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Henan University of Science Technology, China 计算机辅助设计第一章 CAD基础知识 河南科技大学 机械设计及自动化专业 CAD的含义 CAD：Computer Aided Design 计算机辅助设计 CAM：Computer Aided Manufacturing 计算机辅助制造 CAPP：Computer Aided Process Planning 计算机辅助工艺规程设计 CIMS：Computer Integrated Manufacturing System 计算机集成制造系统 CAD技术与常规设计技术比较 常规设计 手工完成，速度缓慢，发现错误修改困难 CAD设计 结合计算机的快速精确计算能力、巨大的存储容量和专业人员的经验与能力，大大缩短新产品开发时间 CAD设计特点 设计灵活直观，设计周期短效率高，易于修改与优化 CAD 发展现状 计算机辅助设计（Computer Aided Design , CAD ）指利用电子计算机处理设计过程中的数字、字符和图形等数据。由于计算机运算速度快、精度高，长于信息存储和记忆，可以进行枯燥味的重复性工作，这些优点和设计人员的综合分析、形象思维和创造能力结合起来，形成最佳组合。使得产品的设计周期缩短，设计质量提高，设计成本降低，从而提高了产品的市场竞争能力。 CAD 发展现状 CAD 技术诞生于50 年代初期，四十多年来经历了形成、发展、提高和集成四个主要发展时期。 CAD 技术的应用普及水平成了衡量一个国家的科学技术现代化和工业现）代化的重要标志之一。 随着计算机技术的发展，CAD 技术几经更新，已从原来的简单辅助绘图Drafting，即二维绘图、尺寸标注，发展到辅助设计Design、数据管理 、智能化、集成化的CAD / CAM 系统，CAD 技术经历了五代。 CAD 发展现状 第一代CAD 系统用于二维绘图、标注符号和尺寸。 第二代CAD 系统可进行绘图及几何数据管理。 第三代CAD 系统可进行三维图形描述，备有工程计算和软件接口。这些工程分析软件包括优化设计、有限元分析、 第四代CAO 系统以数据库为核心，是包括曲面造型和实体造型技术的集成系统。 第五代CAD 系统则是智能化的CAO / CAM 集成系统。 CAD应具备的条件 有较完备的数据库 有较完备的程序库 数学方法库 优化设计库 有限元方法库 常用机械设计方法库 交互式图形系统（包括硬件和软件） 主机和各种输入/输出设备 图形支撑系统 机械产品开发设计 概念设计：根据市场需求确定新产品的功能，给出新产品的概念性分析模型或草图。 初步设计：对概念设计输出的结果进行方案分析比较，修正概念模型。 详细设计：这是产品的真正结构设计阶段。由概念模型和分析产生的数据对详细设计起着重要的指导作用，同时详细设计的结果也要进行必要的分析，并适时根据需要修改概念模型。目前的CAD 系统大都提供详细设计手段，而很少把它和概念设计及分析联系起来。 文档设计：各设计阶段都根据不同的需求产生相应的文档，以便从产品市场需求分析到开发、制造及销售能够有机地组织起来。 机械产品开发设计 计算机可以不同程度地参与这四个阶段的工作。CAD 系统在设计中承担的主要工作有数据处理、工程分析、图形处理与动画仿真等。 设计一般流程 CAD发展趋势 以上介绍的CAD系统的概念模型已经使计算机在辅助人们在机械产品的机械设计方面所起的作用大大增强了，同时也对新一代机械CAD 系统的性能在很多方面提出了更高的要求。 多能化 智能化 集成化 标准化 网络化 另外，人工智能、网络技术、软件工程中面向对向的方法及工程数据库技术的发展也为CAD 技术的不断提高提供了强大的动力。现在，市场的发展使得制造业的竞争日益激烈，也为CAD 技术提出了更高的要求。 计算机辅助设计系统 CAD 系统包括硬件系统和软件系统两大部分 硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础。 软件系统是计算机辅助设计技术的核心，它决定了系统所具有的功能 计算机辅助设计系统 从硬件角度将CAD 系统划分为四类 主机系统 小型机系统 微型机系统 工作站系统 计算机辅助设计系统 从软件上分CAD系统有许多形式，按系统的工作方式及功能大致可以分为四种 检索型 自动型 交互型 智能型 CAD 系统的硬件组成 CAD 系统的硬件一般由计算机主机、常用外围设备、图形输入设备和图形输出设备组成。图形输入和输出设备种类很多，可根据需要进行选配。现代CAD 系统均为交互系统，交互是靠用户操作图形输入设备来实现的。下图表示了一个CAD 系统的基本组成。 图形输入设备 鼠标 数字化仪 扫描仪 图形显示设备 光栅扫描显示器 液晶显示器 绘图输出