计算机辅助设计与制造（第二版）

结合作者多年的教学经验和科研实践在第一版的基础上修订而成，体现CAD/CAM技术的系统性、先进性、通用性，特别强调实用性和突出当前CAD/CAM的新技术。

力求将机械设计与制造的有关知识和相关专用软件的应用结合起来，详细讲解一些实用的CAD/CAM通用软件的使用。

使用专门的章节介绍AutoCAD二次开发技术，以提高工作效率，缩短开发周期。

第二版前言

计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）是随着计算机及其外围设备和软件发展而产生的一门新型的科学技术，是介于工程设计与制造科学和计算机科学之间的一门学科。它主要研究和解决“产品设计和制造过程中的自动化”问题，即将人与计算机的最佳特性结合起来，进行工业产品的设计和工业产品的制造，完成产品的方案设计、结构设计、分析评价、工程图的绘制、技术文档的编写、工艺设计、数控程序编制及计算机仿真等工作。

本版是在2004年《计算机辅助设计与制造》的基础上修订而成的，主要做了以下几项工作：

1．内容更新。用AutoCAD 2010代替了AutoCAD 2002，用Visual LISP语言代替了 AutoLISP语言。

2．内容增加。在第6章“几何造型”中，增加了“6.4 三维实体绘制”，在第9章“成组技术”中，增加了“9.2.2 零件分类编码的作用”和“9.3.3 势函数法”，在第10章“计算机辅助工艺设计”中，增加了“10.1.5 CAPP开发的理论体系”和“10.5 CAPP系统中的数据管理”，在第11章“计算机辅助数控程序编制及仿真”中，增加了11.2.1节中“APT语言系统的优缺点”和“11.5 数控程序的检验与仿真”，在第12章“CIMS简介”中，增加了“12.6 开发应用CIMS的主要方法”。

3．对用PowerPoint制作的多媒体课件进行了修订和更新。本书是作者结合多年的教学经验和科研实践，参考了许多相关书籍和教材编写的，尽可能体现CAD/CAM技术的系统性、先进性、实用性和通用性，特别强调实用性并且突出了当前CAD/CAM的新技术。全书分为两大篇，第一篇（第1～8章）介绍计算机辅助设计（CAD），第二篇（第9～12章）介绍计算机辅助制造（CAM），这样编写有利于读者系统地掌握CAD和CAM的相关知识，并符合学习的循序渐进性。

本书力求将机械设计与制造的有关知识和相关专用软件的应用结合起来，使读者掌握一些实用的CAD/CAM通用软件的使用方法。现在许多CAD通用软件本身也是一个开发环境，用户的开发工作可在其提供的二次开发平台上进行，而不必从底层做起，从而可大大提高效率，缩短开发周期，为此，本书专门用一章来介绍AutoCAD二次开发技术。

本书可作为高等学校教材，也可作为培训与继续教育用书，还可供工程技术人员参考。

本书由袁泽虎、戴锦春、王国顺任主编，华中平和褚亚旭任副主编。各章主要编写人员分工如下：第1、2、3、4、5、7章由袁泽虎编写，第9、10、11章由戴锦春编写，第6章由华中平编写，第8章由褚亚旭编写，第12章由王国顺编写。参加本书编写工作的还有李钝、肖华、谢明、李伟、李梦卿等。由于作者水平有限，编写时间仓促，难免有错误或不足之处，恳请读者批评指正。

