CAD與三維設(shè)計(jì)概論

CAD與三維設(shè)計(jì)概論第1頁/共83頁一、緒論CAD及相關(guān)的工程專業(yè)英文縮寫的解釋CAD的主要設(shè)計(jì)對象CAD/CAM技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中的地位

CAD應(yīng)用的意義第2頁/共83頁CAD及相關(guān)的工程專業(yè)英文縮寫的解釋

CAD(ComputerAidedDesign)——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM(ComputerAidedManufacture)——計(jì)算機(jī)輔助制造

CAE(ComputerAidedEngineering)——

計(jì)算機(jī)輔助工程分析

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)——

計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)

PDM（ProductDataManagement）——產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

PLM(ProductLifecycleManagement)

——產(chǎn)品生命周期管理

CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)——

計(jì)算機(jī)集成制

造系統(tǒng)第3頁/共83頁

CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概念：利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品

（如：機(jī)械、電子、電氣、輕工產(chǎn)品等）

和工程設(shè)計(jì)（如建筑物、工廠廠房、石

化設(shè)施等），CAD包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功

能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析等。優(yōu)勢：CAD技術(shù)是CAM——先進(jìn)制造技術(shù)及CAE——計(jì)算機(jī)輔助分析的基礎(chǔ)。第4頁/共83頁CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造

概念:在CAD的基礎(chǔ)上，利用電子計(jì)算機(jī)通過各種數(shù)值控

制機(jī)床和設(shè)備，自動完成產(chǎn)品的加工、裝配、檢測

和包裝等制造的全過程。

優(yōu)勢:采用計(jì)算機(jī)輔助來制造零件、部件，可改善對產(chǎn)品

設(shè)計(jì)和品種多變的適應(yīng)能力，提高加工速度和生產(chǎn)

自動化水平，縮短加工準(zhǔn)備時間，降低生產(chǎn)成本，

提高產(chǎn)品質(zhì)量和批量生產(chǎn)的勞動生產(chǎn)率。

第5頁/共83頁CAE——計(jì)算機(jī)輔助工程分析

計(jì)算機(jī)輔助工程分析主要指用計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品和工程的功能、性能與安全可靠性進(jìn)行計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺隕，改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，證實(shí)未來工程和產(chǎn)品的可用性與可靠性。

常見的工程分析包括：對質(zhì)量、體積、慣性力矩、強(qiáng)度等的計(jì)算分析；對產(chǎn)品的運(yùn)動精度，動、靜態(tài)特征等的性能分析；對產(chǎn)品的應(yīng)力、變形等的結(jié)構(gòu)分析。

第6頁/共83頁CAD的主要設(shè)計(jì)對象

CAD的設(shè)計(jì)對象可分為三大類：產(chǎn)品（Production）：機(jī)械、電子、電氣、輕工產(chǎn)品等。工程（AEC：Architecture、Engineering、Construction）：建筑物、工廠的廠房、石油化工設(shè)施等。藝術(shù)：電影特技、動畫、廣告等。第7頁/共83頁CAD的主要設(shè)計(jì)對象第8頁/共83頁CAD在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中的地位1989年美國把CAD/CAM技術(shù)評為當(dāng)代（1964-1989）最杰出的工程技術(shù)成就之一；CAD技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)上依靠手工繪圖，憑借圖紙組織整個生產(chǎn)過程的技術(shù)管理模式；CAD技術(shù)是衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。第9頁/共83頁CAD在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中的地位市場需求分析NY產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)有限元分析產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)評估決策工藝過程分析制造加工產(chǎn)品檢驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程CADCAPPCAMCAT總體方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能分析CAE第10頁/共83頁CAD應(yīng)用的意義

CAD技術(shù)幾乎推動了一切工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，對產(chǎn)品研發(fā)與制造的意義在于精確高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，曲面、實(shí)體、特征造型；縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品開發(fā)過程；產(chǎn)品的可裝配性檢查，包括產(chǎn)品的虛擬裝配和干涉檢查；第11頁/共83頁CAD應(yīng)用的意義產(chǎn)品的性能分析與仿真，包括有限元分析與動力學(xué)仿真；加工仿真檢查產(chǎn)品的可加工性；支持復(fù)雜型面的數(shù)控加工。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析馬耳他十字機(jī)芯運(yùn)動仿真第12頁/共83頁二、CAD技術(shù)的基礎(chǔ)和發(fā)展過程CAD技術(shù)的硬件基礎(chǔ)CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)CAD技術(shù)的發(fā)展過程第13頁/共83頁CAD技術(shù)的硬件基礎(chǔ)

