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关于CAD的认识-机械设计论文文,毕业设计论文
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目 录 第一章 简介 . 1 1.1 关于 CAD 的认识 . 1 1.1.1 基础很重要 . 2 1.1.2 循序渐进 . 2 1.1.3 学以致用 . 2 1.1.4 熟能生巧 . 2 1.1.5 常见问题要弄懂 . 3 1.1.6 有比较，才有鉴别 . 3 1.1.7 层次要分明 . 3 1.1.8 粗细要清楚 . 4 1.1.9 内外有别 . 4 1.1.10 滴水不漏 . 4 1.1.11 写文字要规范 . 4 1.1.12 特殊字符，特殊处理 . 5 1.1.13 不依规矩，不成方圆 . 5 1.1.14 两个空间、两个作用，两个练习 . 6 1.1.15 九九归一 . 6 第二章 CAD 与数控车床之间的联系 . 7 2.1 数控机床与 CAD/CAM . 7 2.1.1 设计软件 . 8 2.1.2 制造软件 . 8 2.1.3 执行软件 . 8 2.2 不同软件数据间的文件转换 . 9 2.2.1 后置处理文件 . 9 2.2.2 CAD/CAM 的集成系统 . 10 第三章 CAD 在机械 设计中的优缺点 . 12 3.1 CAD . 12 3.1.1 符合人的思维过程 . 12 3.1.2 缩短了机械设 计周期 . 12 nts 3.1.3 零件设计和修改非常方便 . 12 3.1.4 在装配环境中装配零件方便直观 . 13 3.1.5 提高机械产品 的技术含量和质量 . 13 3.2 CAD 技术在机械设计中的不足 . 13 3.3 CAD 技术的发展趋势 . 14 3.3.1 规范化 . 14 3.3.2 智能化 . 14 3.3.3 集成化 . 14 第四章 CAD 技术的优缺点 . 16 4.1 CAD 技术优点 . 16 4.1.1 劳动强度降低，图面清洁 . 16 4.1.2 设计工作的高效及设计成果的重复利用 . 16 4.1.3 精度提高 . 16 4.1.4 资料保管方便 . 17 4.1.5 CAD 在建筑表现图上的优势 . 17 4.1.6 设计理念的改变 . 17 4.2 CAD 技术的缺点 . 17 4.2.1 CAD 技术对设计思想的束缚 . 17 4.2.2 CAD 技术扼杀建筑艺术 . 18 4.2.3 CAD 浪费资源 . 18 4.2.4 CAD 技术的不可靠性 . 19 第五章 CAD 中图形库的创建和管理 . 20 5.1 前言 . 20 5.2 方案设计 . 20 5.2.1 实现方 案 . 20 5.2.2 方案论证 . 21 5.2.3 开发环境 . 21 5.3 开发步骤 . 22 5.3.1 建立图形库文件夹 . 22 5.3.2 制作幻灯片库（ *.SLB) . 22 5.3.3 编写对话框文件（ *.dcl） . 22 5.3.4 编制对话框控制程序（ *.lsp） . 24 nts 5.3.5 编制图标菜单 . 25 5.4 应用效果 . 26 第六章 CAD 绘图技巧 . 28 6.1 用 CAD 技巧绘出图形 . 28 6.1.1 画椭圆弧 . 28 6.1.2 画一条平滑曲线 . 28 6.1.3 画多边形 . 29 6.2 平滑的技巧 . 31 6.2.1 恢复一个已被删除 的对象 . 31 6.2.2 把多个对象排列成圆环形 . 31 6.2.3 把两条线合并成一个对象 . 33 6.2.4 使对象放大或缩小 . 33 6.2.5 把对象移到另一层 . 34 6.2.6 使用相对位移的 COPY 或 MOVE 命令 . 35 6.2.7FILLET 命令可能使人费解 . 36 6.2.8MEASURE 与 DIVIDE 命令 . 36 6.2.9 改变样条曲线的切线 . 36 6.2.10 清理井形图 . 37 6.2.11 选择被另一个对象覆盖住的对象 . 38 6.3 多边形窗口和交叉窗口 . 39 6.3.1 在圆上用 BREAK . 39 6.3.2 捕捉实际上并不存在的可见交点 . 39 6.3.3 用控制柄选择多个基准点 . 40 6.3.4 把样条曲线转换为多义样曲线 . 40 6.3.5 利用控制柄延长对象 . 