CAD与三维设计概论

CAD与三维设计

教学目的：初识CAD/CAM技术掌握CAD软件Solidworks的基本操作

授课教师王晚霞初识CAD/CAM技术一、绪论二、CAD技术的基础和发展过程三、CAD/CAM系统的硬件及软件环境四、CAD/CAM应用软件简介五、CAD/CAM技术应用六、SolidWorks软件的技术特点一、绪论CAD及相关的工程专业英文缩写的解释CAD的主要设计对象CAD/CAM技术在产品设计制造过程中的地位

CAD应用的意义CAD及相关的工程专业英文缩写的解释

CAD(ComputerAidedDesign)——计算机辅助设计

CAM(ComputerAidedManufacture)——计算机辅助制造

CAE(ComputerAidedEngineering)——

计算机辅助工程分析

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)——

计算机辅助工艺过程设计

PDM（ProductDataManagement）——产品数据管理

PLM(ProductLifecycleManagement)

——产品生命周期管理

CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)——

计算机集成制

造系统

CAD——计算机辅助设计概念：利用计算机进行高质量、高效率的产品

（如：机械、电子、电气、轻工产品等）

和工程设计（如建筑物、工厂厂房、石

化设施等），CAD包括产品的构思、功

能设计、结构分析等。优势：CAD技术是CAM——先进制造技术及CAE——计算机辅助分析的基础。CAM——计算机辅助制造

概念:在CAD的基础上，利用电子计算机通过各种数值控

制机床和设备，自动完成产品的加工、装配、检测

和包装等制造的全过程。

优势:采用计算机辅助来制造零件、部件，可改善对产品

设计和品种多变的适应能力，提高加工速度和生产

自动化水平，缩短加工准备时间，降低生产成本，

提高产品质量和批量生产的劳动生产率。

CAE——计算机辅助工程分析

计算机辅助工程分析主要指用计算机对产品和工程的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程和产品的可用性与可靠性。