作 者

2011年6月

第二版前言

第1章 CAD概论 1
1.1 CAD的内涵、功能和任务 1
1.2 CAD技术的发展 2
1.3 CAD技术的应用 4
1.3.1 电子工业 5
1.3.2 机械工业 5
1.3.3 建筑工业 5
习题一 5
第2章 计算机辅助设计系统 6
2.1 CAD系统的硬件 6
2.2 CAD系统的软件 10
2.2.1 系统软件 10
2.2.2 支撑软件 10
2.2.3 应用软件 11
2.3 CAD系统的型式 12
习题二 13
第3章 工程数据的处理 14
3.1 概述 14
3.2 数表的程序化处理 15
3.2.1 一维数表的处理 15
3.2.2 二维数表的处理 16
3.3 数表的文件化处理 18
3.4 一维数表的插值处理 19
3.5 线图的处理 20
3.5.1 线图的表格化处理 20
3.5.2 线图的公式化处理 21
3.6 工程数据的数据库管理 23
3.6.1 数据库系统及管理 23
3.6.2 FoxPro关系型数据库系统 25
3.6.3 数表的数据库处理 30
3.6.4 FoxPro与高级语言的接口 32
3.6.5 工程数据库简介 33
习题三 34
第4章 图形坐标变换与裁剪 35
4.1 二维图形的坐标变换 35
4.2 三维图形的坐标变换 40
4.2.1 三维基本变换 40
4.2.2 三维基本变换矩阵的组合 43
4.3 三维图形变换的应用 44
4.3.1 正投影变换 44
4.3.2 正轴测投影变换 46
4.4 开窗与裁剪 47
4.4.1 基本概念和术语 47
4.4.2 窗口－视区变换 47
4.4.3 二维图形的裁剪 48
习题四 51
第5章 工程图的绘制 53
5.1 AutoCAD 2010简介 53
5.1.1 AutoCAD 2010的工作空间 53
5.1.2 命令的输入 57
5.1.3 新建、打开与保存图形文件 57
5.1.4 AutoCAD 2010绘图环境设置 59
5.1.5 图层设置 62
5.1.6 基本绘图命令 66
5.1.7 图形编辑 77
5.1.8 图块 82
5.1.9 尺寸标注 85
5.2 交互式绘制工程图 89
5.3 Visual LISP语言简介 97
5.3.1 Visual LISP集成开发环境 98
5.3.2 应用程序的编译 99
5.3.3 应用程序的加载与运行 101
5.3.4 关闭Visual LISP 101
5.3.5 Visual LISP的数据类型 101
5.3.6 Visual LISP的数值函数 102
5.3.7 表处理函数 103
5.3.8 GET族输入函数 104
5.3.9 输出函数 104
5.3.10 字符串处理函数 105
5.3.11 条件分支函数 105
5.3.12 循环函数 106
5.3.13 定义函数 106
5.3.14 文件操作函数 107
5.3.15 调用AutoCAD标准命令的函数 107
5.4 参数化绘图程序设计 108
5.4.1 利用高级语言实现参数化绘图 108
5.4.2 利用Visual LISP语言实现参数化
绘图 113
5.5 形状特征拼合法绘制工程图 114
习题五 119
第6章 几何造型 123
6.1 几何造型概述 123
6.2 几何造型系统的三种模式 124
6.2.1 线框模型 124
6.2.2 表面模型 125
6.2.3 实体模型 126
6.3 几种常见的三维形体表示方法 127
6.3.1 实体几何构建法（CSG） 127
6.3.2 边界表示法（B-rep） 128
6.4 三维实体绘制 129
6.4.1 绘制基本三维实体 130
6.4.2 通过拉伸创建实体 133
6.4.3 通过旋转创建实体 133
6.4.4 三维实体的布尔运算 134
习题六 137
第7章 AutoCAD二次开发技术 138
7.1 向AutoCAD增加新命令 138
7.2 用户界面的开发设计 139
7.2.1 菜单文件的类型 139
7.2.2 菜单文件的结构及格式 139
7.2.3 用户界面开发的一般方法 141
7.3 图形系统与外部程序交换信息 145
7.3.1 图形交换文件 145
7.3.2 用C语言生成DXF文件 147
7.3.3 用C语言读取DXF文件 149
7.4 AutoCAD对话框设计 150
7.4.1 对话框的组成 150
7.4.2 设计对话框的步骤 151
7.4.3 DCL文件的编写方法 151
7.4.4 对话框的设计实例 153
习题七 154
第8章 智能CAD与设计型专家系统 155
8.1 智能CAD的概念及其发展 155
8.1.1 传统CAD技术的局限性 155
8.1.2 智能CAD的概念 156
8.1.3 智能CAD的发展 156
8.2 智能CAD的方法 157
8.2.1 面向方案形成过程的智能CAD
方法 157
8.2.2 基于设计对象表达的智能CAD
方法 158
8.3 知识的表示 159
8.3.1 谓词逻辑 160
8.3.2 框架结构 161
8.3.3 产生式表示法 161
8.4 知识推理 162
8.5 设计型专家系统 163
8.5.1 专家系统的基本结构 163
8.5.2 设计型专家系统的特点 164
8.5.3 设计型专家系统的建立 165
习题八 169
第9章 成组技术 170
9.1 成组技术的基本原理 170
9.1.1 成组技术基本原理 170
9.1.2 成组技术的发展 172
9.2 零件的分类编码系统 173
9.2.1 零件的代码 173
9.2.2 零件分类编码的作用 173
9.2.3 零件分类编码原理和概念 175
9.2.4 常用的零件分类编码系统 180
9.3 零件的分组方法 185
9.3.1 生产流程法（Production Flow
Analysis，PFA） 185
9.3.2 编码分类法 192
9.3.3 势函数法 195
9.4 成组技术的应用 196
9.4.1 成组技术在设计中的应用 196
9.4.2 成组技术在工艺过程中的应用 197
9.4.3 成组技术在企业生产管理中的
应用 200
习题九 201
第10章 计算机辅助工艺设计（CAPP） 202
10.1 概述 202
10.1.1 CAPP的提出 202
10.1.2 CAPP的基本功能和作用 203
10.1.3 CAPP的发展概况 204
10.1.4 CAPP系统的基本结构和方案 206
10.1.5 CAPP开发的理论体系 207
10.1.6 企业应用CAPP过程中的问题和
改进 208
10.2 CAPP系统零件信息的描述和输入 210
10.2.1 图纸信息的描述与人机交互式
输入 211
10.2.2 从CAD系统直接输入零件信息 212
10.2.3 图形扫描及识别技术的输入方式 213
10.3 派生式CAPP系统 213
10.3.1 基于GT的派生式CAPP系统 213
10.3.2 基于特征的派生式CAPP系统 219
10.4 创成式CAPP系统 224
10.4.1 概述 224
10.4.2 创成式CAPP系统的一般设计
过程 225
10.4.3 一般创成式CAPP系统的工艺
决策 226
10.4.4 基于专家系统的CAPP系统的工
艺决策 230
10.4.5 CAPP系统中的工序设计 234
10.4.6 工艺知识库的建立 239
10.4.7 推理机设计 241
10.5 CAPP系统中的数据管理 241
10.5.1 CAPP系统中数据管理的地位和
要求 241
10.5.2 困难和问题所在 242
10.5.3 当今CAPP系统中的数据管理
方式 243
习题十 243
第11章 计算机辅助数控程序编制及仿真 244
11.1 数控编程的基本概念 244
11.1.1 数控加工的特点 244
11.1.2 数控编程的内容和步骤 245
11.1.3 数控程序编制的方法 247
11.2 自动编程语言 253
11.2.1 自动编程语言的发展概况 253
11.2.2 APT语言的基本组成 254
11.2.3 APT语言基本语句 257
11.2.4 后置处理命令 270
11.2.5 APT语言编程实例 274
11.3 数控程序系统 276
11.4 数控自动编程系统的发展 279
11.5 数控程序的检验与仿真 280
11.5.1 数控程序的检验与仿真目的与
意义 280
11.5.2 刀具轨迹仿真法 281
11.5.3 三维动态切削仿真法 283
11.5.4 虚拟加工仿真法 283
习题十一 284
第12章 计算机集成制造系统（CIMS）简介 285
12.1 CIMS的提出 285
12.2 CIM和CIMS的基本概念 286
12.2.1 CIM的由来 286
12.2.2 CIM与CIMS的意义 287
12.2.3 CIMS基本特点 288
12.3 CIMS中的集成及集成关系 288
12.3.1 CIMS中的集成 288
12.3.2 CIMS技术的集成关系 289
12.4 CIMS的体系结构 291
12.4.1 CIMS体系功能构成 291
12.4.2 CIMS体系分系统 293
12.4.3 面向功能和控制的体系结构 299
12.5 CIMS的控制体系 300
12.6 开发应用CIMS的主要方法 302
12.6.1 组织管理方面 302
12.6.2 规划设计方面 304
12.6.3 技术实施方面 304
12.6.4 人员培训方面 304
习题十二 305
附录 306
参考文献 320

