华科大CAD技术及应用基础课件第2讲 CAD系统结构

2.

CAD系统简介2.1CAD系统的构成与分类

2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件2.4图形接口与数据交换标准2.5CAD系统的设计与选择2.6主要CAD系统介绍

2.1

CAD系统的构成

三个基本构成计算机

：中央处理器，存储器，输入设备（键盘），显示设备图形输入设备图形输出设备

CAD系统的分类

大型机系统（Mainframe-basedsystem）小型机系统（Minicomputer-basedsystem）工程工作站系统(Workstation-basedsystem)微型机系统(Microcomputer-basedsystem)大(中)型机系统以大型机为主机，集中配备某些公用的外部设备

主机功能强

当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢一旦主机发生故障，整个系统就不能工作价格昂贵

小型机系统

与大型机系统在形式上非常类似，只不过用小型机或超小型机代替图中的主机，用户工作站数量较少，一般在4-6个

在速度、精度、存储、计算能力等方面完全满足了复杂CAD／CAM的要求

这种系统经常与软件配在一起销售给用户，这就是70-80年代盛极一时的Turnkeysystem工程工作站系统

工作站系统设计遵循这样一种思想：一个工程师使用一台计算机；而且还能使用所有的计算机。前半句话意味着放弃了多用户分时系统的结构，后半句话意味着采用网络技术（集群）系统的单用户性质，保证了优良的时间响应，提高了用户的工作效率。

工作站本身具有强大的分布式计算功能，能够支持复杂的CAD作业，能支持多任务进程微型机系统

每台微机只配一个图形终端以保证对操作命令的快速响应发展非常迅速在速度、精度、内外存容量等方面已能满足CAD应用的要求，且价格越来越便宜

微机上的各种软件，从图形软件、工程分析软件及各种应用软件，满足了用户的大部分要求

现代网络技术能将许多微机及公共外设连在一起，做到网内资源共享

微机在速度及内外存方面的限制，使某些大型工程分析，复杂三维造型等CAD作业在微机上运行还有一定的困难。

CAD系统的网络结构

作用信息交流资源共享局域网(LAN：LocalAreaNetwork)星网

环网

总线网

星网网的中心是一台计算机，也称服务器，一般采用大中型机或超级小型机，周围是若干无外存的工作站，也称无盘结点

星网的优点是所有网上用户均能使用中心计算机上的数据库；缺点是一旦中心计算机出故障，则整个系统不能工作。

环网通用于工程工作站或微机连网

它的优点是网内用户能共享任一结点上的数据库或文件；此外，当某结点发生故障时，其余结点可照常工作。

总线网适用于将差别较大的设备连入网中公共总线可长达2.5km，可接1024个设备，不够时，用中继器再接一条，形成分叉的树形结构。以太网(Ethernet)2.

CAD系统简介2.1CAD系统的构成与分类2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件

2.4CAD系统的设计与选择2.5主要CAD系统介绍

2.2CAD系统的硬件组成主机

外存储器

键盘

图形输入设备

绘图输出设备

图形显示设备

2.2.1主机组成中央处理机(CPU：CentralProcessingUnit)主存储器(也称内存)中央处理机(CPU)CPU包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都有寄存器作为暂时的信息写入与取出的地方，存取速度均比从主存储器中存取要快。

主存储器（内存）主存储器用来存放指令、数据及运算结果(也包括中间结果)主存储器一般包括：随机读写存储器(RAM：RandomAccessMemory)存放各种输入、输出数据及中间结果与外存储器交换信息RAM中信息既可读出，也可写入只读存储器(ROM：ReadOnlyMemory)信息只能读出，不可写入，故信息是不变的，断电后不会丢失一般用来存放固定程序，如管理、监控、汇编、诊断程序等主机的技术指标运算速度时钟频率(或称主频)单位：MHz(兆赫)MIPS〔106指令／s〕每秒处理指令的平均数字长CPU每执行一条指令可以从内存提取和处理的数据位数,32位，64位

