CAD与三维设计概论151018

1、cad与三维设计2015.10.18教学目的：教学目的：v初识初识cad/cam技术技术v掌握掌握cad软件软件solidworks的基本操作的基本操作 授课教师授课教师 王晚霞王晚霞初识初识cad/camcad/cam技术技术一、绪论一、绪论二、二、cadcad技术的基础和发展过程技术的基础和发展过程三、三、cad/camcad/cam系统的硬件及软件环境系统的硬件及软件环境四、四、cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介五、五、cad/camcad/cam技术应用技术应用六、solidworks软件的技术特点软件的技术特点一、绪论zcad及相关的工程专业英文缩写的解释及相关的工

2、程专业英文缩写的解释zcad的主要设计对象的主要设计对象zcad/cam技术在产品设计制造过程中的地位技术在产品设计制造过程中的地位z cad应用的意义应用的意义cadcad及相关的工程专业英文缩写的解释及相关的工程专业英文缩写的解释cad (computer aided design)计算机辅助设计计算机辅助设计cam (computer aided manufacture) 计算机辅助制造计算机辅助制造cae(computer aided engineering) 计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析capp(computer aided process planning) 计算机辅助工艺

3、过程设计计算机辅助工艺过程设计pdm （product data management）产品数据管理产品数据管理plm (product lifecycle management) 产品生命周期管理产品生命周期管理cims(computer integrated manufacturing system) 计算机集成制计算机集成制 造系统造系统 cadcad 计算机辅助设计计算机辅助设计 概念概念：利用计算机进行高质量、高效率的产品：利用计算机进行高质量、高效率的产品 （如：机械、电子、电气、轻工产品等）（如：机械、电子、电气、轻工产品等） 和工程设计（如建筑物、工厂厂房、石和工程设计（如建筑

4、物、工厂厂房、石 化设施等），化设施等），cad包括包括产产品的品的构构思、功思、功 能能设计设计、结构结构分析等。分析等。 优势优势：cad技术是技术是cam先进制造技术及先进制造技术及 cae计算机辅助分析的基础。计算机辅助分析的基础。camcam计算机辅助制造计算机辅助制造概念概念: :在在cadcad的基础上，利用电子计算机通过各种数值控的基础上，利用电子计算机通过各种数值控 制机床和设备，自动完成产品的加工、装配制机床和设备，自动完成产品的加工、装配 、检测、检测 和包装等制造的全过程。和包装等制造的全过程。 优势优势: :采用计算机辅助来制造零件、部件，可改善对产品采用计算机辅助来

5、制造零件、部件，可改善对产品 设计和品种多变的适应能力，提高加工速度和生产设计和品种多变的适应能力，提高加工速度和生产 自动化水平，缩短加工准备时间，降低生产成本，自动化水平，缩短加工准备时间，降低生产成本， 提高产品质量和批量生产的劳动生产率。提高产品质量和批量生产的劳动生产率。 caecae计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析 计算机辅助工程分析主要指用计算机对产品和工程计算机辅助工程分析主要指用计算机对产品和工程的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计来的工作状态和运行行为进行模拟仿真

6、，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程和产品的可缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程和产品的可用性与可靠性。用性与可靠性。 常见的工程分析包括：对质量、体积、惯性力矩、常见的工程分析包括：对质量、体积、惯性力矩、强度等的计算分析；对产品的运动精度，动、静态特征强度等的计算分析；对产品的运动精度，动、静态特征等的性能分析；对产品的应力、变形等的结构分析。等的性能分析；对产品的应力、变形等的结构分析。 cadcad的主要设计对象的主要设计对象 cadcad的设计对象可分为三大类：的设计对象可分为三大类：v产品（产品（productionproduction）：机械、电子、电气、）：

7、机械、电子、电气、轻工产品等。轻工产品等。v工程（工程（aecaec：architecturearchitecture、engineeringengineering、constructionconstruction）：建筑物、工厂的厂房、石）：建筑物、工厂的厂房、石油化工设施等。油化工设施等。v艺术：电影特技、动画、广告等。艺术：电影特技、动画、广告等。cadcad的主要设计对象的主要设计对象cad在产品设计制造过程中的地位在产品设计制造过程中的地位 1989年美国把cad/cam技术评为当技术评为当代代（1964-1989）最杰出的工程技术成就最杰出的工程技术成就之一；之一；vcadcad技

