“計算機輔助制造” 是機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、機械電子工程等工科專業(yè)的一門專業(yè)課程。計算機輔助制造課程內(nèi)容涉及的知識面寬、知識點多、綜合性強, 與工程實際結(jié)合緊密。本書包括計算機輔助制造的發(fā)展與趨勢、計算機輔助制造的共性技術(shù)、成組技術(shù)及其零件分類編碼、計算機輔助工藝設(shè)計、計算機輔助數(shù)控編程、計算機輔助質(zhì)量系統(tǒng)、CAD/ CAM 集成的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)4. 0 與智能制造等內(nèi)容。
本書可作為普通高等學(xué)校機械工程類各專業(yè)“計算機輔助制造”
課程的本科教材, 也可供高職高專院校機械類專業(yè)師生和從事機械工程的技術(shù)人員參考。
制造業(yè)是社會財富的主要來源之一, 是國家經(jīng)濟的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè), 是人民生活水平不斷提高和改善的根本保障。制造業(yè)正朝著廣義的“ 大制造業(yè)” 的方向發(fā)展, 其所涉及的概念和領(lǐng)域正發(fā)生著巨大的轉(zhuǎn)變和整合。制造業(yè)構(gòu)成的三大基本要素是“ 物質(zhì)、能量和信息” 。前兩個要素為傳統(tǒng)制造業(yè)早期的發(fā)展起到了不可磨滅的作用, 并得到了充分的開發(fā)和利用; 隨著互聯(lián)網(wǎng)+信息革命的到來, 信息在制造業(yè)中的作用也日漸突出, 信息同其他要素的良好集成成為制造業(yè)企業(yè)新的核心競爭力。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 計算機技術(shù)在機械工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在人才培養(yǎng)方面, 機械工程領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)均開設(shè)計算機輔助制造課程。本課程對于培養(yǎng)學(xué)生計算機輔助制造方面的基本能力, 提高學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力起著重要作用, 并為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。
本書重點體現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng), 理論與實際相結(jié)合, 強調(diào)工程性和應(yīng)用性。通過本課程的學(xué)習(xí), 學(xué)生能夠掌握CAPP 的基本概念、CAPP 系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)和計算機輔助制造CAXA 編程軟件, 實現(xiàn)從建模到加工的切削用量選擇、刀具的選擇、加工軌跡的仿真和后置處理, 培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。本書注重引入最新的制造過程信息化技術(shù)成果, 增加工業(yè)4. 0 與智能制造的相關(guān)內(nèi)容, 使學(xué)生了解計算機輔助制造的最新技術(shù)前沿。
本書由王紅軍任主編, 并負(fù)責(zé)全書的籌劃與統(tǒng)稿, 由鐘建琳、陳曉任副主編。全書由清華大學(xué)王先逵教授主審。本書的具體分工是: 王紅軍編寫第1 章, 陳曉編寫第2、3、8 章, 王紅軍、許建新編寫第4 章, 鐘建琳編寫第5、6 章, 王紅軍、左云波編寫第7章。參加本書編寫工作、搜集資料、整理素材的還有劉忠和、劉國慶等。
本書在編寫過程中得到王先逵教授的熱情指導(dǎo)和支持, 他提出了許多寶貴的意見和建議; 此外還得到北京信息科技大學(xué)機電工程學(xué)院機械工程系老師的大力支持, 在此一并表示衷心感謝。
本書的出版得到了北京市教學(xué)名師項目( PXM2014_014224_000080) 的資助, 同時也得到了2013 年北京信息科技大學(xué)教材建設(shè)項目的支持, 在此向北京市教委和北京信息科技大學(xué)表示衷心感謝。
本書在編寫過程中參考了許多學(xué)者的資料和文獻, 編者已盡可能在參考文獻中列出, 謹(jǐn)向這些專家致以誠摯的謝意。
本書是在編者總結(jié)多年教學(xué)研究與科學(xué)研究、教學(xué)改革和教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上編寫而成的。由于編者水平和學(xué)識有限, 時間倉促, 書中難免存在不足和錯誤之處, 敬請各位讀者批評指正!編 者目
前言
第1 章 緒論 1
1. 1 制造系統(tǒng)以及計算機輔助制造 1
1. 1. 1 制造系統(tǒng)的基本概念 1
1. 1. 2 計算機輔助制造的定義 4
