现代CAD基础及应用第四章课件

几个问题1、CAD软件系统与我们熟悉的其它软件（如MSWord等）的区别何在？2、CAD软件系统是一种什么样的设计工具？它如何辅助我们完成产品的设计工作？3、如何才能又快又好地理解、掌握CAD软件系统的功能？第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023学习方法1、抓住模型生成、模型编辑、模型控制、模型表达、模型辅助五大环节。2、建立正确的概念体系。3、掌握选择、定位、草图、实体和特征建模、模型编辑、显示控制等基础技能。4、熟练生巧、勤于思考，掌控全局、把握主动。第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023CAD三维建模的五大环节一、模型生成运用CAD软件系统创建和编辑实体、特征等，形成设计对象三维模型的方法和过程称为模型生成。如扫掠等生成方法、布尔运算等操作过程等。二、模型编辑对已经生成的实体、特征或模型进行修改的方法和过程称为模型编辑。如修剪、延伸、倒角、抽壳、缝合等。第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023三、模型控制对已经生成的实体、特征或模型进行变换或管理，获得新的模型及其属性的方法和过程称为模型控制。如几何变换、阵列、图层操作方法和功能等。四、模型表达对已经生成的实体、特征或模型的表示形式进行控制，获得各种可视化效果的方法和过程称为模型表达。如投影变换、视图、光照效果、表面渲染，正投影视图、轴测图、透视图等。第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023五、模型辅助为模型的生成、编辑、控制、表达提供功能支持和数据管理，并控制模型的导入、输出、数据交换、模型特性分析、建模规范设置等的方法和过程称为模型辅助。CAD三维建模五大环节的实现是由软件系统提供的丰富功能完成的。第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023快速掌握CAD软件系统基本技能的十大学习要点（注：不限于UG系统）第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023一、CAD软件系统的基本概念1、设计坐标系与基准①绝对坐标系ACS（AbsoluteCoordinateSystem）或

WCS（WorldCoordinateSystem）②工作坐标系WCS（WorkCoordinateSystem）或UCS（UserCoordinateSystem）也称为相对坐标系。（UG的CSYS——CoordinateSystem）。③基准（Datum）是没有厚度的平面或轴线，是CAD建模设计和模型测量的参照对象。第4章基于特征技术的CAD软件系统/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

图4-06坐标系构造器图4-07编辑对象显示UG坐标系的构建与操作/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统2、设计使用的度量单位①无量纲长度单位——图形单位，如AutoCAD系统等②选用不同的长度单位：公制（米、毫米等）；英制（英寸等）。逆时针角度为正。3、实体(Entity)：CAD软件系统所能生成和控制的最小几何或标注单元。①实体的种类几何实体（Point,Line,Curve、Solid等）和标注实体（Text,Dimension,Hatch等）。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统简单实体——对应于几何元素和基本体素复合实体——几何元素或基本体素的组合，如折线（PolyLine）、块（Block）、特定的成形特征等②实体的特征基本特征：图层（Layer）、颜色（Color）、实体的句柄（Handle）等软件系统定义的特征。成形特征（具有工程语义的几何特征）：如孔、凸台、倒角、沟槽等，实质上是基本体素经过交、并、差运算构成的复合实体，可由用户定义。/7/26/20234、体素：用于进行布尔操作的基本三维几何实体称为体素。如UG系统提供的圆柱、圆锥和球体等。5、对象（Object）：CAD软件系统中可以被施与操作的元素称为对象，或称为操作对象。如实体、特征、草绘图元、坐标系、图层等。6、参照对象：为设计建模提供参照的标注实体称为参照对象。如坐标系、基准、工作平面、草绘平面、剖面和截面、片体、视图、视图布局等。/7/26/20237、片体：没有厚度的参照对象称为片体。可以通过几何操作或赋予片体厚度尺寸等方式，将片体转换成实体或特征。8、特征(Feature)：CAD软件系统通过扫掠（Sweep）等几何操作，或CSG布尔操作生成的几何实体称为特征或者几何特征。9、设计特征：生成特征的方法和结果包含有明显的工程语义的特征称为设计特征。/7/26/202310、视图：从确定方向投影或观察得到的模型的可视化结果称为视图，尤其是指按照正投影方法获得的6个基本平面视图。11、视图布局：不同视图组合配置的方式称为视图布局。

/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统12、模型文件：CAD软件系统保存和输出的信息最为完备的文件，用于保存设计所得结果。如：AutoCAD系统的.DWG文件。UG和Pro/E系统的.PRT文件等。13、CAD系统参数和模板文件（Prototypefile）①CAD系统参数是一组定义CAD软件系统状态所必需的数据，具有全局参数的特点，数量可以多达百数个。系统参数都设定有缺省值，可以通过加载模板文件或交互式操作设置、修改。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统②加载模板文件，一次性自动设置全部所有的系统参数，作为初始值。模板文件实质上是一种仅包含系统参数的特殊的模型文件（.PRT文件）。③系统参数的交互式设置、修改，如通过UG（Preference）菜单逐个设置和修改参数。14、设计命令和设计数据的输入①命令与数据输入方式：键入、光标输入、菜单选择项输入、对话框输入、选择与捕捉输入等。②数据输入的格式：绝对坐标、相对坐标、极坐标、柱坐标、球坐标等。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统二、图层及辅助工具1、图层的概念图层是对CAD系统中的实体、对象或特征进行分类管理的一种方法。2、图层的状态图层有打开/关闭、冻结/解冻、当前图层、初始图层、图层类目等可以控制的状态。3、视图的变换及布局6种基本视图，轴测图、透视图、图样的布局（书P87）。4、辅助工具网格（GRID），捕捉（SNAP）、正交（ORTHO）、ISOPLANE等功能。

