第1講 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與CAD技術(shù)-緒論

1、華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 了解了解CAD技術(shù)的基本原理技術(shù)的基本原理 了解了解CAD的建模理論及方法的建模理論及方法 了解利用了解利用CAD進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程 了解了解CAD中的計(jì)算分析基本原理及過程中的計(jì)算分析基本原理及過程 基本掌握典型基本掌握典型CAD系統(tǒng)的簡單操作系統(tǒng)的簡單操作 了解了解CAD技術(shù)的工程應(yīng)用技術(shù)的工程應(yīng)用華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成 （軟件、硬件、常用CAD系統(tǒng)等） 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基本原理 (圖形的描述、圖形變換、圖形顯示） 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的建模技術(shù) （曲線曲面建模、實(shí)體建模、特征建模

2、、裝配建模等） 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的工程計(jì)算處理 （一般工程數(shù)據(jù)處理、工程設(shè)計(jì)及計(jì)算處理） 專業(yè)機(jī)械CAD系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)方法簡介 （二維CAD系統(tǒng)及三維CAD系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)簡介） CAD技術(shù)在典型機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 課程教學(xué)思路：形體定義形體定義輸入輸入1形體定義形體定義輸入輸入2形體定義形體定義輸入輸入n內(nèi)部內(nèi)部CSGBREP表達(dá)表達(dá)布爾布爾運(yùn)算運(yùn)算結(jié)果形體結(jié)果形體BREP表達(dá)表達(dá)三角三角剖分剖分顯示數(shù)顯示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)據(jù)結(jié)構(gòu)顯示顯示渲染渲染顯示參顯示參數(shù)定義數(shù)定義工程工程應(yīng)用應(yīng)用華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 32學(xué)時(shí)上課 20學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)

3、驗(yàn) 地點(diǎn)：東校區(qū)機(jī)房 上機(jī)內(nèi)容安排： 曲面建模 （4學(xué)時(shí)） 零件設(shè)計(jì) （4學(xué)時(shí)） 裝配設(shè)計(jì) （4學(xué)時(shí)） 計(jì)算分析 （4學(xué)時(shí)） 注意：上機(jī)時(shí)間安排華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心參考書目參考書目機(jī)械機(jī)械CAD技術(shù)技術(shù)，王書亭等，王書亭等計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程，唐榮錫等，第二版，唐榮錫等，第二版計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，孫家廣，第三版，孫家廣，第三版計(jì)算機(jī)輔助與非均勻有理計(jì)算機(jī)輔助與非均勻有理B樣條樣條，施法中，施法中NURBS，Les Piegl等等CAD/CAM/CAE系統(tǒng)原理，系統(tǒng)原理，Kunwoo Lee等等先修課程：先修課程：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算方法計(jì)算方法等等華

4、中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心http:/ 。CAD：研究某一工程設(shè)計(jì)對(duì)象的計(jì)算機(jī)表達(dá)、顯示，設(shè)計(jì)計(jì)算與分析；更側(cè)重專業(yè)對(duì)象的設(shè)計(jì)應(yīng)用工具的強(qiáng)大，通常CG是其圖形顯示基礎(chǔ)。如通用二、三維CAD軟件工具，專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)工具，飛機(jī)、汽車設(shè)計(jì)工具等。注：本課程將結(jié)合機(jī)械工程的學(xué)科特點(diǎn)來主要介紹CAD技術(shù)機(jī)械CAD技術(shù)，CG內(nèi)容將穿插在CAD技術(shù)中，使CG、CAD融合為一個(gè)有機(jī)整體。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1.1機(jī)械設(shè)計(jì)過程概述1.2機(jī)械CAD技術(shù)概述1.2.1 機(jī)械CAD的概念1.2.2 機(jī)械CAD的內(nèi)容1.2.3 機(jī)械CAD的作用1.3機(jī)械CAD系統(tǒng)構(gòu)成1.3.1

5、機(jī)械CAD系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)1.3.2 機(jī)械CAD系統(tǒng)的硬件1.3.3 機(jī)械CAD系統(tǒng)的軟件1.4機(jī)械CAD技術(shù)的發(fā)展1.4.1 機(jī)械CAD的發(fā)展歷程1.4.2 機(jī)械CAD的發(fā)展趨勢(shì)1.5CAD系統(tǒng)的選型附 1. 典型CAD系統(tǒng)軟件介紹華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心本章目的：本章目的：了解機(jī)械CAD基本概念了解機(jī)械CAD的主要內(nèi)容和作用了解機(jī)械CAD系統(tǒng)的構(gòu)成了解機(jī)械CAD發(fā)展的歷史和趨勢(shì)華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心機(jī)械設(shè)計(jì)就是根據(jù)使用要求確定產(chǎn)品應(yīng)該具備的功能，構(gòu)想出產(chǎn)品的工作原理、結(jié)構(gòu)形狀、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞、以及所用材料等事項(xiàng)，并轉(zhuǎn)化為具體的描述，例如圖紙和