40 6.3.6 利用控制柄移动对象 . 41 6.3.7 使点的尺寸相对于屏幕尺寸不变 . 41 6.3.8 画椭圆弧 . 42 6.3.9 控制多线的始端头 . 42 6.4 层块处理技巧 . 44 6.4.1 取消层 . 44 6.4.2 使线型正确显示 . 45 nts 6.4.3 预设置原型图中的层 . 45 6.4.4 透明层 . 45 6.4.5 将属性作为块的一部分 . 46 6.4.6 在平行线间插入对象 . 46 6.4.7 恢复一幅坏图 . 47 6.4.8 单位块 . 47 6.5 文本及注释技巧 . 47 6.5.1 将文本限定在一定范围内 . 47 6.5.2 垂直书写文本 . 48 6.5.3 测量曲线围成的区域或不规则区域的面积 . 49 6.5.4 给文本加下划线或作标记 . 50 6.5.5 完全改变文本字体 . 51 6.5.6 控制文本行的间距 . 51 6.5.7 迭起小数 . 51 6.6 三维状态下的尺寸标注 . 52 6.6.1 使文本从已输入的文本的正下方开始 . 52 6.6.2 安全地改变相关尺寸中的文本 . 52 6.6.3 改变文本在尺寸线上的位置 . 53 总结 . 54 参考文献 . 55 nts 1 第一章 简介 1.1 关于 CAD 的认识 这学期我们学习了 AUTOCAD 课程，我真切地体会到了这种绘图系统的实用性。同时也感觉到，绘图作为机械设计过程中设计思想的载体，具备良好的绘图能力是每一个设计人员最基本的素质。虽然现在考试已经结束，但我觉得自己的学习过程还没结束，还有很多地方可以提高。 说到它的使用性，相信许多同学都有同感。以前我们画工程制图是手工画，画一张完整的 A3 也得两个小时，还记得最后的测绘用了二十多个小时，令大家倍感疲惫。而且要注意图纸的整洁，线条的宽度，字体的美观，绘制过程花费很多时间。现在用 AUTOCAD 就完全没有这方面 的问题，粗细线条全用“特性”来规范，一目了然。尺寸也相当准确，在命令提示行里输入多少就是多少，也不用拿着丁字尺在图纸上比来比去，到头来还是达不到十分准确。画线线连结的时候 CAD 尺寸方面的优势就更加明显，比如画圆与直线相切的时候，手工绘图只能凭感觉觉得差不多就画上去，每一条画得都不一样，怎么看都不对称。用 CAD 画，打开对象捕捉就能把切点给抓进来，又快又准！尺寸标注更是快捷，两个点一拉，左键一点就完成一个标注，不用画箭头，不用标文字，只要自己设计好标注格式，计算机就能按要求标出来。插入文字也很方便，在多行文本编 辑器里输入文字内容就能出来绝对标准的国标字，比起我们手写的字就美观漂亮的多！粗糙度、基准符号、标题栏等做成块就可以随意插入，用不着一个一个地画了，用起来确实很快！ 以上说的都是画二维图 AUTOCAD 的优越性。不仅二维图形方便快捷， AUTOCAD作为世界上功能最强大的绘图工具，在绘制三维图形方面同样卓越！打开“等轴测”，F5 键切换绘图方向，就可以绘制等轴测图形。同时，它的实体功能可将平面图形拉伸为立体图形，可在立体图上倒角。所以，先画平面图，经过等功能转为立体后进行组合，再进行交、差、并等实体编辑计算，就能得 到准确美观的三维图形。不仅如此，将模型空间转为图纸空间时，还可以把三维图形的俯、主等视图表达出来，这样就和以前绘制的工程制图统一起来了，不同的是手工画总共要画三个视图，这里一个也不用，只需改变三维图形的投影方向就完成了。 nts 2 总之，如果要我用三个字来表达我对 AUTOCAD 的感觉，就是快、准、美！结合我自身的情况，我将继续练习使用 AUTOCAD，做到能够把它运用得得心应手、挥洒自如，使它成为我今后学习和工作的助手。同时，也要培养良好的绘图习惯，保持严谨的态度，运用科学的学习方法，这样才能游刃有余！ 1.1.1 基础 很重要 实践证明，“手工图板”绘图能力是计算机绘图能力的基础，学习 AutoCAD，需要一定的画法几何的知识和能力，需要一定的识图能力，尤其是几何作图能力，一般来说，我所在的班级中，工程制图水平好的学员，学起来较容易些，效果较好！ 1.1.2 循序渐进 整个学习过程应采用循序渐进的方式，先了解计算机绘图的基本知识，如相对直角坐标和相对极坐标等，使自己能由浅入深，由简到繁地掌握 AutoCAD2000 的使用技术。 