第一章CAD理论基础及实际应用(之一)

1、计算机辅助机械工程研 07 2008.5.14第一章 CAD 理论基础及应用 （知识性内容）第一节 CAD 系统的概述CAD 是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新技术， 是先进制造技术的重要组成部分。一、MCAE （计算机辅助机械工程）概述MCAE Computer Aided Mechanical Engineering 计算机 辅助机械工程 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。2003 年新修订的研究生教学大纲 ,将“计算机辅助机械工程 基础”作为机械电子硕士学位课， 48 学时。主要内容 ：CAD 基础知识 ；Pro/Engineer 【三维造型、加工、分析软件】 ； ANSYS 【ANalysi

2、s SYS tem 分析系统】； 【 Solidworke ；三维造型软件；】【 ADAMS （ Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System ） 机构动态仿真软件 ；】聞創沟燴鐺險爱氇谴净。（一）计算机辅助机械工程内容 计算机辅助机械工程是一新兴学科，也是机械系统辅助工 程。它包括 : 计算机 辅助设计 、计算机辅助绘图 、计算机 辅助制 造 、计算机 辅助工艺设计 、有限元结构分析 、机构动态分析 、 反求技术 等。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1. CAD 的内函CAD 是先进制造技术的重要组成部分；CAD 技术的开发与应用 水平，是衡量一个国

3、家 制造工业现 代化程度 的重要标志之一；CAD 也是计算机集成制造系统 （CIMS ：设计、分析、加 工工艺、制造一个集成体系）的 一项核心技术 。（ 1）CAD 字面两种含义CAD Computer Aided Design 计算机辅助设计 内含丰富： 包括设计思想、造型（绘图） 、分析等。CAD Computer Aided Drawing 计算机辅助绘图Drafting （ 草图 ）通常所说的 CAD 软件大多指的是计算机 辅助绘图 软件。（2）代表软件AutoCAD （美国 Autodesk 公司开发的作图软件包）；Pro/Engineering （美国 PTC 参数公司）（专门重点

4、学习）； CAXA-CAD/CAM 北航海尔软件公司，是北航大、海尔、 美国 C-MOLD 三家联手开发的 CAD 软件。Solidworks ；Solid edge ；开目 CAD ，国产二维 CAD。（ 3）我国 CAD 软件大多国产 CAD 软件都以 AutoCAD 为平台所开发的软件。（ 4）应用 ACAD 软件的技术与经验在我们应用 CAD 技术中积累丰富经验， 并做了很多开发应 用工作。如下：（ AutoCAD 开放性 CAD 软件） 加入用户菜单便于从菜单中插入内容， 编辑 ACAD.MNS 主菜单原文件 ， 此文件为 ASCII 文件，根据格式 添加“命令”、“单击”、“。注释

5、” 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。ACAD.MNS 文件在 ACADSUPPORT 子区下。文件中， POP0 POP10 为下拉菜单项。 格式实例：* POP 1（下拉菜单区， 为主区域 ）*FILE（ 为副区域 ）ID _MnFile&File (文件菜单 )ID_New&New. Ctrl+NCC_ newID_Open&Open. Ctrl+OCC_ open-ID_Save&Save Ctrl+SCC_ qsaveID_SaveasSave &As.CC_ saveasID_Export&Export.CC_ export-ID_ConfigP

6、&rinter Setup.CC _configID_PreviewPrint Pre&viewCC_ previewID_Print&Print. Ctrl+PCC_ plot-最前面以 “ID_功能名称”来表示。ID 开头是身份注解，如 ID_NEW 。(identification, identity)“ ”方括号内容是菜单功能名称 和使用的 快捷键；“&”表示随后的字符画 上底线，表示 Ctrl+该字符，快捷执 行命令 。CC：中断当前执行命令，执行后 续命令。 最后为执行命令 ，点击菜单执行后面内部命令。 ACAD.MUN 主菜单样本文件 （ ASCI

7、I 文件），其中包括 ACAD.MNS（主菜单原文件）的内容。ACAD.MNC 是可执行的菜单文件，由 ACAD.MNS 经编译 而成。无 ACAD.MNS 和 ACAD.MNC 系统通过 ACAD.MUN 直接 编译成 ACAD.MNS 和 ACAD.MNC 文件 。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。MENU 命令：允许你在绘图中装入已经修改过的基本菜单 文件，点取 ACAD.MNS 的菜单文件装入即可。MENULOAD 命令：允许你在绘图中 装入 已经修改、新增 或切换元件 菜单文件 。 用户样板图形处理 （作图环境处理）： 在用户样 板图形中设置应用线性、标注参数技术、图层及内容。几个主要标注技术参