1. 1. 3 計算機輔助制造技術(shù)的內(nèi)容 4
1. 2 計算機輔助制造技術(shù)的發(fā)展與趨勢 9
1. 2. 1 計算機輔助制造技術(shù)的形成 9
1. 2. 2 計算機輔助制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 10
思考題與習(xí)題 13
第2 章 計算機輔助制造的共性技術(shù) 14
2. 1 移動終端 14
2. 2 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 15
2. 3 計算機輔助制造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 18
2. 3. 1 數(shù)據(jù)庫的概念 19
2. 3. 2 數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 19
2. 3. 3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與訪問技術(shù) 19
2. 3. 4 常用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理軟件(DBMS) 簡介 21
2. 4 計算機輔助制造中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計 24
2. 4. 1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成 24
2. 4. 2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
2. 4. 3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
2. 5 計算機輔助制造的系統(tǒng)開發(fā)工具 28
2. 5. 1 Visual C++6. 0 應(yīng)用程序開發(fā)工具 28
2. 5. 2 JAVA 應(yīng)用程序開發(fā)工具 29
2. 5. 3 MicroSoft. NET Framework 29
2. 5. 4 Python 應(yīng)用程序開發(fā)工具 29
2. 5. 5 數(shù)據(jù)庫與Python 30
思考題與習(xí)題 31
第3 章 成組技術(shù)及其零件分類編碼 33
3. 1 成組技術(shù)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 零件分組常用方法 35
3. 1. 4 成組技術(shù)的應(yīng)用 37
3. 2 零件分類編碼系統(tǒng) 39
3. 2. 1 零件分類編碼的概念 39
3. 2. 2 零件分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 39
3. 2. 3 零件分類編碼系統(tǒng) 41
3. 3 零件分類編碼的方法 44
3. 3. 1 零件編碼分類法 44
3. 3. 2 分類編碼法劃分零件族的步驟 46
3. 3. 3 智能零件編碼分類方法 47
3. 4 柔性編碼系統(tǒng)和計算機自動柔性編碼 47
3. 4. 1 柔性編碼系統(tǒng) 47
3. 4. 2 計算機自動柔性編碼 48
3. 5 零件的成組工藝設(shè)計與實施 49
3. 5. 1 成組工藝過程設(shè)計 49
3. 5. 2 成組工藝的實施 50
思考題與習(xí)題 50
第4 章 計算機輔助工藝設(shè)計 51
4. 1 CAPP 的基本概念與發(fā)展 53
4. 1. 1 CAPP 的發(fā)展歷程 53
4. 1. 2 CAPP 的發(fā)展趨勢 54
4. 1. 3 CAPP 的功能需求 55
4. 1. 4 CAPP 系統(tǒng)的基本組成 59
4. 1. 5 CAPP 系統(tǒng)的常用類型 61
4. 2 CAPP 系統(tǒng)零件信息輸入 65
4. 2. 1 分類編碼描述法 65
4. 2. 2 語言描述與輸入法 65
4. 2. 3 知識表示描述法 65
4. 2. 4 基于形狀特征或表面元素的描述法 65
4. 2. 5 基于特征拼裝的計算機繪圖與零件信息的描述法 66
4. 2. 6 基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范的產(chǎn)品建模與信息輸入方法 66
4. 3 CAPP 系統(tǒng)中的工藝決策與工序設(shè)計 66
4. 3. 1 創(chuàng)成式CAPP 系統(tǒng)的工藝決策 67
4. 3. 2 基于專家系統(tǒng)CAPP 的工藝決策 68
4. 4 CAPP 的工藝數(shù)據(jù)庫技術(shù) 77
4. 4. 1 工藝設(shè)計信息處理模式 78
Ⅵ 計算機輔助制造
4. 4. 2 工藝卡片的數(shù)據(jù)庫模型 79
4. 4. 3 工藝資源數(shù)據(jù)庫 80