常见的工程分析包括：对质量、体积、惯性力矩、强度等的计算分析；对产品的运动精度，动、静态特征等的性能分析；对产品的应力、变形等的结构分析。

CAD的主要设计对象

CAD的设计对象可分为三大类：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、动画、广告等。CAD的主要设计对象CA立D在产尿品设鸭计制冲造过逆程中害的地愈位19叉89年美句国把CA院D/寺CA期M技术横评为启当代（19切64始-1盘98练9）最杰堆出的乌工程赤技术班成就屡之一杜；CA爹D技术营从根荣本上查改变枣了传荣统上德依靠主手工纹绘图疗，凭鸦借图真纸组种织整班个生绘产过钳程的柄技术摘管理押模式寒；CA当D技术祖是衡铅量一己个国浪家科若技现胀代化肌和工反业现寸代化守水平派的重肃要标耽志之恰一。CA铸D在产筒品设廉计制镰造过涌程中彻的地型位市场蔽需求头分析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守设计域制造耳过程CA晕DCA恭PPCA悼MCA块T总体方案设计产品功能分析CA艰ECA谈D应用情的意陆义CA修D技术流几乎颗推动叨了一察切工均程领侍域的北设计块革命悼，对产火品研州发与援制造牛的意膊义在观于精确坑高效光的产告品设嫁计，累曲面禁、实寨体、轰特征当造型爽；缩短茫产品抖设计节周期晨，加胁快产港品开仍发过疤程；产品备的可践装配框性检丈查，硬包括煌产品庆的虚百拟装梢配和萝干涉蚂检查辛；CA场D应用伙的意晶义产品仿的性亮能分同析与瓜仿真柄，包丢括有圈限元拍分析开与动动力学欲仿真滑；加工准仿真毫检查钻产品骗的可察加工与性；支持箱复杂纽奉型面吼的数哪控加泡工。转向莫机构席支架民的结距构强哥度分赔析马耳谱他十汤字机蛇芯运动薪仿真二、CA慨D技术座的基带础和卷发展插过程CA菠D技术帜的硬馋件基垂础CA寇D技术的理栋论基搂础CA忠D技术壁的发窜展过旗程CA喉D技术碎的硬那件基悠础1、19绑46年美击国宾煤西法接尼亚逝大学企莫尔匙学院大为美膝国陆膝军军名械部次研制携出了呜世界丧上第砍一台霞电子我计算受机，职这标跌志着范电脑梁时代衫的开饿始！CA火D技术朋的硬羡件基非础2、19滚50年MI漠T研制俱出类数似于枕示波云器的艺可以显示培简单捕的几调何图比形的且图形简设备秃。3、19最52年MI贡T研制低出第洞一台恩三坐漠标数阳控铣床。4、19贸58年美开国Ca斧lc扔om软p公司巾研制者出滚垦筒式绘图轧仪。5、随椅后美毛国Ge炉rb贝er公司忠试制羡出平捐板式湖绘图规仪。CA揭D技术怀的理论俘基础1、19消59年，拼法国幅数学妇家(德·卡斯订特里强奥)发明琴了de坐C销as纺te求lj蠢au的算弟法,并以最此算根法为扭基础乱在法蛾国开嗽始为雪铁花龙开发曲线辫曲面桌设计戴系统。2、19恳62年，MI伪T林肯宾实验专室的玩博士箱（萨捉瑟兰木）Iv袜an拦E狸.S贩ut胳he图rl饮an筛d发表毅了题套为“人机交气互图吗形系防统”的博凑士论抗文，短他在盘论文干中首己次使情用了垒计算睡机图劲形学“Co监mp街ut演er俩G帆ra胞ph挠ic纳s”这个伶术语剂，证冈明了梁交互袖计算眠机图循形学葡是一略个可涉行的最、有能用的肃研究任领域羞，从圈而确教定了灵计算低机图西形学眼作为等一个淹崭新戒的科驴学分山支的滔独立盖地位毒。为CA凤D技术封的发斯展和慢应用砖打下纽奉了理邀论基迫础。CA救D技术伟的理论水基础3、60年代甚初，J·轻Fe光rg叼us地on（弗格墙森）在波粪音公陆司实旦现了基于猛三次酒样条毒的曲汪面设计系统筛。4、19浮67年MI爷T的S·确Co哥on僵s(孔斯)提出列了超限筝插值算谣法，构造饮了一献种曲违面生药成算若法，海为曲爸面造型岸开辟轻了新乒的方腾向。CA吊D技术禽的理论仅基础5、19锐73年英持国剑轻桥大斯学的I·护C耀·熔Br滋ai训d（布里害德）以博苍士论荣文的洗形式围提出耳了基于姿体素户拼合券和边罗界表刷示的未实体尤造型系统巾，随汤后又错吸收济了St帆an寺fo泥rd大学B·G·Ba澡um萍ga誓rt（鲍钟姆盖踪蝶特）咽的多河面体解造型些技术蒙，经救过不厦断发招展于19像89年推劳出了针面向垄对象险的几往何平撑台AC蔬IS箱1踢.0。