机械CAD及其应用 第一章 CAD技术概论
合集下载
第一章现代CAD技术概论
本章小结
★CAD技术的定义（传统CAD和现代CAD）
★CAD技术的发展历程
★国内外CAD技术的发展与研究现状 ★先进制造技术与CAD技术之间的有机联系 ☆CIM/CIMS ☆CE ☆AM
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
关于习题
1-1试述传统CAD与现代CAD技术的区别与联系，并举例说明。
1-2请查阅有关文献资料或网站，列举3个你最感兴趣的属于现 代CAD技术研究领域的主要课题，并尽你所能总结出该课题研 究主要问题，并参与有关讨论。
基于CIM理念构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统，强调 信息的集成。
影响 ◆产品建模问题：完成CAD建模设计 ◆数据交换问题：不同应用软件之间的数据共享 ◆工程数据管理问题：异构数据库的相互访问
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
第4节 先进制造技术对CAD技术的影响
并行工程对CAD技术的影响
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
第4节 先进制造技术对CAD技术的影响
CIM、CIMS对CAD技术的影响
计算机集成制造CIM（Computer Integrated Manufacturing）
计算机集成制造系统CIMS（ Computer Integrated Manufacturing System ）
第1章 现代CAD技术概论
第3节 CAD技术在我国的应用和发展
湖南大学CAD/CAE/CAM研究成果（部分） 序号 项 目 名 称 获奖类别及等级 薄板冲压工艺与模具设计理论、计算方 国家科技进步一等奖 1
法和关键技术在车身制造中的应用 2002 湖南省科技进步一等奖 2001 湖南省科技进步一等奖 2002
★CAD技术的定义（传统CAD和现代CAD）
★CAD技术的发展历程
★国内外CAD技术的发展与研究现状 ★先进制造技术与CAD技术之间的有机联系 ☆CIM/CIMS ☆CE ☆AM
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
关于习题
1-1试述传统CAD与现代CAD技术的区别与联系，并举例说明。
1-2请查阅有关文献资料或网站，列举3个你最感兴趣的属于现 代CAD技术研究领域的主要课题，并尽你所能总结出该课题研 究主要问题，并参与有关讨论。
基于CIM理念构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统，强调 信息的集成。
影响 ◆产品建模问题：完成CAD建模设计 ◆数据交换问题：不同应用软件之间的数据共享 ◆工程数据管理问题：异构数据库的相互访问
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
第4节 先进制造技术对CAD技术的影响
并行工程对CAD技术的影响
12.7.22
第1章 现代CAD技术概论
第4节 先进制造技术对CAD技术的影响
CIM、CIMS对CAD技术的影响
计算机集成制造CIM（Computer Integrated Manufacturing）
计算机集成制造系统CIMS（ Computer Integrated Manufacturing System ）
第1章 现代CAD技术概论
第3节 CAD技术在我国的应用和发展
湖南大学CAD/CAE/CAM研究成果（部分） 序号 项 目 名 称 获奖类别及等级 薄板冲压工艺与模具设计理论、计算方 国家科技进步一等奖 1
法和关键技术在车身制造中的应用 2002 湖南省科技进步一等奖 2001 湖南省科技进步一等奖 2002
机械制图CAD第1章制图基本知识及AutoCAD基本功能
3．标题栏：
标题栏在图框右下 角 ，国家标准规定如 图1-13所示。
图1-13 标题栏格式
启动AutoCAD2010， 单击“新建”按钮，调 出图1-14所示对话框。
图1-14 打开样板文件对话框
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1．2 《机械制图》国家标准基本内容及CAD相关应用 1．2．1 图纸幅面与格式（GB/T 14689-1993）
1．1．4
1．点坐标：点的坐标分直角坐标和极坐标两种，每种又有绝对 坐标和相对坐标。 2．直线的绘制： 功 能：用于绘制两点间独立的直线段。 ★ 单击功能区上的直线按钮 命令输入： ★ 下拉菜单【绘图】→【直线】 ★ 键盘行输入L↙（Line）（↙表示回车键） 3．删除命令： 功 能： 删除光标拾取到的图形要素。
（2）尺寸线：绘制在两尺寸界线之间，用来表示尺寸度量的方 向，用细实线绘制。 （3）尺寸数字：表示尺寸的大小。
图1-21 尺寸数标注方式
（4）箭头： 尺寸线终端应有箭头，当箭头的地方不足时，可以 用圆点表示。
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1．2 《机械制图》国家标准基本内容及CAD相关应用 1．2．5 尺寸标注 3．常见尺寸标注示例（表1-4）
4．图库：主要包括机械ห้องสมุดไป่ตู้建筑、电子等专业常用的规定符号和
标准件。 5．输出功能：AutoCAD2010支持常用的绘图仪和打印机，打印方
便、快揵、多样、可以直接将三维模型输入三维打印机。
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1． 1 AutoCAD2010的界面及基本功能
AutoCAD2010几个常用命令
幅面设置 BXL e c a
标题栏在图框右下 角 ，国家标准规定如 图1-13所示。
图1-13 标题栏格式
启动AutoCAD2010， 单击“新建”按钮，调 出图1-14所示对话框。
图1-14 打开样板文件对话框
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1．2 《机械制图》国家标准基本内容及CAD相关应用 1．2．1 图纸幅面与格式（GB/T 14689-1993）