1. 嵌入式人工智能技术应用（数字教材） [主编 胡娜 杨国勇 晏廷荣]
2. Java Web项目化设计实践教程 [邱云 曾陈萍]
3. 人工智能开发框架应用 [主编 王明超 芦娅云]
4. 民航客舱服务实用英语教程 [主编 田静 徐亚玲]
5. Python数据分析 [主编　冯志辉　赵磊　李放]
6. 大学信息技术 [曾翰颖 编著]
7. 创新创业训练实践教程 [主编 王日华 陈武 黄喆诚]
8. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
9. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
10. 工程数学 [主编 郭立娟 王海]
11. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
12. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
13. 计算机网络实训教程 [主编 张浩军 赵玉娟]
14. 电工电子技术基础 [主编 刘 军 杨国龙 刘天成]
15. MySQL数据库项目式教程 [陈亚峰]
16. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
17. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
18. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
19. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
20. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
21. 智能化技术基础（第三版） [邓文达　李礼]
22. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
23. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
24. 电视节目策划与制作（微课版） [主　编　黄滴滴]
25. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
26. 大学应用数学 [主编 郭立娟]
27. 工业机器人拆装与调试 [主编 胡月霞 向艳芳 朱奇]
28. 信号与系统（第二版） [主编 张宇]
29. 信息技术基础 [主编 唐倩 邵锐]
30. Python 语言程序设计实践指导 [主编　张双狮]