内存容量内存越大，可容纳和处理的程序和数据量就愈大。

2.2.2外存储设备用来存放暂时不用或等待调用的程序、数据等信息。当使用这些信息时，由操作系统根据命令调入内存。外存储器的特点是容量大但存取速度慢。常见种类有：磁带机

磁盘驱动器（软盘、硬盘）

光盘驱动器

磁带机存储介质是磁带，只能顺序存取的设备存取速度较慢，但成本低，存储容量大它是理想的系统的备份设备作为备份，将系统其他存储设备上的信息拷贝在磁带上，一旦系由于人为或突然事故而破坏了其他存储器上的资料，则磁带上的备份就可以重新装入，从而确保整个系统的正常运行，以及数据资料的正确性磁盘驱动器

磁盘驱动器是一种可随机存取的存储设备其存储介质为磁性圆盘，两种结构形式硬盘它是由一组同轴的金属圆盘(表面涂覆一薄层磁性物质)、读写头和驱动器所组成的密封机构。它的旋转速度很高，具有很高的数据读写速度硬盘的容量很大。软盘软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片，其上涂覆一薄层磁性材料。两种尺寸，旧尺寸是5英寸，新的3.5英寸。

光盘驱动器

存储介质是光盘采用激光技术进行海量存储，单片双面光盘存储量达2GB，光盘存取速度与硬盘相当只读光盘，只读光盘驱动器称为CD-ROM可以反复读写的光盘

可移动存储设备一、大容量磁盘/驱动器

二、可擦写光盘/驱动器

三、活动硬盘

四、闪存类存储器

一、大容量磁盘/驱动器

它与软盘结构基本相同，容量多在100MB以上。磁盘驱动器的盘片都是专用的，它们不能在其它驱动器上进行读写。这类设备同计算机连接一般是通过SCSI接口。这就要求用户的计算机必须配备SCSI卡或主板集成SCSI控制芯片。用户的购买欲会因为不得不再花费一笔钱购买SCSI设备而受到抑制。还有部分此类设备是采用USB接口或并口连接，虽然一般的计算机都有这两种接口，但是传输速度要比SCSI低很多。

二、可擦写光盘/驱动器

可擦写光盘一般指各种CD-R/CD-RW/MO，有固定的规格和容量。CD-R/CD-RW为600M/650M，MO容量从128M到2.6G不等，但一般常用640M的盘片。光盘驱动器的容量、性能和所用盘片与其它移动存储器有着本质上的不同，一是工作原理，二是使用的存储介质，三是速度方面的要求，还远远不能与硬盘或移动式硬盘相比，充其量只能作为一种保存数据的工具而已。但由于当今CD-ROM已经十分普及，因此，光盘介质有着其它产品无法比拟的传播优势。可擦写光盘/驱动器CD-R，简单地讲，是指可以一次写入、多次读取的光盘刻录机。其工作原理就是在空白的CD盘片上“烧制”出“数据孔”，这些“数据孔”也就是记录数据的反射点。因此，所有经CD-R刻出的盘片都可以在普通CD-ROM上顺利读出，这是CD-R的最大优势。CD-R的另一大优势就是盘片便宜。CD-RW是指可以多次写入、多次读取的可擦写光盘刻录机。和CD-R相比，CD-RW多了可以改写CD-RW盘片的功能，其它基本相同，价钱并不贵多少。MO的全名为MagnetoOptical，它是结合光学与电磁学的一种可重复擦写存储技术。当前市场上的MO驱动器主要有3英寸和5英寸两种，容量从128M到2.6G不等。但MO驱动器并不能读取CD-ROM的盘片，而CD-ROM也不兼容MO盘片。MO驱动器体积小，防震性能好，安装时不需要任何驱动程序，操作简便，而且读取速度超过了固定硬盘、大容量软驱等同类存储介质，稳定性极高，以及相对低廉的存储费用优势。在价格方面，比较便宜的3英寸640MMO驱动器只需约2500元，盘片价格为150元，属于消费者能承受的范围内。三、活动硬盘