1、

1946年美國賓西法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院為美國陸軍軍械部研制出了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，這標(biāo)志著電腦時代的開始！第14頁/共83頁CAD技術(shù)的硬件基礎(chǔ)2、1950年MIT研制出類似于示波器的可以顯示簡單的幾何圖形的圖形設(shè)備。3、1952年MIT研制出第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床。4、1958年美國Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀。5、隨后美國Gerber公司試制出平板式繪圖儀。第15頁/共83頁CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)1、1959年，法國數(shù)學(xué)家(德·卡斯特里奧)發(fā)明了deCasteljau的算法,并以此算法為基礎(chǔ)在法國開始為雪鐵龍開發(fā)曲線曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)。2、1962年，MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的博士（薩瑟蘭）IvanE.Sutherland發(fā)表了題為“人機(jī)交互圖形系統(tǒng)”的博士論文，他在論文中首次使用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)“ComputerGraphics”這個術(shù)語，證明了交互計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是一個可行的、有用的研究領(lǐng)域，從而確定了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一個嶄新的科學(xué)分支的獨(dú)立地位。為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。第16頁/共83頁CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)3、60年代初，J·Ferguson（弗格森）

在波音公司實(shí)現(xiàn)了基于三次樣條的曲面

設(shè)計(jì)系統(tǒng)。4、1967年MIT的S·Coons(孔斯)提出了超限插

值算法，構(gòu)造了一種曲面生成算法，為曲面

造型開辟了新的方向。第17頁/共83頁CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)5、1973年英國劍橋大學(xué)的I·C·Braid（布里德）以博士論文的形式提出了基于體素拼合和邊界表示的實(shí)體造型系統(tǒng)，隨后又吸收了Stanford大學(xué)B·G·Baumgart（鮑姆蓋特）的多面體造型技術(shù)，經(jīng)過不斷發(fā)展于1989年推出了面向?qū)ο蟮膸缀纹脚_ACIS1.0。第18頁/共83頁CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)6、1974年法國雷諾汽車公司的工程師PierreBezier（貝齊爾）提出基于控制多邊形的Bezier曲線、曲面表示，發(fā)展了一套被后人稱為Bezier曲線、曲面的理論，并主持了Unisurf曲面造型和SurfAPT曲面加工系統(tǒng)的開發(fā)，成功地開發(fā)了用于汽車外形設(shè)計(jì)的UNISURF系統(tǒng)。第19頁/共83頁CAD技術(shù)的理論基礎(chǔ)7、1974年美國通用汽車公司的Gordon（戈登）和R·Riesenfield（里森費(fèi)爾德）將B樣條理論引入曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，目前B樣條曲面已經(jīng)成為自由曲面的主要表示方法。第20頁/共83頁

CAD技術(shù)的發(fā)展過程

產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代后期，與發(fā)達(dá)國家的航空和軍事工業(yè)密不可分。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展而迅速

成長。目前CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)由航空和軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴(kuò)展和普及，并得到了廣泛的應(yīng)用。第21頁/共83頁CAD技術(shù)的發(fā)展過程

CAD技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個發(fā)展階段：20世紀(jì)60年代期間的CAD技術(shù)以線框造型為主，代表性的軟件：CADAM20世紀(jì)70年代期間的CAD技術(shù)以曲面造型為主，代表性軟件：CATIA

20世紀(jì)80年代期間的CAD技術(shù)以實(shí)體造型為主，代表性的軟件：I—DEAS、UG—II、CADDS520世紀(jì)90年代期間的CAD技術(shù)以參數(shù)化特征造型為主，代表性的軟件：Pro/E第22頁/共83頁CAD技術(shù)的發(fā)展過程——線框造型

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是簡單的線框式系統(tǒng)，它只能表達(dá)基本的幾何信息，不能有效地表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。由于缺乏形體的表面信息，CAE——計(jì)算機(jī)輔助分析及CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造均無法實(shí)現(xiàn)。第23頁/共83頁CAD技術(shù)的發(fā)展過程——曲面造型技術(shù)

