三维计算机辅助设计SW课件1-基础知识.ppt

* * (一) 基础知识 郑凯 Email: zkajiao@163.com 教学安排 课时： 9~16周 共 32学时(其中，30学时授课，2学时考试) 地点： F501-503机房 软件版本： SolidWorks2010 参考教材和练习册 CAD的概念 Computer Aided Drafting（计算机辅助绘图） Computer Aided Design（计算机辅助设计） （包括辅助绘图、概念设计、详细设计、优化设计、有限元分析、工程仿真、设计过程管理、数据管理、虚拟加工等方面。它不仅是一种设计方法，也已经成为一门多学科综合应用的新技术） 现代产品开发过程图例 工程绘图 结构设计 详细设计 结构有限元分析 机械系统动态分析（运动学分析、动力学分析） 加工仿真 生产过程仿真（数字化车间） 线框造型（Wire Frame Model) 20世纪60年代麻省理工学院（MIT）开发出SketchPAD的计算机交互图形处理系统，提出了最初的CAD概念：科学计算和绘图。 20世纪60年代末开始研究用线框和多边形构造三维实体，这样地模型被称为线框模型，可用于表示零件三视图。 目前许多CAD系统仍将此模型作为表面模型和实体模型的基础 1977年，达索（Dassault）飞机制造公司基于自由曲面建模方法开发了三维曲面造型系统CATIA。 曲面模型是在线框模型的数据结构基础上，增加可形成立体面的各相关数据后构成的。 2.曲面造型（Surface Model) 3.实体造型技术(Solid Model) 基于对CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司在美国国家航空及宇航局(NASA)支持下于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件——I-DEAS。由于实体模型能精确表达零件的全部属性，在理论上统一CAD/CAE/CAM——带来了CAD发展史上又一次技术革命。 实体模型表示方法 边界表示法（Boundry Representation）简称B-Reps 建构实体几何法（Constructive Solid Geometry）简称CSG 实体模型的两种表示方法 1988年，参数化技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC公司)采用面向对象的统一数据库和全参数化造型技术开发了Pro/Engineer 软件，为三维实体造型提供了一个优良的平台。 4.参数化技术(Parametric Technology) 参数化（Parametric）造型的主体思想是用尺寸几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而达到设计一系列在形状或功能上具有相似性的设计方案。目前能处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系，因此参数化造型技术又称尺寸驱动几何技术。参数化技术带来了CAD发展史上又一次技术革命。 变量化技术（ Variation Technology ） 参数化技术要求全尺寸约束，即设计者在设计初期及全过程中，必须将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸改变来驱动形状改变，一切以尺寸（即参数）为出发点，干扰和制约者设计者创造力的及想象力的发挥。 一定要求全尺寸约束吗？欠约束能否将设计正确进行下去？沿着这个思路，SDRC公司的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的变量化技术，1993年推出全新体系结构的I-DEAS Msater Series软件——带来了CAD发展史上第四次技术革命。 变量化系统的指导思想是： 1）设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性。 2）造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来逐步完善的。 3）设计过程相对自由宽松，设计者更多去考虑设计方案，无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制，所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。 4）除了一般的系列化零件设计，变量化系统在做概念设计时特别得心应手，比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。 2008年，Siemens PLM Software（即原UGS公司）推出同步建模技术，在参数化、基于历史记录建模的基础上前进了一大步，能够快速捕捉用户的设计意图，提高设计效率。 同步建模技术是由Siemens PLM Software推出的交互式三维实体建模方式，该建模方式融合了参数化、基于历史记录的顺序