活动硬盘按不同的连接方式分为两大类：一类是机架内置式活动硬盘，可内置于机箱的5英寸机架上，运转电力由机箱电源提供。硬盘安放在一个可抽取的硬盘盒中，可抽出并随意移动。此类硬盘盒一般内置普通硬盘，连接方式也与普通硬盘无异，因此对系统没有特殊要求，传输速度在所有移动存储方案中是最快的。机架内置式活动硬盘盒售价较为低廉，一次性购买多个配备于有数据交换要求的计算机上，也不失为一种性价比较高的解决方案。还有一点需要注意的是：机架内置式活动硬盘采用的是普通硬盘，因此在移动中抗震性比较差，不适合担当重要关键数据的转移工作。另一类为外置式活动硬盘，外置于机箱之外，由外接DC电源供电，通过USB（12MB/s）或IEEE1394（400Mb/s）火线接口与计算机连接。此类硬盘盒一般内置的是笔记本电脑硬盘，在性能上比普通硬盘稍差，但抗震性较高，同时每单位存储空间的成本也高。比起SCSI接口卡来说，IEEE1394接口卡价格确实不高。随着IEEE1394的普及，此类外置式活动硬盘将成为数据移动存储的主流。四、闪存类存储器闪存类存储器的存储介质有别于上述移动存储器的磁介质和光介质，为半导体电介质。较著名的产品有Iomega的Clik！（PC卡），DIAMOND公司的RIO（MP3播放器），SONY公司的MemoryStick（记忆棒）及其它USB读卡器（存储介质为各种闪存卡）。CF存储卡和CF卡式硬盘最早是作为数码相机的存储介质，随着CFⅠ/Ⅱ型插槽应用的不断普及，现在不仅在数码相机里可以使用CF卡，在掌上电脑以及其它一些拥有CF插槽的设备中也可以使用这种存储设备了。尤其是IBM的CF微型硬盘，在小小的一张卡里最大可以容纳几个GB的数据。闪存类存储器具有体积小、可靠性高等优点。闪存芯片是非易失性存储器，即存储数据是不需要电压维持的，所消耗的能源主要是用在读写数据的。闪存类存储器可靠性比较高，因为它是一种名符其实的“固态存储介质”，也就不存在什么磁头与盘片之间产生的碰撞，所以不怕磕碰，在进行读写操作时也可以抵抗高达2000Gs的冲击，因此用户不必担心因为自己的失误而使资料受到损坏。闪存类存储器最大的缺点就是存储介质价格昂贵。容量不大，无法用于大规模的数据转移。键盘字符键用来输入数据和程序功能键用来输入一个命令或执行一个程序控制键用来对屏幕和程序进行特殊处理2.2.3图形输入设备

三种类型定位设备操作方式是控制屏幕上的光标并确定它的位置定位设备除了定位功能外，还兼有拾取目标、选择对象、跟踪录入、及徒手画草图等具体的物理设备有图形输入板及其触笔、光笔、鼠标器、操纵杆(Joystick)及跟踪球数字化仪能将放在上面的图形用游标器指点摘取大量的点，进行数字化后存储起来图象输入设备如摄象机、录象机、扫描仪(Scanner)等，图形经图象数字化及图象处理后输出光笔(LightPen)

检测屏幕上图形的光强，从而使计算机就可知道光笔所指的位置。

定位、拾取和跟踪

鼠标器(Mouse)

60年代后期才出现，目前应用十分普遍

两种类型

机械式鼠标器底部装有一对轴线相互垂直的金属滚轮，当在桌面上移动鼠标器时，滚轮的转动转化成x、y方向的数值被记录下来,并相应地移动屏幕上的光标

光学鼠标器底部有一光源，当鼠标在专用的鼠标板上移动时，采用光束调制及光学编码技术，测出鼠标移动量，随之驱动屏幕光标作相应移动

鼠标按键可用程序定义，使它们在按下时实现不同的操作功能。

数字化仪(Digitizer)