6、設(shè)計(jì)文件等，以此作為制造的依據(jù)。 機(jī)械設(shè)計(jì)是產(chǎn)品從需求分析、設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用和回收整個(gè)產(chǎn)品全生命周期中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品成本的影響占80。 1.1機(jī)械設(shè)計(jì)過程概述華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿減速器，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，從而推動(dòng)輸送執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)輸送l電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)例：某工件輸送機(jī)構(gòu)原理示意圖華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心市場需求調(diào)查市場需求調(diào)查提出開發(fā)計(jì)劃提出開發(fā)計(jì)劃設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書功能分析功能分析尋求解決方案尋求解決方案擬訂總體布局?jǐn)M訂總體布局機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)原理方案圖原理方案圖主要尺寸主要尺寸及

7、參數(shù)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖裝配圖零部件零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件圖零件圖技術(shù)文檔技術(shù)文檔產(chǎn)品規(guī)劃階段產(chǎn)品規(guī)劃階段( (需求分析需求分析) )方案設(shè)計(jì)階段方案設(shè)計(jì)階段（概念設(shè)計(jì)）（概念設(shè)計(jì)）技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段（詳細(xì)設(shè)計(jì)）（詳細(xì)設(shè)計(jì)）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及流程:華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l需求分析調(diào)查研究、分析用戶需求、收集資料，在此基礎(chǔ)上確定產(chǎn)品功能，提出需求報(bào)告l概念設(shè)計(jì)構(gòu)思方案，分析和論證，獲得一組可行的原理性方案，然后確定設(shè)計(jì)中一些大的框架，如繪制總體布局草圖，確定各零部件的基本結(jié)構(gòu)和形狀，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行主要設(shè)計(jì)參數(shù)的分析計(jì)算與優(yōu)化l詳細(xì)設(shè)計(jì)確定對(duì)

8、象的細(xì)部結(jié)構(gòu)，完成裝配圖和零件圖的繪制，編寫技術(shù)文檔l工藝設(shè)計(jì)確定工藝流程，編制工序文件，設(shè)計(jì)工裝夾具，編寫工藝技術(shù)文檔華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 詳細(xì)設(shè)計(jì)的終結(jié)并不意味著最終獲得了一個(gè)好的設(shè)計(jì) 機(jī)械產(chǎn)品在經(jīng)歷了制造加工、樣機(jī)測(cè)試、批量生產(chǎn)、以及銷售使用后，會(huì)返回大量信息，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行不斷修改 機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)“設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)再設(shè)計(jì)”的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及工具： 手工計(jì)算，計(jì)算器（尺），繪圖板，最后產(chǎn)生設(shè)計(jì)藍(lán)圖華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l每一環(huán)節(jié)靠手工完成，容易出錯(cuò)l設(shè)計(jì)方案靠經(jīng)驗(yàn)，方案少，不優(yōu)化l不

9、能進(jìn)行復(fù)雜的力學(xué)分析 ，難以按動(dòng)態(tài)的、精確的的方法計(jì)算l大部分時(shí)間花在零件圖、裝配圖上，可重用性差 l設(shè)計(jì)周期長、效率低，工作繁重華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 在人工設(shè)計(jì)情況下，存在許多的缺點(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)某種程度的設(shè)計(jì)自動(dòng)化，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，就成為機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的迫切要求 正是在這樣的背景下產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD，Computer Aided Design ）華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心20世紀(jì)60年代的觀點(diǎn)科學(xué)計(jì)算和分析或計(jì)算機(jī)控制繪圖機(jī)繪制出工程圖 1967年，美國學(xué)者D.T.ROSS的定義把設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)結(jié)合為一個(gè)問題求解組，使

10、之較各自單獨(dú)工作時(shí)能更有效地達(dá)到設(shè)計(jì)問題的目標(biāo) 1972年，國際信息處理聯(lián)合會(huì)的定義CAD是一種技術(shù)，其中人與機(jī)（計(jì)算機(jī)）結(jié)合為一個(gè)問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科的方法的綜合性協(xié)作提供了可能 1.2機(jī)械CAD技術(shù)概述華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心lCAD是用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改、分析和優(yōu)化的一種設(shè)計(jì)方法。l在CAD系統(tǒng)中人與計(jì)算機(jī)密切合作，在不同的方面人與計(jì)算機(jī)充分發(fā)揮各自的特長，因此CAD系統(tǒng)是一個(gè)人機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)。lCAD技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性應(yīng)用新技術(shù)，它涉及到以下基礎(chǔ)技術(shù)： 圖形處理技術(shù) 工程分析

11、技術(shù) 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術(shù) 文檔處理技術(shù) 軟件設(shè)計(jì)技術(shù) CAD軟件數(shù)學(xué) 編程 工程華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 CAD含義的衍生：CAD技術(shù)不斷發(fā)展，不同領(lǐng)域?qū)AD技術(shù)的應(yīng)用程度不同，對(duì)CAD技術(shù)的含義的理解也略有差異。Computer Aided DraftingComputer Aided DesignComputer Adied Development華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心產(chǎn)品開發(fā)周期與數(shù)字化制造技術(shù)之間的關(guān)系產(chǎn)品開發(fā)周期與數(shù)字化制造技術(shù)之間的關(guān)系設(shè)計(jì)需求分設(shè)計(jì)需求分析析可行性研究可行性研究與分析與分析設(shè)計(jì)建模設(shè)計(jì)建模與仿真與仿真設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)優(yōu)化優(yōu)化

