三維之CAD介紹2010之一課件

CAD與三維設(shè)計(jì)教學(xué)目的：培養(yǎng)學(xué)生大型工程軟件的基本應(yīng)用能力掌握CAD軟件Solidworks的基本使用方法

授課教師張俐password:12345考核方式規(guī)定作業(yè)3個(gè)，60%；大作業(yè)，40%。提交作業(yè)要求將全部作業(yè)和聯(lián)系電話、E-mail地址及必要的文字說(shuō)明建一個(gè)子目錄后打包，5月10日前上傳到CAD中心指定的IP地址:192.168.1.?子目錄名要求包括：學(xué)號(hào)、姓名。

CAD/CAM技術(shù)介紹一、緒論二、CAD技術(shù)的起源三、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件及軟件環(huán)境四、CAD的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展歷程五、應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介六、CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用(一)CAD的概念（續(xù)）在CAD領(lǐng)域中的Computer應(yīng)做廣義理解。涉及以下相關(guān)學(xué)科：數(shù)學(xué)（基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等）認(rèn)知（人工智能學(xué)科技術(shù)等）工程（計(jì)算機(jī)硬件、軟件等）(一)CAD的概念（續(xù)）

CAD的Design對(duì)象可分為三大類(lèi)：產(chǎn)品（Production）：機(jī)械、電子、電氣、輕工產(chǎn)品等。工程（AEC：Architecture、Engineering、Construction）：建筑物、工廠的廠房、石油化工設(shè)施等。藝術(shù)：電影特技、動(dòng)漫、廣告等。（二）CAD技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的地位CAD/CAM技術(shù)是當(dāng)代最杰出的工程技術(shù)成就之一：從根本上改變了傳統(tǒng)上依靠手工繪圖，憑借圖紙組織整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)管理模式。衡量一個(gè)國(guó)家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。(三)CAD應(yīng)用的意義

CAD技術(shù)幾乎推動(dòng)了一切工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命。1、對(duì)產(chǎn)品研發(fā)與制造的意義精確高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，曲面、實(shí)體、特征造型；縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程；產(chǎn)品的可裝配性檢查，包括產(chǎn)品的預(yù)裝配和干涉檢查；(三)CAD應(yīng)用的意義（續(xù)）產(chǎn)品的性能分析與仿真，包括有限元分析與動(dòng)力學(xué)仿真；產(chǎn)品設(shè)計(jì)文檔資料的自動(dòng)生成；高效快捷的數(shù)字化產(chǎn)品信息管理；加工仿真檢查產(chǎn)品的可加工性；支持復(fù)雜型面的數(shù)控加工。2、對(duì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的意義二、CAD技術(shù)能做什么？（續(xù)）二、CAD技術(shù)能做什么？（續(xù)）二、CAD技術(shù)能做什么？（續(xù)）二、CAD技術(shù)能做什么？（續(xù)）三、CAD/CAM技術(shù)起源

ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing

（一）發(fā)展過(guò)程產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代后期，發(fā)達(dá)國(guó)家的航空和軍事工業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展而迅速成長(zhǎng)。1989年美國(guó)國(guó)家工程科學(xué)院將CAD/CAM評(píng)為當(dāng)代（

1964——1989）十項(xiàng)最杰出的工程技術(shù)成就之一。目前CAD/CAM技術(shù)由航空和軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴(kuò)展和普及。三、CAD/CAM技術(shù)起源（續(xù)）（二）CAD/CAM硬件基礎(chǔ)1、1946年美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院為陸軍部研制出了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。三、CAD/CAM技術(shù)起源（續(xù)）2、1950年MIT研制出類(lèi)似于示波器的可以顯示簡(jiǎn)單的幾何圖形的圖形設(shè)備。3、1952年MIT研制出第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床。4、1958年美國(guó)Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀。5、隨后美國(guó)Gerber公司試制出平板式繪圖儀。三、CAD/CAM技術(shù)起源（續(xù)）（三）CAD理論基礎(chǔ)1、1959年，P·deCasteljau(德·卡斯特里奧)在法國(guó)開(kāi)始為Citron開(kāi)發(fā)曲線曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)。2、1962年MIT的I·E·Sutherland（薩瑟蘭）發(fā)表了關(guān)于人機(jī)交互繪圖系統(tǒng)Sketchpad的博士論文，為CAD的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。3、二十世紀(jì)60年代初，J·Ferguson（弗格森）在Boeing公司實(shí)現(xiàn)了基于三次樣條的曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)。（三）CAD理論基礎(chǔ)（續(xù)）4、1967年MIT的S·Coons(孔斯)提出了超限插值算法構(gòu)造了一種曲面生成算法，為曲面造型開(kāi)辟了新方向。5、1973年英國(guó)劍橋大學(xué)的I·C·Braid（布里德）以博士論文的形式提出了基于體素拼合和邊界表示的實(shí)體造型系統(tǒng)，隨后又吸收了Stanford大學(xué)B·G·Baumgart（鮑姆蓋特）的多面體造型技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展于1989年推出了面向?qū)ο蟮膸缀纹脚_(tái)ACIS1.0。（三）CAD理論基礎(chǔ)（續(xù)）7、自Schoenberg（勛伯格）、Mansfield（曼斯費(fèi)爾德）、deBoor（德·伯爾）和Cox（考克斯）奠定和完善了B樣條理論基礎(chǔ)后，W·Gordon（戈登）和R·Riesenfield（里森費(fèi)爾德）于二十世紀(jì)70年代將B樣條理論引入曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，目前B樣條曲面已經(jīng)成為自由曲面的主要表示方法。四、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件環(huán)境(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境