1．1．4
1．点坐标：点的坐标分直角坐标和极坐标两种，每种又有绝对 坐标和相对坐标。 2．直线的绘制： 功 能：用于绘制两点间独立的直线段。 ★ 单击功能区上的直线按钮 命令输入： ★ 下拉菜单【绘图】→【直线】 ★ 键盘行输入L↙（Line）（↙表示回车键） 3．删除命令： 功 能： 删除光标拾取到的图形要素。
（2）尺寸线：绘制在两尺寸界线之间，用来表示尺寸度量的方 向，用细实线绘制。 （3）尺寸数字：表示尺寸的大小。
图1-21 尺寸数标注方式
（4）箭头： 尺寸线终端应有箭头，当箭头的地方不足时，可以 用圆点表示。
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1．2 《机械制图》国家标准基本内容及CAD相关应用 1．2．5 尺寸标注 3．常见尺寸标注示例（表1-4）
4．图库：主要包括机械ห้องสมุดไป่ตู้建筑、电子等专业常用的规定符号和
标准件。 5．输出功能：AutoCAD2010支持常用的绘图仪和打印机，打印方
便、快揵、多样、可以直接将三维模型输入三维打印机。
第 1章
机械制图基本知识及AutoCAD基本功能
1． 1 AutoCAD2010的界面及基本功能
AutoCAD2010几个常用命令
幅面设置 BXL e c a
1第一讲CAD概论资料
2018/10/28
CAD技术的优点和风险
提高设计效率 提高设计质量 便于产品标准化、系列化 设计阶段可预估产品特性 易于实现网络化设计
为实现CAM提供基础
使产品快速进入市场 一次资金投入较大 对工程人员及素质要求较高
2018/10/28
CAD的系统组成
人
软件系统 应用程序 图形软件 高级语言 操作系统
CAD基础及应用
2018/10/28
目录
第一章 概论 第二章 概论 CAD系统的组成 CAD接口技术及图形标准 第三章 计算机图形处理技术基础 CAD软件工程技术 第四章 自由曲线和自由曲面 计算机图形处理技术基础 第五章 几何造型系统 几何造型系统 第六章 CAD接口技术及图形标准 自由曲线和自由曲面 第七章 工程数据的计算机处理 AutoCAD绘图软件包 第八章 二次开发技术 二次开发技术 第九章 平面连杆机构 CAD技术的发展 第十章 工程数据的计算机处理 第十一章 计算机辅助制造技术 第十二章 平面连杆机构CAD技术的发展
2018/10/28
首页
CAD系统系统的硬件
计算机主机
1）内存：64M以上 2）外存：2GB以上 3）5）显存：8GB以上
外存储器
图形输入设备
鼠标器
图形输出设备
1）显示器显示器：
• 15in（1024×1024），真彩 • 显示卡：SGA
2）打印机 3）绘图仪
2018/10/28
CAD软件系统包括那几个层次？
2018/10/28
• 设计速度低下 • 设计精度不高 • 劳动强度大 • 影响着产品的质量和周期。
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识课件
10
d. 支持部件安装完成后，打开欢迎使用AutoCAD2007安装向导对话框， 点击“下一步”按钮，如图1-2-4所示。
图1-2-4
图1-2-5
e. 此时打开许可协议对话框，点击“我接受”单选按钮，再点击 “下一步”按钮，如图1-2-5所示。
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识
16
图1-2-12
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识
17
l. 在开始安装对话框中，点击“下一步”按钮，如图1-2-12所 示。 m. 在更新系统对话框中显示了安装进度，如图1-2-13所示。
图1-2-13
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识
18
n. 安装完成后，显示安装完成对话框，如图1-2-14所示，点击“完 成”按钮。成功安装了AutoCAD 2007之后，必须进行产品注册，然后才 能长期使用此软件，否则AutoCAD 2007软件的使用会有期限，超过期限 将无法使用。
除AutoCAD 2007软件。
图1-2-15
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识
20
3.启动和退出AutoCAD
(1）启动AutoCAD
启动AutoCAD 2007中文版软件，可采用如下两种方法：
方法1：安装完成之后，系统自动在桌面上创建一个AutoCAD 2007 中文版快捷图标，双击这个图标，即可启动软件。方法二：在桌面上 点击左下角的“开始”按钮，在弹出的菜单中选择命令：“所有程序 ／Autodesk／AutoCAD 2007-Simpl i f ied Chinese／AutoCAD2007”， 即可启动软件。
机械技术制图AutoCAD第一章AutoCAD制图基础知识
第1章 CAD技术概论
机械CAD基础
第一章 CAD概论
二、主要参考书目 周济主编，CAD基础及应用，机械工业出版社 程宝义. 国家九五推广教材——计算机辅助设计 ，国防 科大出版社 施法中，计算机辅助几何设计与NURBS，北航出版社 吴永明等. 计算机辅助设计基础，高等教育出版社. AutoCAD 2000基础教程
3、智能化 Intelligent
将某一领域中专家的知识和经验，运用人工智能和专家 系统技术，归纳成一些规则，并形成知识库，再利用推理 机制，进行推理和判断，得到具有专家水平的设计结果。 4、网络化 Internet
其他：标准化、专业化、工具化
机械CAD基础
§1-5 CAD系统的构成与分类
§1-5 CAD系统的构成与分类 一、系统的基本构成 1、计算机 2、图形输入设备 3、绘图输出设备
机械CAD基础
§1-4 CAD的发展
99年CAD产品销售套数比率
2% 63% 13% 12%
98年CAD产品销售套数比率
3% 1% 4% 9% 83%
10%
二维CAD 三维CAD/CAE/CAM CAPP PDM 其他
二维CAD 三维CAD/CAE/CAM CAPP PDM 其他
97-99年度企业在信息化建设的投入分布图
☆ 数据库管理软件
☆ 图形核心
Parasolid, ACIS