/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

UG图层的设置与操作/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统UG实体对象显示控制与视图布局/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统三、构造平面与草图功能（ConstructionPlaneandSketch）1、构造平面：也称为工作平面，是指在当前工作坐标系（WCS）中光标运动所在的平面，一般为当前工作坐标系（CSYS）的XOY平面。在草绘环境中，草绘平面即为工作平面。/7/26/20232、草图：利用草绘图元绘制而成的平面图形称为草图，也称为草绘。在扫掠操作中，草图是位于草绘平面上的被扫掠对象。3、草绘图元：用以完成草图绘制的几何实体和标注实体称为草绘图元。4、草绘平面：用户定义的用于绘制草图的平面。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统草图的约束和编辑/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统UG的草图约束和编辑对话框/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统草图的约束与管理

1.几何约束—草图元素之间满足的制约关系（1）自由度符号（黄色，随约束增加逐步减少）（2）定义约束关系：固定、点重合、圆心重合、共线、中点、水平、竖直、平行、垂直、相切、等长、等半径、恒长、恒角、斜率、样条端点保形（非保形）移动、镜像；自动判断约束。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统2.尺寸约束—标注草图元素并控制其尺寸大小（1）约束类型选择（区）：水平、竖直、平行、垂直、直径、半径、成角度、弧长；自动判断（2）尺寸表达式设置（区）：尺寸表达式内容（3）尺寸标注方式设置（区）：自动设置、手动设置（箭头向外和箭头向内两种）/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

3.草图元素的约束编辑—显示约束、删除约束、将草图元素转换为参照对象（如中心线等）、约束效果的动画模拟4.草图元素的定位和附着—确定草图元素相对于实体（特征）表面的位置并完成草图附着（1）水平、竖直、平行、垂直、定距离平行、成角度、点重合、点与线关系、线与线关系（2）草图复制并附着（在平面上、参照物上）/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统四、实体、特征、对象的生成

1.草图元素及几何实体生成命令LINE、ARC、CIRCLE、ELLIPSE、CURVE等；利用点、矢量、平面构造器等。

2.特征建模扫掠（Sweep）、布尔操作（CSG）、典型工程语义特征（也称为成形特征、设计特征、细节特征等）。

/7/26/20233、扫掠建模：扫掠对象沿扫掠路径运动生成实体和特征的建模方法称为扫掠建模，简称为扫掠。4、扫掠对象：用于扫掠建模的图形或截面称为扫掠对象。5、扫掠路径：扫掠经由的运动轨迹称为扫掠路径。6、拉伸：扫掠路径为直线的扫掠建模方法。7、回转：扫掠路径为圆周的扫掠建模方法。/7/26/20238、扫掠范围：沿扫掠路径测量的生成了特征或实体的扫掠运动距离，称为扫掠范围。9、偏置：扫掠过程中沿垂直于路径方向测量的扫掠对象的尺寸变化量，称为偏置。设置偏置等同于基于原有的扫掠对象定义了尺寸变化的新的扫掠对象。10、拔模：偏置为变量的扫掠建模方法称之为拔模。/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

UG基本几何实体生成工具/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

扫描和布尔操作法完成特征建模/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

包含工程语义的“成形特征”建模/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

包含工程语义的“细节特征”建模/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统11.标注实体生成

尺寸线（DimensionLine）、箭头（Arrows）、尺寸文字（Dimensiontext）、尺寸界线（ExtensionLines）、剖面线（Hatch）等五、空间定位（在设计空间确定位置的方法和工具）1.直接输入坐标数值确定位置2.在构造平面上点击光标拾取位置3.用系统工具，如对象捕捉（ObjectSnap）定位如：NEArest光标最近点，ENDpoint线段端点，MIDpoint线段中点，CENter圆、弧中心点TANgent切点等/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统六、实体的选择（实体编辑和空间定位时先要选择）1.构造选择集进入编辑缓冲区（Selectobjects：提示）2.使用类选择器实现分类选择3.多种方式实现对指定实体的交互式选择Pick,Window,Crossing,Fence,All;Last,Previous;Add,Remove等./7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统

UG的实体、特征、对象的类选择器/7/26/2023第4章基于特征技术的CAD软件系统七、实体、特征的编辑（生成、修改、删除）功能或命令ERASE/OOPS（删除/恢复），UNDO/REDO（取消/重作一个编辑动作），FILLET/CHAMFER（圆角/直角），TRIM/EXTEND（修剪/延伸），BREAK/DIVIDE（断开/分离）等。八、实体、特征的几何变换（对象变换对话框控制）功能或命令MOVE（平移变换），ROTATE（旋转变换），SCALE（比例变换），MIRROR（对称变换）等