机械产品数字化表达 孙轶红 AutoCAD SOLIDWORKS实践应用 机械产品表达实例 标准工程图绘制方法流程技巧

《机械产品数字化表达》以常用的机械产品数字化表达软件—AutoCAD和SOLIDWORKS的实践应用为主要内容，以任务驱动为主线，通过多个机械产品表达实例来组织教材内容。结合编者多年的工程实践和课堂教学经验，介绍了利用AutoCAD 2022软件绘制符合国家标准的工程图的方法、流程和技巧，以及运用SOLIDWORKS 2022软件完成机械零件的建模、机械部件的装配和工程图转化的方法和技巧。本书提供了大量讲解和演示微视频，使软件的学习更加直观、轻松，针对性和个性化更强。
本书可作为高等院校智能制造工程及机械类相关专业的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习参考。

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上篇 AutoCAD二维表达
第1章 AutoCAD 2022软件概述 2
1.1 AutoCAD 2022的安装 3
1.1.1 AutoCAD 2022对系统和硬件的要求 3
1.1.2 AutoCAD 2022安装过程 3
1.1.3 AutoCAD 2022的启动 4
1.2 AutoCAD 2022的工作界面 5
1.2.1 标题栏和“快速访问”工具栏 5
1.2.2 菜单栏 5
1.2.3 功能区 6
1.2.4 绘图区 7
1.2.5 命令行 7
1.2.6 状态栏 8
1.3 AutoCAD 2022文件管理 8
1.3.1 创建新图形文件 8
1.3.2 打开图形文件 9
1.3.3 保存图形文件 10
课后练习 11

第2章 机械工程图绘图环境设置 12
2.1 绘图单位设置 13
2.2 图层设置 14
2.2.1 新建图层 14
2.2.2 删除图层 16
2.2.3 将图层置为当前 16
2.2.4 修改图形对象所在图层 16
2.2.5 图层状态的设置 16
2.3 图形对象的颜色、线型和线宽设置 17
2.3.1 颜色设置 17
2.3.2 线型设置 17
2.3.3 线宽设置 18
2.4 自定义绘图环境 18
2.4.1 设置自动保存时间 18
2.4.2 设置绘图区颜色 19
2.4.3 设置十字光标大小 20
2.4.4 设置拾取框大小 21
课后练习 21

第3章 AutoCAD绘制基础 23
3.1 直线命令应用案例 24
3.1.1 知识准备 24
3.1.2 上机练习 27
3.2 圆弧绘制应用案例 27
3.2.1 知识准备 27
3.2.2 上机练习 32
3.3 多边形绘制应用案例 32
3.3.1 知识准备 32
3.3.2 上机练习 34
3.4 圆绘制应用案例 34
3.4.1 知识准备 35
3.4.2 上机练习 36
3.5 矩形绘制应用实例 36
3.5.1 知识准备 36
3.5.2 上机练习 39
3.6 图形复制和修剪案例 39
3.6.1 知识准备 39
3.6.2 上机练习 40
课后练习 40

第4章 AutoCAD绘制进阶 43
4.1 阵列应用案例 44
4.1.1 知识准备 44
4.1.2 上机练习 48
4.2 分解命令应用案例 48
4.2.1 知识准备 48
4.2.2 上机练习 50
4.3 文字应用案例 50
4.3.1 知识准备 50
4.3.2 上机练习 53
4.4 样条曲线及图案填充应用案例 53
4.4.1 知识准备 53
4.4.2 上机练习 67
课后练习 67

第5章 机械工程图的绘制 70
5.1 样板文件的建立 70
5.1.1 创建样板文件的步骤 71
5.1.2 新建机械工程图样板文件举例 71
5.2 三视图的绘制 73
5.3 典型零件图的绘制 76
课后练习 79


下篇 SOLIDWORKS三维表达
第6章 SOLIDWORKS 2022概述 84
6.1 SOLIDWORKS 2022的安装 85
6.1.1 SOLIDWORKS 2022对系统和硬件的要求 85
6.1.2 SOLIDWORKS 2022的安装步骤 85
6.2 SOLIDWORKS 2022的操作界面 87
6.2.1 SOLIDWORKS 2022的启动 87
6.2.2 SOLIDWORKS 2022的界面介绍 88
6.3 SOLIDWORKS 2022操作环境设置 90
6.3.1 自定义工具栏 90
6.3.2 鼠标操作设置 91
6.3.3 快捷键 93
6.3.4 自定义工作环境 93
课后练习 95

