计算机辅助制造中的“制造”在本书中是广义制造（大制造）的概念，它包含了计算机辅助设计和制造两大部分。书中系统综述了当前制造技术的概念、重要性、特点、内容和发展，论述了计算机辅助设计与制造的支撑环境、计算机辅助图形处理技术、产品建模技术、计算机辅助工程分析、计算机辅助成组技术、零件信息描述、计算机辅助加工和装配工艺过程设计、工艺设计的决策技术、计算机辅助数控加工、计算机辅助工艺装备设计、计算机辅助质量系统、机械制造系统等内容。

    本书可作为高等院校机械工程专业本科生和研究生的教材或参考书，同时可供从事机械制造和工业工程等的工程技术人员参考。

    制造技术是一个永恒的主题，它与社会发展密切相关，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济与国防实力的体现，是所有工业的支柱和国家工业化的关键。制造业的发展随着国际国内形势的变化，有高潮期也有低潮期，有高速期也有低速期，有国际特色也有民族特色，但对制造业必须重视且要持续不断发展则是不变的。制造技术是当代科学技术发展中最为活跃的领域，是国际间产品革新、生产发展、经济竞争的重要举措。计算机辅助制造是制造技术的重要组成部分。

    21世纪的制造技术是一种广义制造技术，是在机械制造技术的基础上发展起来的。长期以来，由于设计和工艺的分家，制造被定位于制造工艺，这是一种狭义制造的概念。随着社会发展和科技进步，需要综合、融合和复合多种技术去研究和解决制造问题，提出了广义制造的概念，亦称为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。因此本书所述的计算机辅助制造是指广义制造，可称为广义计算机辅助制造，它包括了计算机辅助设计和计算机辅助制造两大部分。

    按照广义制造的概念，计算机辅助制造包括计算机辅助设计（computeraided design，CAD）、计算机辅助工艺过程设计（computeraided process planning，CAPP）和计算机辅助加工（computeraided machining）3个方面的内容。从通常的概念来说，计算机辅助制造（computeraided manufacturing，CAM）是指应用计算机来进行产品制造的统称，即利用计算机辅助完成从原材料到产品的全部制造过程，包括直接制造过程和间接制造过程，其主要内容有计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助加工两部分。当前，计算机辅助加工大多是指机械加工，而且主要是数控加工（numerical control machining）。

    本书在保特第1版原有特色的基础上进行了修订，内容有计算机辅助设计和计算机辅助制造两大部分，包括计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助加工3个方面，分为概述、计算机辅助设计与制造的支撑环境、计算机辅助图形处理技术、产品建模技术、计算机辅助工程分析、计算机辅助成组技术、零件信息描述、计算机辅助加工和装配工艺过程设计、工艺设计的决策技术、计算机辅助数控加工、计算机辅助工艺装备设计、计算机辅助质量系统和机械制造系统等共13章进行论述。

    本书在编写过程中，力求贯彻以下几个方面。

    1. 体系结构科学、完整

    在体系结构上，从广义制造论出发，增加了计算机辅助设计部分。从系统论、信息论、控制论、方法论、协同论和共生论所形成的系统科学和方法论的角度，以制造系统工程学为主线来论述计算机辅助制造的内容，使体系更加科学、完整。

    考虑到在计算机辅助设计和计算机辅助制造中对零件描述的角度和要求不同，既增加了“产品建模技术”一章，同时也保留了“零件信息描述”一章。

    2. 内容先进，系统充实  

    反映现代制造技术中有关计算机辅助制造的最新发展和内容，主要有以下几个方面： 

    增加了“计算机辅助图形处理技术”、“产品建模技术”、“计算机辅助工程分析”等内容。

    将原“计算机辅助制造的支撑环境”一章扩充为“计算机辅助设计与制造的支撑环境”，并增加了“常用数据结构”一节，充实了“数据库系统”一节的内容。

    将原“计算机辅助工艺过程设计”一章扩充为“计算机辅助加工和装配工艺过程设计”，增加了“计算机辅助装配工艺过程设计”一节。

    考虑到决策技术在制造中的应用越来越广泛，具有重要的意义和地位，因此将原“计算机辅助工艺过程设计”一章中的工艺决策方式分出来单独成为一章，章名为“工艺设计的决策技术”，并对模糊逻辑、人工神经网络等智能思维决策的内容进行了充实，增加了遗传算法和蚁群算法等内容。