AutoCAD、MDT和Inventor Pro/Engineer
☆ 集成化CAD/CAM/CAE软件
I-DEAS SolidWorks CATIA Unigraphics(UG)和Solidedge
机械CAD基础
§1-7 CAD系统的软件组成
§1-2 CAD概念
1第一章 CAD技术概论 第二章 CAD系统PPT课件
括二维、三维CAD与CAM，CAE，CAPP，
PDM等。国产CAD软件拥有了30％的市场
CAM系统。
工业设计系
现 代 CA D 技 术
工业设计系
现 代 C A D 技 术
1.3 CAD 技术在我国制造业中的应用
工业设计系
现
代
CA D
1、CAD技术在我国制造业中的应用情况
技
术
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
(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。
工业设计系
现
代
CA D
CAD涉及的基础技术
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。
现 代 C A D 技 术
现代CAD技术
池建斌
工业设计系
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
工业设计系
现
代
CA D
教材
技
术
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
工业设计系
现 代 CA D 技 术
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第1章.ppt
计算机的硬件结构，决定了其工作的系统化和格式化， 计算机辅助设计与制造工作也不例外，实现CAD/CAM 的前提是设计、制造过程的算法化和规律化。
机械产品的生产过程如图1-1所示，首先从市场需求分析 开始，经过设计和制造，最后把抽象的概念转变为具体 的产品。
CAM
CAD
图1-1 机械产品的生产过程
CAD/CAM原理与 应用
第1章 概 述
简述
在机械制造领域中，随着市场经济的发展，用户对各类产品的 质量，产品更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放市场的 周期都提出了越来越高的要求。在当今高效益、高效率、高技术竞 争的时代，要适应瞬息万变的市场要求，提高产品质量，缩短生产 周期，就必须采用先进的制造技术。
各个程序实现的，是解决不同复杂程度的生产计划问题的 各个过程，从设计、分析到计算都是在人与计算机之间交 互进行的。
CAD/CAM 发展概况
20世纪60年代初，MIT研究生I. E. Sutherland发表了《人机对 话图形通信系统》论文，研制了SKETCHPAD系统。首次提 出计算机图形学、交互技术及基于分层数据结构的图形符号 存储技术等思想。
CAD/CAM 发展概况
集成（20世纪90年代后）
CAD/CAM技术向着集成化、智能化、网络化、可视化、并 行化、标准化的方向发展。
以I-DEAS、UGⅡ、Pro/Engineer等为代表的CAD/CAM软件 (硬件平台以工程工作站为主)推出了微机版本。
推出一批优秀的基于微机平台的CAD/CAM软件，如 SolidWorks、Inventor、MDT、MasterCAM、CATIA、 Cimatron、SolidEdge等。
1.1 CAD/CAM 发展概况
CAD/CAM技术从产生到现在，经历了形成、发展、 提高和集成等阶段。
机械产品的生产过程如图1-1所示，首先从市场需求分析 开始，经过设计和制造，最后把抽象的概念转变为具体 的产品。
CAM
CAD
图1-1 机械产品的生产过程
CAD/CAM原理与 应用
第1章 概 述
简述
在机械制造领域中，随着市场经济的发展，用户对各类产品的 质量，产品更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放市场的 周期都提出了越来越高的要求。在当今高效益、高效率、高技术竞 争的时代，要适应瞬息万变的市场要求，提高产品质量，缩短生产 周期，就必须采用先进的制造技术。
各个程序实现的，是解决不同复杂程度的生产计划问题的 各个过程，从设计、分析到计算都是在人与计算机之间交 互进行的。
CAD/CAM 发展概况
20世纪60年代初，MIT研究生I. E. Sutherland发表了《人机对 话图形通信系统》论文，研制了SKETCHPAD系统。首次提 出计算机图形学、交互技术及基于分层数据结构的图形符号 存储技术等思想。
CAD/CAM 发展概况
集成（20世纪90年代后）
CAD/CAM技术向着集成化、智能化、网络化、可视化、并 行化、标准化的方向发展。
以I-DEAS、UGⅡ、Pro/Engineer等为代表的CAD/CAM软件 (硬件平台以工程工作站为主)推出了微机版本。
推出一批优秀的基于微机平台的CAD/CAM软件，如 SolidWorks、Inventor、MDT、MasterCAM、CATIA、 Cimatron、SolidEdge等。
1.1 CAD/CAM 发展概况
CAD/CAM技术从产生到现在，经历了形成、发展、 提高和集成等阶段。
机械工程CAD基础第1章 机械工程CAD概述
机械工程CAD基础 5
2017/8/11
1962年，在美国亚特兰大市召开的美国计算机 会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的 Ivan.E.Sutherland 宣读了他的博士论文研究内 容“Sketchpad:一个人机交互的图形系统”， 文中首次使用了“Computer Graphics”这一术 语，证明交互式计算机图形学是一个可行且有 用的研究领域，从而确定计算机图形学作为一 个崭新科学分支的地位。奠定了计算机图形学 的基础，并开始出现CAD这一术语。
机械工程CAD基础 6
2017/8/11
1.1 机械工程CAD的基础
图形符号是人类共同语言，图画、示意符号是 没有国界的。语言在一定意义上可看作一群人 的图符。 工程图纸是工程界的“世界通行语言”。
2017/8/11
机械工程CAD基础
7