8、术从根本上改变了传统上依靠手工技术从根本上改变了传统上依靠手工绘图，凭借图纸组织整个生产过程的技术绘图，凭借图纸组织整个生产过程的技术管理模式；管理模式；vcadcad技术是衡量一个国家科技现代化和工技术是衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。业现代化水平的重要标志之一。cad在产品设计制造过程中的地位在产品设计制造过程中的地位市场需求分析市场需求分析ny产品详细设计产品详细设计有限元分析有限元分析产品优化设计产品优化设计评评估估决决策策工艺过程分析工艺过程分析制造加工制造加工产品检验产品检验产品设计制造过程产品设计制造过程cadcappcam cat总体方案设计总体方案设计产

9、品功能分析产品功能分析caecad应用的意义 cadcad技术几乎推动了一切工程领域的设计革命，技术几乎推动了一切工程领域的设计革命，对产品研发与制造的意义在于对产品研发与制造的意义在于v精确高效的产品设计，曲面、实体、特征造型；精确高效的产品设计，曲面、实体、特征造型；v缩短产品设计周期，加快产品开发过程；缩短产品设计周期，加快产品开发过程；v产品的可装配性检查，包括产品的虚拟装配和干涉产品的可装配性检查，包括产品的虚拟装配和干涉检查；检查；cad应用的意义v产品的性能分析与仿真，包括有限元分析与产品的性能分析与仿真，包括有限元分析与动力学仿真；动力学仿真；v加工仿真检查产品的可加工性；加工

10、仿真检查产品的可加工性；v支持复杂型面的数控加工。支持复杂型面的数控加工。转向机构支架的结构强度分析转向机构支架的结构强度分析马耳他十字机芯运动仿真运动仿真二、二、 cad cad技术的基础和发展过程技术的基础和发展过程zcad技术的硬件基础技术的硬件基础zcad技术技术的理论基础的理论基础zcad技术的发展过程技术的发展过程cadcad技术的硬件基础技术的硬件基础 1、 1946年美国宾西法尼亚大学莫尔学院为美国陆军军械部研制出了世界上第一台电子计算机，这标志着电脑时代的开始！cadcad技术的硬件基础技术的硬件基础2 2、1950年年mitmit研制出类似于示波器的可以研制出类似于示波器的

11、可以 显示简单的几何图形的图形设备。显示简单的几何图形的图形设备。3 3、1952年年mitmit研制出第一台三坐标数控铣研制出第一台三坐标数控铣 床。床。4 4、1958年美国年美国calcompcalcomp公司研制出滚筒式公司研制出滚筒式 绘图仪。绘图仪。5 5、随后美国、随后美国gerbergerber公司试制出平板式绘图仪。公司试制出平板式绘图仪。cad技术的理论基础理论基础1 1、19591959年，法国数学家年，法国数学家( (德德卡斯特里奥卡斯特里奥) ) 发明了发明了de de casteljau casteljau 的算法的算法, , 并以此算法为基础在法国开始并以此算法为

12、基础在法国开始为为雪铁龙雪铁龙开发开发曲线曲面设计系统曲线曲面设计系统。2 2、19621962年，年，mitmit林肯实验室的博士（萨瑟兰）林肯实验室的博士（萨瑟兰）ivan ivan e.sutherland e.sutherland 发表了题为发表了题为“人人机交互图形系统机交互图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学的博士论文，他在论文中首次使用了计算机图形学“computer graphicscomputer graphics”这个术语，证明了交互计算这个术语，证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算

13、机图形学作为一个崭新的科学分支的独立定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位。为地位。为cadcad技术的发展和应用打下了理论基础。技术的发展和应用打下了理论基础。cad技术的理论基础理论基础3、60年代初，年代初，j ferguson（弗格森弗格森） 在波音公司实现了在波音公司实现了基于三次样条的曲面基于三次样条的曲面 设计设计系统。系统。4、1967年年mit的的s coons(孔斯孔斯)提出了提出了超限插超限插 值算法，值算法，构造了一种曲面生成算法，为曲面构造了一种曲面生成算法，为曲面 造型开辟了新的方向。造型开辟了新的方向。 cad技术的理论基础理论基础5、1973年英国剑桥