8、数： 尺寸变量设置 DIMTIH 尺寸文字方 向<ON> 尺寸文字永远 水平； OFF 随尺寸方 向变， 应设 OFF。 DIMTAD 尺 寸文字 位置<OFF> 文字在尺寸线中间； ON 文字在尺寸线上， 应设为ON。R14 、ACAD2000 以后的版本用 “0”文字在尺寸中间， “1” 文字在尺寸线上。DIMASZ: 尺寸线中箭头大小，设为 3mm 。（R14 、 ACAD2000 版本缺省 2.5mm ）DIMTXT: 尺寸标注字高，设为 3.5mm 。（R14 、 ACAD2000 版本缺省 2.5mm ）DIMEXE 尺寸线超出量， 设为 2。（R14 、

9、ACAD2000 版本缺省 1.25mm ）DIMEXO 尺寸线偏移量，设为 1 或不变（缺省 0.0625 ）。DIMZIN: 去前导零为 4；去掉小数尾零，设为 8；去前 导和尾零为 12 。DIMSCAL ：尺寸标注比例LTSCALE ：线性比例 （ 反应在中心线、虚线上 ） 文字镜射不反写设定用 SETVARMIRRTXT 1文字反象 ；0 文字保持原 样（应设）。SNAP 与 OSNAP 的区别SNAP ：光标移动 捕捉，以给定间距 跳动光标。OSNAP ：目标捕捉，捕捉目标的关键点。 属性块应用 将常用的机械符号做成参数可变的有属性图形块。【概念： 给块加上属性功能，用来标记块的特

10、征，属性内容为块的 一部分存于块中。所谓属性就是块中可变的不固定的东西使它 作为块的属性。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。例，粗糙度符号不变，数值可变将值定义为块的属性，插 入块时输入变值。属性定义：先作块固定部分，即图形；用 ATTDEF 命令定义属性 （下拉菜单中 DRAW BLOCKDefine Attribute 、屏幕菜单 Draw2 Ddattdef 选出现对话框）：厦礴恳蹒骈時盡继價骚。tag （标签） 属性代表符号；prompt 属性提示 ，供插入时提示，例，输入粗糙度； 给缺省值；书写文字 定义块（用 BLOCK ）和写块（ WBLOCK ）（包括属性） LISP 程序Auto CA

11、D 存在许多缺陷，例细实线圆、多义线逐条编辑 等 ，为克服 CAD 中缺点开发有效应用的 LISP 程序，同 CAD 命令一样随便调用，尤其将 WORD 文字插入图形界面中是当 时新举措 。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。AutoLISP 是 AutoCAD 内部使用的 LISP 语言。它 是一种 表语言 (程序行均用括号括起来) ，程序的运行可在 AutoCAD 中作为一条命令执行 。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。以实例了解一下 AutoLISP 的格式及运行。AutoLISP 编写可用一般编辑软件 (例 EDIT ，写字板)，其 文件的扩展名为 .LSP 。注意： LISP 语言必须括号一一对应； 可编写

12、结构相同，参数不同的零件； 可在 ACAD 中直接调用，永远使用。画粗实线圆程序 (开发 ACAD 时，我们早期的自编程序。 ) (defun C: PC ( ) 【 C ：非盘符，其后为执行命令的名，必大写 】 (while ( > 1 0 ) 条件语句，条件 (1>0) 为真执行下列语句 ； (setq R ( getreal “Radius: ” )赋值语句 ， 输入一个实数值 ； 实函数 提示内容( setq P ( getpiont “Center: ” )获取一点函数 ，确定中心点，输入坐标值，捕捉也可 ；( setq D1 (list ( + R ( car P) c

13、adr P ) 表函数 即 D1 (X,Y )籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。D1 点： ( R中心点的 X 值 ， 中心点的 Y 值)( setq D2 ( list ( - ( car P ) R ) cadr P ) 預頌圣鉉儐歲龈讶骅D2 点：( X-R )，Y )(上两句为 直径 线的两端点)( command “pline ” D1 “a” “a” “180 ” D2 “CL ”) D1=第一点；画弧命令； 包角=180 °D2=第二点 ;闭合 (command) 线宽为默认已用 PL 画线的线宽。 car 函数格式 ( car < 表> ) 从表中取第一个元素， ca