计算机绘图实质上是实现外在直观图形与内在 数字化图形的相互表达。 工程CAD的本质是实现外部的具有真实感的图 形图像信息、文字信息、公式符号模型信息在 计算机内部做数字化处理（满足数学、物理、 化学、图形学规律）并传输在异地再现。
4
CAD技术的核心和基础是计算机图形处理技术， CAD技术的发展与计算机图形学的发展密切相 关，并伴随着计算机及其外围设备的发展而发 展。 计算机图形学(Computer Graphics)是研究通 过计算机将数据转换成图形，并在专用设备上 显示的原理、方法和技术的学科，其有关图形 处理的理论和方法构成了CAD技术的重要基础。
2017/8/11
机械工程CAD基础
13
CAD系统的软件可分成三个层次：系统软件、支撑软 件、应用软件。 系统软件是与计算机硬件直接相关联的软件，一 般由软件专业人员研制，它起着扩充计算机的功能和 合理调度与运用计算机的作用。 支撑软件是在系统软件基础上研制的，它包括进 行CAD作业时所需的各种通用软件。 应用软件则是在基础软件及支撑软件支持下，为 实现某个应用领域内特定任务而编制的软件。
2017/8/11
1962年，在美国亚特兰大市召开的美国计算机 会议上,美国麻省理工学院林肯实验室的 Ivan.E.Sutherland 宣读了他的博士论文研究内 容“Sketchpad:一个人机交互的图形系统”， 文中首次使用了“Computer Graphics”这一术 语，证明交互式计算机图形学是一个可行且有 用的研究领域，从而确定计算机图形学作为一 个崭新科学分支的地位。奠定了计算机图形学 的基础，并开始出现CAD这一术语。
机械工程CAD基础 6
2017/8/11
1.1 机械工程CAD的基础
图形符号是人类共同语言，图画、示意符号是 没有国界的。语言在一定意义上可看作一群人 的图符。 工程图纸是工程界的“世界通行语言”。
2017/8/11
机械工程CAD基础
7
计算机绘图实质上是实现外在直观图形与内在 数字化图形的相互表达。 工程CAD的本质是实现外部的具有真实感的图 形图像信息、文字信息、公式符号模型信息在 计算机内部做数字化处理（满足数学、物理、 化学、图形学规律）并传输在异地再现。
4
CAD技术的核心和基础是计算机图形处理技术， CAD技术的发展与计算机图形学的发展密切相 关，并伴随着计算机及其外围设备的发展而发 展。 计算机图形学(Computer Graphics)是研究通 过计算机将数据转换成图形，并在专用设备上 显示的原理、方法和技术的学科，其有关图形 处理的理论和方法构成了CAD技术的重要基础。
2017/8/11
机械工程CAD基础
13
CAD系统的软件可分成三个层次：系统软件、支撑软 件、应用软件。 系统软件是与计算机硬件直接相关联的软件，一 般由软件专业人员研制，它起着扩充计算机的功能和 合理调度与运用计算机的作用。 支撑软件是在系统软件基础上研制的，它包括进 行CAD作业时所需的各种通用软件。 应用软件则是在基础软件及支撑软件支持下，为 实现某个应用领域内特定任务而编制的软件。
机械autocad技术基础第一章CAD技术概论
计算机图形学（CG）：是研究通过计算机将数据转换为
图形，并在专用的设备上显示的原理、方法和技术的科学。
30
计算机图形学(CG)研究的内容： （1）硬件：图形输入设备、图形处理设备、图形显 示设备、图形输出设备。 （2）软件：二维绘图系统、三维造型系统、动画制 作、真实感图形生产系统（多媒体）等。 （3）图形处理的理论与方法：几何元素和图形的生 产方法、实体表示理论、图形变换、图形的消隐与 剪裁等。 （4）实际应用中的图形处理。在不同领域的应用。 31
几何造型:
描述基本几何实体（几何信息）及实体间的关系（拓 扑信息），进行图形图像的技术处理。 几何造型技术 是CAD/CAM 系统的核心， 为产品设计、 制造提供基本 数据和原始信 息
25
3.工程计算分析与优化 产品设计制造过程中，涉及大量的分析计算，为系 统进行工程分析和数值计算提供必要的基本参数。 根据几何形状，计算体积、
生产阶段
加 质装性 编 工 加量 配 能 程 仿 工控 测 真 制 试 分 析 NC CAM 产 品
CAPP
17
1.2.1 从产品设计制造过程理解CAD
产品设计阶段的任务（CAD）：
根据市场需求分析的结果确定产品的性能
要求，建立产品的总体设计方案，进行综合
分析论证，设计具体结构；
包括：结构方案的优化、评估，几何参数、
生产阶段（CAM）：
NC编程 刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹
仿真及NC代码生成等。
在数控机床或加工中心上按NC程序进行零件的加 工。 在制造过程中，对关键的工序、重要的零件尺寸和 精度进行在线或离线的质量控制。
进行产品的总装和检测。
20
1.2.2 从产品设计技术理解CAD
机电技术应用专业机械CAD课程教案
机电技术应用专业机械CAD课程教案第一章：机械CAD概述1.1 课程介绍了解机械CAD课程的背景和目的。
理解CAD技术在机械工程领域的应用。
1.2 软件介绍熟悉常见的机械CAD软件及其功能。
学习机械CAD软件的基本操作界面和工具栏。
1.3 绘图设置学习设置绘图单位和界限。
掌握图层、线型和颜色的设置方法。
第二章：基本绘图命令2.1 点的基本绘制学习使用点的绘制命令，包括单个点和多个点。
掌握点的属性和设置方法。
2.2 线的基本绘制学习使用直线、射线和构造线的基本命令。
熟悉线的属性和设置方法。
2.3 圆的基本绘制学习使用圆和圆弧的基本命令。
掌握圆的属性和设置方法。
第三章：高级绘图命令3.1 多边形的基本绘制学习使用多边形的基本命令，包括正多边形和边界多边形。
熟悉多边形的属性和设置方法。
3.2 文本和尺寸的标注学习使用文本标注和尺寸标注的基本命令。
掌握文本和尺寸的样式设置和编辑方法。
3.3 块和属性学习使用块的基本命令，包括创建块、插入块和编辑块。
掌握块的属性和设置方法。
第四章：机械零件绘制实例4.1 实例一：绘制简单的机械零件学习绘制轴、齿轮等简单的机械零件。
熟悉机械零件的绘图方法和技巧。
4.2 实例二：绘制复杂的机械零件学习绘制轴承、螺栓等复杂的机械零件。
掌握复杂机械零件的绘图方法和技巧。
4.3 实例三：绘制机械装配图学习将各个机械零件组合成完整的装配图。
熟悉机械装配图的布局和表示方法。
第五章：机械CAD绘图技巧与实践5.1 绘图快捷键的使用学习使用绘图快捷键，提高绘图效率。
