“計算機輔助制造” 是機械設計制造及其自動化、車輛工程、機械電子工程等工科專業的一門專業課程。計算機輔助制造課程內容涉及的知識面寬、知識點多、綜合性強, 與工程實際結合緊密。本書包括計算機輔助制造的發展與趨勢、計算機輔助制造的共性技術、成組技術及其零件分類編碼、計算機輔助工藝設計、計算機輔助數控編程、計算機輔助質量系統、CAD/ CAM 集成的數據交換標準、工業4. 0 與智能制造等內容。
本書可作為普通高等學校機械工程類各專業“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師生和從事機械工程的技術人員參考。
制造業是社會財富的主要來源之一, 是國家經濟的主導產業, 是人民生活水平不斷提高和改善的根本保障。制造業正朝著廣義的“ 大制造業” 的方向發展, 其所涉及的概念和領域正發生著巨大的轉變和整合。制造業構成的三大基本要素是“ 物質、能量和信息” 。前兩個要素為傳統制造業早期的發展起到了不可磨滅的作用, 并得到了充分的開發和利用; 隨著互聯網+信息革命的到來, 信息在制造業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企業新的核心競爭力。
隨著科學技術的發展, 計算機技術在機械工業領域得到廣泛應用。在人才培養方面, 機械工程領域的相關專業均開設計算機輔助制造課程。本課程對于培養學生計算機輔助制造方面的基本能力, 提高學生分析和解決工程實際問題的能力起著重要作用, 并為后續專業課學習及畢業設計打下良好基礎。
本書重點體現創新型、應用型人才的培養, 理論與實際相結合, 強調工程性和應用性。通過本課程的學習, 學生能夠掌握CAPP 的基本概念、CAPP 系統的開發技術和計算機輔助制造CAXA 編程軟件, 實現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, 培養學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成果, 增加工業4. 0 與智能制造的相關內容, 使學生了解計算機輔助制造的最新技術前沿。
本書由王紅軍任主編, 并負責全書的籌劃與統稿, 由鐘建琳、陳曉任副主編。全書由清華大學王先逵教授主審。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機電工程學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教材建設項目的支持, 在此向北京市教委和北京信息科技大學表示衷心感謝。
本書在編寫過程中參考了許多學者的資料和文獻, 編者已盡可能在參考文獻中列出, 謹向這些專家致以誠摯的謝意。
本書是在編者總結多年教學研究與科學研究、教學改革和教學實踐的基礎上編寫而成的。由于編者水平和學識有限, 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 制造系統以及計算機輔助制造 1
1. 1. 1 制造系統的基本概念 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的內容 4
1. 2 計算機輔助制造技術的發展與趨勢 9
1. 2. 1 計算機輔助制造技術的形成 9
1. 2. 2 計算機輔助制造技術的發展趨勢 10
思考題與習題 13
第2 章 計算機輔助制造的共性技術 14
2. 1 移動終端 14
2. 2 虛擬現實技術 15
2. 3 計算機輔助制造的數據庫系統 18
2. 3. 1 數據庫的概念 19
2. 3. 2 數據庫的系統結構 19
2. 3. 3 數據庫的設計與訪問技術 19
2. 3. 4 常用數據庫系統管理軟件(DBMS) 簡介 21
2. 4 計算機輔助制造中數據庫系統設計 24
2. 4. 1 系統數據庫組成 24
2. 4. 2 系統數據庫概念結構設計 26
2. 4. 3 系統數據庫邏輯結構設計 27
2. 5 計算機輔助制造的系統開發工具 28
2. 5. 1 Visual C++6. 0 應用程序開發工具 28
2. 5. 2 JAVA 應用程序開發工具 29
2. 5. 3 MicroSoft. NET Framework 29
2. 5. 4 Python 應用程序開發工具 29
2. 5. 5 數據庫與Python 30
思考題與習題 31
第3 章 成組技術及其零件分類編碼 33
3. 1 成組技術的基本原理 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 成組技術的應用 37
3. 2 零件分類編碼系統 39
3. 2. 1 零件分類編碼的概念 39
3. 2. 2 零件分類編碼系統的結構 39