14、r P 得 P 点 X 坐 标;cadr P 相当于 (car (cdr P) ，cdr p 取表中除了第一个元素的 其他元素 ， 实际是 Y 值。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。car (cdr P)取除第一个其他元素中的第一个元素(第二个元素) 。 使用：在AutoCAD 作图环境下键入 PC 即可执行命令。 图形交换接口技术与各种软件的图形交换， 只要弄清输出与输入格式对等即 可。扫描图形转换成 CAD 格式 。转换成功但转换后的直线成为多段错位线，效果不理想， 直线段成为多条折线段。AutoCAD 可接受的扫描图文件格式： .TIF(或 tiff) Tag Image File Format

15、；.PCX （Word 也可直接调用，占空间小。）； .GIF （graphics Interchange format 图形交换格式）， （ Word 也可直接调用）； 铙誅 卧泻噦圣骋贶頂廡。AutoCAD 可插入扫描图 新格式有 ：扫描图传送到 ACAD 应用思路 ：*经扫描获取选定格式的扫描光栅图形* 在 ACAD 中插入光栅 。Insert Raster Image ，【需要进行控制图形转换设置：如长、宽比例设置；图形 中颜色之间边界检查控制设置；允许输入灰度图形设置；控制亮度设置；背景设置 。】 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。首次应用 CAD 划分 有限元 网格 应用到 SAP91 中。将

16、带有网格的 CAD 图形 转换成 DXF 图形交换 格式 的图形文件，将 ASCII 格式的 DXF 图形文件作为程 序可读取的数据文件，程序 读数网 格 节点坐标 （用行读取命令读取， 截取有用的坐标值部分。），很少 有人考虑这样做 。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。早期的有限元分析手工划分网格，统计节点坐标，用 CAD 划分的单元接点图转换成 DXF ，其中含有格线交叉点的坐标，有限元分析中人 工生成的数据文件， 需要这些坐标值。 节点的坐标值获取用高级程序的行 读命令得到。 】坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。利用 CAD 三维造型 绘制 3DMAX 所需的动画图优越无 比。 用 ACAD 中的 VPOIN

17、T 视点，投影方便，绘制图形准确。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。利用 AutoCAD 实体造型生成层叠块状实体 ,即为块网 格，由 DXF 格式存入， 然后 SAP91 程序接收 DXF 格式实体块 状有限元结构图，即可进行有限计算 。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 CAD 中进行编辑幻灯片 ： 插入图块要使之显示图形图标，必须使用幻灯技术由用户 自己开发。即点击插入命令，出现图形可视对话框。 简命令处理文件：编辑 ACAD.PGP 文件 ，在 ACADSUPPORT 子区下。简命令格式实例 ，从 ACAD.PGP 文件中截选部分常用的 简命令。现在版本简命令内容齐全，不需要自己编写，但需要了解 其内核。

18、用简命令作图快，我们一直有使用简命令的习惯。*ARCAA,*AREAAL,*ALIGNAR,*ARRAYAT,*DDATTDEF*BLOCKBH,*BHATCHBR,*BREAK*CIRCLECH,*DDCHPROPCO,*COPY*DDIMDI,*DISTDO,*DONUTDT,*DTEXTE,*ERASEED,*DDEDITEX,*EXTENDEXIT,*QUITEXP,*EXPORTF,*FILLETG,*GROUPH,*BHATCH-H,*HATCHHI,I,*HIDE*DDINSERT-I,*INSERTL,*LINELA,LI,*LAYER*LISTLS,*LISTLT,*LINE

19、TYPELTS,*LTSCALEM,*MOVEMI,*MIRRORML,*MLINEMT,*MTEXTO,*OFFSETP,*PANPE,*PEDITPL,*PLINEPO,*POINTPU,*PURGER,*REDRAWRE,*REGENRO,*ROTATES,*STRETCHSC,*SCALESN,*SNAPST,*STYLET,*MTEXTTR,*TRIMX,*EXPLODEZ,*ZOOM2. CAE Computer Aided Engineering 计算机辅 助工程分析代表软件： 紫瑞 CAE (ZRCAE ) 国产 自主版权傻瓜有 限元软件 。紫瑞 CAE “傻瓜”版软件是一个与

