計算機輔助設(shè)計技術(shù)

計算機輔助設(shè)計技術(shù)向輝山東大學軟件學院工程碩士－2003年秋季2023/1/101授課教師向輝山東大學計算機學院人機交互與虛擬現(xiàn)實研究室hxiang@/~xh2023/1/102教材說明計算機輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）

作者:孫家廣書號:7-302-03917-8出版社:清華大學出版社出版日期:2000-1-12023/1/103參考書說明最新計算機輔助設(shè)計作者:文福安書號:7-5635-0419-2出版社:北京郵電大學出版社出版日期:2000-5-12023/1/104課程主要內(nèi)容概述交互技術(shù)與應(yīng)用接口產(chǎn)品造型與設(shè)計特征造型技術(shù)參數(shù)化設(shè)計裝配造型工程圖生成CAD相關(guān)技術(shù)CAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDM新技術(shù)展望2023/1/105本講內(nèi)容CAD概念CAD發(fā)展過程發(fā)展歷史發(fā)展趨勢熱點討論CAD系統(tǒng)選型2023/1/106計算機輔助設(shè)計－定義CADComputerAidedDesignComputerAidedDrawing？ComputerAidedDrafting？手工繪圖計算機繪圖（電子圖板）有意義，但不是CAD的全部有效的全面輔助設(shè)計2023/1/107CAD技術(shù)發(fā)展歷史1952：MIT伺服機構(gòu)實驗室完成數(shù)控銑床研究D.T.Ross,計算機輔助制造開端2023/1/108CAD技術(shù)發(fā)展歷史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光筆2023/1/109CAD技術(shù)發(fā)展歷史1962年，S.A.Coons發(fā)表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《計算機輔助設(shè)計需求綱要》－設(shè)計者使用CRT顯示器與光筆操作－從概念設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)計以及制造均采用計算機輔助－僅僅是設(shè)想了計算機輔助設(shè)計的形式2023/1/1010CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史60年代代初初期期，，IvanSutherland，SKETCHPAD－光光筆筆實實現(xiàn)現(xiàn)人人機機交交互互，，定定位位圖圖形形元元素素－工工程程圖圖輪輪廓廓、、尺尺寸寸等等的的分分層層表表示示－交交互互式式圖圖形形學學與與計計算算機機輔輔助助設(shè)設(shè)計計的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)2022/12/2911CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史Sutherland在1968左右右發(fā)發(fā)明明了了HMD，HeadMountedDisplay，即即頭頭盔盔顯顯示示器器－－VR應(yīng)用用2022/12/2912CAD技術(shù)發(fā)展展歷史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer）,第一個commercialCAD系統(tǒng)，由由IBM為GeneralMotors開發(fā)Dr.PatrickJ.Hanratty于1957開發(fā)了第第一個commercialnumerical-controlprogrammingsystem被稱為：：“theFatherofCADD/CAM”2022/12/2913CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart發(fā)明鼠鼠標2022/12/2914CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早早的CAD程序可以顯顯示2D與3D的線條條1967Dr.JasonRLemon創(chuàng)建了了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，，第一一個商商用CADsystem賣給了了Xerox公司（（施施樂））1969年，XeroxPARC成立，，GUI誕生2022/12/2915CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史Windows1995AppleMacintosh1984XeroxStar,1981GUI發(fā)展的幾個個主要產(chǎn)品品2022/12/2916CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史1969年，BellLabs建立第一個個幀緩存framebuffer(3bits)1969年，SIGGRAPH成立(beganasspecialinterestcommitteein1967bySamMatsaandAndyvanDam)1969年，ARPANET誕生1970年，法國國Renault公司的PierreBezier提出一種種全新的的數(shù)學方方法，用用于構(gòu)造造汽車自自由曲面面。由他他領(lǐng)導(dǎo)研研制的Unisurf曲面造型型和UniAPT曲面加工工系統(tǒng)，，從1972年起應(yīng)用用于汽車車外形打打樣和模模具加工工，為計計算機輔輔助幾何何設(shè)計CAGD研究方向向奠定了了基礎(chǔ)和和發(fā)展方方向。2022/12/2917CAD技術(shù)發(fā)展展歷史美國的洛洛克希德德公司從從1974年起向市市場推出出了CADAM系統(tǒng)，成成為70年代中至至80年代末國國際上最最流行的的第一代代IBM主機版交交互繪圖圖系統(tǒng)麥道公司司從1976年起開發(fā)發(fā)Unigraphics系統(tǒng)，簡稱UG，目前屬于EDS公司（1975年建立）法國Dassault公司1975年花一百萬美美元買下了CADAM源程序，學習習CADAM的技術(shù)訣竅，，同時又發(fā)展展Bezier曲面造型方法法，自主開發(fā)發(fā)了CATIA飛機外形設(shè)計計和數(shù)控加工工系統(tǒng)。