3. 2. 3 零件分類編碼系統 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 柔性編碼系統和計算機自動柔性編碼 47
3. 4. 1 柔性編碼系統 47
3. 4. 2 計算機自動柔性編碼 48
3. 5 零件的成組工藝設計與實施 49
3. 5. 1 成組工藝過程設計 49
3. 5. 2 成組工藝的實施 50
思考題與習題 50
第4 章 計算機輔助工藝設計 51
4. 1 CAPP 的基本概念與發展 53
4. 1. 1 CAPP 的發展歷程 53
4. 1. 2 CAPP 的發展趨勢 54
4. 1. 3 CAPP 的功能需求 55
4. 1. 4 CAPP 系統的基本組成 59
4. 1. 5 CAPP 系統的常用類型 61
4. 2 CAPP 系統零件信息輸入 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 基于產品數據交換規范的產品建模與信息輸入方法 66
4. 3 CAPP 系統中的工藝決策與工序設計 66
4. 3. 1 創成式CAPP 系統的工藝決策 67
4. 3. 2 基于專家系統CAPP 的工藝決策 68
4. 4 CAPP 的工藝數據庫技術 77
4. 4. 1 工藝設計信息處理模式 78
Ⅵ 計算機輔助制造
4. 4. 2 工藝卡片的數據庫模型 79
4. 4. 3 工藝資源數據庫 80
4. 4. 4 工藝設計信息數據庫 81
4. 4. 5 工藝知識的定義與分類 82
4. 5 三維數字化工藝系統 85
4. 5. 1 系統總體架構 85
4. 5. 2 系統功能結構 86
4. 5. 3 簡要功能說明 87
4. 5. 4 信息集成技術 97
4. 6 開目CAPP 98
4. 6. 1 工藝規程文件編制 100
4. 6. 2 用戶界面介紹 100
4. 6. 3 可運用的資源 100
4. 6. 4 工序設計 104
4. 6. 5 文件儲存 106
4. 6. 6 打印輸出 107
思考題與習題 108
第5 章 計算機輔助數控編程 109
5. 1 數控編程基礎 109
5. 1. 1 數控機床的坐標系 109
5. 1. 2 數控程序的結構及代碼指令 112
5. 2 數控編程方法 114
5. 2. 1 手工編程 115
5. 2. 2 數控語言自動編程 116
5. 2. 3 CAD/ CAM 自動編程 118
5. 3 基于CAXA 的數控車削自動編程 121
5. 3. 1 數控車編程特點 121
5. 3. 2 CAXA 數控車2013 用戶界面及功能 122
5. 3. 3 CAXA 數控車2013 的基本概念 126
5. 3. 4 CAXA 數控車2013 的基本操作 128
5. 3. 5 CAXA 數控車2013 的繪圖實例 130
5. 3. 6 CAXA 數控車2013 加工操作 132
5. 3. 7 CAXA 數控車2013 加工實例 136
5. 4 基于CAXA 的數控銑削自動編程 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
思考題與習題 175
第6 章 計算機輔助質量系統 179
6. 1 計算機輔助質量系統的基本概念 179
6. 1. 1 計算機輔助質量系統的基本功能 180
6. 1. 2 計算機輔助質量系統的系統框架 181
6. 2 計算機輔助加工過程的監控 185
6. 2. 1 計算機輔助加工過程監測的內容 185
6. 2. 2 計算機輔助加工過程監測系統的基本結構 185
6. 2. 3 計算機輔助加工過程監測中常用的傳感器 186
6. 2. 4 計算機輔助加工過程監測的一般方法 187
6. 2. 5 計算機輔助加工過程監測應用實例 188
6. 2. 6 誤差補償技術 190
6. 3 計算機輔助質量檢測 191
6. 3. 1 三坐標測量機 191
6. 3. 2 虛擬儀器 193
思考題與習題 194
第7 章 CAD / CAM 集成的數據交換標準 195
7. 1 CAD/ CAM 集成與數據交換 195
7. 1. 1 CAD/ CAM 數據交換技術的發展 195
7. 1. 2 CAD/ CAM 數據交換的方式 195
7. 2 常用的數據交換格式 196
7. 2. 1 初始圖形信息交換規范 196
7. 2. 2 產品數據交換標準STEP 200
思考題與習題 216
第8 章 工業4. 0 與智能制造 217
8. 1 工業4. 0 217
8. 2 中國制造2025 219
8. 3 智能制造 221
8. 3. 1 國內外發展趨勢 221
8. 3. 2 智能制造核心信息設備 222
8. 3. 3 我國智能制造的發展規劃 223
思考題與習題 224
參考文獻 225
新書資訊