20、三维CAD 软件无缝连接 的有限元分析软件， 主要用于结构分析计算 。是国家科技部“九 五”科技攻关专题机械 CAE 系统产业化开发项目中推出的 具有自主版权的通用软件 。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。紫瑞 CAE “傻瓜”版软件是由郑州机械研究所、中科院计 算数学与工程计算研究所、郑州紫瑞软件有限公司共同开发的 商品化工程软件。 可进行装配级、多单元组合 结构的线性、非 线性静力、动力响应分析，模态分析，屈曲分析，稳态瞬态温 度场及热应力分析 。 V1.1 教学版可免费下载 .驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 SAPSAP 程序较早从美国引进我国， 是我们中大多数人早期使 用有限元程序的软件之一 。属于线性

21、有限元程序 ，桁架结构和 钢架结构的计算分析更具有特色。 SAP91 就有前后处理程序模 块，目前 SAP2000 桁架结构建模简单 。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。ADINA 属于非线性有限元分析程序。ADINA 公司 1986 年始创于美国麻省。广泛的工程问题求 解类型：线性、非线性，静力、动力，传热，计算流体动力学， 流-固耦合等。 与设计造型软件 ： Pro/E ， PATRAN ，UG， SolidEdge ， SolidWorks 等直接连接 。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。NASTRAN (MSC.Nastran )美国宇航局的飞机着陆系统有限元分析软件。 ANSYS 线性、非线性多物理场有限元

22、分析软 件。 机械（机构）、结构、电磁、热、流体，国内应用最广泛。 有正版权 （专门重点学习 。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。Strucad*3D 桁架、 钢架和板壳结构分析有限元 软件。在我国应用不太广泛，主要原因是此软件主要针对最常见 的工业结构进行数值求解。在求解桁架、钢架和板壳结构数值 模型时较其它大型软件包独具自己的特点和优势 。 輒峄陽檉簖疖網儂號 泶。ABAQUS 非线性、三维结构、 动态有限元软件。Abaqus 公司成立于 1978 年，总部位于美国罗德岛州博 塔市，是世界知名的高级有限元分析软件公司，其主要业务为 非线性有限元分析软件 Abaqus 的开发、维护及售后服务。 尧侧 閆

23、繭絳闕绚勵蜆贅。针对固体结构非线性力学分析。在塑性和大变形 分析中独具特色。ABAQUS 公司在中国已有 20 多个国内商业用户，有近50 所 大 学 采 用 ABAQUS 作 为 教 学 和 科 研 的 工 具 。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。该软件商业软件太贵，可以 租赁 使用。国外应用广泛，近 5 年开发了 CAE 前后处理模块 。（服 务于高校 23 万美元）2003.9.10 中国区首席代表兼总经理来 我校介绍该软件（清华大学毕业的博士，原来是 ANSYS 公司在中国的首席代表） 。【 08.4.14 北京培训费： 500 元/天/人】 凍鈹 鋨劳臘锴痫婦胫籴。ABAQUS 服务对象 “非

24、线性力学的高端用户”，专用软件。应用实 例，海底输油管线需要移位， 不破坏、不影响工作，事先计算 多少拉力点 、多大拉力 、多大拉动速度才能安全可靠。 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。ABAQUS 应力分析实例3. CAM Computer Aided Manufacture 计算机辅 助加工（制造）Pro/Engineer 软件之中 包括 计算机辅助 制造功能 。【2002.11, 人民邮电出版社，Pro/Engineer CAM 技术。】 RPM（Rapid Prototyping Manufacturing ）快速成形技术。 在 Pro/E 造型模块中构造零件图形，在加工模块中进行毛 坯处理、加工

25、艺处理、选刀具、定义加工路径，加工过程仿真 过程演示，转换成自动加工中心接受的加工程序。（造型方法直接影响加工过程 ）鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。现在广泛宣传的 CAM 软件有：MasterCAM 专门加工软件 。优点：干净的操作界面、 刀具路径参数化、加工参数设定的模块化、丰富的后处理链接库、铣床和车床刀具路径等特色，易学易用 。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。TopSolid CAD/CAM 系统：设计模块实现与 UG 、 SoliEdege 和 SolidWork 等数据交换； 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。CAXA-CAD/CAM 制造工程师。4. CAPP Computer Aided Process P