4. 4. 4 工藝設(shè)計信息數(shù)據(jù)庫 81
4. 4. 5 工藝知識的定義與分類 82
4. 5 三維數(shù)字化工藝系統(tǒng) 85
4. 5. 1 系統(tǒng)總體架構(gòu) 85
4. 5. 2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu) 86
4. 5. 3 簡要功能說明 87
4. 5. 4 信息集成技術(shù) 97
4. 6 開目CAPP 98
4. 6. 1 工藝規(guī)程文件編制 100
4. 6. 2 用戶界面介紹 100
4. 6. 3 可運用的資源 100
4. 6. 4 工序設(shè)計 104
4. 6. 5 文件儲存 106
4. 6. 6 打印輸出 107
思考題與習(xí)題 108
第5 章 計算機輔助數(shù)控編程 109
5. 1 數(shù)控編程基礎(chǔ) 109
5. 1. 1 數(shù)控機床的坐標(biāo)系 109
5. 1. 2 數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)及代碼指令 112
5. 2 數(shù)控編程方法 114
5. 2. 1 手工編程 115
5. 2. 2 數(shù)控語言自動編程 116
5. 2. 3 CAD/ CAM 自動編程 118
5. 3 基于CAXA 的數(shù)控車削自動編程 121
5. 3. 1 數(shù)控車編程特點 121
5. 3. 2 CAXA 數(shù)控車2013 用戶界面及功能 122
5. 3. 3 CAXA 數(shù)控車2013 的基本概念 126
5. 3. 4 CAXA 數(shù)控車2013 的基本操作 128
5. 3. 5 CAXA 數(shù)控車2013 的繪圖實例 130
5. 3. 6 CAXA 數(shù)控車2013 加工操作 132
5. 3. 7 CAXA 數(shù)控車2013 加工實例 136
5. 4 基于CAXA 的數(shù)控銑削自動編程 142
5. 4. 1 CAXA 制造工程師2013 用戶界面及功能 143
5. 4. 2 CAXA 制造工程師2013 的基本概念 145
5. 4. 3 CAXA 制造工程師2013 的基本操作 146
5. 4. 4 CAXA 制造工程師2013 的零件造型 148
5. 4. 5 CAXA 制造工程師2013 銑削加工操作 150
目錄Ⅶ
5. 4. 6 CAXA 制造工程師2013 加工實例 161
思考題與習(xí)題 175
第6 章 計算機輔助質(zhì)量系統(tǒng) 179
6. 1 計算機輔助質(zhì)量系統(tǒng)的基本概念 179
6. 1. 1 計算機輔助質(zhì)量系統(tǒng)的基本功能 180
6. 1. 2 計算機輔助質(zhì)量系統(tǒng)的系統(tǒng)框架 181
6. 2 計算機輔助加工過程的監(jiān)控 185
6. 2. 1 計算機輔助加工過程監(jiān)測的內(nèi)容 185
6. 2. 2 計算機輔助加工過程監(jiān)測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 185
6. 2. 3 計算機輔助加工過程監(jiān)測中常用的傳感器 186
6. 2. 4 計算機輔助加工過程監(jiān)測的一般方法 187
6. 2. 5 計算機輔助加工過程監(jiān)測應(yīng)用實例 188
6. 2. 6 誤差補償技術(shù) 190
6. 3 計算機輔助質(zhì)量檢測 191
6. 3. 1 三坐標(biāo)測量機 191
6. 3. 2 虛擬儀器 193
思考題與習(xí)題 194
第7 章 CAD / CAM 集成的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) 195
7. 1 CAD/ CAM 集成與數(shù)據(jù)交換 195
7. 1. 1 CAD/ CAM 數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展 195
7. 1. 2 CAD/ CAM 數(shù)據(jù)交換的方式 195
7. 2 常用的數(shù)據(jù)交換格式 196
7. 2. 1 初始圖形信息交換規(guī)范 196
7. 2. 2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP 200
思考題與習(xí)題 216
第8 章 工業(yè)4. 0 與智能制造 217
8. 1 工業(yè)4. 0 217
8. 2 中國制造2025 219
8. 3 智能制造 221
8. 3. 1 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 221
8. 3. 2 智能制造核心信息設(shè)備 222
8. 3. 3 我國智能制造的發(fā)展規(guī)劃 223
思考題與習(xí)題 224
參考文獻 225
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