CA牧D技术贴的理论姑基础6、19肢74年法京国雷纤诺汽陡车公扁司的宾工程泡师Pi置er边re断B板ez宽ie置r（贝返齐尔项）提蚕出基抽于控反制多膛边形老的Be蜡zi量er曲线刑、曲扎面表煮示，晶发展两了一淘套被挑后人骨称为Be呆zi膝er曲线牛、曲趟面的颜理论邻，并肥主持望了Un膛is滑ur桑f曲面勾造型警和Su尚rf拴AP延T曲面住加工座系统熔的开滑发，检成功项地开圆发了抗用于鲜汽车苹外形瓣设计怨的UN陶IS嗓UR冤F系统项。CA正D技术玩的理论坡基础7、19恳74年美收国通蹈用汽务车公倍司的Go栗rd拦on（戈缠登）韵和R·Ri映es浅en猴fi教el谋d（里归森费纤尔德腹）将B样条芦理论槽引入粪曲面邮设计宗系统，目插前B样条灿曲面欣已经灿成为榴自由累曲面酷的主靠要表话示方场法。CA管D技术骄的发扛展过夫程产生顶于二议十世蒸纪五览十年呀代后还期，耍与发箱达国验家的池航空牵和军事量工业精密不劳可分叶。随着杏计算特机硬弱件技哥术和键计算获机图陆形技复术的脊发展罩而迅孩速成长威。目前CA往D/辉CA依M技术婶已经包由航趣空和滚军事标工业臣向民找用工业盈扩展摆和普她及，规并得宣到了胳广泛佣的应挡用。CA颗D技术创的发付展过狐程CA俘D技术寻的发倚展经颈历了时以下葬四个汁发展啦阶段菜：20世纪60年代快期间厚的CA评D技术朽以线澡框造幅型为嘉主，耗代表裂性的捎软件脾：CA生DA爷M20世纪70年代缸期间原的CA铺D技术酸以曲百面造筛型为袜主，赞代表旁性软界件：CA涂TI怖A20世纪80年代多期间仪的CA鼓D技术调以实舱体造铁型为绪主，远代表快性的惹软件恼：I—悦DE柔AS、UG抽—I殿I、CA指DD牛S520世纪90年代嫌期间槽的CA举D技术拦以参吃数化叛特征振造型傲为主痒，代跨表性浩的软呜件：Pr链o/延ECA熔D技术根的发保展过照程——线框泥造型20世纪60年代绑出现县的三快维CA热D系统狂只是禽简单粥的线级框式锤系统支，它帆只能师表达涌基本堵的几腊何信映息，析不能轻有效粗地表郊达几菌何数术据间乡丰的拓蕉扑关史系。木由于可缺乏欧形体柄的表匹面信业息，CA搏E—撤—计算抛机辅杆助分妹析及CA她M—鲜—计算沫机辅士助制随造均临无法贿实现逃。CA无D技术欧的发浙展过呆程——曲面家造型般技术法国喘达索狮飞机照制造哨公司抢，在估二维杀绘图港系统CA信DA摩M的基绞础上蚀，开陶发出倦以表座面模单型为展特点盟的三拾维造刮型系福统CA篇TI棍A，幅标志捐着计渐算机互辅助起设计建技术菌从简得单模旷仿工善程图盾纸的花三视趣图模师式解蚀放出富来，览首次斥实现启了以杯计算勤机完王整描惧述产奖品零蜻件的蜜主要匀信息渐，同弱时，氏也使纤得CA惑M技术盘的开气发有秤了实相现的白基础晨。虽然彼表面井模型苏基本钻解决CA毕M的问联题，拿但由净于表碑面模笛型只花能表动达形昼体的梯表面疏信息办，难谷以准闹确表确达零崭件的推其它梯特性喊，如汇质量帅、重挽心、耻惯性趋矩等尿，对CA屯E十分呼不利独。CA辰D技术迫的发快展过充程—实体泽造型络技术基于购对CA错D/慰CA更E一体赴化技珍术发绑展的故探索炎，SD间RC公司宴于19退79年发掀布了墙世界硬上第柱一个值完全此基于苦实体偷造型车技术升的大根型CA树D/眨CA爷E软件——I-况DE声AS。由于司实体纹造型新技术院能够顶精确焰表达谎零件揭的全贸部属股性，器在理夺论上羊有助听于统联一CA号D、CA露E、CA社M的模裳型表连达，夺给设梅计带凭来了掀惊人凝的方丈便性肠。它左代表贼着未康来CA绑D技术赖的发服展方挎向。CA牧D技术住的发蛋展过邻程——参数她化特畏征造判型进入80年代扒中期俱，PT醒C公司诸成立饭，研常制出矿名为Pr爱o/乓En支gi耻ne素er的参肥数化CA胞D软件板。算贪法的醋主要挪特点岩是：社基于傅特征甜、尺猾寸驱宁动、池几何命约束腥、全乒数据颜相关卷的技梁术；参数假化设血计便陵于模茧型的资编辑削、修膛改。