1第一章 CAD技术概论 第二章 CAD系统.ppt

现代CAD技术 池建斌 教材 机械CAD技术基础（第二版） 童秉枢 李学志 吴志军 冯娟 编著 清华大学出版社出版 现代CAD技术 童秉枢 主编 清华大学出版社出版 第一章 CAD技术概论 1.1 机械设计概述 机械设计就是根据使用要求确定产品应该具备的功能，构想出产品的工作原理、运动方式、力和能量的传递、结构形状以及所用材料等事项，并转化为具体的描述，例如图纸和设计文件等，以此作为制造的依据。 机械设计是产品设计、制造、装配、销售和使用整个生命周期中的第一个环节，也是最重要的环节，因为它对产品性能的影响通常占80％。 机械设计一般过程 (1)概念设计。通过调查研究、资料收集，分析用户需求，确定产品功能，构思产品方案，通过分析与论证，获得可行的原理性方案。 (2)初步设计。从可行的原理方案中选一优化方案，绘制总布置草图，确定各部件基本结构和形状，建立相应数学模型，进行主要设计参数的分析计算与优化。 (3)详细设计。确定设计对象的细部结构，最终完成总布置图和零、部件图，并编写技术文件。 机械设计是一个“设计一评价一再没计”的反复迭代、不断优化的过程，详细设计的终结并不意味着最终获得了一个好的设计。 实现某种程度的设计自动化，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计质量，成为机械设计发展的迫切要求——计算机辅助设计。 1.2 CAD技术的内涵 计算机辅助设计(computer aided design，CAD)是一种用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动，它是一种新的设计方法，也是一门多学科综合应用的新技术。 从方法学角度看，CAD采用计算机工具完成设计的全过程，包括概念设计、初步设计(或称总体设计)和详细设计。在设计过程中．CAD将计算机海量数据存储和高速数据处理能力与人的创造性思维和综合分析能力有机地结合起来，充分发挥了各自的特长。 从技术角度看，CAD技术把产品的物理模型转化为存储在计算机中的数字化模型，从而为后续的工艺、制造、管理等环节提供了共享的信息源。 CAD涉及的基础技术 (1)图形处理技术。如二维交互图形技术、三维几何造型技术及其他图形输入输出技术。 (2)工程分析技术。如有限元分析、优化设计方法、物理特性计算(如面积、体积、惯性矩等计算)、模拟仿真以及各行各业中的工程分析等。 (3)数据管理与数据交换技术。如产品数据管理(PDM)、数据库、异构系统间的数据交换和接口等。 CAD涉及的基础技术 (4)文档处理技术。如文档制作、编辑及文字处理等。 (5)界面开发技术。如图形用户界面、网络用户界面、多通道多媒体智能用户界面等。 (6)基于Web的网络应用和开发技术。 CAD与计算机绘图、计算机图形学的区别 计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形，并在专用设备上显示的原理、方法和技术的科学(根据ISO在数据处理词典中的定义)。研究内容有以下四个方面： (1)硬件设备。 (2)图形软件设计。 (3)图形处理的理论与方法。 (4)实际应用中的图形处理问题。 计算机绘图 使用图形软件和硬件进行绘图及有关标注的一种方法和技术，以摆脱繁重的手工绘图为其主要目标。 CAD与计算机绘图、计算机图形学的区别 计算机绘图是CG中涉及工程图形绘制的一个分支，是一门工程技术； 计算机绘图不是CAD的全部内涵，但它是CAD技术的基础之一； CG是一门独立的学科，有自己丰富的技术内涵，它与CAD有明显区别，但它的有关图形处理的理论与方法构成了CAD技术的重要基础。 CAD过程 设计过程与CAD过程的关系 集成的CAD／CAM系统 CAD过程与计算机辅助工艺规划(CAPP)和数控编程(NCP)连在一起，即形成集成的CAD／CAM系统。 1.3 CAD 技术在我国制造业中的应用 1、CAD技术在我国制造业中的应用情况 在我国20世纪90年代的“八五”和“九五”计划期间，国家大力进行CAD技术的推广应用，启动了CAD应用工程。1992年，CAD应用工程以“甩掉图板”为突破口，经过十多年努力，CAD的普及和推广工作取得了巨大成就： (1)CAD技术得到了应用和普及，并取得了显著的增值效益。 据统计，2000年全国已有29个省(市)，4个行业，近600家示范企业，3000个重点应用单位，约10万个企业和设计院应用和普及了CAD技术。对5个省市(四川、陕西、河北、天津、武汉)进行了CAD应用和综合效益测算，平均的投入产出比为1:17.2。 (2)提高了企业的技术创新能力、产品开发能力和市场竞争能力。 (3)以应用和市场为导向，推动了国产CAD软件产业化。 据统计，国产CAD软件形成了有自主版权的11个系列50多个目标产品，覆盖了CAD所需软件产品类型的85％。其中有4～5种CAD支撑软件