26、lanning 计 算机辅助工艺设计（规程） 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。将过去对一个零件的加工过程的工艺排序，由计算机辅助 完成。【“没有用过专门软件，”最新调查国内企业， CAPP 的应用仍 为空白。】有 CAPP 系统类型： 分检索式、变异式、生成式三种系统。（ 1）检索式 CAPP 系统此系统实质上是一个 工艺过程技术文件档案管理系 统。需要有 丰富的加工工艺过程的 经验才能安排处合理的 工艺 过程 。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。（ 2）变异式 CAPP 系统（派生式） 根据零件的相似性，将零件分类和编号，系统把零件分为 若干零件族，经 专家优化出方案以技术文件存放、调用 。（ 3）生成式 CA

27、PP 系统 在已有典型工艺过程的基础上修改， 生成一个新工艺规 程。5. CIMS Computer Integrate Manufacture System（ 计算机集成制造系统 ） 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。（1）CIM 与 CIMS 的区别与联系CIM 是 CAD （计算机辅助设计 ）、CAPP （计算机辅助工 艺规划 ）、CAM（计算机辅助制造 ）、MAP（制造资源规划 ）等 的集成 。谚辞調担鈧谄动禪泻類。CIMS 则是 CIM 包括的集成内容建立的制造系统 ， 通过计算机及其软件把制造过程中各种分散的自动化系统有机 地集成起来。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。（2）CIMS 的体系结构及组成C

28、IMS 包括 ：营销管理、工程设计、产品制造、质量保证 和物资保障等五个功能 系统 ，包括有效连接这些系统的支持环 境，即计算机网络和数据库系统。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 管理信息系统；产品工程设计系统；制造过程控制 系统；质量保证系统；物资储存运输与保障系统；数据 库系统；网络系统 。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。（ 3）实现 CIMS 的关键技术CIMS 是自动化技术、信息技术、生产技术、网络技术、 传感技术等多学科技术相互渗透而产生的集成系统，标准化和 接口技术至关重要。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。6. ANSYS ANalysis SYStem 分析系统 （专门重 点学习）7. ADAMS 机构

29、动态学仿真 可以完成机械机构的动力与运动分析。美国 MDI（Mechanical Dynamics Inc.） 公司开发的 虚拟样 机技术商业软件 。ADAMS ( Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System )软件 。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。ADAMS 是世界上最具权威性的，使用广泛的 机械系统动力学分析软件。使用 ADAMS 软件，可以自动 生成 包括机电液 一 体化在内的、任意复杂系统的多体动力学数字化虚拟样机 模 型 。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计、到 产品方案修改、 优化、试验规划甚至故障诊断各阶

30、段、 全方位、 高精度的 仿真计算分析 结果 。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量。由于 ADAMS 具有通用、精确的仿真功能，方便、友好的 用户界面和强大的图形动画显示能力，该软件已在全世界的著 名大公司中得到成功的应用 。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。应用 AMAMS 完成 ：“液压往复泵系统仿真”、“双驴头抽 油机系统仿真分析”两篇硕士论文 。上海航天局 805 所，1995 年用 ADAMS 软件 设计分析 了“神舟飞”船太阳电池阵及驱动机构 。应用 ADAMS 软件，先后进行了 多项空间与地面机构的 仿真研究 ，如 863-2 两自由度大面积太阳电池阵空间

31、桁架机构 研究、某型号卫星有源展开机构攻关等。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。利用 ADAMS 软件，完成的“导弹发射车模态分析·计算与 测试”课题，获得了部级科技成果三等奖。8. 反求设计近两年才称叫的技术及术语。 与以前的通过 测绘 产生的图 形类似。（1）反求设计的定义 新产品的开发有两种模式： 从市场需求出发，历经产品的概念设计、结构设计、加 工制造、装配检验等产品开发过程，被称之为产品开发的 正向 工程； 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 以已有产品为基础，进行消化，吸收并进行创新改进， 使之成为新产品，这一种开发模式即所谓的反求工程 （Reverse Engineering, RE） 。