法國達(dá)索飛機(jī)制造公司，在二維繪圖系統(tǒng)CADAM的基礎(chǔ)上，開發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的三維造型系統(tǒng)

CATIA，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從簡單模仿工程圖紙的三視圖模式解放出來，首次實(shí)現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時，也使得CAM技術(shù)的開發(fā)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

雖然表面模型基本解決CAM的問題，但由于表面模型只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性，如質(zhì)量、重心、慣性矩等，對CAE十分不利。第24頁/共83頁CAD技術(shù)的發(fā)展過程—實(shí)體造型技術(shù)

基于對CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索，SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件——I-DEAS。

由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達(dá)，給設(shè)計(jì)帶來了驚人的方便性。它代表著未來CAD技術(shù)的發(fā)展方向。第25頁/共83頁CAD技術(shù)的發(fā)展過程——參數(shù)化特征造型

進(jìn)入80年代中期，PTC公司成立，研制出名為Pro/Engineer的參數(shù)化CAD軟件。算法的主要特點(diǎn)是：基于特征、尺寸驅(qū)動、幾何約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)；參數(shù)化設(shè)計(jì)便于模型的編輯、修改。參數(shù)化特征造型技術(shù)是CAD建模方法的一個新的里程碑。

第26頁/共83頁三、CAD/CAM系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境CAD/CAM系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境

計(jì)算機(jī)外部設(shè)備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

CAD/CAM系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境第27頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境CAD系統(tǒng)的硬件環(huán)境：包括：計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖形輸入輸出、加工和制造等外圍設(shè)備組成。第28頁/共83頁

CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境—計(jì)算機(jī)1、60年代至70年代，運(yùn)行分時操作系統(tǒng)的小型機(jī)、大型機(jī)是CAD計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主角。2、80年代至90年代，圖形工作站以其卓越的圖形性能和高速計(jì)算能力，成為CAD系統(tǒng)的主流配置。3、1993年Intel推出Pentium微處理器，標(biāo)志著PC時代的到來，以SolidWorks、SolidEDGS和MDT為代表的基于Windows平臺的微機(jī)CAD系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為主流。第29頁/共83頁

CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境—顯示器1、顯像管顯示器（CRT）顯像管的斷面球面：屏幕四角出現(xiàn)失真彎曲平面直角顯示器：減小四角的失真和反光

柱面顯象管：垂直方向?qū)崿F(xiàn)了完全的筆直

完全平面顯示器：屏幕失真、反光都被減小

到了最低限度，畫質(zhì)清晰，

色彩鮮艷。第30頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境—顯示器2、液晶顯示器（LCD）：工作電壓低、功耗??；無輻射；完全平面，無閃爍；既輕又??；抗干擾性能強(qiáng)。3、等離子體顯示器（PDP）、場致顯示器（FED）、發(fā)光聚合體顯示器（LEP）等等第31頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境--數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件。作為當(dāng)今制造業(yè)主流設(shè)備的數(shù)控機(jī)床，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。第32頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境-數(shù)控機(jī)床第33頁/共83頁

CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境--測量機(jī)測量機(jī)是逆向工程的關(guān)鍵設(shè)備之一。逆向工程定義：將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)，幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱。

測量工作原理：將被測物體置于三坐標(biāo)測量空間，可獲得被測物體上各測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計(jì)算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。

第34頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境--測量機(jī)第35頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境--快速原形機(jī)（RapidPrototyping，簡稱RP）

快速成型技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。RP技術(shù)的基本原理是：“分層制造，逐層疊加”，類似于數(shù)學(xué)上的積分過程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺“立體打印機(jī)”，又稱3D打印機(jī)

。第36頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境--快速原形機(jī)（RapidPrototyping，簡稱RP）

快速成形技術(shù)的優(yōu)越性： 在無需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型。因此，RP技術(shù)的推廣應(yīng)用可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高開發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長法"，由有模制造到無模制造，這就是RP技術(shù)對制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。

快速原形機(jī)制作的樣品第37頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的軟件環(huán)境—系統(tǒng)軟件

