维之CAD介绍2010之一

CAD与三维设计教学目的：培养学生大型工程软件的基本应用能力掌握CAD软件Solidworks的基本使用方法

授课教师张俐solidworks@password:12345维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第1页!考核方式规定作业3个，60%；大作业，40%。提交作业要求将全部作业和联系电话、E-mail地址及必要的文字说明建一个子目录后打包，5月10日前上传到CAD中心指定的IP地址:192.168.1.?子目录名要求包括：学号、姓名。

维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第2页!CAD/CAM技术介绍一、绪论二、CAD技术的起源三、CAD/CAM系统的硬件及软件环境四、CAD的技术特点及发展历程五、应用软件简介六、CAD/CAM技术应用维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第3页!一、绪论（一）CAD的概念什么是CAD？计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）的英文缩写为CAD。其含义是指利用计算机进行高质量、高效率的产品和工程设计。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第4页!(一)CAD的概念（续）

CAD的Design对象可分为三大类：产品（Production）：机械、电子、电气、轻工产品等。工程（AEC：Architecture、Engineering、Construction）：建筑物、工厂的厂房、石油化工设施等。艺术：电影特技、动漫、广告等。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第5页!（二）CAD技术在产品设计制造过程中的地位市场需求分析NY产品详细设计有限元分析产品优化设计评估决策工艺过程分析制造加工产品检验产品设计制造过程CADCAPPCAMCAT总体方案设计产品功能分析维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第6页!(三)CAD应用的意义（续）产品的性能分析与仿真，包括有限元分析与动力学仿真；产品设计文档资料的自动生成；高效快捷的数字化产品信息管理；加工仿真检查产品的可加工性；支持复杂型面的数控加工。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第7页!二、CAD技术能做什么？维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第8页!二、CAD技术能做什么？（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第9页!维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第10页!三、CAD/CAM技术起源

ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing

（一）发展过程产生于二十世纪五十年代后期，发达国家的航空和军事工业。随着计算机硬件技术和计算机图形技术的发展而迅速成长。1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM评为当代（1964——1989）十项最杰出的工程技术成就之一。目前CAD/CAM技术由航空和军事工业向民用工业扩展和普及。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第11页!1200AD1500AD1600AD1800AD1900AD第二代电子计算机：晶体管计算机MIT林肯实验室的研究人员韦斯利•克拉克和肯•奥尔森开发了TX-0,台用晶体管组建的通用可编程计算机。个CAD系统就是在该型号的后续机型TX-2计算机上开发的。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第12页!三、CAD/CAM技术起源（续）（三）CAD理论基础1、1959年，P·deCasteljau(德·卡斯特里奥)在法国开始为Citron开发曲线曲面设计系统。2、1962年MIT的I·E·Sutherland（萨瑟兰）发表了关于人机交互绘图系统Sketchpad的博士论文，为CAD的发展和应用打下了理论基础。3、二十世纪60年代初，J·Ferguson（弗格森）在Boeing公司实现了基于三次样条的曲面设计系统。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第13页!（三）CAD理论基础（续）6、1974年法国雷诺公司工程师Bezier（贝齐尔）提出基于控制多边形的Bezier曲线曲面表示，并主持了Unisurf曲面造型和SurfAPT曲面加工系统的开发。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第14页!四、CAD/CAM系统的硬件和软件环境(一)CAD/CAM系统的硬件环境

CAD硬件环境由计算机、计算机网络、图形输入输出等外围设备组成。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第15页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）2、

20世纪80年代至90年代，图形工作站以其卓越的图形性能和高速计算能力成为CAD系统的主流配置。3、1993年Intel推出Pentium微处理器，标志着PC时代的到来，以SolidWorks、SolidEDGS和MDT为代表的基于Windows平台的微机CAD系统逐渐发展成为主流。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第16页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）2、为了减小球面屏幕特别是屏幕四角的失真，1994年平面直角显示器诞生了。3、日本的索尼和三菱公司开发出了柱面显象管，其平面在垂直方向已经实现了完全的笔直，显示质量进一步提高，画面更细腻、鲜艳，失真也不明显了。4、1998年完全平面显示器出现，屏幕在水平和垂直方向都是笔直的，失真、反光都被减小到了最低限度。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第17页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）机床作为当今制造业主流设备的数控机床已经成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第18页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）快速原形（RapidPrototyping，简称RP）快速成形（RP）技术是20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，已经在发达国家的制造业中得到广泛应用。它是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。

