CAD應(yīng)用技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述

會(huì)計(jì)學(xué)1CAD應(yīng)用技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述課程簡(jiǎn)介(1)

“CAD技術(shù)”涉及的內(nèi)容極其廣泛，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、接口技術(shù)、高級(jí)語(yǔ)言編程技術(shù)，各種圖形軟件的應(yīng)用（如AutoCAD、CAXA、SolidWorks、Pro/E等）。但因我們的CAD是結(jié)合專(zhuān)業(yè)機(jī)械的CAD，故將“CAD技術(shù)”定位在應(yīng)用層面。第1頁(yè)/共24頁(yè)課程簡(jiǎn)介(2)

具體來(lái)講，就是結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)(特別是專(zhuān)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì))，來(lái)學(xué)習(xí)CAD技術(shù)，使學(xué)生能應(yīng)用CAD技術(shù)解決專(zhuān)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)問(wèn)題，同時(shí)達(dá)到舉一反三，逐類(lèi)旁通的作用。因目前沒(méi)有針對(duì)我們的合適教材，所以我只能根據(jù)專(zhuān)業(yè)特色，以機(jī)械CAD為目標(biāo)，以AutoCAD為基礎(chǔ)，以參數(shù)化繪圖的二次開(kāi)發(fā)為核心組織了本課程教學(xué)內(nèi)容。

第2頁(yè)/共24頁(yè)整個(gè)課程內(nèi)容可分為三部分：分類(lèi)

基礎(chǔ)篇

實(shí)用篇

提高篇

內(nèi)容

基本命令和方法

結(jié)合機(jī)械制圖（設(shè)計(jì)）的實(shí)用方法

二次開(kāi)發(fā)

基礎(chǔ)教程

機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)件、專(zhuān)用件、作圖環(huán)境的定制

C++、VisualLISP、VB、Dephi、ActiveXArx、ActiveXAutomatiom第3頁(yè)/共24頁(yè)主要教學(xué)內(nèi)容：了解掌握機(jī)械CAD的基本內(nèi)容與基本方法、CAD技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)；

CAD系統(tǒng)的構(gòu)成及選用；學(xué)會(huì)用AutoCAD繪制工程圖紙；掌握機(jī)械CAD制圖的基本內(nèi)容及其表達(dá)；能閱讀AutoLISP程序；能應(yīng)用ActiveXAutomation技術(shù)編制程序?qū)崿F(xiàn)AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)及參數(shù)化繪圖。第4頁(yè)/共24頁(yè)第一章

計(jì)算輔助設(shè)計(jì)概述

§1.1機(jī)械設(shè)計(jì)概述

§1.2機(jī)械CAD方法概述

§1.3CAD技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

§1.4CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用

§1.5機(jī)械CAD發(fā)展趨勢(shì)

第5頁(yè)/共24頁(yè)§1.1機(jī)械設(shè)計(jì)概述_1機(jī)械設(shè)計(jì)：

根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)具備的功能，構(gòu)思產(chǎn)品的工作原理、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞、結(jié)構(gòu)形狀以及所用材料等，并轉(zhuǎn)化為具體的描述（圖紙、設(shè)計(jì)文檔等）作為制造依據(jù)。

第6頁(yè)/共24頁(yè)§1.1機(jī)械設(shè)計(jì)概述_2產(chǎn)品的生命周期： 設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的生命周期的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。他對(duì)產(chǎn)品性能的影響通常占80%。一般地，設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段：

設(shè)計(jì)制造裝配銷(xiāo)售使用報(bào)廢第7頁(yè)/共24頁(yè)§1.1機(jī)械設(shè)計(jì)概述_3設(shè)計(jì)的三個(gè)階段：

概念設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)

調(diào)查研究、資料收集、仔細(xì)分析用戶(hù)需求，在此基礎(chǔ)上確定產(chǎn)品功能，進(jìn)而構(gòu)思方案，進(jìn)行分析論證，最后獲得一組可行的原理性方案。

確定設(shè)計(jì)對(duì)象的細(xì)部結(jié)構(gòu)，最終完成總圖、零部件圖并編寫(xiě)技術(shù)文件。

從前一階段的一組可行性原理方案中選一最優(yōu)方案，繪制總布置草圖，確定各部件基本結(jié)構(gòu)和形狀，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行主要參數(shù)的分析計(jì)算與優(yōu)化。

第8頁(yè)/共24頁(yè)第9頁(yè)/共24頁(yè)§1.2機(jī)械CAD方法概述

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)是用Computer軟硬件技術(shù)系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改及顯示輸出的一種設(shè)計(jì)方法，也是一門(mén)多學(xué)科綜合性應(yīng)用技術(shù)。第10頁(yè)/共24頁(yè)§1.2機(jī)械CAD方法概述從方法學(xué)角度看：

CAD中人與Computer密切合作，在決定設(shè)計(jì)策略、信息處理、修改設(shè)計(jì)及分析計(jì)算方面充分發(fā)揮各自的特長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)于信息存儲(chǔ)、檢索、分析計(jì)算、圖形與文字處理以及其他重復(fù)的枯燥無(wú)味的工作。但是計(jì)算機(jī)離不開(kāi)人的設(shè)計(jì)策略、邏輯控制、信息組織、經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造性。二者的結(jié)合：提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)費(fèi)用。

第11頁(yè)/共24頁(yè)§1.2機(jī)械CAD方法概述從技術(shù)角度看：

20世紀(jì)60年代初的CAD主要解決繪圖問(wèn)題，現(xiàn)在已是一門(mén)綜合性多學(xué)科的應(yīng)用技術(shù)：

圖形處理技術(shù)二維交互圖形技術(shù)、三維幾何造型技術(shù)、其他圖形輸入輸出技術(shù)。工程分析技術(shù)