图形输入板(DigitizingTablet)数字化仪台面大，常见尺寸为900×1200及l200×l300(mm)，分辨率和精度分别可达0.025和0.076(mm)；定位工具是带有十字叉丝的游标器。图形输入板较小，尺寸为280×280到900×900(mm)，分辨率也低，一般为0.13mm。定位工具是细长的触笔数字化仪(Digitizer)

图形输入板(DigitizingTablet)二者的工作原理相同操作时触笔或游标叉丝对准某一点，并按下按钮，这时靠某种藕合原理，如电磁耦合产生信号，经A／D转换为(x,y)坐标，送给计算机数字化仪(Digitizer)

图形输入板(DigitizingTablet)数字化仪时常用来摘取放在它上面的工程图上的大量点，经数字化后存储起来，以此作为图形输入的一种手段。图形输入板则更多地用于交互设计，使用时大多数划出一个台板图形区，其余部分放置菜单，称为菜单区。台板图形区与显示屏之间存在一种映射关系．屏幕光标将随触笔或游标的移动而移动，如移出了台板图形区范围，屏幕光标将随之消失。图形扫描仪

将图像通过光电扫描生成点阵信息存储到计算机内。在CAD作业中，可以将图纸扫描到计算机内形成点阵文件，再经专门的矢量化识别程序自动生成矢量文件,从而交由大多数CAD绘图系统进行处理。这种技术大大缩短了已有图纸的输入时间，其缺点是矢量识别的正确率不是很理想，但仍是建立大型图库的有效方法。其他图形输入设备逆向工程三坐标测量仪激光扫描仪2.2.4绘图输出设备

CAD系统设计的结果在大部分情况下仍然要画在纸上，以便在生产中使用及交流。这类输出设备统称为硬拷贝机，常见的有:打印机绘图机打印机

打印机既能打印字符型文件，又能打印图形，是最廉价的输出设备。可分撞击式与非撞击式两种。前者用得最多的是点阵打印机，打印头分别有9，24，32针等几种，由计算机控制每个针头的搏击，通过色带印在纸上。非撞击式打印机可采用喷墨技术、激光技术、静电复印技术等，这类打印机速度快，无噪声，但目前价格较贵。

自动绘图机

滚筒式平台式平面电机型其他新型绘图机，如静电绘图机、喷墨绘图机、缩微胶片绘图机等滚筒式

x,y向驱动部分：图中1和5两台步进电机分别使滚筒旋转(产生x向运动)和笔架移动(产生y向运动)，使笔在纸上画出各种图形。Z向驱动部分。用电磁铁控制抬笔与落笔。送纸部分。使纸与滚筒一起移动。人工调整操作部分。调整绘图位置，使图形画在合适位置上。平台式

滚筒式绘图机结构简单，占地面积小，价格较低，所绘图纸可长达数十米，但速度低，精度较差，广泛用在机械与土建等行业中。平台式特点是台面大，可达2×6m，精度高，速度快，适用于造船、汽车、飞机及大规模集成电路的图形输出；缺点是结构复杂，占地面积大，价格贵。

平面电机型

滚筒式及平台式绘图机的共同特点是将计算机送来的图形信息变成执行电机的脉冲信号，执行电机通过一套机械传动装置驱动画笔移动。因此它们的绘图速度和精度都受到机械传动系统的影响，一般绘图速度在3—30m／min之间，而且随机械磨损的增加绘图精度降低。

1968年发明了直线电机，于是出现了平面电机型绘图机，省掉了机械传动系统，直接由平面电机控制绘图头移动，速度快，精度高，绘图速度可达60-90m／min。平面电机型台板实际是平面电机的定子。绘图头内有四个“动子”，与台板(定子)相互作用产生移动，其中两个动子控制X方向移动，另两个则控制y方向移动。笔架装在绘图头上。自动绘图机的主要技术指标