14、大学的年英国剑桥大学的i c braid（布里布里德德）以博士论文的形式提出了以博士论文的形式提出了基于体素拼合基于体素拼合和边界表示的实体造型和边界表示的实体造型系统，随后又吸收了系统，随后又吸收了stanford大学大学b g baumgart（鲍姆盖特）（鲍姆盖特）的多面体造型技术，经过不断发展于的多面体造型技术，经过不断发展于1989年年推出了面向对象的几何平台推出了面向对象的几何平台acis 1.0。cad技术的理论基础理论基础6 6、 19741974年法国雷诺汽车公司的工程师年法国雷诺汽车公司的工程师pierre bezier pierre bezier （贝齐尔）提出基于控制（

15、贝齐尔）提出基于控制多边形的多边形的bezierbezier曲线、曲面表示，发展了曲线、曲面表示，发展了一套被后人称为一套被后人称为bezierbezier曲线、曲面的理论，曲线、曲面的理论，并主持了并主持了unisurfunisurf曲面造型和曲面造型和surfaptsurfapt曲面曲面加工系统的开发，成功地开发了用于汽车加工系统的开发，成功地开发了用于汽车外形设计的外形设计的unisurfunisurf系统。系统。cad技术的理论基础理论基础7、1974年美国通用汽车公司的gordon（戈登）和r riesenfield（里森费尔德）（里森费尔德）将将b样条理论引入曲面设计系统样条理论引

16、入曲面设计系统，目前，目前b样样条曲面已经成为自由曲面的主要表示方法。条曲面已经成为自由曲面的主要表示方法。cadcad技术的发展过程技术的发展过程产生于二十世纪五十年代后期，与发达国家的航空和产生于二十世纪五十年代后期，与发达国家的航空和军事工业密不可分。军事工业密不可分。随着计算机硬件技术和计算机图形技术的发展而迅速随着计算机硬件技术和计算机图形技术的发展而迅速 成长。成长。目前目前cad/camcad/cam技术已经由航空和军事工业向民用技术已经由航空和军事工业向民用工业扩展和普及，并得到了广泛的应用。工业扩展和普及，并得到了广泛的应用。cadcad技术的发展过程技术的发展过程cad技术

17、的发展经历了以下四个发展阶段：技术的发展经历了以下四个发展阶段：v20世纪世纪60年代期间的年代期间的cad技术以线框造型为主，技术以线框造型为主，代表性的软件：代表性的软件：cadamv20世纪世纪70年代期间的年代期间的cadcad技术以曲面造型为主，技术以曲面造型为主，代表性软件：代表性软件：catia v20世纪世纪80年代期间的年代期间的cadcad技术以实体造型为主，技术以实体造型为主，代表性的软件：代表性的软件：ideas、ugii、cadds5v20世纪世纪90年代期间的年代期间的cadcad技术以参数化特征造型技术以参数化特征造型为主，代表性的软件：为主，代表性的软件：pro

18、/ecadcad技术的发展过程技术的发展过程线框造型线框造型 20世纪世纪60年代出现的三维年代出现的三维cad系统只是简单系统只是简单的线框式系统，它只能表达基本的几何信息，不的线框式系统，它只能表达基本的几何信息，不能有效地表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏能有效地表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，形体的表面信息，cae计算机辅助分析及计算机辅助分析及cam计算机辅助制造均无法实现。计算机辅助制造均无法实现。cadcad技术的发展过程技术的发展过程曲面造型技术曲面造型技术 法国达索飞机制造公司，在二维绘图系统法国达索飞机制造公司，在二维绘图系统cadam的基础上，开发出以表

19、面模型为特点的三维造型系统的基础上，开发出以表面模型为特点的三维造型系统 catia， 标志着计算机辅助设计技术从简单模仿工程标志着计算机辅助设计技术从简单模仿工程图纸的三视图模式解放出来，首次实现了以计算机完整图纸的三视图模式解放出来，首次实现了以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时，也使得描述产品零件的主要信息，同时，也使得cam技术的开技术的开发有了实现的基础。发有了实现的基础。 虽然表面模型基本解决虽然表面模型基本解决cam的问题，但由于表面模的问题，但由于表面模型只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它型只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩

