计算机辅助设计ppt课件
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它是一种利用计算机硬、软件系统辅助设计 者对产品进行规划、分析计算、综合、模拟、评 价、绘图和编写技术文件等设计活动的总称。
这一技术的特点：
它将设计人员的思维、综合分析和创造能力
与计算机的高速运算、巨大数据存储和快速图形 生成等能力很好地结合起来，来完成
设计工作。
.
几个名词：
计算机辅助设计：Computer Aided Design。简称 为CAD。
计算机辅助设计与制图：Computer Aided Design And Drafting。简称为CADD
计算机辅助制造：Computer Aided Made。简称 为CAM。
计算机辅助设计与制造：Computer Aided Design And Made。简称为CAD/CAM。
.
计算机辅助设计（ CAD ）涉及以下一些基础技术：
.
1.4 CAD技术的发展趋势
随着科学技术的飞速发展，特别是计算机技术的的飞速发展与 应用，使 CAD技术在软件方面的发展趋势将体现在以下几个方面：
➢ 集成化 ➢ 智能化 ➢ 标准化 ➢ 可视化 ➢ 网络化
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 集成化
为适应设计与制造自动化的要求，特别是适应计算机集成制造 系统（CIMS）的要求，进一步提高集成水平是CAD/CAM系统发展 的一个重要方向。
计算机辅助设计
.
计算机辅助设计(CAD)
本节主要介绍如下方面内容： ● CAD的基本概念、发展概况、发展趋 势 ● 计算机辅助设计应用举例 ● CAD系统的组成 ● 工程数据的处理方法及CAD程序编制 ● 专用机械CAD系统的开发及应用
.
1.1 CAD技术的基本概念
计算机辅助设计，即英文Computer Aided Design，简称CAD。
.
► 参数化设计 标准化或系列化的零部件具有相似结构，但尺寸需经常改变，
采用参数化设计的方法建立图形程序库，设计时直接调出图形库中的 零件图，并赋予一组新的尺寸参数便可生成一个新的图形。
► 图形处理 如二维、三维图形生成、显示与修改，自动绘图；
► 图形仿真 进行二维和三维的运动仿真、结构仿真，功能模拟；
随着计算机技术的迅猛发展， CAD 技术已广泛应用于机械、电子、建筑、 土木工程、航天、纺织等众多领域。
.
1.2 CAD技术的发展简史
CAD技术诞生于 20世纪 50年代，至今已有 50 多年的发展历史， 这一技术主要经历了如下几个发展时期：
➢ 孕育形成时期（20世纪50年代） ➢ 进入实际运用时期（20世纪60年代） ➢ 成熟达到完全实用时期（20世纪70年代） ➢ 广泛运用时期（20世纪80年代） CAD技术所经历的这几个重要发展阶段如下所示：
2. 智能化
现有的CAD技术在机械设计中只能处理数值型的工作，包括 计算、分析与绘图。
然而在设计活动中存在另一类符号推理工作，包括方案构思与 拟
定、最佳方案选择、结构设计、评价、决策，以及参数选择等等。 这些工作依赖于一定的知识模型，采用符号推理方法才能获得圆满 解决。
因此将人工智能技术，特别是专家系统的技术，与传统CAD技 术结合起来，形成智能化CAD系统是CAD技术发展的必然趋势。
.
应用CAD技术来进行产品设计，能使设计、生产、维修工作快 速而高效率地进行，所带来的经济效益是十分明显的。
例如：过去生产一个大规模集成电路芯片，要花两年时间，用 CAD只要两周即可完成。
英国的三叉戟飞机比美国的波音747飞机早开工，却晚一年完成， 其原因就是美国的747采用了CAD技术。
美国GM公司汽车设计中应用CAD技术，使新型汽车的设计周期 由 5 年缩短为 3 年，新产品的可信度由 20﹪提高到 60﹪。
► 充分利用图形系统和数据库的功能
► 提高设计效率 利用CAD技术，使结构设计和工程制图的速度大大提高，尤其对 复杂零件的设计可以无级缩放，分级设计，加快了设计进程。
► 修改设计方便 只需对已存储的图样做局部修改就成为新图，某些先进的辅助设 计系统中，修改了装配图，则零件图随之自动修改，反之亦然。
► 设计与分析统一 系统有一个描述产品模型的数据库，通过分析，设计者可以预知 产品的性能。
.
