计算机辅助设计与制造技术.ppt

1、计算机辅助设计技术基础教程、清华大学电脑基础教育课程系列教材唐龙等编写、第一章CAD技术概述、1.1 CAD技术应用和开发概述1.2 CAD系统的硬件和软件技术基础、1.1 CAD技术应用和开发概述1.1.1计算机辅助设计(CAD)的概念CAD是工程技术人员和计算机的结合。将人类的决策判断、创造力、计算机的高速计算、信息存储等功能有机地结合起来，达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。简而言之，CAD是工程技术人员利用计算机达到最佳设计目的。CAD概念的本质是：(1)人机自身的长处；(2)人机交互结合；(3)最佳设计效率。CAD技术的主要作用如下： (1)提高设计质量和设计效率(2)充分

2、发挥设计师的创造力。(3)缩短产品设计周期。1.1.2 CAD技术的重要应用节目CAD是计算机科学和工程设计学科组合形成的新技术，计算机是工程中最具影响力的应用技术之一。CAD技术被美国国立工程科学院评为当代十大最优秀的工程技术成果之一。军事工业、民间工业、建筑业、制造加工业等机械、电子、轻型工业、文体、电影广告业等离不开CAD技术。CAD技术是企业界为争夺市场份额和生存发展而不可或缺的渡边杏手段。在制造业中的应用：例如，波音777飞机是世界上第一架实现无纸化设计和制造的飞机。在工程领域的应用：建筑设计CAD、电子沙盘机械设计CAD等。模拟模拟和动画制作：“未来世界”、“玩具故事”、“侏罗纪公

3、园”等轻工业中的电影制作应用节目：模具CAD、服装CAD等医学中的应用：电脑辅助手术计划和手术模拟。电路应用节目：超大规模集成电路设计和制造，我们科技部在CAD应用工程2000年计划大纲中表示：“到2000年，国民经济主要部门的科学研究、设计单位、企业全面普及CAD技术，实现淘汰(参见传统设计的跟踪版)，提高智能劳动效率，促进我国CAD市场的普及，CAD到2000年，我国机械制造业应用CAD技术的普及率和复盖率均达到70%以上。工程设计行业的CAD技术普及率和复盖率均达到100%。CAD技术在我国工程和产品设计中的一些应用实例：(1)利用CAD技术在沈阳市变压器厂输出三峡工程项目三维彩色产品设

4、计图和电脑分析数据，获得了三峡工程的投标项目。(2)在鲁东造船厂应用CAD技术后，生产技术准备周期缩短了三分之一以上，朝鲜的设计开发能力提高了一倍。(3)西北电力设计院利用CAD系统建设了渭河发电厂主厂房三维模型，自动验证了牙齿厂的原始设计方案，共发现了6处图纸中隐藏的错误，立即纠正。(4)在全球化工工程公司应用CAD技术、板面乙烯工厂工程中，检测到冲突后，纠正95%以上的错误，在总长20多万米的管道设计中，工程结束后剩下的钢管渡边杏10米。1.1.3 CAD技术应用实例图，某些图形网站(例如在各个领域的应用效果)。1.1.4 CAD技术发展过程CAD技术随着计算机和外围设备、图形输入/输出设

5、备、软件技术的发展而发展。(1)准备和诞生期(20世纪5060年代)电子管电脑1950 MIT显示了简单图形的图形显示器1958年卡尔科姆鼓绘图仪20世纪50年代末的SAGE战术防空系统，(2)蓬勃发展和应用时机(20世纪60年代)1962年，Ivanss电脑和图形设备价钱昂贵，技术复杂。开发计算机图形学，例如Coons曲面。(3)广泛应用(20世纪70年代)，集成电路电脑、计算机平台性能大幅提高。将显示基于迷你电脑的CAD系统。图形设备相继上市，很完美。绘图软件和CAD应用程序节目支持软件(CAD applications support)持续忠实和改进。(4)飞跃发展时期(20世纪80年代

6、)，大规模、超大规模集成电路、微机市场进入。UNIX电脑工作站发布，支持UNIX系统。绘图软件更加成熟。(5)在逐渐成熟的时期(20世纪90年代)，出现了基于PC平台的低成本CAD系统。标准化CAD系统：CGI、GKS、GKS-3D、PHIGS、OpenGL、IGES、STEP。智能CAD系统。集成。科学计算可视化，虚拟设计，虚拟制造。1.1.5 CAD软件技术的发展以机械行业为例，描述了CAD软件技术的发展过程。20世纪60年代CAD的主要技术特征是交互式2D绘图和3D线框模型。20世纪70年代，CAD的主要技术特征是代表软件CATIA的自由曲线曲面生成算法和曲面建模理论。20世纪80年代，

7、CAD的主要技术特征以实体建模理论和几何建模方法代表了软件I-DEAS。20世纪90年代，CAD技术的基本理论主要由PTC的Pro/Engineer代表的参数建模理论和SDRC的I-DEAS代表的变量建模理论形成了基于特征的实体建模技术。1.1.6发展趋势计算机化，集成，智能，网络，可视化，并行，标准化。什么是1.2 CAD系统的基于硬件和软件技术的CAD系统？CAD系统基于电脑硬件、系统软件和支持软件、以应用软件为中心的工程设计问题导向的信息处理系统。CAD系统和常规电脑系统之间的区别：常规电脑系统：电脑周边设备。CAD系统：人与电脑和外围设备协同工作的系统。基本功能是交互(对话功能)。1.