参数咳化特排征造垒型技郑术是CA零D建模议方法慌的一柏个新敞的里唤程碑勿。三、CA书D/畜CA芽M系统暗的运茧行环庸境CA锻D/钱CA吩M系统押运行卵的硬斗件环科境计算慨机后外食部设凶备计算惊机网瞧络CA蚁D/讯CA诵M系统捆运行朵的软笋件环挨境CA畜D/畅CA设M系统窝的硬云件环印境CA岛D系统环的硬梯件环速境：鉴包括身：计愉算机报、计厕算机爽网络烤、图点形输肿入输确出、写加工势和制弊造等乞外围亡设备堡组成棵。CA灭D/茄CA蓬M系统迷的硬宰件环剃境—计算泽机1、60年代串至70年代犯，运融行分码时操深作系渣统的小型唤机、嚷大型壤机是CA五D计算恶机系却统的窗主角酒。2、80年代镇至90年代坐，图形不工作厦站以其膜卓越鹿的图闻形性肌能和镇高速睁计算收能力穴，成潜为CA日D系统蛇的主王流配鹅置。3、19肌93年In博te资l推出Pe筝nt膝iu介m微处丑理器山，标卵志着PC时代规的到梳来，莲以So仍li若dW众or似ks、So键li摔d循ED肃GS和MD笑T为代川表的政基于Wi携nd缘瑞ow定s平台冈的微写机CA自D系统唤逐渐扮发展弦成为宰主流舞。CA茶D/讨CA泛M系统炉的硬当件环歌境—显示捎器1、显桶像管显示足器（CR碧T）显像剧管的断谁面球幼面：告屏幕约四角历出现欠失真脏弯曲平面司直角亿显示献器：泰减小罚四角芒的失熊真和反烤光柱面同显象井管：垂直全方向另实现湿了完照全的狐笔直完全平面册显示堡器：屏幕失真图、反蜜光都稻被减马小到了培最低我限度灵，画杆质清找晰，色彩劈燕鲜艳忠。CA宰D/雁CA拳M系统底的硬降件环房诚境—显示辫器2、液晶只显示棋器（LC宏D）：港工作沙电压普低、圈功耗谱小；向无辐闻射；与完全策平面罢，无峰闪烁努；既屋轻又壶薄；润抗干虚扰性习能强稿。3、等离识子体驼显示闻器（PD晨P）、螺场致挤显示熊器（FE玩D）、剃发光瞧聚合葱体显属示器展（LE眯P）等世等CA伶D/考CA堆M系统药的硬类件环慎境--数控魄机床数控倍机床秩是数朴字控土制机晶床的朋简称渐，是进一种眯装有军程序阳控制靠系统孟的自卵动化标机床斑。该免控制倒系统变能够俯逻辑馒地处炭理具序有控浅制编源码或告其他揭符号固指令绝规定鸣的程释序，共并将替其译棵码，知从而六使机雅床动拘作并领加工蹲零件灯。作为提当今融制造克业主悠流设节备的抖数控关机床爬，已晶经成辽为衡惰量一宝个国肝家制放造业抚综合霉实力逃的重社要标腥志。CA嫌D/孙CA霉M系统键的硬波件环限境-数控级机床CA抢D/苦CA没M系统卫的硬逝件环竭境--测量闪机测量意机是蒸逆向举工程枝的关此键设佛备之膀一。逆向统工程织定义聚：将煤实物逢转变宇为CA由D模型请相关号的数秋字化闹技术装，几浩何模甜型重昆建技聪术和鸟产品篮制造滚技术芽的总图称。测量渐工作绵原理须：将肥被测闹物体蜡置于此三坐椅标测缓量空为间，答可获蝴得被柿测物壳体上留各测聪点的施坐标牺位置勿，根虑据这施些点另的空伴间坐需标值报，经表计算附求出压被测液物体肆的几养何尺询寸，扑形状泥和位历置。CA曲D/球CA荒M系统丽的硬群件环使境--测量爆机CA女D/乎CA馋M系统养的硬柴件环烂境--快速泄原形坊机（Ra丢pi凑d晓P寄ro叔to妹ty约pi晴ng，简竟称RP）快速姑成型技术绑是在验现代CA厘D/溉CA仰M技术狭、激泳光技圆术、阶计算假机数圾控技滋术、励精密玻伺服利驱动绣技术大以及菜新材央料技蜘术的馒基础锄上发盛展起究来的目。RP技术抓的基洪本原州理是盈：“分层舅制造财，逐款层叠迁加”，僻类似亮于数钩学上蒙的积魔分过也程。碌形象洲地讲堤，快恋速成洽形系域统就侮像是粉一台“立体我打印惜机”，又铺称3D打印重机。CA黑D/废CA臭M系统匪的硬己件环幻玉境--快速班原形避机（Ra忍pi教d抗P泊ro抚to东ty瞒pi阁ng，简锐称RP）快速工成形摆技术搏的优细越性虎：在无迹需准副备任避何模傻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