熟悉常用的绘图快捷键和操作方法。
5.2 文件管理和打印设置学习文件的保存、打开和关闭操作。
掌握设置打印样式和打印参数的方法。
5.3 实践项目完成一个综合性的机械CAD绘图项目，巩固所学知识和技能。
培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
第六章：三维绘图基础6.1 三维绘图环境设置学习进入和退出三维绘图模式。
掌握三维视图的切换和视角设置。
CAD技术概论
下，这些工作表现出的“强体力劳动”特征阻碍了设计创新，特别是绘图，其复杂精确的
表达要求设计人员必须具备良好的业务素质和足够的耐力。一夜之间可以构思若干个实体
模型，而将它们用工程图的形式表达出来则需花上几倍、几十倍，甚至几百倍、上千倍的
时间。因此，在工程设计中实现“高速、自动”的绘图是
CAD研究的重要内容之一。
本节简单明了地介绍了
CAD技术的基本概念、CAD技术的发展历史和
CAD技术的
应用范围，使读者对
CAD技术有一个比较完整的了解，为后续学习打好基础。
1.1.1 CAD的基本概念
在科学技术与生产实践活动中，“自动化”成为人们梦寐以求的理想目标。随着科学
技术的不断进步，计算机不断地把人们的梦想变为现实，它辅助人们完成了这样那样的工
CAD技术与应用获得极大的发展。
5. 日趋成熟阶段(1990年—至今)
这一阶段微型计算机系统性能已相当令人瞩目，基于微机的
CAD系统越来越多，由
于它们价格低廉，所以得到迅速普及，这使得
CAD技术有了更为广泛的应用，同时也使
人们更加关注
CAD技术的标准化及完善化，在这方面主要有以下几个表现。
计算机辅助设计的工作内容不仅对计算机本身提出了较高的要求，而且对计算机外围
设备特别是高速高性能的图形输入/输出设备提出需求，这促进了计算机及其外围设备的发
展，事实上，CAD的理论与技术与计算机几乎是同步发展的，因为“自动计算”是
CAD
的有机组成部分。区分
CAD系统与计算机系统主要依据是关于图形图像的处理理论与技
CAD/CAM系统的作用，大大缩短了生产
周期，提高了产品质量。利用网络技术、分布式操作系统、分布式数据库等技术，使各工
表达要求设计人员必须具备良好的业务素质和足够的耐力。一夜之间可以构思若干个实体
模型，而将它们用工程图的形式表达出来则需花上几倍、几十倍，甚至几百倍、上千倍的
时间。因此，在工程设计中实现“高速、自动”的绘图是
CAD研究的重要内容之一。
本节简单明了地介绍了
CAD技术的基本概念、CAD技术的发展历史和
CAD技术的
应用范围，使读者对
CAD技术有一个比较完整的了解，为后续学习打好基础。
1.1.1 CAD的基本概念
在科学技术与生产实践活动中，“自动化”成为人们梦寐以求的理想目标。随着科学
技术的不断进步，计算机不断地把人们的梦想变为现实，它辅助人们完成了这样那样的工
CAD技术与应用获得极大的发展。
5. 日趋成熟阶段(1990年—至今)
这一阶段微型计算机系统性能已相当令人瞩目，基于微机的
CAD系统越来越多，由
于它们价格低廉，所以得到迅速普及，这使得
CAD技术有了更为广泛的应用，同时也使
人们更加关注
CAD技术的标准化及完善化，在这方面主要有以下几个表现。
计算机辅助设计的工作内容不仅对计算机本身提出了较高的要求，而且对计算机外围
设备特别是高速高性能的图形输入/输出设备提出需求，这促进了计算机及其外围设备的发
展，事实上，CAD的理论与技术与计算机几乎是同步发展的，因为“自动计算”是
CAD
的有机组成部分。区分
CAD系统与计算机系统主要依据是关于图形图像的处理理论与技
CAD/CAM系统的作用，大大缩短了生产
周期，提高了产品质量。利用网络技术、分布式操作系统、分布式数据库等技术，使各工
第一章CAD概论课件
2020/9/23
CAD/CAM 概 述
14
1.7 CAD系统结构
修改 设计
N2020/9/23 NhomakorabeaCAD最优化 设计
N
CAM
输入设计要求 选择设计方案 三维几何造型及产品模型
应力应变等 工程分析
装配仿真
物性
运动仿真
分析
满足产品要求? Y
输出图样及文件
CAPP NC自动编程
加工模拟
满足设计要求? Y
加工制造
工 方概程零图 案念分件纸 设设析设绘 计计计计制
算
工 艺毛 工 过坯 装 程设 设 设计 计 计
作
制
业物 造
计料 资
划管 源
编理 管
制
理
数
控 编 程 及 仿
数 控 加 工
常 规 加 工
质 量 控 制
产 品 装 配
产 品 调 试
真
2020/9/23
CAD/CAM 概 述
12
1.6 有代表意义的 CAD单项技术
CAD/CAM 概 述
设计参数
数据库
图形库
程序库
iM c
刀具切削
用量库
NC
代码库
工艺库
15
1.8 CAD系统的工作过程
• （1）通过市场需求调查以及用户对产品性能的要求， 向CAD系统输入设计要求，利用几何建模功能，构造 出产品的几何模型，计算机将此模型转换为内部的数 据信息，存储在系统的数据库中。
• 企业资源计划，简称ERP(Enterprise Resource Planning)
2020/9/23
CAD/CAM 概 述
13
cad应用技术基础第1章CAD技术基础知识ppt课件
曲面造型技术
曲面造型是指在产品设计中对于曲面形状产品外观的一种 建模方法。曲面造型方法使用三维CAD软件的曲面指令功能 构建产品的外观形状曲面并得到实体化模型。
曲面造型主要用于研究曲线和曲面表示、曲面求交及显示 等问题。常用的曲面造型的表示方式有Coons曲面、Bezier 曲面、B样条曲面以及非均匀有理B样条曲面（Non-uniform rational B-spline，NURBS）。曲面造型系统已广泛应用 于汽车、飞机和船舶等产品的设计当中。
电子管计算机。 1950年，MIT 能够显示简单图形的图形显示器。 1958年， Calcomp 滚筒式绘图机。 20世纪50年代末，SAGE战术防空系统。
（2） 蓬勃发展和进入应用的时期（ 20世纪60年代） 1962，Ivan Sutherland 研究出了Sketchpad交互式
图形系统。 计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。 计算机图形学的发展，如Coons曲面 。