32、裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。（2）反求工程技术的研究对象 反求工程技术的研究对象多种多样， 所包含的内容也比较多， 主要可 以分为以下三大 类： 实物类 ，主要是指先进产品设备的实物本身； 软件类 ，包括先进产品设备的图样、数控程序、技术文件等； 影像类，包括先进产品设备的图片、 照片或以影像形式出现的资料。 目前，大多数有关“反求工程”技术的研究和应用都 集中在几何形状，即重建产品实物的 CAD 模型和最终 产品的制造方面，称为“实物反求工程” 。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。（3）用 Pro/ENGINEER 实现叶轮 反求 设计 通过坐标测量机等数据采集设备获取叶片三维数据点，测量 工作集中在 三条

33、曲线上 （两侧曲线和截面曲 线）。 测量数据输出文件改写成 Pro/E NGINEER 要求的格式。 由于 测量曲线 误差存在，对被测曲线进行光滑 拟合处理。 创建叶片模型，有了 三条曲线 ，在 Pro/E NGINEER 中利用 扫掠建立 三维实体 模型。30（二）CAD 技术产生和发展计算机辅助设计（ CAD ）和计算机辅助制造（ CAM ）在机 械工业已广泛应用，成为机械工程师不可缺少的技术手段。 绽萬 璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。1. CAM 的出现早于 CAD 。2. CAM 应 用 ，50 年 代 美国 麻省 理工 学 院（ MIT ： Massachusettes Institute of

34、 Technology ）首次开发了 自 动控制铣床 。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。3. CAD 始于 1959 年在 MIT 召开的规划会议。4. 1963 年， MIT 发表 5 篇 CAD 论文，同年 CAD 的先驱 者 Sutner Land 开 发 了 Sketch-PAD （ Problem Analysis Diagram 问题图表）软件包一种用图表示程 序逻辑结构的软件详细设计工具，使用互交图形功能设 计。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。5. 1964 年，产生图形拷贝。6. 1967 年，交互设计概念，同年提出消除隐藏线算法。7. 1978 年，波音公司和通用摩托车公司证实了 CAD/CA

35、M 集成技术的有效性。（三）CAD 软件的发展1. AutoCAD 的故事（版本）1982 年 12 月诞生 1.0 版，那时知道的人很少，之后有许 多版本问世。我国大多开始使用 AutoCAD 版本为 9.0 版（ 87 年 9 月版）、10.0版（88年10月）、11.0版（过渡版 91.11.14 ）、12.0版 （92.6.21 ）95 年见到 13.0 版模拟版本（ 94.11.27 ），97 年有 14.0 版（ 97.6 ）， 98年又出了减肥版 AutoCAD LT98 ，98年4 月有了 R14.0 版， 99 年出了 AutoCAD2000 （ 99.3.25 ）， Aut

36、oCAD2002 版（ 2002.1.22 ），AutoCAD2005 版。鎦诗涇艳 损楼紲鯗餳類。2. CAD 软件已发展成三维实体造型大多 CAD 软件开始已向 PRO/E 建模方式靠拢，即三维实 体造型。三维图直观、有利于实体仿真、模拟样机、自动数控加工。（四）我国 CAD 应用情况1. 95 年在大型企业推广2. 98 年开始实施中小企业 CAD 计划3. 新世纪普及三维 CAD 技术4. 高校 CAD/CAM 教育现状与反思发展速度快 12 年上一个台阶， 97 年（ 93 级）毕业生 到现场很少用 CAD ，起到了推广员的作用。大多学校开设 CAD/CAM 课，并作为基本技能课。机

37、制工 艺课中开 CAPP 内容（2001 年前，全国只有 45 高校开设有 CAPP 内容的机制工艺课） 。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。目前，急需 CAD 、CAM、CAPP 综合性人才。懂 ANSYS 和 ADAMS ，是从事的工作实用、技术含量， 待遇高，与机电控制同等重要。5. 以前主要应用美国 CAD6. 后起之秀 CAXA北航海尔软件公司，是北航大、海尔、美国 C-MOLD 三 家联手。产品 CAXA-CAD/CAM 成为庞大制造业家族，用户超 40000 。到 2002 与全国 1000 所院校或培训机构共建， 合作设立 “CAXA 教育培训中心”，机电学院已成培训中心为之一 。 辔烨棟

38、剛殓 攬瑤丽阄应。7. 以色列的 Cimatron 公司 CAD/CAM 进入我国高校。8. 源于英国剑桥大学的 Delcam 以优惠条件支持高校 CAD/CAM 教育。9. 2002 年， SolidWork 和开目 CAD 免费赠送给我校并作 为培训基地。10. 油田现场目前应用 SolidWork 较多，原因来源于推 销。（五）CAD 技术发展趋势1. 微机化2. 集成化 ，主要是提高集成水平，具有综合功能。3. 智能化，将专家系统技术与 CAD 技术结合。【判断、评 价、决策、优化。】4. 网络化 ，资源共享。5. 可视化 ，数据与图形互交。应用是设计虚拟产品，投入生产前已有模型。6.

