計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)向輝山東大學(xué)軟件學(xué)院工程碩士－2003年秋季2023/1/101授課教師向輝山東大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)研究室hxiang@/~xh2023/1/102教材說明計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）

作者:孫家廣書號(hào):7-302-03917-8出版社:清華大學(xué)出版社出版日期:2000-1-12023/1/103參考書說明最新計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作者:文福安書號(hào):7-5635-0419-2出版社:北京郵電大學(xué)出版社出版日期:2000-5-12023/1/104課程主要內(nèi)容概述交互技術(shù)與應(yīng)用接口產(chǎn)品造型與設(shè)計(jì)特征造型技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)裝配造型工程圖生成CAD相關(guān)技術(shù)CAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDM新技術(shù)展望2023/1/105本講內(nèi)容CAD概念CAD發(fā)展過程發(fā)展歷史發(fā)展趨勢(shì)熱點(diǎn)討論CAD系統(tǒng)選型2023/1/106計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)－定義CADComputerAidedDesignComputerAidedDrawing？ComputerAidedDrafting？手工繪圖計(jì)算機(jī)繪圖（電子圖板）有意義，但不是CAD的全部有效的全面輔助設(shè)計(jì)2023/1/107CAD技術(shù)發(fā)展歷史1952：MIT伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室完成數(shù)控銑床研究D.T.Ross,計(jì)算機(jī)輔助制造開端2023/1/108CAD技術(shù)發(fā)展歷史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光筆2023/1/109CAD技術(shù)發(fā)展歷史1962年，S.A.Coons發(fā)表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)需求綱要》－設(shè)計(jì)者使用CRT顯示器與光筆操作－從概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及制造均采用計(jì)算機(jī)輔助－僅僅是設(shè)想了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的形式2023/1/1010CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史60年代代初初期期，，IvanSutherland，SKETCHPAD－光光筆筆實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)人人機(jī)機(jī)交交互互，，定定位位圖圖形形元元素素－工工程程圖圖輪輪廓廓、、尺尺寸寸等等的的分分層層表表示示－交交互互式式圖圖形形學(xué)學(xué)與與計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)2022/12/2911CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史Sutherland在1968左右右發(fā)發(fā)明明了了HMD，HeadMountedDisplay，即即頭頭盔盔顯顯示示器器－－VR應(yīng)用用2022/12/2912CAD技術(shù)發(fā)展展歷史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer）,第一個(gè)commercialCAD系統(tǒng)，由由IBM為GeneralMotors開發(fā)Dr.PatrickJ.Hanratty于1957開發(fā)了第第一個(gè)commercialnumerical-controlprogrammingsystem被稱為：：“theFatherofCADD/CAM”2022/12/2913CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart發(fā)明鼠鼠標(biāo)2022/12/2914CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早早的CAD程序可以顯顯示2D與3D的線條條1967Dr.JasonRLemon創(chuàng)建了了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，，第一一個(gè)商商用CADsystem賣給了了Xerox公司（（施施樂））1969年，XeroxPARC成立，，GUI誕生2022/12/2915CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史Windows1995AppleMacintosh1984XeroxStar,1981GUI發(fā)展的幾個(gè)個(gè)主要產(chǎn)品品2022/12/2916CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史1969年，BellLabs建立第一個(gè)個(gè)幀緩存framebuffer(3bits)1969年，SIGGRAPH成立(beganasspecialinterestcommitteein1967bySamMatsaandAndyvanDam)1969年，ARPANET誕生1970年，法國國Renault公司的PierreBezier提出一種種全新的的數(shù)學(xué)方方法，用用于構(gòu)造造汽車自自由曲面面。