“计算机辅助制造” 是机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程等工科专业的一门专业课程。计算机辅助制造课程内容涉及的知识面宽、知识点多、综合性强, 与工程实际结合紧密。本书包括计算机辅助制造的发展与趋势、计算机辅助制造的共性技术、成组技术及其零件分类编码、计算机辅助工艺设计、计算机辅助数控编程、计算机辅助质量系统、CAD/ CAM 集成的数据交换标准、工业4. 0 与智能制造等内容。
本书可作为普通高等学校机械工程类各专业“计算机辅助制造”
课程的本科教材, 也可供高职高专院校机械类专业师生和从事机械工程的技术人员参考。
制造业是社会财富的主要来源之一, 是国家经济的主导产业, 是人民生活水平不断提高和改善的根本保障。制造业正朝着广义的“ 大制造业” 的方向发展, 其所涉及的概念和领域正发生着巨大的转变和整合。制造业构成的三大基本要素是“ 物质、能量和信息” 。前两个要素为传统制造业早期的发展起到了不可磨灭的作用, 并得到了充分的开发和利用; 随着互联网+信息革命的到来, 信息在制造业中的作用也日渐突出, 信息同其他要素的良好集成成为制造业企业新的核心竞争力。
随着科学技术的发展, 计算机技术在机械工业领域得到广泛应用。在人才培养方面, 机械工程领域的相关专业均开设计算机辅助制造课程。本课程对于培养学生计算机辅助制造方面的基本能力, 提高学生分析和解决工程实际问题的能力起着重要作用, 并为后续专业课学习及毕业设计打下良好基础。
本书重点体现创新型、应用型人才的培养, 理论与实际相结合, 强调工程性和应用性。通过本课程的学习, 学生能够掌握CAPP 的基本概念、CAPP 系统的开发技术和计算机辅助制造CAXA 编程软件, 实现从建模到加工的切削用量选择、刀具的选择、加工轨迹的仿真和后置处理, 培养学生解决工程实际问题的能力。本书注重引入最新的制造过程信息化技术成果, 增加工业4. 0 与智能制造的相关内容, 使学生了解计算机辅助制造的最新技术前沿。
本书由王红军任主编, 并负责全书的筹划与统稿, 由钟建琳、陈晓任副主编。全书由清华大学王先逵教授主审。本书的具体分工是: 王红军编写第1 章, 陈晓编写第2、3、8 章, 王红军、许建新编写第4 章, 钟建琳编写第5、6 章, 王红军、左云波编写第7章。参加本书编写工作、搜集资料、整理素材的还有刘忠和、刘国庆等。
本书在编写过程中得到王先逵教授的热情指导和支持, 他提出了许多宝贵的意见和建议; 此外还得到北京信息科技大学机电工程学院机械工程系老师的大力支持, 在此一并表示衷心感谢。
本书的出版得到了北京市教学名师项目( PXM2014_014224_000080) 的资助, 同时也得到了2013 年北京信息科技大学教材建设项目的支持, 在此向北京市教委和北京信息科技大学表示衷心感谢。
本书在编写过程中参考了许多学者的资料和文献, 编者已尽可能在参考文献中列出, 谨向这些专家致以诚挚的谢意。
本书是在编者总结多年教学研究与科学研究、教学改革和教学实践的基础上编写而成的。由于编者水平和学识有限, 时间仓促, 书中难免存在不足和错误之处, 敬请各位读者批评指正!编 者目
前言
第1 章 绪论 1
1. 1 制造系统以及计算机辅助制造 1
1. 1. 1 制造系统的基本概念 1
1. 1. 2 计算机辅助制造的定义 4
1. 1. 3 计算机辅助制造技术的内容 4
1. 2 计算机辅助制造技术的发展与趋势 9
1. 2. 1 计算机辅助制造技术的形成 9
1. 2. 2 计算机辅助制造技术的发展趋势 10
思考题与习题 13
第2 章 计算机辅助制造的共性技术 14
2. 1 移动终端 14
2. 2 虚拟现实技术 15
2. 3 计算机辅助制造的数据库系统 18
2. 3. 1 数据库的概念 19
2. 3. 2 数据库的系统结构 19
2. 3. 3 数据库的设计与访问技术 19
2. 3. 4 常用数据库系统管理软件(DBMS) 简介 21
2. 4 计算机辅助制造中数据库系统设计 24
2. 4. 1 系统数据库组成 24
2. 4. 2 系统数据库概念结构设计 26
2. 4. 3 系统数据库逻辑结构设计 27
2. 5 计算机辅助制造的系统开发工具 28
2. 5. 1 Visual C++6. 0 应用程序开发工具 28
2. 5. 2 JAVA 应用程序开发工具 29
2. 5. 3 MicroSoft. NET Framework 29
2. 5. 4 Python 应用程序开发工具 29
2. 5. 5 数据库与Python 30
思考题与习题 31
第3 章 成组技术及其零件分类编码 33
3. 1 成组技术的基本原理 33
3. 1. 1 概述 33
3. 1. 2 零件的相似性 34
3. 1. 3 零件分组常用方法 35
3. 1. 4 成组技术的应用 37
3. 2 零件分类编码系统 39
3. 2. 1 零件分类编码的概念 39
3. 2. 2 零件分类编码系统的结构 39
3. 2. 3 零件分类编码系统 41
3. 3 零件分类编码的方法 44
3. 3. 1 零件编码分类法 44
3. 3. 2 分类编码法划分零件族的步骤 46
3. 3. 3 智能零件编码分类方法 47
3. 4 柔性编码系统和计算机自动柔性编码 47
