计算机辅助设计技术

计算机辅助设计技术向辉山东大学软件学院工程硕士－2003年秋季2023/1/101授课教师向辉山东大学计算机学院人机交互与虚拟现实研究室hxiang@/~xh2023/1/102教材说明计算机辅助设计技术基础（第二版）

作者:孙家广书号:7-302-03917-8出版社:清华大学出版社出版日期:2000-1-12023/1/103参考书说明最新计算机辅助设计作者:文福安书号:7-5635-0419-2出版社:北京邮电大学出版社出版日期:2000-5-12023/1/104课程主要内容概述交互技术与应用接口产品造型与设计特征造型技术参数化设计装配造型工程图生成CAD相关技术CAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDM新技术展望2023/1/105本讲内容CAD概念CAD发展过程发展历史发展趋势热点讨论CAD系统选型2023/1/106计算机辅助设计－定义CADComputerAidedDesignComputerAidedDrawing？ComputerAidedDrafting？手工绘图计算机绘图（电子图板）有意义，但不是CAD的全部有效的全面辅助设计2023/1/107CAD技术发展历史1952：MIT伺服机构实验室完成数控铣床研究D.T.Ross,计算机辅助制造开端2023/1/108CAD技术发展历史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光笔2023/1/109CAD技术发展历史1962年，S.A.Coons发表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《计算机辅助设计需求纲要》－设计者使用CRT显示器与光笔操作－从概念设计、生产设计以及制造均采用计算机辅助－仅仅是设想了计算机辅助设计的形式2023/1/1010CAD技术术发发展展历历史史60年代代初初期期，，IvanSutherland，SKETCHPAD－光光笔笔实实现现人人机机交交互互，，定定位位图图形形元元素素－工工程程图图轮轮廓廓、、尺尺寸寸等等的的分分层层表表示示－交交互互式式图图形形学学与与计计算算机机辅辅助助设设计计的的基基础础2022/12/2911CAD技术术发发展展历历史史Sutherland在1968左右右发发明明了了HMD，HeadMountedDisplay，即即头头盔盔显显示示器器－－VR应用用2022/12/2912CAD技术发展展历史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer）,第一个commercialCAD系统，由由IBM为GeneralMotors开发Dr.PatrickJ.Hanratty于1957开发了第第一个commercialnumerical-controlprogrammingsystem被称为：：“theFatherofCADD/CAM”2022/12/2913CAD技术发发展历历史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart发明鼠鼠标2022/12/2914CAD技术发发展历历史In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早早的CAD程序可以显显示2D与3D的线条条1967Dr.JasonRLemon创建了了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，，第一一个商商用CADsystem卖给了了Xerox公司（（施施乐））1969年，XeroxPARC成立，，GUI诞生2022/12/2915CAD技术发发展历历史Windows1995AppleMacintosh1984XeroxStar,1981GUI发展的几个个主要产品品2022/12/2916CAD技术发展历历史1969年，BellLabs建立第一个个帧缓存framebuffer(3bits)1969年，SIGGRAPH成立(beganasspecialinterestcommitteein1967bySamMatsaandAndyvanDam)1969年，ARPANET诞生1970年，法国国Renault公司的PierreBezier提出一种种全新的的数学方方法，用用于构造造汽车自自由曲面面。由他他领导研研制的Unisurf曲面造型型和UniAPT曲面加工工系统，，从1972年起应用用于汽车车外形打打样和模模具加工工，为计计算机辅辅助几何何设计CAGD研究方向向奠定了了基础和和发展方方向。2022/12/2917CAD技术发展展历史美国的洛洛克希德德公司从从1974年起向市市场推出出了CADAM系统，成成为70年代中至至80年代末国国际上最最流行的的第一代代IBM主机版交交互绘图图系统麦道公司司从1976年起开发发Unigraphics系统，简称UG，目前属于EDS公司（1975年建立）法国Dassault公司1975年花一百万美美元买下了CADAM源程序，学习习CADAM的技术诀窍，，同时又发展展Bezier曲面造型方法法，自主开发发了CATIA飞机外形设计计和数控加工工系统。2022/12/2918CAD技术发发展历历史基于对对于CAD/CAE一体化化技术术发展展的探探索，，SDRC公司于于1979年发布布了世世界上上第一一个完完全基基于实实体造造型技技术的的大型型CAD/CAE软件───I-DEAS。