的应用”或“钣金件展开与折弯补偿的自动化处理”。它最大的亮点在于它对行业标准和规范的强调,例如如何标注符合ISO或ASME标准的工程图纸,这在实际工作中是避免返工的关键。我个人最喜欢的部分是关于“设计意图”的表达,书中详细讲解了如何在建模过程中预留设计变量和约束条件,确保模型具有良好的可编辑性和可追溯性。阅读过程中,我几乎是同步操作着书中的实例,通过不断的试错和调整,对建模的“工程思维”有了质的飞跃。它教会我的不只是软件的点击顺序,更是如何像工程师一样思考模型的结构。

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我必须承认,一开始我对《工业机器人编程与离线仿真》这本书抱有很高的期望,因为它似乎涵盖了从机械臂运动学到路径规划的完整链路。这本书的理论部分,特别是关于运动学逆解和雅可比矩阵的推导,讲解得非常详尽和规范,对于想理解机器人关节空间与笛卡尔空间转换的读者来说,提供了扎实的数学基础。然而,它在实际应用层面,尤其是在描述主流离线编程软件(如RoboGuide或Process Simulate)的具体操作界面和特定功能时,内容显得有些陈旧或过于笼统。比如,在处理复杂碰撞检测场景或多机器人协同工作流时,书中的案例似乎停留在几年前的技术水平,与当前工业界最新的基于AI的视觉引导技术结合得不够紧密。它像是一本优秀的硕士阶段教材,教会你“为什么”机器人能动,但对于在现代柔性制造线上“如何最快地让它动起来”的实战经验,则显得力不从心。总体来说,它更适合作为理论学习的参考书,而非一线调试人员的即时操作手册。

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这本书《面向对象的高级仿真与优化方法》给我带来了耳目一新的感觉,它成功地将传统机械工程的思维嫁接到了现代软件工程的范式之上。这本书的读者群体似乎定位在了有一定基础,希望向研究方向深化的技术人员。它没有采用传统的流程讲解,而是开宗明义地探讨了如何将复杂的物理模型抽象化为可操作的对象集合。书中对诸如遗传算法、粒子群优化等在产品设计迭代中的应用进行了深入探讨,尤其是它们如何与求解器(Solver)进行高效的接口调用,这部分内容极具价值。作者在论述过程中展现了极强的数学功底,但又不失工程的务实性,总能在理论的严谨和实际的可行性之间找到平衡点。虽然阅读过程中需要花费更多时间去消化那些关于数据结构和性能分析的章节,但一旦理解了其核心思想,对于理解那些复杂软件背后运行机制的“黑箱”操作,会变得豁然开朗。这本书更像是一把解剖刀,让你看到系统内部精密的运转逻辑。

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这本《计算机辅助设计与制造系统基础教程》简直是为我们这些初入行的新手量身定制的宝典。我记得我刚开始接触这个领域的时候,各种软件名词和理论概念混杂在一起,感觉就像在迷宫里打转,完全不知道该从哪里下手。这本书的作者显然深谙读者的痛点,开篇就用非常通俗易懂的语言,把那些看似高深莫测的CAD/CAM/CAE的起源、发展脉络以及它们之间相互关联的逻辑讲得清清楚楚。它不像很多教科书那样只堆砌公式和晦涩的定义,而是大量穿插了生动的案例分析,比如如何通过参数化设计快速修改模型,或者在虚拟环境中如何模拟装配过程中的干涉问题。我特别欣赏它在介绍不同软件功能时的那种“手把手”的教学风格,每一个步骤都配有清晰的流程图和截图,让人读起来心里踏实,敢于尝试。通过这本书的学习,我不再是机械地模仿操作,而是真正理解了背后的设计思想和制造逻辑,这对我后续参与实际项目时判断哪种方法更优化至关重要。它为我打下了一个非常坚实的基础,让我能够自信地迈向更复杂的应用领域。

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我对这本《现代制造系统集成技术导论》的评价是:结构严谨,逻辑链条清晰,但深度略显不足,更偏向于宏观概述。书中花了大量篇幅阐述了从产品数据管理(PDM)到企业资源规划(ERP)的整个信息流动的框架,对于理解数字化工厂的全貌非常有帮助。它很好地描绘了不同制造信息系统之间的接口和数据交互标准,对于那些需要进行系统选型和集成规划的技术管理者来说,这本书提供了一个很好的参考蓝图。然而,在深入到具体的算法实现层面时,比如有限元分析(FEA)中网格划分的优化策略,或者数控(NC)代码后处理的编程技巧,这本书的讨论就显得有些浅尝辄止了。它更侧重于“做什么”和“为什么做”,而不是“怎么精细地做”。因此,如果期望通过它掌握某一特定软件的深度技巧,可能会感到意犹未尽;但如果目标是构建对整个智能制造生态系统的全面认知,这本书无疑是一个优秀的入门读物,能帮你快速建立起知识的骨架。

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介绍了CAD造型系统,CAE有限元分析与优化,系统集成,数控等领域的理论基础。

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介绍了CAD造型系统,CAE有限元分析与优化,系统集成,数控等领域的理论基础。

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介绍了CAD造型系统,CAE有限元分析与优化,系统集成,数控等领域的理论基础。

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介绍了CAD造型系统,CAE有限元分析与优化,系统集成,数控等领域的理论基础。

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介绍了CAD造型系统,CAE有限元分析与优化,系统集成,数控等领域的理论基础。

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