（3）广泛应用时期（ 20世纪70年代） 集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。 出现了以小型计算机为平台的CAD系统。 图形设备相继推出并完善。 图形软件和CAD应用支撑软件不断得到充实与提高。
（4）飞速发展时期（ 20世纪80年代） 出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。 推出了以UNIX系统支撑的SUN工作站。 图形软件更加成熟 。
参数化与变量化建模技术
为了实现模型中各个元素间尺寸驱动的功能，并建立几何模 型与工程计算间的联系，参数化和变量化技术采用约束表达 产品的几何模型，用一组尺寸参数及工程设计参数来定义和 控制几何模型。由此形成了使用参数值来驱动形状的能力， 并可方便地修改设计形状或进行形状相似产品的系列化设计 。另外，参数化与变量化的建模技术可以实现产品设计过程 中方案设计、结构设计、工程绘图、装配设计、工程分析和 运动仿真等各个环节间的数据共享和驱动。
机械CADCAM原理及应用课件第1章第1节
机械CAD/CAM
1.1 CAD/CAM基本知识
传统的制造过程：产品从市场需求分析开始，经过产品设计、工程分析、 工艺设计、加工装配、 产品物流等环节，最后形成用户所需要的产品。
CAD/CAM环境下：计算机为工具，辅助进行产品设计，工程分析、工艺设
计、生产制造等各阶段工作。
西安文理学院
1.1.1 CAD/CAM基本概念
模仿真
工程数据 管理
1.CAD (Computer Aided Design, CAD) ➢ 狭义：计算机为工具辅助人们完成产品概念设计、工程绘图、技术要求等操作。 ➢ 广义：广义的CAD包括设计与分析两个方面。
2. CAE（Computer Aided Engineering, CAE） 是以计算机为辅助工具，进行复杂产品结构强度、刚度、稳定性、动力响应、传热、 工作场等力学分析及结构性能优化的一种数值分析方法。
CAD/CAPP/CAE/CAM
“4C”技术
注意：
CAD/CAM是一项发展中的技术，如
计算机辅助订货（Computer Aided Order, CAO）；
计算机辅助装配工艺设计（Computer Aided Assembly Planning, CAAPP）；
计算机辅助质量管理（Computer Aided Quality System，CAQ）等。
CIMS
1.1.2 CAD/CAM的功能与任务
1. CAD/CAM系统的基本功能 （1）图形显示功能
（2）输入输出功能
（3）存储功能
（4）人机交互功能
1.1.2 CAD/CAM的功能与任务
2. CAD/CAM系统的主要任务
几何造型
计算分析
工程绘图
第一章CAD技术概论及CAD系统演示文稿
ANSYS软件
由美国ANSYS有限公司开发，ANSYS软件是融结构、热 、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,
其功能已为全世界所公认。是迄今为止世界范围内唯一
通过ISO9001质量认证的分析设计类软件。 结构分析：线性、非线性结构静力分析；结构动力分 析， 包括模态分析（模态循环对称、预应力模态等） 、
人机接口等）；设计自动化技术（CAD 、CAE 、CAPP 、 CAM 、 DFX）；加工制造自动化技术；管理与决策信
息系统技术等。
第10页，共35页。
1.3 CAD技术发展趋势
1. 集成化 各种CAX（CAD、 CAM、 CAE、 CAPP）的集成，以及CAX与PDM（产 品数据管理）的集成。
2. 网络化 将设计工作推向网络协同的模式。使得异地用户能够协同设计，并且提供 多种CAD应用服务，例如设计任务规划、网上虚拟装配等。
第23页，共35页。
LS-DYNA软件 简介
LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能
够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种 二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型 等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及 流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的 分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可 靠性。
第25页，共35页。
ADINA的最早版本出现于1975，在K. J. Bathe博士 的带领下，由其研究小组共同开发出ADINA有限 元分析软件。ADINA的含义是Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis的首字母缩写，为 动力非线性有限元分析，这表达了软件开发者的 基本目标，即ADINA除了求解线性问题外，还要 具备分析非线性问题的强大功能，包括求解结构 以及涉及结构场之外的多场耦合问题。
CAD技术及其应用(研究生CAD教案)
平面曲线
思考题：求与椭圆 r(θ ) [a sin θ,b cos θ ] 距离为d 的等距线方程。
§2.6 4. 弧长参数化
曲线的表示
同一条曲线，可以有不同的参数形式表达,例如 p( t ) (1 t )p 0 tp1 p( t ) (1 t 2 )p 0 t 2 p1 和 t [0,1]
曲率矢 单位主法矢
k ( s ) T( s ) s ) p(
曲率
T( s) N( s) B( s)
单位副法矢
平面曲线 的副法矢 方向不变
§2.7 曲线论的基本公式
B( s) T( s) 0 B( s) T( s) B( s) T( s) 0 B( s)与T( s)垂直 2 又 (B( s)) 1 B( s)与N( s)平行 T 0 2B( s) B( s) 0 B( s)与B( s)垂直 0 T
确定的三角形的面积。 3. 仿射变换的两个主要性质是什么？
ˆ 4. 仿射变换 P AP v 中线性变换A分别为如下 矩阵，则这些仿射变换分别表示哪些变换？
2 0 0 2
1 0 0 1 1 0 0 1
cos( ) sin( ) sin( ) cos( )
模拟量vs.数字量!