由于实实体造造型技技术能能够够精确确表达达零件件的全全部属属性，，在理理论上上有助助于统统一CAD、CAE、CAM的模型型表达达，给给设计计带来来了惊惊人的的方便便性。。2022/12/2919CAD技术发发展历历史通用实实体造造型平平台Parasolid与Acis均出自自剑桥桥大学学IanBraid于1973年的博博士论论文他和导导师CharlesLang，以及及同窗窗AlanGrayer都有很很强的的商业业意识识，1974年在剑剑桥买买下了了一幢幢小住住宅楼楼，创创办了了ShapeData公司，，并于于1978年开发发出第第一代代实体体造型型软件件Romulus。1981年美国国E&S公司买买下ShapeData，着手手开发发第二二代产产品Parasolid,1988年并并入入UG2022/12/2920CAD技术术发发展展历历史史1986年美美国国SpatialTechnology公司司再再次次找找到到IanBraid等合合作作，，开开发发了了ACISACI是AlanGrayer，CharlesLang和IanBraid的名名字字字字首首，，S是Solid（实实体体））的的字字首首ACIS于1989年上上市市由于于它它的的技技术术性性能能好好，，很很多多CAD厂商商都都用用它它替替换换了了自自己己产产品品中中的的原原有有模模块块,包括括Autodesk公司司的的MDT等2022/12/2921CAD技术发展展历史进入80年代中期期，CV公司内部部以高级级副总裁裁为首的的一批人人提出了了一种参参数化实实体造型型方法主要具有有以下特特点：基基于特征征、全尺尺寸约束束、全数数据相关关、尺寸寸驱动设设计修改改ParametricTechnologyCorp.最早推出出T-FLEX1989年，PRO/Engineer的第一个个版本80年代末，，计算机机技术迅迅猛发展展，硬件件成本大大幅度下下降，大大大推动动了中小小企业对对CAD技术的应应用2022/12/2922CAD技术发展历史史SDRC的开发人员以以参数化技术术为蓝本，提提出了一种比比参数化技术术更为先进的的实体造型技技术──变量量化技术，作作为今后的开开发方向。经三年时间，，投资一亿多多美元，将软软件全部重新新改写，于1993年推出全新体体系结构的I-DEASMasterSeries软件在早期出现的的大型CAD软件中，这是是唯一一家在在90年代将软件彻彻底重写的厂厂家。2022/12/2923CAD技术发展历史史约束求解标准准模块DCM支持参数化特特征造型系统统剑桥大学，JohnOwenD-Cubed公司DCM2D，DCM3D2022/12/2924CAD技术发展历历史组件式开发发的典型例例子：SolidWorks利用PARASOLID作为实体几几何建模器器D-Cubed公司的DCM作为尺寸约约束管理器器LightworkDesign公司的Lightworks作为带真实实感的浓淡淡处理器Microsoft的FoundationClass作为其基于于Windows应用的接口口开发工具具其他如有限限元分析模模块2022/12/2925CAD技术发展历历史微机平台CAD系统：Autodesk公司16个人人于于1982年合合办办JohnWalker：PC运行行的的$1000以内内的的CAD软件件第一一版版的的AutoCAD基于于1981年由由MikeRiddle写的的名名为为MicroCAD的软软件件（（Interact）AutoCAD是当当今今最最流流行行的的二二维维绘绘图图软软件件，，它它在在二二维维绘绘图图领领域域拥拥有有广广泛泛的的用用户户群群MDT、Inventor三维维设设计计2022/12/2926CAD技术发展历史史其它微机平台台CAD系统Bentley：MicrostationSolidworks－DassaultSolidedge－EDSCimatron：以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早早在微机平台台上实现三维维CAD/CAM全功能的系统统IronCAD－创新式协同同设计韩道道暘先生2022/12/2927CAD技术发展历史史国产CAD系统高华CAD－清华CAXA电子图板－－北航GS-CAD98－浙大金银花系统－－广州红地地技术有限公公司开目CAD－华中理工工大学机械学学院二维较成熟，，三维开始起起步绘图技术较为为成熟，全面面整合较欠缺缺2022/12/2928CAD技术发发展趋趋势参数化化智能化化三维化化集成化化网络化化标准化化2022/12/2929CAD技术发展趋趋势硬件大型主机智能终端小型机（TurnKeySystem）工作站站微机网络化软件线框系统曲线曲面造造型实体造型技技术参数化特征征造型变量化创新协同设设计模块化，专专业分工PLM：产品生命命周期管理理2022/12/2930PLM:产品全生生命周期期管理PLM不是一种种现成的的工具，，而是面面向产品品创新的的一种知知识管理理和流程程优化的的理念，，同时又又通过各各种工具具得以实实现核心是协协同与创创新产品生命命周期管管理包括括三个阶阶段产品创新新和新产产品的开开发阶段段生产组装装和规划划变更管管理阶段段维护管理理阶段2022/12/2931CAD系统选型型应用软件件选择软硬件运运行环境境选择依据据工作需求求分析价格策略略技术支持持2022/12/2932CAD系统应用软件满足需要模块化易用性开放性二次开发能能力文件接口丰丰富常用外设支支持公司背景技术支持2022/12/2933CAD系统软件运行环环境Unix系