► 易于实现产品数据的标准化 企业的产品数据，包括设计、图文、技术文档等，实 现标准化管理，有利于企业积累产品资料、继承历史的知 识财富，并方便产品数据的存储、传递、转换和理解。
► 有利于实现无图纸化生产 CAD技术为实现CAD/CAM的集成和CIMS （计算机 集成制造）提供了基础。
总之，采用CAD技术可以： ➢ 提高设计质量、缩短设计周期、降低设计成本； ➢ 从而加快了产品更新换代的速度； ➢ 使企业保持良好的竞争力。
.
3. 标准化
随着CAD技术的发展，工业标准化问题越来越显示出它的重要性。 迄今已制定了不少的标准，例如：
► 数据处理 有完善的数据库系统，能对设计、分析、绘图等所使用的大量
数据进行存取、查找、比较、综合等处理；
► 编制设计文档或生成报表 能制订各种技术文件，如文档制作、编辑及文字处理等。
.
CAD设计具有如下主要特点：
► 充分应用各种先进的现代设计方法 在设计过程中能广泛使用有限元分析、优化设计、可靠性设计及 动态分析等先进设计及分析手段；比传统的边设计、边试验，直到设 计后期才能弄清产品性能的做法要科学、省时、省力得多。
.
CAD技术发展的基本阶段及特点
.
1.3 CAD 的功能及CAD设计的特点
CAD技术的主要应用有以下几方面：
► 科学计算与分析 能进行各种复杂的设计计算、性能分析以及评价经
济；
► 工程分析 常见的分析有：有限元分析、优化设计、可靠性设
计、运动学及动力学分析等。此外，针对某个具体设计对 象还有它们自己的工程分析问题,如注塑模设计中要进行塑 流分析 、冷却分析 、变形分析等 。
1) 图形处理技术 2) 工程分析技术
如自动绘图、几何建模、图形仿真及其它图
形输入、输出技术。 如有限元分析、优化设计及面向各种专业的
工程分析等。
3) 数据管理与数据交换技术 如数据库管理、产品数据管理、 产品数据交换规范及接口技术等。
4) 文档处理技术 如文档制作、编辑及文字处理等。 5)软件设计技术 如窗口界面设计、软件工具及软件工程规范 等。
这一技术的特点：
它将设计人员的思维、综合分析和创造能力
与计算机的高速运算、巨大数据存储和快速图形 生成等能力很好地结合起来，来完成
设计工作。
.
几个名词：
计算机辅助设计：Computer Aided Design。简称 为CAD。
计算机辅助设计与制图：Computer Aided Design And Drafting。简称为CADD
计算机辅助制造：Computer Aided Made。简称 为CAM。
计算机辅助设计与制造：Computer Aided Design And Made。简称为CAD/CAM。
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计算机辅助设计（ CAD ）涉及以下一些基础技术：
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1.4 CAD技术的发展趋势
随着科学技术的飞速发展，特别是计算机技术的的飞速发展与 应用，使 CAD技术在软件方面的发展趋势将体现在以下几个方面：
➢ 集成化 ➢ 智能化 ➢ 标准化 ➢ 可视化 ➢ 网络化
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 集成化
为适应设计与制造自动化的要求，特别是适应计算机集成制造 系统（CIMS）的要求，进一步提高集成水平是CAD/CAM系统发展 的一个重要方向。
计算机辅助设计
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计算机辅助设计(CAD)
本节主要介绍如下方面内容： ● CAD的基本概念、发展概况、发展趋 势 ● 计算机辅助设计应用举例 ● CAD系统的组成 ● 工程数据的处理方法及CAD程序编制 ● 专用机械CAD系统的开发及应用
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1.1 CAD技术的基本概念
计算机辅助设计，即英文Computer Aided Design，简称CAD。
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► 参数化设计 标准化或系列化的零部件具有相似结构，但尺寸需经常改变，
采用参数化设计的方法建立图形程序库，设计时直接调出图形库中的 零件图，并赋予一组新的尺寸参数便可生成一个新的图形。
► 图形处理 如二维、三维图形生成、显示与修改，自动绘图；