绘图速度一般为l2-48m／min步距（分辨率）一般为0.01-0.1mm／步，步距越小，图形精度越高绘图精度静态精度。画笔单方向移动时．实际移动距离与按脉冲计算的位移差重复精度。画笔从出发点移动一定距离后，再回到出发点，出发点与实际终点之间的偏差零位精度。画笔从零位移动到允许的最大距离后，再返回零位时，零位与实际终点间的偏差

功能有绘图幅面的大小(A0、A1和A3等)画笔数量；其它辅助功能(如插补功能、曲线拟合功能等)2.2.5图形显示设备

阴极射线管(CRT：CathodeRayTube)占统治地位的显示器件液晶显示等离子体显示其他显示器激光显示光二极管显示CRT显示器工作原理CRT的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏转系统及荧光屏组成CRT显示器工作原理电子枪产生沿着管轴方向(Z抽)的电子束，能控制电子束强度电子枪发射出的电子分散在各个方向，聚焦系统将它们集中，使电子束在荧光屏上聚焦成一个细小的圆点为使光点在荧光屏上移动，必须采用偏转系统使电子束偏转，产生产生X及Y方向的偏转位于管壁内侧的荧光层受高速电子束的轰击而发生光点，在电子束停止轰击后，人们观察到的是待续发出的磷光，称为余辉(余辉时间非常短暂，一般在0.5-1ms之间)由上可见，我们可以在计算机与CRT间安排一个显示控制环节，该环节接受来自计算机的图形信息，然后将其转换成偏转系统所需的控制信号以及电子枪的控制信号，控制电子束的偏转及明暗强度，产生图形及字符。分辨率电子束产生的光点直径通常为0.25-0.5mm,若取屏幕的有效面积为30×30cm2，则可在屏幕上构成了1024×1024个网格,也称为栅格，其单位约等于0.3mm。

同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，称分辨率高（分辨率是指两个光点之间的最小距离，是指分辨能力大小的物理量）。分辨率越高图形线条越平滑，图形越清晰。目前微机显示器的光点有约0.26及0.32mm等，分辨率可达1024×768扫描方式图形显示器按电子束的扫描方式分为随机扫描与光栅扫描两种随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔画出的，其顺序完全按用户的绘图指令来决定，如图(a)光栅扫描则像电视机那样，电子束从左到右，从上到下按固定的频率扫描，遇到图形时，相应栅格发光由此显示出图形或字符，如图(b)。使用光栅扫描方式的显示器称为光栅显示器光栅显示器的工作原理将显示屏按水平及垂直方式划分成矩阵，将划分成的单元称为象素，每个象素有自己的屏地址，假如屏的分辨率为N×M，则意味着有N列及M行的象素把要显示的图形也按此方式离散成象素，每个象素有一定的值，该值代表该点的明暗度或颜色，此过程称为图形的光栅化。光栅化后的象素是与屏幕一一对应的，通过图象显示系统，由显示处理器逐行取出象素信息，再由偏转及颜色系统将信息进行D/A转换，在CRT屏幕上显示出来。特点这种显示原理与原始图形的复杂程度无关由于电子束轰击荧光层产生亮点的时间十分短暂，所以要想保持图形不闪烁，就必须以30-60次／s的频率刷新图像光栅显示器的工作原理液晶显示器液晶显示器(lcd)是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（lcd）的原理与阴极射线管显示器（crt）大不相同。lcd是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。等离子体显示屏（PLASMADISPLAYPANEL）PDP由数十万个充有NE(氖)、HE(氦),XE(氙),AR(氩)等惰性气体并带有荧光涂层的放电单元组成.在给这些放电单元注入高压后,荧光涂层被激励发光,产生红,绿,蓝(R,G,B)三色光.通过控制RGB的混合比例,可以产生多种颜色。

由于这些放电单元可以制作在非常薄的两块玻璃板内,因此等离子体显示屏具有非常薄的优点,是制作大屏幕显示屏的理想材料。由于PDP本身能够发光,其图像显示效果能够达到甚至超过传统的显象管显示,这是其它显示屏(如液晶显示,投影显示,背投影显示等)所无法比拟的。象素的灰度和颜色光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地址与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数可不同当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑白效果，如有8位(如图中所示，也称位面1到位面8)，则每个象素值的变化有256种，就可用来表示不同灰度或颜色，图形就有灰度和彩色常用的是4位或8位,16位，24位,32位，可以表示十分丰富的色彩等级2.