2022/12/2918CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史基于對對于CAD/CAE一體化化技術(shù)術(shù)發(fā)展展的探探索，，SDRC公司于于1979年發(fā)布布了世世界上上第一一個完完全基基于實實體造造型技技術(shù)的的大型型CAD/CAE軟件───I-DEAS。由于實實體造造型技技術(shù)能能夠夠精確確表達達零件件的全全部屬屬性，，在理理論上上有助助于統(tǒng)統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型型表達達，給給設(shè)計計帶來來了驚驚人的的方便便性。。2022/12/2919CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史通用實實體造造型平平臺Parasolid與Acis均出自自劍橋橋大學學IanBraid于1973年的博博士論論文他和導(dǎo)導(dǎo)師CharlesLang，以及及同窗窗AlanGrayer都有很很強的的商業(yè)業(yè)意識識，1974年在劍劍橋買買下了了一幢幢小住住宅樓樓，創(chuàng)創(chuàng)辦了了ShapeData公司，，并于于1978年開發(fā)發(fā)出第第一代代實體體造型型軟件件Romulus。1981年美國國E&S公司買買下ShapeData，著手手開發(fā)發(fā)第二二代產(chǎn)產(chǎn)品Parasolid,1988年并并入入UG2022/12/2920CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史1986年美美國國SpatialTechnology公司司再再次次找找到到IanBraid等合合作作，，開開發(fā)發(fā)了了ACISACI是AlanGrayer，CharlesLang和IanBraid的名名字字字字首首，，S是Solid（實實體體））的的字字首首ACIS于1989年上上市市由于于它它的的技技術(shù)術(shù)性性能能好好，，很很多多CAD廠商商都都用用它它替替換換了了自自己己產(chǎn)產(chǎn)品品中中的的原原有有模模塊塊,包括括Autodesk公司司的的MDT等2022/12/2921CAD技術(shù)發(fā)展展歷史進入80年代中期期，CV公司內(nèi)部部以高級級副總裁裁為首的的一批人人提出了了一種參參數(shù)化實實體造型型方法主要具有有以下特特點：基基于特征征、全尺尺寸約束束、全數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)、尺寸寸驅(qū)動設(shè)設(shè)計修改改ParametricTechnologyCorp.最早推出出T-FLEX1989年，PRO/Engineer的第一個個版本80年代末，，計算機機技術(shù)迅迅猛發(fā)展展，硬件件成本大大幅度下下降，大大大推動動了中小小企業(yè)對對CAD技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用2022/12/2922CAD技術(shù)發(fā)展歷史史SDRC的開發(fā)人員以以參數(shù)化技術(shù)術(shù)為藍本，提提出了一種比比參數(shù)化技術(shù)術(shù)更為先進的的實體造型技技術(shù)──變量量化技術(shù)，作作為今后的開開發(fā)方向。經(jīng)三年時間，，投資一億多多美元，將軟軟件全部重新新改寫，于1993年推出全新體體系結(jié)構(gòu)的I-DEASMasterSeries軟件在早期出現(xiàn)的的大型CAD軟件中，這是是唯一一家在在90年代將軟件徹徹底重寫的廠廠家。2022/12/2923CAD技術(shù)發(fā)展歷史史約束求解標準準模塊DCM支持參數(shù)化特特征造型系統(tǒng)統(tǒng)劍橋大學，JohnOwenD-Cubed公司DCM2D，DCM3D2022/12/2924CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史組件式開發(fā)發(fā)的典型例例子：SolidWorks利用PARASOLID作為實體幾幾何建模器器D-Cubed公司的DCM作為尺寸約約束管理器器LightworkDesign公司的Lightworks作為帶真實實感的濃淡淡處理器Microsoft的FoundationClass作為其基于于Windows應(yīng)用的接口口開發(fā)工具具其他如有限限元分析模模塊2022/12/2925CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史微機平臺CAD系統(tǒng)：Autodesk公司16個人人于于1982年合合辦辦JohnWalker：PC運行行的的$1000以內(nèi)內(nèi)的的CAD軟件件第一一版版的的AutoCAD基于于1981年由由MikeRiddle寫的的名名為為MicroCAD的軟軟件件（（Interact）AutoCAD是當當今今最最流流行行的的二二維維繪繪圖圖軟軟件件，，它它在在二二維維繪繪圖圖領(lǐng)領(lǐng)域域擁擁有有廣廣泛泛的的用用戶戶群群MDT、Inventor三維維設(shè)設(shè)計計2022/12/2926CAD技術(shù)發(fā)展歷史史其它微機平臺臺CAD系統(tǒng)Bentley：MicrostationSolidworks－DassaultSolidedge－EDSCimatron：以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早早在微機平臺臺上實現(xiàn)三維維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)統(tǒng)IronCAD－創(chuàng)新式協(xié)同同設(shè)計韓道道暘先生2022/12/2927CAD技術(shù)發(fā)展歷史史國產(chǎn)CAD系統(tǒng)高華CAD－清華CAXA電子圖板－－北航GS-CAD98