3. 4. 1 柔性编码系统 47
3. 4. 2 计算机自动柔性编码 48
3. 5 零件的成组工艺设计与实施 49
3. 5. 1 成组工艺过程设计 49
3. 5. 2 成组工艺的实施 50
思考题与习题 50
第4 章 计算机辅助工艺设计 51
4. 1 CAPP 的基本概念与发展 53
4. 1. 1 CAPP 的发展历程 53
4. 1. 2 CAPP 的发展趋势 54
4. 1. 3 CAPP 的功能需求 55
4. 1. 4 CAPP 系统的基本组成 59
4. 1. 5 CAPP 系统的常用类型 61
4. 2 CAPP 系统零件信息输入 65
4. 2. 1 分类编码描述法 65
4. 2. 2 语言描述与输入法 65
4. 2. 3 知识表示描述法 65
4. 2. 4 基于形状特征或表面元素的描述法 65
4. 2. 5 基于特征拼装的计算机绘图与零件信息的描述法 66
4. 2. 6 基于产品数据交换规范的产品建模与信息输入方法 66
4. 3 CAPP 系统中的工艺决策与工序设计 66
4. 3. 1 创成式CAPP 系统的工艺决策 67
4. 3. 2 基于专家系统CAPP 的工艺决策 68
4. 4 CAPP 的工艺数据库技术 77
4. 4. 1 工艺设计信息处理模式 78
Ⅵ 计算机辅助制造
4. 4. 2 工艺卡片的数据库模型 79
4. 4. 3 工艺资源数据库 80
4. 4. 4 工艺设计信息数据库 81
4. 4. 5 工艺知识的定义与分类 82
4. 5 三维数字化工艺系统 85
4. 5. 1 系统总体架构 85
4. 5. 2 系统功能结构 86
4. 5. 3 简要功能说明 87
4. 5. 4 信息集成技术 97
4. 6 开目CAPP 98
4. 6. 1 工艺规程文件编制 100
4. 6. 2 用户界面介绍 100
4. 6. 3 可运用的资源 100
4. 6. 4 工序设计 104
4. 6. 5 文件储存 106
4. 6. 6 打印输出 107
思考题与习题 108
第5 章 计算机辅助数控编程 109
5. 1 数控编程基础 109
5. 1. 1 数控机床的坐标系 109
5. 1. 2 数控程序的结构及代码指令 112
5. 2 数控编程方法 114
5. 2. 1 手工编程 115
5. 2. 2 数控语言自动编程 116
5. 2. 3 CAD/ CAM 自动编程 118
5. 3 基于CAXA 的数控车削自动编程 121
5. 3. 1 数控车编程特点 121
5. 3. 2 CAXA 数控车2013 用户界面及功能 122
5. 3. 3 CAXA 数控车2013 的基本概念 126
5. 3. 4 CAXA 数控车2013 的基本操作 128
5. 3. 5 CAXA 数控车2013 的绘图实例 130
5. 3. 6 CAXA 数控车2013 加工操作 132
5. 3. 7 CAXA 数控车2013 加工实例 136
5. 4 基于CAXA 的数控铣削自动编程 142
5. 4. 1 CAXA 制造工程师2013 用户界面及功能 143
5. 4. 2 CAXA 制造工程师2013 的基本概念 145
5. 4. 3 CAXA 制造工程师2013 的基本操作 146
5. 4. 4 CAXA 制造工程师2013 的零件造型 148
5. 4. 5 CAXA 制造工程师2013 铣削加工操作 150
目录Ⅶ
5. 4. 6 CAXA 制造工程师2013 加工实例 161
思考题与习题 175
第6 章 计算机辅助质量系统 179
6. 1 计算机辅助质量系统的基本概念 179
6. 1. 1 计算机辅助质量系统的基本功能 180
6. 1. 2 计算机辅助质量系统的系统框架 181
6. 2 计算机辅助加工过程的监控 185
6. 2. 1 计算机辅助加工过程监测的内容 185
6. 2. 2 计算机辅助加工过程监测系统的基本结构 185
6. 2. 3 计算机辅助加工过程监测中常用的传感器 186
6. 2. 4 计算机辅助加工过程监测的一般方法 187
6. 2. 5 计算机辅助加工过程监测应用实例 188
6. 2. 6 误差补偿技术 190
6. 3 计算机辅助质量检测 191
6. 3. 1 三坐标测量机 191
6. 3. 2 虚拟仪器 193
思考题与习题 194
第7 章 CAD / CAM 集成的数据交换标准 195
7. 1 CAD/ CAM 集成与数据交换 195
7. 1. 1 CAD/ CAM 数据交换技术的发展 195
7. 1. 2 CAD/ CAM 数据交换的方式 195
7. 2 常用的数据交换格式 196
7. 2. 1 初始图形信息交换规范 196
7. 2. 2 产品数据交换标准STEP 200
思考题与习题 216
第8 章 工业4. 0 与智能制造 217
8. 1 工业4. 0 217
8. 2 中国制造2025 219
8. 3 智能制造 221
8. 3. 1 国内外发展趋势 221
8. 3. 2 智能制造核心信息设备 222
8. 3. 3 我国智能制造的发展规划 223
思考题与习题 224
参考文献 225
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