基本原理：“分层制造、逐层加工”，类似数学上的积分过程。简单形象地说，就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机将一层层材料堆积成实体原型。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第19页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）快速原形机制作的样品维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第20页!（二）CAD系统软件环境（续）应用平台OpenGL图形平台：是为三维图形显示硬件开发的应用程序编程接口，具有跨平台和网络透明性。主要功能有：几何图素绘制、3D坐标变换、支持光源模型、设置纹理材质。Vericut、Matlab图形仿真软件。ACIS几何平台：是第三代实体造型系统，特点是采用面向对象思想构造数据模型，允许线框、曲面和实体混合使用，鼓励CAD软件公司在ACIS上开发符合STEP标准的应用系统，ACIS构成这些系统的几何总线。Parasoild几何平台:总体功能与ACIS类似。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第21页!（二）CAD系统软件环境（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第22页!(一)CAD的概念（续）在CAD领域中的Computer应做广义理解。涉及以下相关学科：数学（基础数学、计算数学等）认知（人工智能学科技术等）工程（计算机硬件、软件等）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第23页!（二）CAD技术在产品设计制造过程中的地位CAD/CAM技术是当代最杰出的工程技术成就之一：从根本上改变了传统上依靠手工绘图，凭借图纸组织整个生产过程的技术管理模式。衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第24页!(三)CAD应用的意义

CAD技术几乎推动了一切工程领域的设计革命。1、对产品研发与制造的意义精确高效的产品设计，曲面、实体、特征造型；缩短产品设计周期，加快产品开发过程；产品的可装配性检查，包括产品的预装配和干涉检查；维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第25页!2、对企业竞争与发展的意义维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第26页!二、CAD技术能做什么？（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第27页!二、CAD技术能做什么？（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第28页!二、CAD技术能做什么？（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第29页!三、CAD/CAM技术起源（续）（二）CAD/CAM硬件基础1、1946年美国宾西法尼亚大学莫尔学院为陆军部研制出了世界上台电子计算机。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第30页!三、CAD/CAM技术起源（续）2、1950年MIT研制出类似于示波器的可以显示简单的几何图形的图形设备。3、1952年MIT研制出台三坐标数控铣床。4、1958年美国Calp公司研制出滚筒式绘图仪。5、随后美国Gerber公司试制出平板式绘图仪。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第31页!（三）CAD理论基础（续）4、1967年MIT的S·Coons(孔斯)提出了超限插值算法构造了一种曲面生成算法，为曲面造型开辟了新方向。5、1973年英国剑桥大学的I·C·Braid（布里德）以博士论文的形式提出了基于体素拼合和边界表示的实体造型系统，随后又吸收了Stanford大学B·G·Baumgart（鲍姆盖特）的多面体造型技术，经过不断发展于1989年推出了面向对象的几何平台ACIS1.0。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第32页!（三）CAD理论基础（续）7、自Schoenberg（勋伯格）、Mansfield（曼斯费尔德）、deBoor（德·伯尔）和Cox（考克斯）奠定和完善了B样条理论基础后，W·Gordon（戈登）和R·Riesenfield（里森费尔德）于二十世纪70年代将B样条理论引入曲面设计系统，目前B样条曲面已经成为自由曲面的主要表示方法。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第33页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）计算机1、20世纪60年代至70年代，运行分时操作系统的小型机、大型机是CAD计算机系统的主角。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第34页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）显示器1、最初的显示器显象管的断面是一个球面，显示图象随着屏幕在水平和垂直方向上的弯曲形态而弯曲。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第35页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）5、液晶显示器工作电压低、功耗小；无辐射；完全平面，无闪烁；既轻又薄；抗干扰性能强。液晶显示器图象质量不够完善，响应时间仍然不够短。6、其他显示器也在不断发展进步中，等离子体显示器（PDP）、场致显示器（FED）、发光聚合体显示器（LEP）都在其列。在方便性方面最显著的革新是USB接口技术的应用。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第36页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）测量机

三维测量设备是逆向工程的关键设备之一。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第37页!(一)CAD/CAM系统的硬件环境（续）快速原形机制作的样品维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第38页!四、CAD/CAM系统的硬件和软件环境（续）（二）CAD系统软件环境1、在CAD软件环境中，各种软件可以分为三类：系统软件主要包括操作系统、编译系统、用户界面管理、数据库系统、网络通信协议等底层软件。如，Unix，Windows，Linux，X-Windows，Motif，OS/2，Oracle，DB2，SQLServer，VisualC++，ObjectC，GNUC，TCP/IP，XML等。维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第39页!（二）CAD系统软件环境（续）维之CAD介绍2010之一共41页，您现在浏览的是第40页!（二）CAD系统软件环境（续）应用软件

1）工程制图二维绘图，具有标准件库，可绘制任意复杂形状的零件。 AutoCADCAXA20