第7章 草图绘制及编辑 96
7.1 基本概念 97
7.1.1 草图基准面 97
7.1.2 草图绘制环境 98
7.1.3 草图的状态 99
7.2 草图绘制案例1——直线命令应用 101
7.2.1 知识准备 101
7.2.2 上机练习 103
7.3 草图绘制案例2——圆命令、镜像命令及剪裁命令应用 104
7.3.1 知识准备 104
7.3.2 上机练习 105
7.4 草图绘制案例3——阵列命令和旋转命令应用 108
7.4.1 知识准备 108
7.4.2 上机练习 110
7.5 草图绘制案例4——圆弧命令和槽口命令应用 112
7.5.1 知识准备 112
7.5.2 上机练习 113
课后练习 117

第8章 基本实体建模 119
8.1 基本实体建模案例1——拉伸凸台/基体和拉伸切除命令应用 120
8.1.1 知识准备 120
8.1.2 上机练习 122
8.2 基本实体建模案例2——旋转凸台/基体命令应用 124
8.2.1 知识准备 125
8.2.2 上机练习 126
8.3 基本实体建模案例3——筋命令和镜像命令应用 127
8.3.1 知识准备 127
8.3.2 上机练习 130
8.4 基本实体建模案例4——转换实体引用和圆角命令应用 137
8.4.1 知识准备 137
8.4.2 上机练习 138
课后练习 141

第9章 复杂实体建模 143
9.1 复杂实体建模案例1——孔特征和阵列特征应用 143
9.1.1 知识准备 144
9.1.2 上机练习 147
9.2 复杂实体建模案例2——旋转切除和扫描特征应用 155
9.2.1 知识准备 155
9.2.2 上机练习 156
9.3 复杂实体建模案例3——放样和抽壳特征应用 158
9.3.1 知识准备 159
9.3.2 上机练习 160
课后练习 162

第10章 典型零件建模 164
10.1 轴类零件建模案例 164
10.1.1 知识准备 165
10.1.2 上机练习 165
10.2 支架类零件建模案例 170
10.3 箱体类零件建模案例 174
10.3.1 知识准备 174
10.3.2 上机练习 178
课后练习 186

第11章 装配体设计 190
11.1 知识准备 191
11.1.1 装配设计界面 191
11.1.2 零件的调入方法 192
11.1.3 标准件的调入 192
11.1.4 常用装配关系 192
11.1.5 配合关系的编辑 193
11.2 装配体设计实例 194
11.3 装配体爆炸图制作及动画生成 201
11.3.1 装配体爆炸图的制作 202
11.3.2 装配体爆炸动画的制作 203
课后练习 205