在CAD系統(tǒng)的軟件環(huán)境中可以分為三類：系統(tǒng)軟件，應(yīng)用平臺和應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件：主要包括操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、用戶界面管理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等底層軟件。如，Unix，Windows，Linux，OS2，Oracle，DB2，SQLServer，VisualC++，ObjectC，TCP/IP，XML等。第38頁/共83頁CAD/CAM系統(tǒng)的軟件環(huán)境---應(yīng)用平臺

OpenGL圖形平臺：是為三維圖形顯示硬件開發(fā)的應(yīng)用程序編程接口，具有跨平臺和網(wǎng)絡(luò)透明性。主要功能有：幾何圖素繪制、3D坐標(biāo)變換、支持光源模型、設(shè)置紋理材質(zhì)。ACIS幾何平臺：是第三代實(shí)體造型系統(tǒng)，特點(diǎn)是采用面向?qū)ο笏枷霕?gòu)造數(shù)據(jù)模型，允許線框、曲面和實(shí)體混合使用，鼓勵CAD軟件公司在ACIS上開發(fā)符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)，ACIS構(gòu)成這些系統(tǒng)的幾何總線。3)Parasoild幾何平臺:是世界上領(lǐng)先的三維幾何建模組

件軟件。利用該軟件提供的核心功能，能夠快速、穩(wěn)定

地對行業(yè)最復(fù)雜的產(chǎn)品建模。第39頁/共83頁

CAD/CAM系統(tǒng)的軟件環(huán)境—應(yīng)用軟件

1）工程制圖具有標(biāo)準(zhǔn)件庫，可繪制任意復(fù)雜形狀的零件的二維繪圖。

AutoCADCAXA2000V2電子圖版2）工程設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)，特征建模、曲面造型、零件裝配、工程圖自

動輸出。CATIA、EUCLID、Pro/Engineering、UG、Solidworks、MDT、CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)3）工程制造數(shù)控加工，能處理三維實(shí)體和曲面，確定NC刀具軌跡，生

成機(jī)床加工程序。MasterCAM、SmartCAM、CAMWorks、

CAXA制造工程師v24）虛擬樣機(jī)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行仿真分析并

從圖形方式顯示該系統(tǒng)在真實(shí)工程條件下的各種特性，從而

修改并得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)；COSMOS、WorkingModel、ADAMS.第40頁/共83頁四、CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介（一）國外CAD/CAM商業(yè)軟件美國EDS公司的UG軟件和I-DEAS軟件集成了美國航空航天、汽車工業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，成為機(jī)械集成化CAD/CAE/CAM的主流軟件之一。主要應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機(jī)械、模具、家電等領(lǐng)域。曲面造型、數(shù)控加工是強(qiáng)項(xiàng)。分析功能較為薄弱，但是提供了相關(guān)的分析軟件接口。2001年并購了SDRC公司（I—DEAS）。第41頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介美國PTC公司的Pro/Engineer軟件Pro/Engineer是一個全參數(shù)化、基于特征和全信息相關(guān)的嶄新系統(tǒng)。所有的功能模塊構(gòu)建在同一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)之上。提供了所有工程項(xiàng)目之間的全關(guān)聯(lián)。自帶特征庫。但在分析、制造方面相對較弱。曲面處理適合于通用的機(jī)械設(shè)計(jì)中較常見的曲面造型。采用全參數(shù)化造型技術(shù)，比較適合于零件相對簡單，構(gòu)成的部件比較復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。第42頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介法國達(dá)索的CATIA軟件CATIA起源于航空工業(yè)，其最大的標(biāo)志客戶即美國波音公司，波音公司通過

CATIA建立起了一整套無紙飛機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)，取得了重大的成功。CATIA是一個全面的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系統(tǒng)，有獨(dú)特的裝配草圖生成工具。具有很強(qiáng)的曲面造型功能，可進(jìn)行有限元分析。一般的三維造型軟件都是在三維空間內(nèi)觀察零件，但是CATIA能夠進(jìn)行四維空間的觀察，也就是說該軟件能夠模擬觀察者的視野進(jìn)入到零件的內(nèi)部去觀察零件，并且它還能夠模擬真人進(jìn)行裝配。第43頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介SolidWorks軟件