1.1.3 学以致用 在学习 AutoCAD2000 命令时始终要与实际应用相结合，不要把主要精力花 费在各个命令孤立地学习上；要把学以致用的原则贯穿整个学习过程，以使自己对绘图命令有深刻和形象的理解，有利于培养自己应用 AutoCAD2000 独立完成绘图的能力。 1.1.4 熟能生巧 配套的计算机绘图习题集作为上机实验书，它能使我们更加深入地理解、熟练 AutoCAD2000 的命令。要强迫自己做几个综合实例，分别详细地进行图形的绘制，使自己可以从全局的角度掌握整个绘图过程，力争使自己学习完 AutoCAD2000课之后就可以投身到实际的工作中去。 nts 3 1.1.5 常见问题要弄懂 （ 1）同样画一张图，有的同学画的大小 适中，有的同学画的图形就很小，甚至看不见，这是为什么？ 这是因为绘图区域界限的设定操作没有做，或虽用 LIMITS 命令进行了设定，但忘记了用 ZOOM 命令中的 ALL 选项对绘图区重新进行规整。绘图区域的设定是根据实际的绘图需要来进行的。 （ 2）有同学用线型名称为“ HIDDEN”的线型画线段，但发现画出的线段看上去像是实线，这是什么原因引起的？ 这是“线型比例”不合适引起的，也就是说“线型比例”太大，也可能是太小。解决问题的办法是将线型管理器对话框打开，修改其“全局比例因子”至合适的数值即可。 （ 3）在进行尺寸标注 以后，有时发现不能看到所标注的尺寸文本，这是什么原因引起的？ 这是因为尺寸标注的整体比例因子设置得太小，将尺寸标注方式对话框打开，修改其数值变大即可。 以上三个问题仅仅是我的同学们上机过程中遇到的最典型的三个问题和困难。实际问题不胜枚举，作为学员彻底弄懂这些问题，很有必要，对提高绘图质量和效率很有帮助。 1.1.6 有比较，才有鉴别 容易混淆的命令，要注意使自己弄清它们之间的区别。如 ZOOM 和 SCALE， PAN和 MOVE， DIVIDE 和 MEASURE 等等。 1.1.7 层次要分明 图层就像是透明的覆盖图，运用它 可以很好地组织不同类型的图形信息。学习过程中，我的同学图省事，直接从对象特性工具栏的下拉列表框中选取颜色，线型和线宽等实体信息，这很不好，使得处理图形中的信息不那么容易，要特别注意纠nts 4 正自己的这一不好习惯。严格做到层次分明，规范作图。我的体会是：养成良好的习惯，受益匪浅。 1.1.8 粗细要清楚 能够显示实体的线宽是 AutoCAD2000 的新功能。使用线宽，可以用粗线和细线清楚地展现出部件的截面，标高的深度，尺寸线以及不同的对象厚度。作为学员，一定要通过图层指定线宽，显示线宽。提高自己的图纸质量和表达水平。 1.1.9 内外有别 利用 AutoCAD2000 的“块”以及属性功能，可以大大提高绘图效率。“块”有内部图块与外部图块之分。 内部图块是在一个文件内定义的图块，可以在该文件内部自由作用，内部图块一旦被定义，它就和文件同时被存储和打开。 外部图块将“块”的主文件的形式写入磁盘，其他图形文件也可以使用它，要注意这是外部图块和内部图块的一个重要区别。 1.1.10 滴水不漏 图案填充要特别注意的地方是构成阴影区域边界的实体必须在它们的端点处相交，也就是说要封闭，要做到“滴水不漏”；否则会产生错误的填充。作为学员最好还要 学会如何查找“漏洞”，修复错误。 1.1.11 写文字要规范 文字是工程图中不可缺少的一部分，比如：尺寸标注文字、图纸说明，注释、标题等，文字和图形一起表达完整的设计思想。尽管 AutoCAD2000 提供了很强的文字处理功能，但符合工程制图规范的文字，并没有直接提供。因此要学会设置“长仿宋体”这一规范文字。具体操作的简要步骤是，打开“文字样式”对话框，新建一个样式，可取名为“长仿宋体”，对话框中字体名改为选用“仿宋体 GB-2312”，宽度比例也要改为 0.67。尺寸标注的文字可改为“ italic.shx”代替“仿 宋体GB-2312”。 nts 5 另一种作用规范文字更简单的方法是，直接使用 AutoCAD2000 样板文件提供的“工程字”样式；注意，使用前要用“使用模板”方式启动 AutoCAD2000，选择国标标题（如： GBA3）进入绘图状态。再将“工程字”样式置为当前工作样式。这种方法，大多数教科书中没有提及，作为学员要注意补充一下这一训练。 1.1.12 特殊字符，特殊处理 实际绘图中，常需要输入一些特殊字符，如角度标志，直径符号等。这些中利用 AutoCAD 提供的控制码来输入，较易掌握。 另一些特殊字符，如“”、“”、“” 等等希腊字母的输入，掌握起来就不那么容易了。