由他他領(lǐng)導(dǎo)研研制的Unisurf曲面造型型和UniAPT曲面加工工系統(tǒng)，，從1972年起應(yīng)用用于汽車車外形打打樣和模模具加工工，為計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助幾何何設(shè)計(jì)CAGD研究方向向奠定了了基礎(chǔ)和和發(fā)展方方向。2022/12/2917CAD技術(shù)發(fā)展展歷史美國的洛洛克希德德公司從從1974年起向市市場(chǎng)推出出了CADAM系統(tǒng)，成成為70年代中至至80年代末國國際上最最流行的的第一代代IBM主機(jī)版交交互繪圖圖系統(tǒng)麥道公司司從1976年起開發(fā)發(fā)Unigraphics系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱UG，目前屬于EDS公司（1975年建立）法國Dassault公司1975年花一百萬美美元買下了CADAM源程序，學(xué)習(xí)習(xí)CADAM的技術(shù)訣竅，，同時(shí)又發(fā)展展Bezier曲面造型方法法，自主開發(fā)發(fā)了CATIA飛機(jī)外形設(shè)計(jì)計(jì)和數(shù)控加工工系統(tǒng)。2022/12/2918CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史基于對(duì)對(duì)于CAD/CAE一體化化技術(shù)術(shù)發(fā)展展的探探索，，SDRC公司于于1979年發(fā)布布了世世界上上第一一個(gè)完完全基基于實(shí)實(shí)體造造型技技術(shù)的的大型型CAD/CAE軟件───I-DEAS。由于實(shí)實(shí)體造造型技技術(shù)能能夠夠精確確表達(dá)達(dá)零件件的全全部屬屬性，，在理理論上上有助助于統(tǒng)統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型型表達(dá)達(dá)，給給設(shè)計(jì)計(jì)帶來來了驚驚人的的方便便性。。2022/12/2919CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史通用實(shí)實(shí)體造造型平平臺(tái)Parasolid與Acis均出自自劍橋橋大學(xué)學(xué)IanBraid于1973年的博博士論論文他和導(dǎo)導(dǎo)師CharlesLang，以及及同窗窗AlanGrayer都有很很強(qiáng)的的商業(yè)業(yè)意識(shí)識(shí)，1974年在劍劍橋買買下了了一幢幢小住住宅樓樓，創(chuàng)創(chuàng)辦了了ShapeData公司，，并于于1978年開發(fā)發(fā)出第第一代代實(shí)體體造型型軟件件Romulus。1981年美國國E&S公司買買下ShapeData，著手手開發(fā)發(fā)第二二代產(chǎn)產(chǎn)品Parasolid,1988年并并入入U(xiǎn)G2022/12/2920CAD技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展歷歷史史1986年美美國國SpatialTechnology公司司再再次次找找到到IanBraid等合合作作，，開開發(fā)發(fā)了了ACISACI是AlanGrayer，CharlesLang和IanBraid的名名字字字字首首，，S是Solid（實(shí)實(shí)體體））的的字字首首ACIS于1989年上上市市由于于它它的的技技術(shù)術(shù)性性能能好好，，很很多多CAD廠商商都都用用它它替替換換了了自自己己產(chǎn)產(chǎn)品品中中的的原原有有模模塊塊,包括括Autodesk公司司的的MDT等2022/12/2921CAD技術(shù)發(fā)展展歷史進(jìn)入80年代中期期，CV公司內(nèi)部部以高級(jí)級(jí)副總裁裁為首的的一批人人提出了了一種參參數(shù)化實(shí)實(shí)體造型型方法主要具有有以下特特點(diǎn)：基基于特征征、全尺尺寸約束束、全數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)、尺寸寸驅(qū)動(dòng)設(shè)設(shè)計(jì)修改改ParametricTechnologyCorp.最早推出出T-FLEX1989年，PRO/Engineer的第一個(gè)個(gè)版本80年代末，，計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)迅迅猛發(fā)展展，硬件件成本大大幅度下下降，大大大推動(dòng)動(dòng)了中小小企業(yè)對(duì)對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用2022/12/2922CAD技術(shù)發(fā)展歷史史SDRC的開發(fā)人員以以參數(shù)化技術(shù)術(shù)為藍(lán)本，提提出了一種比比參數(shù)化技術(shù)術(shù)更為先進(jìn)的的實(shí)體造型技技術(shù)──變量量化技術(shù)，作作為今后的開開發(fā)方向。經(jīng)三年時(shí)間，，投資一億多多美元，將軟軟件全部重新新改寫，于1993年推出全新體體系結(jié)構(gòu)的I-DEASMasterSeries軟件在早期出現(xiàn)的的大型CAD軟件中，這是是唯一一家在在90年代將軟件徹徹底重寫的廠廠家。