20、等，对特性，如质量、重心、惯性矩等，对cae十分不利。十分不利。cadcad技术的发展过程技术的发展过程实体造型技术实体造型技术 基于对基于对cad/cae一体化技术发展的探索，一体化技术发展的探索，sdrc公司于公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型cad/cae软件软件 i-deas。 由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一上有助于统一cad、cae、cam的模型表达，给设计带来了的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来惊人的方便性。它代表

21、着未来cad技术的发展方向。技术的发展方向。cadcad技术的发展过程技术的发展过程参数化特征造型参数化特征造型 进入进入80年代中期，年代中期，ptc公司成立，研制出名为公司成立，研制出名为pro/engineer的参数化的参数化cad软件。算法的主要特软件。算法的主要特点是：基于特征、尺寸驱动、几何约束、全数据相点是：基于特征、尺寸驱动、几何约束、全数据相关的技术；关的技术；参数化设计便于模型的编辑、修改。参数化设计便于模型的编辑、修改。 参数化特征造型技术是参数化特征造型技术是cad建模方法的一个新的建模方法的一个新的里程碑。里程碑。 三、三、cad/camcad/cam系统的运行环境系

22、统的运行环境zcad/cam系统运行的硬件环境系统运行的硬件环境 计算机计算机 外部设备外部设备 计算机网络计算机网络 zcad/cam系统运行的软件环境系统运行的软件环境cad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境cadcad系统的硬件环境：包括：计算机、计算机网络、系统的硬件环境：包括：计算机、计算机网络、图形输入输出、加工和制造等外围设备组成。图形输入输出、加工和制造等外围设备组成。cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境计算机计算机1、60年代至年代至70年代，运行分时操作系统的年代，运行分时操作系统的小型小型机、大型机机、大型机是是cadcad计算机系统的主角。计算机系

23、统的主角。2、80年代至年代至90年代，年代，图形工作站图形工作站以其卓越的图以其卓越的图形性能和高速计算能力，成为形性能和高速计算能力，成为cadcad系统的主流系统的主流配置。配置。3、1993年年intelintel推出推出pentiumpentium微处理器，标志微处理器，标志着着pcpc时代的到来，以时代的到来，以solidworkssolidworks、solid solid edgsedgs和和mdtmdt为代表的基于为代表的基于windowswindows平台的平台的微机微机cadcad系统逐渐发展成为主流。系统逐渐发展成为主流。 cad/camcad/cam系统的硬件环境系统

24、的硬件环境显示器显示器1 1、显像管、显像管显示器（显示器（crt） 显像管显像管的断面球面：屏幕四角出现失真弯曲的断面球面：屏幕四角出现失真弯曲 平面直角显示器：减小四角的失真平面直角显示器：减小四角的失真和反光和反光 柱面显象管柱面显象管：垂直方向实现了完全的笔直垂直方向实现了完全的笔直 完全完全平面显示器平面显示器：屏幕屏幕失真、反光都被减小失真、反光都被减小 到了最低限度，画质清晰，到了最低限度，画质清晰， 色彩鲜艳。色彩鲜艳。cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境显示器显示器2 2、液晶显示器（液晶显示器（lcd）：工作电压低、功耗）：工作电压低、功耗小；无辐射；完

25、全平面，无闪烁；既轻又薄；小；无辐射；完全平面，无闪烁；既轻又薄；抗干扰性能强。抗干扰性能强。3 3、等离子体显示器（等离子体显示器（pdp）、场致显示器）、场致显示器（fed）、发光聚合体显示器（）、发光聚合体显示器（lep）等等）等等cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境-数控机床数控机床 数控机床是数字控制机床的简称，是数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使

26、机床动作并加工零件。从而使机床动作并加工零件。作为当今制作为当今制造业主流设备的数控机床，已经成为衡量造业主流设备的数控机床，已经成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志。一个国家制造业综合实力的重要标志。cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境- -数控机床数控机床cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境-测量机测量机测量机是逆向工程的关键设备之一。测量机是逆向工程的关键设备之一。逆向工程定义：将实物转变为逆向工程定义：将实物转变为cadcad模型相关的模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称。造技术的总称