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2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件

2.4图形接口与数据交换标准2.5CAD系统的设计与选择2.6主要CAD系统介绍

2.3CAD系统的软件组成CAD软件系统的发展

CAD系统作为计算机应用系统的一个重要分支，经历了三个发展阶段：集中式系统：一台主机控制多台终端（早期模式，80年代中期，微机没普及）；分离式系统：一台主机一套系统，毫无关系，工作站与微机的发展；分布式系统：网络时代的产物，C/S或B/S结构，支持异地、异构（采用工作站和微机网络系统）2.3CAD系统的软件组成2.3.1系统组成系统软件支撑软件应用软件CAD组成层次架构2.3.2系统软件概念提供CAD运行环境的通用软件或工具软件分类操作系统

Windows、Unix、Linux、Dos、Os等数据库管理系统（DBMS）

SQLserver、ORACLE、SYBASE、ACCESS网络服务软件服务器操作系统、文件服务器软件、通信软件等基础算法、界面支撑类库

VC＋＋，VB的基础算法、图形界面类库2.3.3支撑软件概念在系统软件的基础上开发的满足CAD用户一些共同需要的通用软件或工具软件分类计算机分析软件常用数学方法库及其可视化有限元分析优化设计集成化CAD/CAM/CAE软件

AutoCAD、SolidWorks、UG、ProE、CATIA数据库管理系统（DBMS）图形核心系统（GKS,Parasolid,ACIS）数据交换接口2.3.4应用软件在系统软件、支撑软件的基础上，针对某一专门领域的需要而研制的软件通常由用户结合当前设计工作自行开发，也称为“二次开发”与支撑软件比较：应用软件主要是为某一特定产品开发出来的软件，而支撑软件是一些通用性的软件应用软件通常利用已有的支撑软件的技术及二次开发功能，而不是从头开始支撑软件一般市场上买的到，而应用软件需要用户开发应用软件逐步商品化成通用软件后，也可以称为支撑软件2.

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2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件2.4图形核心与数据交换标准2.5CAD系统的设计与选择2.6主要CAD系统介绍

图形核心系统向高级语言提供相应的接口程序(函数库)，以实现图形向设备的输出依赖于所用的操作系统的图形接口BorlandC++的DOS版提供BGI接口Windows的GUI提供与设备无关的绘图函数UNIX操作系统由具有统一接口的Xlib库统一不同硬件环境和操作系统平台下的接口GKS、GKS-3D、PHIGS、GL/OpenGLParasolidACIS数据交换标准为了满足不同CAx应用系统之间对工程产品数据模型的交换、共享需要，制订了图形(产品)信息交换标准DXF:DataExchangeFormatIGES:InitialGraphicsExchangeSpecificationSTEP:StandardfortheExchangeofProductmodelDataIGES在不同的CAD/CAM系统之间进行交换数据过去常采用的方法是把一个系统产生的数据文件翻译成另一个CAD/CAM系统能识别的数据文件

多个CAD/CAM系统就需要多个翻译器基本图形转换规范IGES如数据要从系统A传递到系统B，必须由系统A中的IGES前处理器把这些传送的数据格式转换为IGES格式，再由系统B中的IGES后处理器把其从IGES格式转换为该系统内部的数据格式，反之亦然IGES1982年成为ANSI标准，目前虽然不是ISO标准，实际上已是工业标准IGES特点数据格式相对简单不能精确地完整转换数据，其原因是在不同的CAD/CAM系统之间许多概念不一样，使得某些定义数据或信息会丢失在转换数据的过程中可能会产生错误，且很难确定，常要人工去处理IGES文件产生的数据量太大STEP

国际标准化组织ISO制定产品数据模型转换标准STEP克服IGES存在的问题，扩大转换CAD/CAM系统中几何、拓扑数据的范围

产品数据模型覆盖产品整个生命周期，全面定义了产品所以得数据单元，包括设计、分析、制造、测试、检验零部件或机构所需的几何、拓扑、公差、关系、属性和性能等数据

针对不同的领域制定了相应的应用协议，覆盖的领域包括二维工程图、一般机械设计和工艺、造船、建筑、汽车制造

2.