它要用到 MTEXT 命令的“其他”选项，拷贝特殊字体的希腊字母，再粘贴到书写区等操作。尤其要注意字体的转换等编辑。 还有一些特殊文本，如“”在机械制图中应用较多，叫做带上、下偏差的尺寸公差标注，也可用 MTEXT 命令的“堆叠”功能来实现。这样做远比在尺寸标注对话框中调节相应功能数值方便得多。我个人的体会是：特别方便！ 1.1.13 不依规矩，不成方圆 工程标注是零件制造、工程施工和零部件装配时的重要依据。在任何时候一幅工程图中，工程标注是不可少的重要部分。在某些情况 下，工程标注甚至比图形更重要。 我的许多同学不怕绘图，怕标注；原因之一是尺寸标注方式对话框里选项太多，自己又理解不清，更不知道这些选项之间如何配合，所以往往很难达到理想的标注效果。 为此，除应弄清对话框里各选取项的含义及常用值外，还应督促自己学习时应遵守如下五个规程： 1、为尺寸标注创建一个独立的层，使之与图形的其他信息分开，便于进行各种操作。 2、为尺寸文本建立专门的文字样式（如前述“长仿宋体”）和大小。 nts 6 3、将尺寸单位设置为所希望的计量单位，并将精度取到所希望的最小单位。 4、利用尺寸方式对话框，将整体 比例因子设置为绘制图形时的比例因子。 5、充分利用目标捕捉方式，以便快捷拾取寻找点。 1.1.14 两个空间、两个作用，两个练习 在 AutoCAD2000 环境中有两种空间：模型空间和图纸空间，其作用是不同的。一般来说，模型空间是一个三维空间，主要用来设计零件和图形的几何形状，设计者一般在模型空间完成其主要的设计构思；而图纸空间是用来将几何模型表达到工程图之上用的，专门用来进行出图的；图纸空间有时又称为“布局”，是一种图纸空间环境，它模拟图纸页面，提供直观的打印设置。目前的设计方向是进入三维的零件建模和设计，那 么零件设计好之后需要表达到工程图上时，需要对其进行各个角度的投影，标注尺寸，加入标题栏和图框等等操作，此时在模型空间已经不能方便地进行这些操作了，在图纸空间则非常方便。在图纸空间中可能创建并放置视口对象，还可以添加标题栏或其他几何图形。可以在图形中创建多个布局以显示不同视图，每个布局可以包含不同的打印比例和图纸尺寸。布局显示的图形与图纸页面上打印出来的图形完全一样。 为了使自己深刻理解“图纸空间”的作用，学习时，要根据老师要求求至少做两个这方面的实际例子，巩固“图纸空间”的概念。不得偷懒！ 1.1.15 九九 归一 计算机绘图的目标就是要使设计的结果在生产实践中发挥作用。目前的设计结果基本上以纸基图纸的方式进入到生产中，同时，在设计单位，纸基的图纸也是图纸档案管理的主要对象。虽然计算机辅助设计的发展方向是达到设计、生产的无纸化，但除了极少数巨型的制造企业外，绝大多数普通的设计生产单位还是以纸基图作为组织设计生产的依据。因此，怎样将 AutoCAD2000 设计产生的电子格式的图纸转换成描绘在规定幅面上的纸基格式的图纸，是一个与生产实际结合得非常紧密的问题，在某种意义上来说，这一步与图形的修改、编辑等绘图过程同等重要。 nts 7 第二章 CAD 与数控车床之间的联系 计算机辅助设计及制造 (CAD/CAM)技术已经越来越多地应用在数控加工领域 ,CAD/CAM 软件技术也在飞速发展 ,出现了很多的软件产品 ,这些产品根据自身的开发档次及其适用度 ,被广泛应用在不同加工场合 ,大大节省了设计制造的时间周期 ,并在一定程度上提高了精度和速度。 2.1 数控机床与 CAD/CAM 数控技术是机械加工技术 ,微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成 ,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术 ,对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。 同时 ,数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品 ,代表了当今世界自动化技术发展的前沿。 现代数控系统 ,采用了交流数字伺服系统。伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化 ,作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论 ,实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。