8、2.1 CAD系统结构和功能1。CAD系统的结构可以用分层结构来描述。硬件平台：网络、电脑、绘图仪、打印机.操作系统：windows 3.x、windows 95/98/nt、UNIX、网络协议：t Pro/E.CAD工程应用软件.硬件系统、系统软件、支持软件、应用软件、CAD系统体系结构、2。系统功能分析(1 (2)软件基本功能：对于机械产品CAD系统，必须具有产品几何图形建模功能(线框、曲面和实体建模)、二维和三维图形处理功能、有限元分析功能、设计过程最优化以及数据库管理功能。CAD软件、仅CAD软件、启用CAD的软件、最优化方法库、启用图形的软件、数据库软件、有限元分析软件、3。CAD系

9、统软件层，(1)系统软件主要用于电脑管理，操作系统包括Windows 95/98、UNIX、windows UNIX等。语言编译系统：Visual C/C、Visual Basic、AutoLisp等。(2)支持软件是为满足CAD/CAM用户的共同需要而开发的通用软件。数据库管理系统：Foxpro/ORACLE/INFORMIX/Sybase等。电脑分析软件：ANSYS/NASTRAN/ADAMS等。图形支持软件：可分为图形处理语言和交互式绘图软件等。(3)应用软件用户是解决计算机提供的各种系统软件、支持软件和用户的各种实际问题的程序称为应用软件。开发应用软件是CAD工作人员的重要工作。(4)

10、常用CAD软件国内广泛使用的微电脑CAD软件：Autodesk的AutoCAD和MDT，Solidworks的Solidworks，美国CV的CADDS软件个人设计器(PD)；MicroStation软件、Micro-CADAM软件、CADKEY软件、SolidEdge软件等。工程电脑工作站CAD/CAM系统软件：美国SDRC开发的集成工程分析(I-deas)IBM牙齿开发的计算机图形辅助交互式应用程序(CATIA)CAD系统经过了三个阶段的发展，许多用户共享一台计算机。一个用户使用一台计算机。一个用户共享多台计算机。(1)具有电脑工作站系统工程电脑工作站快速科学计算、丰富的图形处理、灵活的窗

11、口和网络管理功能的交互式电脑系统。牙齿系统的特点是一个用户使用一台计算机，并具有联网功能。这与有分时系统的超级小型外形规格不同。SUN、SGI、HP、DEC和IBM等大型计算机公司广泛采用工程电脑工作站系统，因此在工程电脑工作站海外CAD系统中处于主导地位。(2)微电脑CAD系统是以微电脑为中心的单用户系统。微电脑CAD硬件系统，主机，操作系统，显示器设备：图形显示器，输入设备，外部存储，输出设备，通信介面，(3)网络部署CAD系统应用电脑技术和通信技术，以internet格式连接分布在各地的各种计算机，CAD.1.2.3电脑及其输入/输出设备，CAD笔绘图仪，喷墨绘图仪，主板上通常有几个用于

12、连接外部设备等的扩展槽。外部设备通常包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、键盘、鼠标、显示器、音效卡、网卡和调制解调器。2 .电脑输入设备、图形输入设备可以将用户的图形结果和各种命令等转换成传记信号，并传输到计算机。(1)物理键盘、鼠标、数字化仪、图形数字化仪键盘等由组合成阵列的一组键开关组成。鼠标是窗口软件和绘图软件首选输入设备，可以通过轻松准确地移动光标来定位。数字化仪和数字化仪矢量图形输入设备。语音输入和扫描输入；(2)逻辑设备图形输入设备逻辑上分为6个茄子功能：定位、笔划、数字、选择和选择，图形输入设备的逻辑分类，名称，其通用设备，基本功能，定位，鼠标，拇指滚轮，点坐标输入，笔划，鼠标，拇指滚轮，一系列点坐标输入，数字，数字键盘，整数或实数输入一种是与图形输入设备相结合，构成可以快速创建、删除和修改具有交互功能的图形的显示器设备。另一种是输出图形的图形设备，可以永久存储在图纸或其他介质上。后者也称为硬拷贝设