§2.5 CAD对形状数学描述方法的要求 唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
§2.5 CAD对形状数学描述方法的要求 唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
f (x, y) = 0
x1<x<x2 y1<y<y2
?
§2.5 对形状数学描述方法的要求
唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
思考题：求与椭圆 r(θ ) [a sin θ,b cos θ ] 距离为d 的等距线方程。
§2.6 4. 弧长参数化
曲线的表示
同一条曲线，可以有不同的参数形式表达,例如 p( t ) (1 t )p 0 tp1 p( t ) (1 t 2 )p 0 t 2 p1 和 t [0,1]
曲率矢 单位主法矢
k ( s ) T( s ) s ) p(
曲率
T( s) N( s) B( s)
单位副法矢
平面曲线 的副法矢 方向不变
§2.7 曲线论的基本公式
B( s) T( s) 0 B( s) T( s) B( s) T( s) 0 B( s)与T( s)垂直 2 又 (B( s)) 1 B( s)与N( s)平行 T 0 2B( s) B( s) 0 B( s)与B( s)垂直 0 T
确定的三角形的面积。 3. 仿射变换的两个主要性质是什么？
ˆ 4. 仿射变换 P AP v 中线性变换A分别为如下 矩阵，则这些仿射变换分别表示哪些变换？
2 0 0 2
1 0 0 1 1 0 0 1
cos( ) sin( ) sin( ) cos( )
模拟量vs.数字量!
§2.5 CAD对形状数学描述方法的要求 唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
§2.5 CAD对形状数学描述方法的要求 唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
f (x, y) = 0
x1<x<x2 y1<y<y2
?
§2.5 对形状数学描述方法的要求
唯一性 几何不变性 易于定界 统一性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二维工程图还能走多远？
二维工程图是工程师的语言， 二维工程图是工程师的语言，是随着近代工业的发展历经上百年形 成的一套完善、标准化的工程语言和工具. 没有“工程图” 成的一套完善、标准化的工程语言和工具. 没有“工程图”，就没有飞 没有汽车、没有楼房、没有桥梁，没有现代工业。 机、没有汽车、没有楼房、没有桥梁，没有现代工业。 但是，在工业界日趋加速的三维数字化、网络协同化的发展方向上， 但是，在工业界日趋加速的三维数字化、网络协同化的发展方向上， 工程图”今后的路究竟还能走多远？ “工程图”今后的路究竟还能走多远？ “工程图”所面临的“危机”， 工程图”所面临的“危机” 并不仅仅是简单的从“木质图板” 并不仅仅是简单的从“木质图板” 电子图板”的形式上的变化， 到“电子图板”的形式上的变化， 而是计算机三维仿真对工程图三视 三维仿真对工程图 而是计算机三维仿真对工程图三视 投影理念与方法的彻底革命 的彻底革命！ 投影理念与方法的彻底革命！是数 字化、 字化、网络化零距离沟通与团队协 同工作对个人独立工作方式的根本 改变。 改变。
制造
企
经营 管理
应用软件技术 数据库技术
业
ERP MRPII PDM CAE CAPP CAM CAD
全球化、信息化与工业化 全球化、
制造业信息化工程
管理数字化 产品数字化
设计数字化
企业数字化
制造装备数字化 生产过程数字化
全球化、信息化与工业化 全球化、
以信息化带动工业化， 以信息化带动工业化，走新型工业化道路
机械CAD及其应用 及其术概论
第一节 综 述
创新，协同，集成
三维CAD与网络化设计制造技术的应用与发展
回到3D世界 回到3D世界
我们生活在三维的 空间中， 空间中，我们的眼睛和 身体感知到的这个世界 都是三维立体的，并且 都是三维立体的， 具有丰富的色彩、光泽、 具有丰富的色彩、光泽、 表面、材质等等外观质 表面、材质等等外观质 感，以及巧妙而错综复 杂的内部结构 内部结构和时空动 杂的内部结构和时空动 运动关系； 态的运动关系 态的运动关系；我们对 这世界的任何发现和创 造的原始冲动都是三维 的。
(开发人员同时也是应用人员 开发人员同时也是应用人员) 开发人员同时也是应用人员
三维CAD的应用发展——初步推广阶段 三维CAD的应用发展——初步推广阶段
• 应用领域：从科研向汽车 船舶 轻工模具等工业领域推广 应用领域：从科研向汽车/船舶 船舶/轻工模具等工业领域推广 • 应用对象：面向制造 应用对象：面向制造/CAM与分析 与分析/CAE的复杂零件 模具 的复杂零件/模具 与分析 的复杂零件 • 应用内容：基于二维工程图的零件 造型 应用内容：基于二维工程图的零件3D造型 • 应用方式：CAD及CAD/CAM/CAE应用集成，局部应用 应用方式： 应用集成， 及 应用集成 • 硬件环境：工作站 、 PC 硬件环境： • 软件形态：初步成为产品 软件形态： • 应 用 者：更广泛的 更广泛的CAD应用人员 应用人员
二维工程图还能走多远？
在今后一个比较长的 时间里， 工程图” 时间里，“工程图”必将 依然发挥其重要的不可替 代的作用； 代的作用；但是其应用方 式必将适应三维技术和应 用的发展， 用的发展，发生重大的变 化。 三维数字化创新设计 CAD工具非常需要一个能 CAD工具非常需要一个能 够与它有机配合、 够与它有机配合、协同工 作的“绘图”伴侣， 作的“绘图”伴侣，二维 工程图必将在三维CAD CAD的 工程图必将在三维CAD的 应用中得到新的发展并成 为重要的补充 补充。 为重要的补充。