从世界伺服系统的发展来看 ,已经经历了步进电机直流伺服电机电机交流伺服电机阶段。 目前 ,国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件 ,所以此课题有很广泛的发展空间。 CAD(ComputerAidedDesign),即计算机辅助设计 ,在数控加工过程中是一种生产辅助工具 ,它将计算机高速而精确的运算功能 ,大容量存储和处理数据的能力 ,丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来 ,形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统 ,大大加快了设计进程。 CAD 技术包括下列功能 :几何建模、计算分析、仿真与实验、绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。 CAM(ComputerAidedManufacturing),即计算机辅助制造。 CAM 内容广泛 ,从狭义上讲指的是数控程度的编制 ,包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及 NC代码的生成等。 nts 8 计算机辅助设计及制造与数控机床加工结合 ,是现在数控机床技术应用的主流 ,能够达到非常理想的加工效果。南京工业大学运动控制研究所生产的 NUT 系列数控雕刻机床采用控制板卡与 PC 连接 ,Windows 操作控制界面控制数控电机 ;电气部分采用松下交流伺服系统 ;数控加工功能 :X,Y,Z 三轴联动 ,最高转速 5000r/min,编码器脉冲输出 16384p/r,主轴切割转速可达 15000r/min,无级调速 ;加工最大尺寸 :2400mm 2400mm 120mm,脉冲当量 :01001mm。使用各种 CAD/CAM 软件将加工思想经过软件的一系列操作生成 G 代码 ,使用执行操作软件执行代码进而加工成品。 南京工业大学运动控制研究所自行研究设计的 NUT 系列数控机床 ,结合了雕刻机和各种设计加工软件。从计算机设计、制造到机床的加工大体上为图 1流程所示的几个步骤和模块。 在这整个的流程中对于软件的要求很多 ,除了机床的电气运行以外 ,几乎都离不开计算机的软件制作。对于软件大致又可以分为以下几个部分。 2.1.1 设计软件 进行零件的绘制 ,如很流行的绘图软件 AutoCAD 以及 UC,PRO/E,三维在艺术上的设计软件如 3DMax,Photoshop。这里不仅仅局限于 CAD 软件 ,也包括能用来实现加工的各种其它软件。 2.1.2 制造软件 通常指 CAM 软件 ,最终生成加工代码。大部分的制造软件也具有建模绘图功能。根据制作应用的场合不同分为二维 ,二维半和三维 CAM 软件。如 :北航海尔的CAXA,CAXA 制造工程师以及 MasterCAM,ArtCAM,Cimatron 等。制造软件生成标准的G 代码 ,然后将设计出的思想在机床上加工成型 ,也就是将 NC 代码送入机床 ,机床按照指令加工出 来 ,主要包括设置加工环境 ,设置加工工序 ,生成轨迹文件 ,及后置处理等。 2.1.3 执行软件 机床执行 NC 代码加工 ,其主要工作是计算机与数控机床的通讯 ,可以通过 COM接口完成数据串行通讯 ,或者通过 LPT 实现并行通讯。这就需要了解不同厂家对其nts 9 通讯接口应用不同连线和接口协议。但在实际中 ,人们往往利用的是控制板卡即所谓的机床控制器。这些板卡通过数据线与数控机床进行联系 ,而与人之间的交互则是由这些板卡提供的软件程序完成 ,现在大部分的软件程序都是 Windows 界面的 ,简单易操作 ,本文把这些软件叫做执行软件 ,就是根据代码 指令指挥机床完成零件加工的软件。如德国的 Editasc,美国的 PMAC 控制卡及其软件产品 ,安装这些软件的同时就在系统中加载了运动卡的驱动程序 ,还可利用这些驱动程序进行二次开发。 2.2 不同软件数据间的文件转换 设计制造软件较多 ,而应用范围各有不同 ,所以不同软件间的交互也是设计者必须考
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