90年代初，微機(jī)性能大幅提高，而價格卻一路下滑，微機(jī)卓越的性能足以運(yùn)行三維

CAD軟件。為了開發(fā)業(yè)界尚屬空白的基于電腦平臺的三維

CAD系統(tǒng)，1993年

SolidWorks公司成立，并于

1995年成功推出了

SolidWorks軟件，引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆。在

SolidWorks軟件的促動下，1998年開始，國內(nèi)、外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件；原來運(yùn)行在

UNIX操作系統(tǒng)的工作站

CAD軟件，也從

1999年開始，將其程序移植到

Windows操作系統(tǒng)中。第44頁/共83頁

CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介

·

第一個基于

Windows平臺的三維機(jī)械

CAD軟件

· 第一個創(chuàng)造了

FeatureManager特征管理器的設(shè)計(jì)思想

· 第一個在

Windows平臺下實(shí)現(xiàn)的自頂向下的設(shè)計(jì)方法

· 第一個實(shí)現(xiàn)動態(tài)裝配干涉檢查的

CAD軟件

· 第一個實(shí)現(xiàn)智能化裝配的

CAD公司

· 第一個開發(fā)特征自動識別

FeatureWorks的軟件公司

· 第一個開發(fā)基于

Internet的電子圖板發(fā)布工具(eDrawing)的

CAD公司

1997年由法國達(dá)索公司以三億一千萬的高額市值將

SolidWorks全資并購。功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是

SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得

SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維

CAD解決方案。SolidWorks累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎第45頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介SolidWorks軟件主要功能模塊第46頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介美國AutoDesk公司的AutoCAD軟件AutoCAD是基于微機(jī)環(huán)境的交互式繪圖軟件，基本上是一個二維工程繪圖軟件，具有較強(qiáng)的繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及方便用戶的二次開發(fā)功能。并具有部分三維作圖造型能力。軟件的數(shù)據(jù)文件格式DXF已經(jīng)成為世界上不同版本二維CAD系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。MDT是該公司在機(jī)械行業(yè)推出的基于參數(shù)化特征、實(shí)體造型和曲面造型的微機(jī)CAD/CAM軟件。近年來又推出了與MDT功能類似的軟件INVENTOR。第47頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介美國Bentley公司的MicroStation軟件Bentley公司是一家全球范圍的軟件協(xié)同解決方案提供商。工程設(shè)計(jì)平臺MicroStation是Bentley公司在建筑設(shè)計(jì)、土木工程、交通、加工工廠、離散制造業(yè)、公用設(shè)施和通信網(wǎng)絡(luò)等各領(lǐng)域解決方案的核心。第48頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介英國的DELCAM公司的CAD軟件DELCAM是世界領(lǐng)先的專業(yè)化CAD/CAM集成系統(tǒng)開發(fā)商。當(dāng)今全世界唯一擁有大型數(shù)控加工車間的CAD/CAM軟件公司，提供從設(shè)計(jì)、制造、測試到管理的全套產(chǎn)品。軟件產(chǎn)品適用于具有復(fù)雜型體的產(chǎn)品、零件及模具的設(shè)計(jì)制造。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、內(nèi)燃機(jī)、家用電器、輕工產(chǎn)品等行業(yè)。在塑料模、壓鑄模、橡膠模、鍛模、大型覆蓋件沖壓模、玻璃模具等的設(shè)計(jì)與制造方面具有明顯優(yōu)勢。第49頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介以色列Cimatron公司的Cimatron軟件Cimatron是基于CAD/CAM/PDM的產(chǎn)品，軟件針對性較強(qiáng)，被更多地應(yīng)用于模具開發(fā)設(shè)計(jì)。軟件提供一套全面的標(biāo)準(zhǔn)模架庫，便于使用者進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的分型、抽芯等工作。提供在操作過程中能進(jìn)行動態(tài)檢查功能。第50頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介(二)國內(nèi)的CAD軟件（具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)）二維CAD軟件

唐龍北京航空航天大學(xué)

PICAD 中科院凱思軟件集團(tuán) 高華CAD 清華和順得容奇鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總公司

清華XTMCAD 清華和北京艾克斯特CIMS技術(shù)公司

CAXA電子圖版

北京航空航天大學(xué)