• 市场全球化： 市场全球化： 科技进步 财富积累 需求创新 资源变迁 自由贸易 开放金融 • 信息化带动工业化： 信息化带动工业化： 制造企业是国民经济的支柱： 制造企业是国民经济的支柱： 1990年55%，2000年 1990年55%，2000年60%
全球范围资源市场与 消费市场的优化配置
今天制造业面临的挑战
设计构思
设计 零 件 设 计
现代三维CAD的应用 的应用 现代三维
概念设计、 概念设计、工业设计 工程设计：装配、二三维联动、 工程设计：装配、二三维联动、工程图 面向分析/ 面向分析/制造的设计和造型 符合国标的工程图绘制 面向装备、工程机械、 面向装备、工程机械、家电等行业的设计
现代三维CAD的应用 的应用 现代三维
CAE
零部件三维建模
CAM 零部件装配及标准 件库的调用 装配过程的操作性，装配 装配过程的操作性， 后期修改的灵活性验证 虚拟装配工艺演示
机构的干涉检查及运动模拟 三维图向工程图的转化， 三维图向工程图的转化， 技术图纸的打印输出
工艺设计与汇总 零部件报表的生成， 零部件报表的生成，及图纸管理 零部件的渲染、工作过程动画演示， 零部件的渲染、工作过程动画演示，在产品说明书编制上的运用
回到3D世界 回到3D世界
艺术效果： 艺术效果： 是现代计算机3D技术应用的重要方向， 是现代计算机 技术应用的重要方向，象3D MAX、MAYA等三 技术应用的重要方向 、 等三 维系统，在影视三维动画制作、建筑效果设计、 维系统 ， 在影视三维动画制作 、 建筑效果设计 、 工业产品外观设计等 广泛应用。 方面已被广泛应用。 三维CAD： ： 三维 是3D技术在现代工业的应用。象CATIA、UG、PTC、SolidWorks、 技术在现代工业的应用。 技术在现代工业的应用 、 、 、 、 CAXA等三维 等三维CAD软件系统， 基于生产制造应用目的 ， 强调三维模型 软件系统， 等三维 软件系统 基于生产制造应用目的， 的精确描述，包括其精确的尺寸 坐标、公差、技术要求以及 尺寸、 以及零件间 的精确描述 ， 包括其精确的 尺寸 、 坐标 、 公差 、 技术要求 以及 零件间 精确的结构装配关系和结构功能属性等等的精确表达 等等的精确表达。 精确的结构装配关系和结构功能属性等等的精确表达。 虚拟现实： 虚拟现实： 技术大规模系统应用的方向， 是3D技术大规模系统应用的方向，强调对三维场景的宏观描述和 技术大规模系统应用的方向 系统动态关系， 系统动态关系 ， 在三维模型细节的精确和逼真方面则采取尽可能简化 处理。 处理。
回到3D世界 回到3D世界
但是在人类漫长的 历史中，为了在沙土、 历史中，为了在沙土、 羊皮、 羊皮、纸张的平面上表 达和传递对这个世界的 认识和创造，人们发明 认识和创造， 投影方法， 了投影方法，并基于纸 张平面形成了丰富而完 整的抽象二维视图体系； 整的抽象二维视图体系； 二维视图在近现代人类 改造世界的科学与生产 实践中发挥了巨大的无 可替代的作用。 可替代的作用。
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
• 硬件环境：工作站、PC、网络环境 硬件环境： 、
• 软件形态：成为产品与标准构件 软件形态： • 应 用 者：所有参与产品活动的人员，CAD成为大众工具 所有参与产品活动的人员， 成为大众工具
(应用人员不再是 应用人员不再是CAD应用工程师 应用工程师) 应用人员不再是 应用工程师
现代三维CAD的应用 的应用 现代三维
回到3D世界 回到3D世界
从三维到二维，是从具体到抽象的“形而上”而成“ 从三维到二维，是从具体到抽象的“形而上”而成“道”的过 程； 从二维到三维，是从抽象到具体的“形而下”而成“ 从二维到三维，是从抽象到具体的“形而下”而成“器”的过 程。 对于经过严格二维投影视图理论与画法几何训练而被成功“ 对于经过严格二维投影视图理论与画法几何训练而被成功“洗 的我们来说，三维却已被“遗忘”而变得那样陌生和遥远。 脑”的我们来说，三维却已被“遗忘”而变得那样陌生和遥远。 回到三维就是回归真实、 回到三维就是回归真实、 回归直观、回归形象、 回归直观、回归形象、回归简 洁。
回到3D世界 回到3D世界
进入新的世纪以来， 进入新的世纪以来 ， 随着计算机网 络信息技术的迅猛发展，现代计算机 计算机3 络信息技术的迅猛发展 ， 现代 计算机 3D 技术终于使人们对现实世界的描述重新 技术 终于使人们对现实世界的描述重新 回到了原始的直观三维境界， 回到了原始的直观三维境界 ， 并且已经 随着计算机应用的普及在迅速成为今天 的现实。 的现实。
客 户 Custom
CRM
供 应 Supply 产 品 Product PLM
SCM
资源 Resource
ERP
办公 Office
OA
创新、协同、集成 创新、协同、
市场竞争更加突现用户中心
◇ 市场竞争的压力要求企业不断进行产品创新
◇ ◇ ◇ ◇
产品从设计到交付用户的周期越来越短 产品生命周期越来越短 形成全球化的分工， 形成全球化的分工，网络化的企业型式 企业设计团队、供应商、 企业设计团队、供应商、用户之间需要更好的沟通与协作
企 业 信 息化 概
先进管理思想
念
设计 工艺
计算机网络技术
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？
三维CAD的应用发展 三维CAD的应用发展
早期研究阶段
初步推广阶段
全面应用阶段
1946
1966
1986
2000
三维CAD的应用发展 三维CAD的应用发展——早期研究阶段
全球化、信息化与工业化 全球化、
信息化加速了全球采购与全球生产模式的形成
• 信息沟通与共享 • 信息化生产组织与管理 • 虚拟产品开发 • 网络远程制造 • 动态虚拟企业 • 随需应变的电子商务