2022/12/2923CAD技術(shù)發(fā)展歷史史約束求解標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)模塊DCM支持參數(shù)化特特征造型系統(tǒng)統(tǒng)劍橋大學(xué)，JohnOwenD-Cubed公司DCM2D，DCM3D2022/12/2924CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史組件式開發(fā)發(fā)的典型例例子：SolidWorks利用PARASOLID作為實(shí)體幾幾何建模器器D-Cubed公司的DCM作為尺寸約約束管理器器LightworkDesign公司的Lightworks作為帶真實(shí)實(shí)感的濃淡淡處理器Microsoft的FoundationClass作為其基于于Windows應(yīng)用的接口口開發(fā)工具具其他如有限限元分析模模塊2022/12/2925CAD技術(shù)發(fā)展歷歷史微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)：Autodesk公司16個(gè)人人于于1982年合合辦辦JohnWalker：PC運(yùn)行行的的$1000以內(nèi)內(nèi)的的CAD軟件件第一一版版的的AutoCAD基于于1981年由由MikeRiddle寫的的名名為為MicroCAD的軟軟件件（（Interact）AutoCAD是當(dāng)當(dāng)今今最最流流行行的的二二維維繪繪圖圖軟軟件件，，它它在在二二維維繪繪圖圖領(lǐng)領(lǐng)域域擁擁有有廣廣泛泛的的用用戶戶群群MDT、Inventor三維維設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2022/12/2926CAD技術(shù)發(fā)展歷史史其它微機(jī)平臺(tái)臺(tái)CAD系統(tǒng)Bentley：MicrostationSolidworks－DassaultSolidedge－EDSCimatron：以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早早在微機(jī)平臺(tái)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)統(tǒng)IronCAD－創(chuàng)新式協(xié)同同設(shè)計(jì)韓道道暘先生2022/12/2927CAD技術(shù)發(fā)展歷史史國產(chǎn)CAD系統(tǒng)高華CAD－清華CAXA電子圖板－－北航GS-CAD98－浙大金銀花系統(tǒng)－－廣州紅地地技術(shù)有限公公司開目CAD－華中理工工大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)院二維較成熟，，三維開始起起步繪圖技術(shù)較為為成熟，全面面整合較欠缺缺2022/12/2928CAD技術(shù)發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)參數(shù)化化智能化化三維化化集成化化網(wǎng)絡(luò)化化標(biāo)準(zhǔn)化化2022/12/2929CAD技術(shù)發(fā)展趨趨勢(shì)硬件大型主機(jī)智能終端小型機(jī)（TurnKeySystem）工作站站微機(jī)網(wǎng)絡(luò)化軟件線框系統(tǒng)曲線曲面造造型實(shí)體造型技技術(shù)參數(shù)化特征征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)設(shè)計(jì)模塊化，專專業(yè)分工PLM：產(chǎn)品生命命周期管理理2022/12/2930PLM:產(chǎn)品全生生命周期期管理PLM不是一種種現(xiàn)成的的工具，，而是面面向產(chǎn)品品創(chuàng)新的的一種知知識(shí)管理理和流程程優(yōu)化的的理念，，同時(shí)又又通過各各種工具具得以實(shí)實(shí)現(xiàn)核心是協(xié)協(xié)同與創(chuàng)創(chuàng)新產(chǎn)品生命命周期管管理包括括三個(gè)階階段產(chǎn)品創(chuàng)新新和新產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)階段段生產(chǎn)組裝裝和規(guī)劃劃變更管管理階段段維護(hù)管理理階段2022/12/2931CAD系統(tǒng)選型型應(yīng)用軟件件選擇軟硬件運(yùn)運(yùn)行環(huán)境境選擇依據(jù)據(jù)工作需求求分析價(jià)格策略略技術(shù)支持持2022/12/2932CAD系統(tǒng)應(yīng)用軟件滿足需要模塊化易用性開放性二次開發(fā)能能力文件接口豐豐富常用外設(shè)支支持公司背景技術(shù)支持2022/12/2933CAD系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)環(huán)境Unix系列高端專用Windows系列WindowsNT、2000、XP為主Linux具有潛力2022/12/2934CAD系統(tǒng)統(tǒng)硬件件運(yùn)運(yùn)行行環(huán)環(huán)境境計(jì)算算機(jī)機(jī)硬硬件件性性能能的的提提高高已已經(jīng)經(jīng)超超過過了了一一般般CAD軟件件對(duì)對(duì)硬硬件件的的需需求求增增長(zhǎng)長(zhǎng)不同同的的模模塊塊對(duì)對(duì)硬硬件件的的要要求求各各有有區(qū)區(qū)別別圖形形能能力力CPU計(jì)算算能能力力存儲(chǔ)儲(chǔ)能能力力網(wǎng)絡(luò)絡(luò)帶帶寬寬數(shù)據(jù)據(jù)采采集集圖形形輸輸出出設(shè)設(shè)備備2022/12/2935CAD系統(tǒng)統(tǒng)選選型型－－步步驟驟需求求分分析析、、籌籌措措經(jīng)經(jīng)費(fèi)費(fèi)市場(chǎng)場(chǎng)調(diào)調(diào)研研、、專專家家咨咨詢?cè)冃畔⑾⒄砝?、、確確定定候候選選方方案案考察察背背景景、、走走訪訪現(xiàn)現(xiàn)有有用用戶戶主題題測(cè)測(cè)試試用戶戶試試用用2022/12/2936CAD系統(tǒng)選型－步步驟征求配置建議議方案與價(jià)格格預(yù)算研究制定配置置／價(jià)格一攬攬子提案進(jìn)行技術(shù)磋商商與商務(wù)談判判確定方案，簽簽定合同與技技術(shù)協(xié)議履行合同，啟啟動(dòng)CAD應(yīng)用2022/12/2937CAD系統(tǒng)選型－原原則了解發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)分模塊規(guī)劃，，避免一枝獨(dú)獨(dú)秀合理分配資金金，達(dá)到最優(yōu)優(yōu)配置專業(yè)咨詢？