► 图形仿真 进行二维和三维的运动仿真、结构仿真，功能模拟；
随着计算机技术的迅猛发展， CAD 技术已广泛应用于机械、电子、建筑、 土木工程、航天、纺织等众多领域。
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1.2 CAD技术的发展简史
CAD技术诞生于 20世纪 50年代，至今已有 50 多年的发展历史， 这一技术主要经历了如下几个发展时期：
➢ 孕育形成时期（20世纪50年代） ➢ 进入实际运用时期（20世纪60年代） ➢ 成熟达到完全实用时期（20世纪70年代） ➢ 广泛运用时期（20世纪80年代） CAD技术所经历的这几个重要发展阶段如下所示：
2. 智能化
现有的CAD技术在机械设计中只能处理数值型的工作，包括 计算、分析与绘图。
然而在设计活动中存在另一类符号推理工作，包括方案构思与 拟
定、最佳方案选择、结构设计、评价、决策，以及参数选择等等。 这些工作依赖于一定的知识模型，采用符号推理方法才能获得圆满 解决。
因此将人工智能技术，特别是专家系统的技术，与传统CAD技 术结合起来，形成智能化CAD系统是CAD技术发展的必然趋势。
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应用CAD技术来进行产品设计，能使设计、生产、维修工作快 速而高效率地进行，所带来的经济效益是十分明显的。
例如：过去生产一个大规模集成电路芯片，要花两年时间，用 CAD只要两周即可完成。
英国的三叉戟飞机比美国的波音747飞机早开工，却晚一年完成， 其原因就是美国的747采用了CAD技术。
美国GM公司汽车设计中应用CAD技术，使新型汽车的设计周期 由 5 年缩短为 3 年，新产品的可信度由 20﹪提高到 60﹪。
► 充分利用图形系统和数据库的功能
► 提高设计效率 利用CAD技术，使结构设计和工程制图的速度大大提高，尤其对 复杂零件的设计可以无级缩放，分级设计，加快了设计进程。
► 修改设计方便 只需对已存储的图样做局部修改就成为新图，某些先进的辅助设 计系统中，修改了装配图，则零件图随之自动修改，反之亦然。
► 设计与分析统一 系统有一个描述产品模型的数据库，通过分析，设计者可以预知 产品的性能。
.
► 易于实现产品数据的标准化 企业的产品数据，包括设计、图文、技术文档等，实 现标准化管理，有利于企业积累产品资料、继承历史的知 识财富，并方便产品数据的存储、传递、转换和理解。
► 有利于实现无图纸化生产 CAD技术为实现CAD/CAM的集成和CIMS （计算机 集成制造）提供了基础。
总之，采用CAD技术可以： ➢ 提高设计质量、缩短设计周期、降低设计成本； ➢ 从而加快了产品更新换代的速度； ➢ 使企业保持良好的竞争力。
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3. 标准化
随着CAD技术的发展，工业标准化问题越来越显示出它的重要性。 迄今已制定了不少的标准，例如：
► 数据处理 有完善的数据库系统，能对设计、分析、绘图等所使用的大量
数据进行存取、查找、比较、综合等处理；
► 编制设计文档或生成报表 能制订各种技术文件，如文档制作、编辑及文字处理等。
.
CAD设计具有如下主要特点：
► 充分应用各种先进的现代设计方法 在设计过程中能广泛使用有限元分析、优化设计、可靠性设计及 动态分析等先进设计及分析手段；比传统的边设计、边试验，直到设 计后期才能弄清产品性能的做法要科学、省时、省力得多。
.
CAD技术发展的基本阶段及特点
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1.3 CAD 的功能及CAD设计的特点
CAD技术的主要应用有以下几方面：
► 科学计算与分析 能进行各种复杂的设计计算、性能分析以及评价经
济；
► 工程分析 常见的分析有：有限元分析、优化设计、可靠性设
计、运动学及动力学分析等。此外，针对某个具体设计对 象还有它们自己的工程分析问题,如注塑模设计中要进行塑 流分析 、冷却分析 、变形分析等 。
1) 图形处理技术 2) 工程分析技术
如自动绘图、几何建模、图形仿真及其它图
形输入、输出技术。 如有限元分析、优化设计及面向各种专业的
工程分析等。
3) 数据管理与数据交换技术 如数据库管理、产品数据管理、 产品数据交换规范及接口技术等。
4) 文档处理技术 如文档制作、编辑及文字处理等。 5)软件设计技术 如窗口界面设计、软件工具及软件工程规范 等。