27、。 测量工作原理：将被测物体置于三坐标测量测量工作原理：将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境-测量机测量机cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境-快速原形机快速原形机（rapid prototyping，简称，简称rp） 快速成型快速成型技术是在现代技术是在现代cad/camcad/cam技术、激光技技术、激光技术、计算机

28、数控技术、精密伺服驱动技术以及新术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上发展起来的。材料技术的基础上发展起来的。 rp rp技术的基本原理是：技术的基本原理是：“分层制造，逐层叠分层制造，逐层叠加加”， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台速成形系统就像是一台“立体打印机立体打印机”，又称，又称3d3d打印机打印机 。cad/camcad/cam系统的硬件环境系统的硬件环境-快速原形机快速原形机（rapid prototyping，简称，简称rp） 快速成形技术的优越性：快速成形技术的优越性：在无需准备任何模具、刀具和工

29、装卡具的情况下，直接接受产在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（品设计（cadcad）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，rprp技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的提高开发质量。由传统的 去除法去除法 到今天的到今天的 增长法增长法 ，由有模制造，由有模制造到无模制造，这就是到无模制造，这就是rprp技术对制造业产生的革命性意义。技术对制造业产生的革命性意义。 快速原形机制作的样品快速原形机制作的样品cad/c

30、amcad/cam系统的软件环境系统的软件环境系统软件系统软件 在在cad系统的软件环境中可以分为三类：软件环境中可以分为三类： 系统软件，应用平台和应用软件系统软件，应用平台和应用软件v系统软件：系统软件：主要包括操作系统、编译系统、用户主要包括操作系统、编译系统、用户界面管理、数据库系统、网络通信协议等底层软界面管理、数据库系统、网络通信协议等底层软件。如，件。如，unix，windows，linux，os2，oracle，db2，sql server，visual c+，object c，tcp/ip，xml等。cad/camcad/cam系统的软件环境系统的软件环境-应用平台应用平台1

31、)opengl图形平台：是为三维图形显示硬件开发的应用图形平台：是为三维图形显示硬件开发的应用程序编程接口，具有跨平台和网络透明性。主要功能有：程序编程接口，具有跨平台和网络透明性。主要功能有：几何图素绘制、几何图素绘制、3d坐标变换、支持光源模型、设置纹理坐标变换、支持光源模型、设置纹理材质。材质。2)acis几何平台：是第三代实体造型系统，特点是采用几何平台：是第三代实体造型系统，特点是采用面向对象思想构造数据模型，允许线框、曲面和实体混面向对象思想构造数据模型，允许线框、曲面和实体混合使用，鼓励合使用，鼓励cad软件公司在软件公司在acis上开发符合上开发符合step标标准的应用系统，准

32、的应用系统，acis构成这些系统的几何总线。构成这些系统的几何总线。3) parasoild几何平台几何平台:是世界上领先的三维几何建模组是世界上领先的三维几何建模组 件软件。利用该软件提供的核心功能，能够快速、稳定件软件。利用该软件提供的核心功能，能够快速、稳定 地对行业最复杂的产品建模。地对行业最复杂的产品建模。 cad/camcad/cam系统的软件环境系统的软件环境应用软件应用软件1）工程制图）工程制图 具有标准件库，可绘制任意复杂形状的零件的二维绘图。具有标准件库，可绘制任意复杂形状的零件的二维绘图。 autocad caxa2000 v2电子图版电子图版2） 工程设计工程设计 三维

33、设计，特征建模、曲面造型、零件装配、工程图自三维设计，特征建模、曲面造型、零件装配、工程图自 动输出。动输出。catia、euclid、pro/engineering、ug、 solidworks、mdt、caxa实体设计实体设计3） 工程制造工程制造 数控加工，能处理三维实体和曲面，确定数控加工，能处理三维实体和曲面，确定nc刀具轨迹，生刀具轨迹，生 成机床加工程序。成机床加工程序。mastercam、smartcam、camworks、 caxa制造工程师制造工程师v24） 虚拟样机虚拟样机 利用计算机技术建立机械系统的数学模型，进行仿真分析并利用计算机技术建立机械系统的数学模型，进行仿真