FEM、優(yōu)化設(shè)計(jì)、物理特性計(jì)算（面積、體積、慣性矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、重心等）、仿真。

第12頁(yè)/共24頁(yè)§1.2機(jī)械CAD方法概述從技術(shù)角度看：

數(shù)據(jù)管理技術(shù)與數(shù)據(jù)交換技術(shù)如數(shù)據(jù)庫(kù)管理，不同CAD系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和接口。工程分析技術(shù)

FEM、優(yōu)化設(shè)計(jì)、物理特性計(jì)算（面積、體積、慣性矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、重心等）、仿真。文檔處理技術(shù)如文檔制作、編輯、字處理。

軟件設(shè)計(jì)技術(shù)軟件工程規(guī)范、界面設(shè)計(jì)及其工具系統(tǒng)等。

第13頁(yè)/共24頁(yè)幾何模型定義將幾何模型定義轉(zhuǎn)換為幾何模型數(shù)據(jù)提取所需數(shù)據(jù)工程分析計(jì)算詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔編制、圖形輸出CAD系統(tǒng)的工作過(guò)程如下圖：

CAD往往與CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）\CAE及數(shù)控自動(dòng)化編程連在一起，形成CAD/CAM系統(tǒng)。

第14頁(yè)/共24頁(yè)§1.3CAD技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史從20世紀(jì)50年代~80年代經(jīng)歷了四個(gè)主要發(fā)展時(shí)期：50年代麻省理工在名為旋風(fēng)的計(jì)算機(jī)上采用CRT(陰極射線(xiàn)管)做成圖形終端能顯示圖形，50年代后期出現(xiàn)光筆，開(kāi)始了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究。60年代能在屏幕上進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)與修改，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)熱潮興起，出現(xiàn)了CAD。美國(guó)通用汽車(chē)、洛克希德飛機(jī)制造公司出現(xiàn)了自己的CAD系統(tǒng)。70年代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)繪圖獲得了廣泛應(yīng)用。80年代CAD/CAM繪制工程圖形、三維造型、自由曲面設(shè)計(jì)、有限元、機(jī)構(gòu)及機(jī)器人分析、仿真等。第15頁(yè)/共24頁(yè)§1.3CAD技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史在國(guó)內(nèi)，85~90年大規(guī)模進(jìn)行CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究。選擇24種機(jī)械產(chǎn)品作為開(kāi)發(fā)對(duì)象，包括汽車(chē)、拖拉機(jī)、裝載機(jī)、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、組合機(jī)床等。

第16頁(yè)/共24頁(yè)§1.4CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用CAD在機(jī)械工業(yè)中的主要應(yīng)用有：

二維繪圖

圖形及符號(hào)庫(kù)

參數(shù)化設(shè)計(jì)

三維造型

工程分析

設(shè)計(jì)文檔及生成報(bào)表

第17頁(yè)/共24頁(yè)二維繪圖——替代傳統(tǒng)的手工繪圖圖形及符號(hào)庫(kù)——復(fù)雜圖形分解成許多簡(jiǎn)單圖形及符號(hào)，先存入庫(kù)中，需要時(shí)調(diào)出參數(shù)化設(shè)計(jì)——標(biāo)準(zhǔn)化或系列化的零部件據(jù)有相似結(jié)構(gòu)，但尺寸需經(jīng)常改變，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法建立圖形程序庫(kù)，調(diào)出后賦以一組新的尺寸參數(shù)就能生成一個(gè)新的圖形

三維造型——采用實(shí)體造型設(shè)計(jì)需部件結(jié)構(gòu)經(jīng)消隱及著色等處理后顯示物體真實(shí)形狀，還可以裝配及運(yùn)動(dòng)仿真，觀(guān)察有無(wú)干涉

工程分析

——常見(jiàn)的有FEM、Optimize、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析

設(shè)計(jì)文檔及生成報(bào)表

——如直方圖、餅圖、曲線(xiàn)圖，可用文檔制作軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)軟件等

第18頁(yè)/共24頁(yè)§1.4CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用采用CAD技術(shù)帶來(lái)的益處：減少手工繪圖時(shí)間，提高繪圖效率提高分析計(jì)算速度，解決復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題便于修改設(shè)計(jì)促進(jìn)設(shè)計(jì)工作三化（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化） 總之，CAD可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。缺點(diǎn)：初期投資較大，設(shè)計(jì)人員素質(zhì)要求高。第19頁(yè)/共24頁(yè)§1.5機(jī)械CAD發(fā)展趨勢(shì)

集成化

智能化

標(biāo)準(zhǔn)化

網(wǎng)絡(luò)化

第20頁(yè)/共24頁(yè)§1.5機(jī)械CAD發(fā)展趨勢(shì)

集成化

CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)CAD/CAM⑴

幾何造型

實(shí)體造型→參數(shù)化特征造型⑵

PDM有自己統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)及管理系統(tǒng)，庫(kù)結(jié)構(gòu)要以產(chǎn)品信息模型為基礎(chǔ)。⑶解決不同CAD系統(tǒng)間產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，由初始圖形交換規(guī)范IGES（InitialGraphicsExchangeSpecification）—國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)STEP（StandardforTheExchangeofProductModelData）。⑷集成系統(tǒng)內(nèi)部功能的提高。⑸解決網(wǎng)絡(luò)通訊問(wèn)題。

第21頁(yè)/共24頁(yè)§1.5機(jī)械CAD發(fā)展趨勢(shì)

智能化

目前CAD只是處理數(shù)值型工作（計(jì)算