    考虑到在数控加工技术中，涉及曲线、曲面的加工越来越多，而这方面的资料又较少，因此在“计算机辅助数控加工”一章中增加了“数值计算”一节。

    对原“概述”和“机械制造系统”两章重新进行了编写，增加了许多新内容。在并行一程一节中增加了有关质量屋的内容。

    3. 联系实际，培养能力

    注意多介绍一些方法和实例，如阐述了零件三维实体造型、加工参数优化、进给伺服系统仿真、多种零件信息描述方法、零件成组分类方法、模糊逻辑决策方法等，以满足技术上的实用性，有利于培养学生的能力。

    4. 层次多种，适应教学

    为了适应教学的需要，一些章节中既有基础性内容又有深层次内容，供授课教师选择，同时每章均有习题和思考题，便于学生思考、掌握基本内容。同时在内容上可满足不同读者的需求。

    5. 图文并重，形式多样

    尽量多用图、表来表达叙述性内容，采用图文并重方式，便于读者理解。

    6. 名词术语贯彻国标

    贯彻名词术语、代（符）号、量和单位等现行国家标准，以满足行业和社会需求。

    本书可作为高等院校机械工程专业本科生和研究生的教材或参考书，同时可供从事机械制造和工业工程等的工程技术人员参考。

    参加本书编写的人员有： 第1~10章以及第13章由王先逵教授编写，第11章由段广洪教授和王先逵教授编写，第12章由吴丹副教授编写，全书由王先逵教授担任主编。

    在本书的编写过程中，得到了清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所多位老师的热情帮助，提出了不少宝贵意见，在此谨向他们表示衷心感谢。本书自第1版出版以来，被列为面向21世纪课程教材，又被选为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，这是对所有编审和出版人员的鼓励和鞭策。由于水平有限，书中会有不少错误和不足之处，恳请广大读者不吝赐教。

 

      编者

2008年6月于清华园

1概述

1.1计算机辅助制造的基本概念

1.2计算机辅助制造技术的重要性

1.3计算机辅助制造技术的特点

1.4计算机辅助制造技术的内容和发展方向

习题和思考题

2计算机辅助设计与制造的支撑环境

2.1计算机硬件

2.2计算机软件

2.3常用数据结构

2.4数据库系统

2.5计算机网络与通信

习题和思考题

3计算机辅助图形处理技术

3.1图形变换

3.2窗口与视区的变换技术

3.3图形的裁剪技术

3.4隐藏线和隐藏的消除

习题和思考题

4产品建模技术

4.1二维建模技术

4.2三维建模技术

4.3装配建模技术

4.4数字化产品定义技术

4.5产品建模技术与计算机辅助设计

习题和思考题

5计算机辅助工程分析

5.1有限元分析法

5.2优化设计方法

5.3仿真技术

习题和思考题

6计算机辅助成组技术

6.1成组工艺的基本原理

6.2成组工艺实施方法

6.3零件的分类编码系统

6.4零件的分类成组方法

6.5成组工艺过程设计

习题和思考题

7零件信息描述

7.1零件信息描述的要求和内容

7.2零件信息描述方法

习题和思考题

8计算机辅助加工和装配工艺过程设计

8.1计算机辅助加工工艺过程设计概述

8.2计算机辅助工艺过程设计系统结构

8.3计算机辅助工艺过程设计的原理和方法

8.4计算机辅助装配工艺过程设计

习题和思考题

9工艺设计的决策技术

9.1基本概念

9.2数学模型决策

9.3逻辑推理决策

9.4智能思维决策

习题和思考题

10计算机辅助数控加工

10.1数控加工系统

10.2计算机辅助数控加工的范畴

10.3计算机辅助数控加工程序编制

10.4前置处理与后置处理

10.5数值计算

10.6加工仿真

习题和思考题

11计算机辅助工艺装备设计

11.1概述

11.2计算机辅助机床夹具设计

11.3计算机辅助制造中的刀具系统

习题和思考题

12计算机辅助质量系统

12.1计算机集成质量系统

12.2计算机辅助加工过程监控

12.3计算机辅助质量检测

12.4计算机辅助测试

习题和思考题

13机械制造系统

13.1机械制造系统自动化

13.2自动生产线

13.3柔性制造系统

13.4计算机集成制造系统

13.5并行工程

13.6智能制造技术

13.7制造模式

习题和思考题

参考文献