34、分析并 从图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性，从而从图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性，从而 修改并得到最优设计方案的技术；修改并得到最优设计方案的技术； cosmos 、working model、adams.四、四、cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介（一）国外（一）国外cad/camcad/cam商业软件商业软件v美国美国eds公司的公司的ug软件和软件和i-deasi-deas软件软件集成了美国航空航天、汽车工业的经验，成为机集成了美国航空航天、汽车工业的经验，成为机械集成化械集成化cad/cae/cam的主流软件之一。的主流软件之一。主要应用于航空

35、航天、汽车、通用机械、模具、主要应用于航空航天、汽车、通用机械、模具、家电等领域。家电等领域。曲面造型、数控加工是强项。分析功能较为薄弱，曲面造型、数控加工是强项。分析功能较为薄弱，但是提供了相关的分析软件接口。但是提供了相关的分析软件接口。2001年并购了年并购了sdrc公司（公司（ideas）。）。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v美国美国ptc公司的公司的pro/engineer软件软件pro/engineer是一个全参数化、基于特征和全是一个全参数化、基于特征和全信息相关的崭新系统。所有的功能模块构建在同信息相关的崭新系统。所有的功能模块构建在同一数据库结构之上。提

36、供了所有工程项目之间的一数据库结构之上。提供了所有工程项目之间的全关联。全关联。自带特征库。但在分析、制造方面相对较弱。自带特征库。但在分析、制造方面相对较弱。曲面处理适合于通用的机械设计中较常见的曲面曲面处理适合于通用的机械设计中较常见的曲面造型。造型。采用全参数化造型技术，比较适合于零件相对简采用全参数化造型技术，比较适合于零件相对简单，构成的部件比较复杂的产品设计。单，构成的部件比较复杂的产品设计。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v法国达索的法国达索的catia软件软件catia起起源于航空工业，其最大的标志客户即源于航空工业，其最大的标志客户即美国波音公司，波音公司

37、通过美国波音公司，波音公司通过 catia 建立起了建立起了一整套无纸飞机生产系统，取得了重大的成功。一整套无纸飞机生产系统，取得了重大的成功。catia是一个全面的是一个全面的cad/cam/cae/pdm应应用系统，有独特的装配草图生成工具。用系统，有独特的装配草图生成工具。具有很强的曲面造型功能，可进行有限元分析。具有很强的曲面造型功能，可进行有限元分析。一般的三维造型软件都是在三维空间内观察零件，一般的三维造型软件都是在三维空间内观察零件，但是但是catia能够进行四维空间的观察，也就是说能够进行四维空间的观察，也就是说该软件能够模拟观察者的视野进入到零件的内部该软件能够模拟观察者的视

38、野进入到零件的内部去观察零件，并且它还能够模拟真人进行装配。去观察零件，并且它还能够模拟真人进行装配。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介z solidworks软件软件 90年代初，微机性能大幅提高，而价格却一路下滑，微机年代初，微机性能大幅提高，而价格却一路下滑，微机卓越的性能足以运行三维卓越的性能足以运行三维 cad 软件。为了开发业界尚属空白的软件。为了开发业界尚属空白的基于基于 电脑平台的三维电脑平台的三维 cad 系统，系统，1993 年年 solidworks 公司公司成立，并于成立，并于 1995 年成功推出了年成功推出了 solidworks 软件，引起世界软

39、件，引起世界相关领域的一片赞叹。在相关领域的一片赞叹。在 solidworks 软件的促动下，软件的促动下，1998 年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在年开始，国内、外也陆续推出了相关软件；原来运行在 unix 操作系统的工作站操作系统的工作站 cad 软件，也从软件，也从 1999 年开始，将其程序移年开始，将其程序移植到植到 windows 操作系统中。操作系统中。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介z 第一个基于第一个基于 windows 平台的三维机械平台的三维机械 cad 软件软件 z 第一个创造了第一个创造了 feature manager 特征管理器