開目CAD 華中理工大學(xué)第51頁/共83頁CAD/CAM應(yīng)用軟件簡介三維CAD軟件

GEMS5.0 清華同方

金銀花3DCAD北京航空航天大學(xué)

CAXA制造工程師北京航空航天大學(xué)

InteSolid 華中理工大學(xué)

GS-MCAD 浙江大學(xué)第52頁/共83頁五、CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用CAD是一個包括范圍很廣的概念 產(chǎn)品設(shè)計(jì)（機(jī)械產(chǎn)品、電氣、電子產(chǎn)品、輕工、紡織產(chǎn)品）

工程設(shè)計(jì)（建筑、道路橋梁、工程）

藝術(shù)（電影、動畫、廣告）

機(jī)械制造CAD是應(yīng)用最早、最為廣泛的，重點(diǎn)介紹機(jī)械CAD。

CAD設(shè)計(jì)對象第53頁/共83頁CAD在飛機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用第54頁/共83頁

CAD在汽車運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用第55頁/共83頁

CAD在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用第56頁/共83頁CAD在電力/土木工程/農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用第57頁/共83頁CAD在消費(fèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用第58頁/共83頁

為電子行業(yè)設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品第59頁/共83頁

為家具與器具行業(yè)設(shè)計(jì)更好的產(chǎn)品第60頁/共83頁CAD在國外航空應(yīng)用范例美國波音777是CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用典范：1990年10月正式啟動，首次實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化設(shè)計(jì)的“無紙飛機(jī)”周期縮短40％；成本降低25％；返工率降低75％。研制總周期縮短

到四年半第61頁/共83頁CAD在國外航空業(yè)應(yīng)用范例第62頁/共83頁CAD在國外航空業(yè)應(yīng)用范例空中客車A380：試制周期從4年縮短為2.5年。第63頁/共83頁CAD在我國航空業(yè)應(yīng)用范例飛豹——我國第一代超音速殲擊轟炸機(jī)1998年，第二屆珠海國際航空展首次亮相；1999年，建國50周年閱兵式上，參加閱兵；1999年，改型，采用全機(jī)無紙數(shù)字化設(shè)計(jì)；第64頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——自主大作業(yè)第65頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)：減速箱第66頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——專業(yè)課程設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)：模具設(shè)計(jì)落料拉深復(fù)合模的裝配和工作動畫第67頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——專業(yè)課程設(shè)計(jì)第68頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——專業(yè)課程綜合實(shí)驗(yàn)第69頁/共83頁CAD在教學(xué)上的應(yīng)用——畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械手，用以在實(shí)驗(yàn)臺上移動盛放液體的試劑盒第70頁/共83頁SolidWorks軟件特點(diǎn)SolidWorks機(jī)械設(shè)計(jì)自動化軟件是一個基于特征的、參數(shù)化實(shí)體建模三維設(shè)計(jì)工具。主要功能模塊：零件設(shè)計(jì)、裝配體、工程圖，實(shí)現(xiàn)了三個設(shè)計(jì)階段的全相關(guān)技術(shù)。安裝在WindowsNT、Windows7、WindowsXP微機(jī)平臺上，具有全中文Windows圖形用戶界面,易學(xué)易用。第71頁/共83頁SolidWorks軟件基于特征特征：SolidWorks中的零件或三維模型是由許多單獨(dú)的幾何體組成，這些幾何體就叫特征。特征特征特征零件※第72頁/共83頁SolidWorks軟件的參數(shù)化參數(shù)化：基于尺寸驅(qū)動的設(shè)計(jì)方法一般稱為

參數(shù)化設(shè)計(jì)；尺寸驅(qū)動：草圖隨尺寸

的變化而變化，易于修改。原草圖標(biāo)注原草圖尺寸標(biāo)注實(shí)際尺寸后的草圖第73頁/共83頁SolidWorks軟件的全相關(guān)全相關(guān):任何階段(零件設(shè)計(jì),裝配體,工程圖)

對設(shè)計(jì)的修改都會影響到其它階段,設(shè)計(jì)過程

變得非常靈活,大大提高了設(shè)計(jì)效率。

零件設(shè)計(jì)工程圖裝配體第74頁/共83頁特征的創(chuàng)建計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是如何來創(chuàng)建特

征，按特征分類創(chuàng)建特征特