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2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件2.4图形接口与数据交换标准2.5CAD系统的设计与选择2.6主要CAD系统介绍

2.5CAD系统设计与选型原则明确系统的需求

设计哪类产品，解决问题的深度要达到的具体目标，存在的关键技术确定近期目标与长远目标

近期目标根据人力、资金、现有技术水平长远目标考虑到将来的发展确定系统的集成水平

数据库、网络、数据交换、各种接口等CAD系统的设计原则选择CAD系统的准则

硬件系统要有良好的开放性且符合工业标准

软件系统要满足以下三点要求

用标准操作系统良好的用户界面齐全的技术文档，优良的可读性功能足够（零件、曲面、装配、绘图、接口、专业功能等）

良好的二次开发接口

可靠性高，维护简单，性能价格比优良

良好的售后服务、持续的支持能力主要商用CAD、CAE系统AutoCAD由美国AutoDesk公司支持SolidworksPro/ECATIA由法国Dassault公司开发，IBM公司统一销售UGNX由美国麦道(MD)公司开发，现将I－deas并购ANSYSMSCNASTRANADAMS由美国SolidWorks公司开发，现被Dassault并购

PTCMSCMSCMSC2.

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2.2CAD系统的硬件

2.3CAD系统的软件2.4图形接口与数据交换标准2.5CAD系统的设计与选择2.6主要CAD系统介绍

2.6常用CAD软件简介Solidwork最早基于Windows原创的三维设计软件产品友好的界面，易学易用、价格便宜、性价比高完全自动捕捉设计意图和引导设计修改装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件，支持“自顶而下”方法还是“自底而上”的方法进行装配设计全面的零件实体建模功能，二维和三维全关联标注和细节绘制工具，能快捷地工程图纸具有全相关的钣金设计能力提供完整的、免费的开发工具(API)，用户可以用微软的VisualBasic、VisualC++或其它支持OLE的编程语言建立自己的应用方案丰富的数据转换接口Pro/EPro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型建立在统一基层上的数据库上，工程中的资料全部来自一个库，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上Pro/E发展了三维线框设计的思想，首先建立基准面，在基准面上勾画二维草图，用扫成法将二维轮廓引伸成三维形体。依次更换参考面，用显式操作生成形体，尽量避免面面求交、裁剪的集合运算。随时记录特征元素的生成操作过程，当修改标注尺寸值后，用尺寸驱动方法修改相应二维轮廓，重新运行零件设计过程的全部操作命令，由此实现参数化特征建模，使曲面、实体、参数化特征设计融为一体，可以任意构造复杂零件和装配件，而且修改设计方便。CATIA达索飞机公司67年用Bézier曲面建立飞机外形数学模型，70年展开幻影数字化设计。74年扩大CAD规模，从美国引进洛克希德飞机公司CADAM系统，75年100万美元引进CADAM源程序。77年开发三维交互CAD软件，78年投入使用CATIA。同时建立主数据库，统一管ADAM二维结构图和CATIA三维模型文件。81年IBM公司开始负责经销CATIA系统，并组建达索系统公司。90年IBM用2.7亿美元收购CADAM，92年托付达索管理，97年3.1亿美元收购SolidWorks，97年1.05亿美元收购Deneb精益制造布局仿真软件Delmia，98年在美成立ENOVIA公司开发PDMII，98年达索接管法国马特拉（MATRA）的CAD/CAM业务，包括Euclid等，99年收购Sma