39、 并行化 （ Concurrent 并发），各性能设计同时进行，保 证质量、缩短产品周期。7. 标准化 ，标准接口、标准库。8. NAD网络时代的辅助设计技术（ Net Aided Design ）二、CAD 系统的类型CAD 系统的类型按工作方法及功能大致分为四类：1. 检索性 CAD 系统 主要用于产品结构及零件已实现标准化、系列化及模块化 的产品。设计过程中，按代码及给出某些参数的具体数据，即可输 出图纸。例一，“机械工程师CAD3000 （万能版）”以 AutoCAD 为平 台，建立标准零件库（如螺钉、螺帽等） ，利用插入功能调入相 应类型零件，并输入具体参数便构成符合设计要求的图形。

40、 峴扬 斕滾澗辐滠兴渙藺。例二，我们在 AtuoCAD 开发应用中，利 用 LISP 语言建立 标准件 材料库。如不同型号的工字钢各参数不同，把所有参数 列入程序中，并以一个代号记忆， 运行 LISP 程序（AtuoCAD 中 执行 LISP 程序相当执行一条命令）便 自动形成工字钢的图形 。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。2. 自动型 CAD 系统根据产品性能规格， 输入基本参数 ，不需人工干预，计算 机便能依照既定程序，自动完成设计工作，输出产品全部图纸 及技术文件。 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。适用设计理论已经成熟、计算公式确定、设计步骤及判别 清楚以及资料数据完备的产品。专用 CAD 系统。如小炼油厂

41、用的蒸馏塔， 规格不同， 输入 基本参数，便设计出全套图纸。3. 交互型 CAD 系统 完全自动设计不易实现， 大多 CAD 系统为交互型 。 通过人机对话作用实现各种操作，以实现修改、定值及拾 取等活动，来达到理想的设计要求。人机交互功能是 CAD 系统的一个主要特点。4. 智能 CAD 系统 人工智能技术在机械产品设计的应用， 引入机械设计的专 家系统 ，就是智能 CAD。主要由知识库、推理机、解释系统、知识获取系统及人机 接口等组成。用户给出设计对象的概念、用途、性能及大致的材质等信 息，利用系统提供的推理、决策计算及数据处理等各种机制， 便能完成产品的详细设计 。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻

42、。三、CAD 系统的支持环境 环境包括：硬件、系统软件（主要是程序语言） 、支撑软件 及计算法。1. CAD 的系统软件主要用于计算机的管理、 维护、控制及计算机程序的翻译、 装入与运行。包括：（ 1）操作系统： 如 DOS,WINDOW95/98/2000 UNIX （工 作站），WINDOW NT 等。例 R12 有 DOS 、WINDOW 版； R14,2000,WINDOW 版 ； 早期 Pro/ENGINEER 只 能用 于 WINDOW NT（WINDOW 新技术，只用于大型专业软件管理。 ） 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。（ 2）语言编译系统： 用于将高级语言编写的程序翻译成计 算机能够

43、直接执行的机器命令。目前 CAD 系统应用最多的是 Visual BASIC （VB）, Visual C/C+, AtuoLISP（R14 版本以前使用）, Visual J+, visualLISP （AutoCAD 2000 后使用，具有可视化。 ）稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。2. CAD 的支撑软件支撑软件是满足 CAD/CAM 用户工作需要， 而开发的通用 软件。（1）计算机分析软件 。用于工程设计中各种数值计算分析。 较流行的有： ANSYS 、 SAP91 、 NASTRAN 、 ADINA 及动态分析软件 ADAMS 。（2）图形支撑软件系统 。分为图形处理语言及交互绘图软 件。 图形设备驱动程序： 国际上普遍采用的是 CGI （计算机图形接口）程序包。 窗口管理系统： MIT 推出的 X 窗口管理软件将有可能成 为国际标准。 图 形文 件 管 理 规 范 ： CGM （ Computer Graphics Metafile ）已成为国际标准。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。