－浙大金銀花系統(tǒng)－－廣州紅地地技術(shù)有限公公司開目CAD－華中理工工大學機械學學院二維較成熟，，三維開始起起步繪圖技術(shù)較為為成熟，全面面整合較欠缺缺2022/12/2928CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展趨趨勢參數(shù)化化智能化化三維化化集成化化網(wǎng)絡(luò)化化標準化化2022/12/2929CAD技術(shù)發(fā)展趨趨勢硬件大型主機智能終端小型機（TurnKeySystem）工作站站微機網(wǎng)絡(luò)化軟件線框系統(tǒng)曲線曲面造造型實體造型技技術(shù)參數(shù)化特征征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)設(shè)計模塊化，專專業(yè)分工PLM：產(chǎn)品生命命周期管理理2022/12/2930PLM:產(chǎn)品全生生命周期期管理PLM不是一種種現(xiàn)成的的工具，，而是面面向產(chǎn)品品創(chuàng)新的的一種知知識管理理和流程程優(yōu)化的的理念，，同時又又通過各各種工具具得以實實現(xiàn)核心是協(xié)協(xié)同與創(chuàng)創(chuàng)新產(chǎn)品生命命周期管管理包括括三個階階段產(chǎn)品創(chuàng)新新和新產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)階段段生產(chǎn)組裝裝和規(guī)劃劃變更管管理階段段維護管理理階段2022/12/2931CAD系統(tǒng)選型型應(yīng)用軟件件選擇軟硬件運運行環(huán)境境選擇依據(jù)據(jù)工作需求求分析價格策略略技術(shù)支持持2022/12/2932CAD系統(tǒng)應(yīng)用軟件滿足需要模塊化易用性開放性二次開發(fā)能能力文件接口豐豐富常用外設(shè)支支持公司背景技術(shù)支持2022/12/2933CAD系統(tǒng)軟件運行環(huán)環(huán)境Unix系列高端專用Windows系列WindowsNT、2000、XP為主Linux具有潛力2022/12/2934CAD系統(tǒng)統(tǒng)硬件件運運行行環(huán)環(huán)境境計算算機機硬硬件件性性能能的的提提高高已已經(jīng)經(jīng)超超過過了了一一般般CAD軟件件對對硬硬件件的的需需求求增增長長不同同的的模模塊塊對對硬硬件件的的要要求求各各有有區(qū)區(qū)別別圖形形能能力力CPU計算算能能力力存儲儲能能力力網(wǎng)絡(luò)絡(luò)帶帶寬寬數(shù)據(jù)據(jù)采采集集圖形形輸輸出出設(shè)設(shè)備備2022/12/2935CAD系統(tǒng)統(tǒng)選選型型－－步步驟驟需求求分分析析、、籌籌措措經(jīng)經(jīng)費費市場場調(diào)調(diào)研研、、專專家家咨咨詢詢信息息整整理理、、確確定定候候選選方方案案考察察背背景景、、走走訪訪現(xiàn)現(xiàn)有有用用戶戶主題題測測試試用戶戶試試用用2022/12/2936CAD系統(tǒng)選型－步步驟征求配置建議議方案與價格格預(yù)算研究制定配置置／價格一攬攬子提案進行技術(shù)磋商商與商務(wù)談判判確定方案，簽簽定合同與技技術(shù)協(xié)議履行合同，啟啟動CAD應(yīng)用2022/12/2937CAD系統(tǒng)選型－原原則了解發(fā)展趨勢勢分模塊規(guī)劃，，避免一枝獨獨秀合理分配資金金，達到最優(yōu)優(yōu)配置專業(yè)咨詢？顧問公司？信息工程監(jiān)理理？2022/12/2938CAD系統(tǒng)與與管理理過程程真正達達到計計算機機輔助助““設(shè)計計”計算機機人員員工程設(shè)設(shè)計人人員真正帶帶動技技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新管理數(shù)數(shù)據(jù)信信息化化業(yè)務(wù)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北京北北航海海爾軟軟件有有限公公司CAXA創(chuàng)新設(shè)計組組CAXA電子圖板XPCAXA三維圖板XPCAXA實體設(shè)計XPCAXA協(xié)同管理XP繪圖類CAD軟件CAXA電子圖板V2(CAXA-EBV2)CAXA三維電子圖圖板V2(CAXA-EB3DV2)CAXA工藝圖表XP(CAXA-CAPP)CAXA工藝匯總表表XP(CAXA-CAPP)2022/12/2949廣州紅地公公司CAD/CAM產(chǎn)品系列金銀花MDA2000V2金銀花V-CNC金銀花V-HPS代理軟件系系列CATIAMoldex3DSMARTEAM2022/12/29509、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2220:50:2020:50:20December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。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、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/2920:50:2020:50:2029December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。8:50:20下下午午8:50下下午午20:50:2012月月-229、沒有失失敗，只只有暫時時停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對對圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2220:50:2020:50:20December29,202214、意意志志堅堅強強的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。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，荊門門九派通。。。。十二月228:50下下午12月