40、的设计思想特征管理器的设计思想 z 第一个在第一个在 windows 平台下实现的自顶向下的设计方法平台下实现的自顶向下的设计方法 z 第一个实现动态装配干涉检查的第一个实现动态装配干涉检查的 cad 软件软件 z 第一个实现智能化装配的第一个实现智能化装配的 cad 公司公司 z 第一个开发特征自动识别第一个开发特征自动识别 feature works 的软件公司的软件公司 z 第一个开发基于第一个开发基于 internet 的电子图板发布工具的电子图板发布工具(edrawing)的的 cad 公司公司 z 1997 年由法国达索公司以三亿一千万的高额市值将年由法国达索公司以三亿一千万的高额

41、市值将 solidworks 全资并购。功能强大、易学易用和技术创新是全资并购。功能强大、易学易用和技术创新是 solidworks 的三大特点的三大特点，使得，使得 solidworks 成为领先的、主流的三维成为领先的、主流的三维 cad 解决方案。解决方案。solidworks累计获得十七项国际大奖累计获得十七项国际大奖 cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介zsolidworks软件主要功能模块cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v美国美国autodesk公司的公司的autocad软件软件autocad是基于微机环境的交互式绘图软件，是基于微机环境的交互式

42、绘图软件，基本上是一个二维工程绘图软件，具有较强的绘基本上是一个二维工程绘图软件，具有较强的绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及方便用户的二次开发功能。并具有部分三维作图造便用户的二次开发功能。并具有部分三维作图造型能力。型能力。软件的数据文件格式软件的数据文件格式dxf已经成为世界上不同版已经成为世界上不同版本二维本二维cad系统之间交换数据的事实上的标准。系统之间交换数据的事实上的标准。mdt是该公司在机械行业推出的基于参数化特征、是该公司在机械行业推出的基于参数化特征、实体造型和曲面造型的微机实体造型和曲面造型的微机cad/cam软件。近软

43、件。近年来又推出了与年来又推出了与mdt功能类似的软件功能类似的软件inventor。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v美国美国bentley公司的公司的microstation软件软件bentley公司是一家全球范围的软件协同解决方案公司是一家全球范围的软件协同解决方案提供商。提供商。工程设计平台工程设计平台microstation是是bentley公司在建公司在建筑设计、土木工程、交通、加工工厂、离散制造筑设计、土木工程、交通、加工工厂、离散制造业、公用设施和通信网络等各领域解决方案的核业、公用设施和通信网络等各领域解决方案的核心。心。cad/camcad/cam应用软

44、件简介应用软件简介v英国的英国的delcam公司的公司的cad软件软件delcam是世界领先的专业化是世界领先的专业化cad/cam集成集成系统开发商。当今全世界唯一拥有大型数控加工系统开发商。当今全世界唯一拥有大型数控加工车间的车间的cad/cam软件公司，提供从设计、制造、软件公司，提供从设计、制造、测试到管理的全套产品测试到管理的全套产品。软件产品适用于具有复杂型体的产品、零件及模软件产品适用于具有复杂型体的产品、零件及模具的设计制造。广泛应用于航空航天、汽车、船具的设计制造。广泛应用于航空航天、汽车、船舶、内燃机、家用电器、轻工产品等行业。舶、内燃机、家用电器、轻工产品等行业。在塑料模

45、、压铸模、橡胶模、锻模、大型覆盖件在塑料模、压铸模、橡胶模、锻模、大型覆盖件冲压模、玻璃模具等的设计与制造方面具有明显冲压模、玻璃模具等的设计与制造方面具有明显优势。优势。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v以色列以色列cimatron 公司的公司的cimatron软件软件cimatron是基于是基于cad/cam/pdm的产品，软的产品，软件针对性较强，被更多地应用于模具开发设计。件针对性较强，被更多地应用于模具开发设计。软件提供一套全面的标准模架库，便于使用者进软件提供一套全面的标准模架库，便于使用者进行模具设计的分型、抽芯等工作。行模具设计的分型、抽芯等工作。提供在操作

46、过程中能进行动态检查功能。提供在操作过程中能进行动态检查功能。cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介( (二二) ) 国内的国内的cadcad软件软件（具有独立知识产权）（具有独立知识产权）v二维二维cad软件软件唐龙唐龙 北京航空航天大学北京航空航天大学 picadpicad 中科院凯思软件集团中科院凯思软件集团高华高华cadcad 清华和顺得容奇镇经济发展总公司清华和顺得容奇镇经济发展总公司 清华清华xtmcadxtmcad 清华和北京艾克斯特清华和北京艾克斯特cimscims技术公司技术公司caxacaxa电子图版电子图版 北京航空航天大学北京航空航天大学 开目开目cadc