CAD硬件環(huán)境由計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖形輸入輸出等外圍設(shè)備組成。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）顯示器1、最初的顯示器顯象管的斷面是一個(gè)球面，顯示圖象隨著屏幕在水平和垂直方向上的彎曲形態(tài)而彎曲。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）2、為了減小球面屏幕特別是屏幕四角的失真，1994年平面直角顯示器誕生了。3、日本的索尼和三菱公司開(kāi)發(fā)出了柱面顯象管，其平面在垂直方向已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全的筆直，顯示質(zhì)量進(jìn)一步提高，畫(huà)面更細(xì)膩、鮮艷，失真也不明顯了。4、1998年完全平面顯示器出現(xiàn)，屏幕在水平和垂直方向都是筆直的，失真、反光都被減小到了最低限度。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）5、液晶顯示器工作電壓低、功耗?。粺o(wú)輻射；完全平面，無(wú)閃爍；既輕又??；抗干擾性能強(qiáng)。液晶顯示器圖象質(zhì)量不夠完善，響應(yīng)時(shí)間仍然不夠短。6、其他顯示器也在不斷發(fā)展進(jìn)步中，等離子體顯示器（PDP）、場(chǎng)致顯示器（FED）、發(fā)光聚合體顯示器（LEP）都在其列。在方便性方面最顯著的革新是USB接口技術(shù)的應(yīng)用。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）機(jī)床作為當(dāng)今制造業(yè)主流設(shè)備的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）測(cè)量機(jī)

三維測(cè)量設(shè)備是逆向工程的關(guān)鍵設(shè)備之一。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形（RapidPrototyping，簡(jiǎn)稱(chēng)RP）快速成形（RP）技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。它是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來(lái)的。

基本原理：“分層制造、逐層加工”，類(lèi)似數(shù)學(xué)上的積分過(guò)程。簡(jiǎn)單形象地說(shuō)，就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過(guò)快速成型機(jī)將一層層材料堆積成實(shí)體原型。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形機(jī)制作的樣品(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形機(jī)制作的樣品四、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境1、在CAD軟件環(huán)境中，各種軟件可以分為三類(lèi)：系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、用戶(hù)界面管理、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等底層軟件。如，Unix，Windows，Linux，X-Windows，Motif，OS/2，Oracle，DB2，SQLServer，VisualC++，ObjectC，GNUC，TCP/IP，XML等。（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）應(yīng)用平臺(tái)OpenGL圖形平臺(tái)：是為三維圖形顯示硬件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序編程接口，具有跨平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)透明性。主要功能有：幾何圖素繪制、3D坐標(biāo)變換、支持光源模型、設(shè)置紋理材質(zhì)。Vericut、Matlab圖形仿真軟件。ACIS幾何平臺(tái)：是第三代實(shí)體造型系統(tǒng)，特點(diǎn)是采用面向?qū)ο笏枷霕?gòu)造數(shù)據(jù)模型，允許線框、曲面和實(shí)體混合使用，鼓勵(lì)CAD軟件公司在ACIS上開(kāi)發(fā)符合STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)，ACIS構(gòu)成這些系統(tǒng)的幾何總線。Parasoild幾何平臺(tái):總體功能與ACIS類(lèi)似。（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）應(yīng)用軟件

1）工程制圖二維繪圖，具有標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。 AutoCADCAXA2000V2電子圖版

2）工程設(shè)計(jì)三維幾何設(shè)計(jì)，特征建模、曲面造型、零件裝配、工程圖自動(dòng)輸出。CATIA、EUCLID、Solidworks、Pro/Engineeri