顧問公司？信息工程監(jiān)理理？2022/12/2938CAD系統(tǒng)與與管理理過程程真正達(dá)達(dá)到計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)輔助助““設(shè)計(jì)計(jì)”計(jì)算機(jī)機(jī)人員員工程設(shè)設(shè)計(jì)人人員真正帶帶動(dòng)技技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新管理數(shù)數(shù)據(jù)信信息化化業(yè)務(wù)流流程信信息化化2022/12/2939EDS公司司UnigraphicsNXI-deasNXSeriesSolidEdgeExperteamSolutionsOpenToolsTeamcenterE-factory2022/12/2940DassaultSystemes公司SolidWorksSPATIALENOVIADELMIACATIASMARTEAM2022/12/2941Autodesk公司AutoCAD新版本AutoCADLT新版本AutoCADMechanical新版本AutodeskArchitecturalDesktop新版本AutodeskCivilDesignAutodeskEnvision新版本AutodeskExpressViewerAutodeskGISDesignServerAutodeskInventorAutodeskLandDesktop2022/12/2942Autodesk公司AutodeskLocationServicesProductsAutodeskMap新版本AutodeskMapGuide新版本AutodeskRasterDesign新版本AutodeskRevitAutodeskOnSiteViewAutodeskSurveyAutodeskVIZVoloView新版本2022/12/2943IronCAD公司IronCADInovateInovateSuite2022/12/2944Cimatron公司司CimatronEQuickNCQuickToolingQuickConceptShoeExpress2022/12/2945PTC公司DIVISION(Visualization)Pro/ENGINEER(CAD/CAM)Pro/DESKTOP(CAD)CADDS5i(CAD/CAM)DIMENSIONIII(AEC)Pro/ENGINEERSimulation(CAE)2022/12/2946IMSI公司TurboCADPro92022/12/2947大恒公公司2022/12/2948北京北北航海海爾軟軟件有有限公公司CAXA創(chuàng)新設(shè)計(jì)組組CAXA電子圖板XPCAXA三維圖板XPCAXA實(shí)體設(shè)計(jì)XPCAXA協(xié)同管理XP繪圖類CAD軟件CAXA電子圖板V2(CAXA-EBV2)CAXA三維電子圖圖板V2(CAXA-EB3DV2)CAXA工藝圖表XP(CAXA-CAPP)CAXA工藝匯總表表XP(CAXA-CAPP)2022/12/2949廣州紅地公公司CAD/CAM產(chǎn)品系列金銀花MDA2000V2金銀花V-CNC金銀花V-HPS代理軟件系系列CATIAMoldex3DSMARTEAM2022/12/29509、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、以我獨(dú)沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢(mèng)，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2220:50:2020:50:20December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。29十二月月20228:50:20下午20:50:2012月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月228:50下午午12月-2220:50December29,202216、行動(dòng)動(dòng)出成成果，，工作作出財(cái)財(cái)富。。。2022/12/2920:50:2020:50:2029December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時(shí)時(shí)，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點(diǎn)點(diǎn)的的射射線線向向前前。。。。8:50:20下下午午8:50下下午午20:50:2012月月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。20:50:2020:50:2020:5012/29/20228:50:20PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。12月-2220:50:2020:50Dec-2229-Dec-2212、世間成事，，不求其絕對(duì)對(duì)圓滿，留一一份不足，可可得無限完美美。。20:50:2020:50:2020:50Thursday,December29,202213、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。12月-2212月-2220:50:2020:50:20December29,202214、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20228:50:20下下午午20:50:2012月月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月228:50下下午12月