47、ad 华中理工大学华中理工大学cad/camcad/cam应用软件简介应用软件简介v三维三维cadcad软件软件gems5.0gems5.0 清华同方清华同方金银花金银花3d cad 3d cad 北京航空航天大学北京航空航天大学 caxacaxa制造工程师制造工程师 北京航空航天大学北京航空航天大学 inte solidinte solid 华中理工大学华中理工大学gs-mcadgs-mcad 浙江大学浙江大学五、五、cad/camcad/cam技术的应用技术的应用 cad cad是一个包括范围很广的概念是一个包括范围很广的概念 产品设计（机械产品、电气、电子产品设计（机械产品、电气、电子

48、产品、轻工、纺织产品）产品、轻工、纺织产品） 工程设计（建筑、道路桥梁、工程）工程设计（建筑、道路桥梁、工程） 艺术艺术 （电影、动画、广告）（电影、动画、广告） 机械制造机械制造cadcad是应用最早、最为广泛的，重点是应用最早、最为广泛的，重点介绍机械介绍机械cadcad。cadcad设计对象设计对象cad在飞机设计上的应用飞机设计上的应用cad在汽车运输行业的应用cad在机械行业中的应用cad在电力/土木工程/农业中的应用cad在消费产品中的应用为电子行业设计更好的产品为家具与器具行业设计更好的产品cad在国外航空应用范例国外航空应用范例美国波音美国波音777777是是cad/camca

49、d/cam技术的应用典范：技术的应用典范：z19901990年年1010月正式启动，首次实现了全数月正式启动，首次实现了全数字化设计的字化设计的“无纸飞机无纸飞机”z 周期缩短周期缩短40；成本；成本 降低降低25；返工率降；返工率降 低低75。z研制总周期缩短研制总周期缩短 到四年半到四年半 cad在国外航空业应用范例国外航空业应用范例cad在国外航空业应用范例国外航空业应用范例空中客车空中客车a380： 试制周期从试制周期从4年年 缩短为缩短为2.5年。年。 cad在我国航空业应用范例国航空业应用范例飞豹飞豹我国第一代超音速歼击轰炸机我国第一代超音速歼击轰炸机19981998年，第二届珠海

50、国际航空展首次亮相；年，第二届珠海国际航空展首次亮相；19991999年，建国年，建国5050周年阅兵式上，参加阅兵；周年阅兵式上，参加阅兵；19991999年，改型，采用全机无纸数字化设计；年，改型，采用全机无纸数字化设计；cad在教学上的应用应用cad在教学上的应用应用机械设计机械设计机械设计课程设计：减速箱机械设计课程设计：减速箱cad在教学上的应用应用专业课程设计专业课程设计专业课程设计：模具设计专业课程设计：模具设计落料拉深复合模的装配和工作动画落料拉深复合模的装配和工作动画cad在教学上的应用应用专业课程设计专业课程设计cad在教学上的应用应用专业课程综合实验专业课程综合实验cad

51、在教学上的应用应用毕业设计毕业设计机械手，用以在实验台上移动盛放液体的试剂盒机械手，用以在实验台上移动盛放液体的试剂盒solidworks软件特点zsolidworkssolidworks机械设计自动化软件是一个基于机械设计自动化软件是一个基于特征特征的、的、参数化参数化实体建模三维设计工具。实体建模三维设计工具。 主要功能模主要功能模块：零件设计、装配体、工程图，实现了三个设块：零件设计、装配体、工程图，实现了三个设计阶段的计阶段的全相关全相关技术。安装在技术。安装在windows nt windows nt 、windows7windows7、windowsxpwindowsxp微机平台上，具有全中文微机平台上，具有全中文windowswindows图形用户界面图形用户界面, , 易学易用。易学易用。solidworks软件基于特征z特征特征：solidworkssolidworks中的零件或三维模型是由许中的零件或三维模型是由许多单独的几何体组成，这些几何体就叫多单独的几何体组成，这些几何体就叫特征。特征。特征特征特征特征特