列高端专用Windows系列WindowsNT、2000、XP为主Linux具有潜力2022/12/2934CAD系统统硬件件运运行行环环境境计算算机机硬硬件件性性能能的的提提高高已已经经超超过过了了一一般般CAD软件件对对硬硬件件的的需需求求增增长长不同同的的模模块块对对硬硬件件的的要要求求各各有有区区别别图形形能能力力CPU计算算能能力力存储储能能力力网络络带带宽宽数据据采采集集图形形输输出出设设备备2022/12/2935CAD系统统选选型型－－步步骤骤需求求分分析析、、筹筹措措经经费费市场场调调研研、、专专家家咨咨询询信息息整整理理、、确确定定候候选选方方案案考察察背背景景、、走走访访现现有有用用户户主题题测测试试用户户试试用用2022/12/2936CAD系统选型－步步骤征求配置建议议方案与价格格预算研究制定配置置／价格一揽揽子提案进行技术磋商商与商务谈判判确定方案，签签定合同与技技术协议履行合同，启启动CAD应用2022/12/2937CAD系统选型－原原则了解发展趋势势分模块规划，，避免一枝独独秀合理分配资金金，达到最优优配置专业咨询？顾问公司？信息工程监理理？2022/12/2938CAD系统与与管理理过程程真正达达到计计算机机辅助助““设计计”计算机机人员员工程设设计人人员真正带带动技技术创创新管理数数据信信息化化业务流流程信信息化化2022/12/2939EDS公司司UnigraphicsNXI-deasNXSeriesSolidEdgeExperteamSolutionsOpenToolsTeamcenterE-factory2022/12/2940DassaultSystemes公司SolidWorksSPATIALENOVIADELMIACATIASMARTEAM2022/12/2941Autodesk公司AutoCAD新版本AutoCADLT新版本AutoCADMechanical新版本AutodeskArchitecturalDesktop新版本AutodeskCivilDesignAutodeskEnvision新版本AutodeskExpressViewerAutodeskGISDesignServerAutodeskInventorAutodeskLandDesktop2022/12/2942Autodesk公司AutodeskLocationServicesProductsAutodeskMap新版本AutodeskMapGuide新版本AutodeskRasterDesign新版本AutodeskRevitAutodeskOnSiteViewAutodeskSurveyAutodeskVIZVoloView新版本2022/12/2943IronCAD公司IronCADInovateInovateSuite2022/12/2944Cimatron公司司CimatronEQuickNCQuickToolingQuickConceptShoeExpress2022/12/2945PTC公司DIVISION(Visualization)Pro/ENGINEER(CAD/CAM)Pro/DESKTOP(CAD)CADDS5i(CAD/CAM)DIMENSIONIII(AEC)Pro/ENGINEERSimulation(CAE)2022/12/2946IMSI公司TurboCADPro92022/12/2947大恒公公司2022/12/2948北京北北航海海尔软软件有有限公公司CAXA创新设计组组CAXA电子图板XPCAXA三维图板XPCAXA实体设计XPCAXA协同管理XP绘图类CAD软件CAXA电子图板V2(CAXA-EBV2)CAXA三维电子图图板V2(CAXA-EB3DV2)CAXA工艺图表XP(CAXA-CAPP)CAXA工艺汇总表表XP(CAXA-CAPP)2022/12/2949广州红地公公司CAD/CAM产品系列金银花MDA2000V2金银花V-CNC金银花V-HPS代理软件系系列CATIAMoldex3DSMARTEAM2022/12/29509、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2220:50:2020:50:20December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月20228:50:20下午20:50:2012月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月228:50下午午12月-2220:50December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2920:50:2020:50:2029December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。8:50:20下下午午8:50下下午午20:50:2012月月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2220:50:2020:50:20December29,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20228:50:20下下午午20:50:2012月月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月228:50下下午12月