第12章 工程图转化 213
12.1 生成工程图样板文件 213
12.2 生成工程图案例 219
课后练习 225


参考文献 226

党的二十大报告指出，要建设现代化产业体系，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。其中，制造强国、高端装备等重点工作都与智能制造相关，可以说，智能制造是我国从制造大国转向制造强国、构建中国制造业全球优势的主要路径。
制造业是一个国家的立国之本、强国之基，历来是世界各主要工业国高度重视和发展的重要领域。改革开放以来，我国综合国力得到稳步提升，到2011年中国工业总产值全球第一，分别是美国、德国、日本的120%、346%和235%。党的十八大以来，我国进入了新时代，发展的格局更为宏大，“一带一路”倡议和制造强国战略使我国工业正在实现从大到强的转变。我国不但建立了全球最为齐全的工业体系，而且在许多重大装备领域取得突破，特别是在三代核电、特高压输电、特大型水电站、大型炼化工、油气长输管线、大型矿山采掘与炼矿综采重点工程建设项目、重大成套装备、高端装备、航空航天等领域取得了丰硕成果，补齐了短板，打破了国外垄断，解决了许多“卡脖子”难题，为推动重大技术装备高质量发展，实现我国高水平科技自立自强奠定了坚实基础。进入新时代的十年，制造业增加值从2012年的16.98万亿元增加到2021年的31.4万亿元，占全球比重从20%左右提高到近30%；500种主要工业产品中，我国有四成以上产量位居世界第一；建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施……一个个亮眼的数据，一项项提气的成就，勾勒出十年间大国制造的非凡足迹，标志着我国迎来从“制造大国”“网络大国”向“制造强国”“网络强国”的历史性跨越。
最早提出智能制造概念的是美国人P.K.Wright，他在其1988年出版的专著Manufacturing Intelligence（《制造智能》）中，把智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制来对制造技工们的技能与专家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人工干预的情况下进行小批量生产”。当然，因为智能制造仍处在发展阶段，各种定义层出不穷，国内外有不同专家给出了不同的定义，但智能机器、智能传感、智能算法、智能设计、解决制造过程中不确定问题的智能方法、智能维护是智能制造的核心关键词。
从人才培养的角度而言，实现智能制造还任重道远，人才紧缺的局面很难在短时间内扭转，相关高校师资力量也不足。据不完全统计，近五年来，全国有300多所高校开办了智能制造专业，其中既有双一流高校，也有许多地方院校和民办高校，人才培养定位、课程体系、教材建设、实践环节都面临一系列问题，严重制约着我国智能制造业未来的长远发展。在此情况下，如何培养出适应不同行业、不同岗位要求的智能制造专业人才，是许多开设该专业的高校面临的首要任务。
智能制造的特点决定了其人才培养模式区别于其他传统工科：首先，智能制造是跨专业的，其所涉及的知识几乎与所有工科门类有关；其次，智能制造是跨行业的，其核心技术不仅覆盖所有制造行业，也适用于某些非制造行业。因此，智能制造人才培养既要考虑本校专业特色，又不能脱离社会对智能制造人才的需求，既要遵循教育的基本规律，又要创新教育体系和教学方法。在课程设置中要充分考虑以下因素：
·考虑不同类型学校的定位和特色；
·考虑学生已有知识基础和结构；
·考虑适应某些行业需求，如流程制造、离散制造、混合制造等；
·考虑适应不同生产模式，如多品种、小批量生产、大批量生产等；
·考虑让学生了解智能制造相关前沿技术；
·考虑兼顾应用型、技能型、研究型岗位需求等。
改革开放40多年来，我国的高等教育突飞猛进，高等教育的毛入学率从1978年的1.55%提高到2021年的57.8%，进入了普及化教育阶段，这就意味着高等教育担负的历史使命、受教育的对象都发生了深刻的变化。面对地方应用型高校生源差异化大，因材施教，做好智能制造应用型人才培养，解决高校智能制造应用型人才培养的教材需求就是本系列教材的使命和定位。
要解决好这个问题，首先要有一个好的定位，有一个明确的认识，这套教材定位于智能制造应用型人才培养需求，就是要解决应用型人才培养的知识体系如何构造，智能制造应用型人才的课程内容如何搭建。我们知道，应用型高校学生培养的主要目的是为应用型学科专业的学生打牢一定的理论功底，为培养德才兼备、五育并举的应用型人才服务，因此在课程体系、基础课程、专业教育、实践能力培养上与传统综合性大学和“双一流”学校比较应有不同的侧重，应更着眼于学生的实用性需求，应满足社会对应用技术人才的需求，满足社会实际生产和社会实际发展的需求，更要考虑这些学校学生的实际，也就是要面向社会发展需求，为社会各行各业培养“适销对路”的专业人才。因此，在人才培养的过程中，对实践环节的要求更高，要非常注重理论和实践相结合。据此，在应用型人才培养模式的构建上，从培养方案、课程体系、教学内容、教学方式、教材建设上都应注重应用型人才培养的规律，这正是我们编写这套智能制造相关专业教材的目的。
这套教材的突出特色有以下几点：
① 定位于应用型。这套教材不仅有适应智能制造应用型人才培养的专业主干课程和选修课程教材，还有基于机械类专业向智能制造转型的专业基础课教材，专业基础课教材的编写中以应用为导向，突出理论的应用价值。在编写中引入现代教学方法和手段，结合教学软件和工业仿真软件，使理论教学更为生动化、具象化，努力实现理论课程通向专业教学的桥梁作用。例如，在制图课程中较多地使用工业界成熟设计软件，使学生掌握比较扎实的软件设计能力；在工程力学教学中引入有限元软件，实现设计计算的有限元化；在机械设计中引入模块化设计的概念；在控制工程中引入MATLAB仿真和计算机编程内容，实现基础教学内容的更新和对专业教育的支撑，凸显应用型人才培养模式的特点。
② 专业教材突出实用性、模块化、柔性化。智能制造技术是利用先进的制造技术，以及数字化、网络化、智能化等知识和控制理论来解决制造过程中不确定和非固定模式的问题，使得制造过程具有智能的技术，它的特点是综合性和知识内涵的丰富性以及知识本身的创新性。因此，在教材建设上与以前传统的知识技术技能模式应有大的区别，更应注重对学生理念、意识、认知、思维方式和系统解决问题能力的培养。同时考虑到各行业、各地和各校发展阶段和实际办学水平的不同，希望这套教材尽可能为各校合理选择教学内容提供一个模块化、积木式结构，并在实际编写中尽量提供项目化案例，以便学校根据具体情况做柔性化选择。
③ 本系列教材注重数字资源建设，更多地采用多媒体的互动方式，如配套课件、教学视频、测试题等，使教材呈现形式多样化，数字内容更为丰富。
由于编写时间紧张，智能制造技术日新月异，编写人员专业水平有限，书中难免有不当之处，敬请读者及时批评指正。

高等院校智能制造人才培养系列教材建设委员会