12、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果結(jié)果設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分析分析概念概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)市場信息市場信息工藝工藝規(guī)劃規(guī)劃編程控制編程控制工裝夾具工裝夾具生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃物料需求物料需求運(yùn)輸運(yùn)輸制造制造包裝包裝質(zhì)量質(zhì)量檢驗(yàn)檢驗(yàn)裝配裝配營銷營銷數(shù)字化制造數(shù)字化制造數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)字化生產(chǎn)規(guī)劃數(shù)字化生產(chǎn)規(guī)劃華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心基于CAD的數(shù)字化設(shè)計(jì)過程華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心現(xiàn)在的CAD往往與CAE、CAPP、CAM、PLM（PDM）集成，形成集成化的CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM（PDM）系統(tǒng)(即C4P) 。 CAD幾何建模，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；CAE工程分析，性能優(yōu)化；

13、CAPP工藝路線及工序的編制；CAM生成刀具加工軌跡，生成加工代碼；PLM（PDM）管理產(chǎn)品全生命開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)、流程、團(tuán)隊(duì)、項(xiàng)目任務(wù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同開發(fā)（并行工程），集成開發(fā)平臺(tái)。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CADCAECAPPCAM華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1) 計(jì)算功能機(jī)械CAD系統(tǒng)除了要進(jìn)行各種數(shù)值的計(jì)算之外，還應(yīng)能運(yùn)用已積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，獲得設(shè)計(jì)對(duì)象的幾種設(shè)計(jì)方案，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行物性參數(shù)計(jì)算和力學(xué)性能分析。2) 人機(jī)交互功能在機(jī)械CAD中，人機(jī)接口是用戶與系統(tǒng)的橋梁。友好的界面是保證用戶有效地完成復(fù)雜設(shè)計(jì)任務(wù)的基本條件，此外還需要交互設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間

14、的對(duì)話。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心3) 圖形顯示功能從產(chǎn)品的構(gòu)思、方案、造型的確定，到結(jié)構(gòu)分析評(píng)價(jià)，系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)編輯處理，保證用戶隨時(shí)觀察修改中間結(jié)果。圖形顯示功能應(yīng)二維、三維圖形處理等功能。4) 存儲(chǔ)功能利用機(jī)械CAD系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)涉及到大量的相關(guān)資料數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果等各種數(shù)據(jù)，要求CAD系統(tǒng)具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)功能。5) 輸入輸出功能利用機(jī)械CAD系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，用戶需要不斷輸入設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也需要將系統(tǒng)處理的結(jié)果及時(shí)輸出，相應(yīng)的輸入輸出功能是系統(tǒng)的基本功能。 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息獲取2）產(chǎn)品定義3）幾何造型 常用方法：用二維

15、和三維的建模技術(shù)來生成；由二維和三維基本元素來建立；宏編程或者變量程序；使用參數(shù)CAD系統(tǒng)和基于特征的CAD系統(tǒng)，或者利用應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)計(jì)系統(tǒng)。4）計(jì)算分析 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算；檢查和校驗(yàn)計(jì)算；優(yōu)化計(jì)算。5）驗(yàn)證評(píng)價(jià) 利用計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)化的評(píng)價(jià)一般要求對(duì)該對(duì)象的幾何特征進(jìn)行解釋，其目的是為了推導(dǎo)出設(shè)計(jì)對(duì)象的特性。6）修改設(shè)計(jì)7）提供文檔華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l強(qiáng)有力的計(jì)算、圖形、數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)計(jì)方法、工具軟件化， 3D設(shè)計(jì)更直觀l支持復(fù)雜計(jì)算，計(jì)算精度高，減輕設(shè)計(jì)強(qiáng)度，提高了設(shè)計(jì)精度和可靠性l設(shè)計(jì)、分析綜合，能進(jìn)行產(chǎn)品性能分析優(yōu)化，有利提高產(chǎn)品質(zhì)量l設(shè)計(jì)信息、知識(shí)、資

16、源及設(shè)計(jì)過程共享 l可重用性好（拷貝修改） ，設(shè)計(jì)效率高、周期短 l有利于產(chǎn)品全生命周期的信息集成華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CAD的工程應(yīng)用CADCAD概念設(shè)計(jì)：概念設(shè)計(jì)：功能原理、方案、布局等方面設(shè)計(jì)。思考問題：思考問題：結(jié)合自己的專業(yè)背景，指出CAD的優(yōu)勢(shì)有哪些 ? ?華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心二維工程制圖華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心三維幾何建模及裝配華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心結(jié)構(gòu)性能計(jì)算：結(jié)構(gòu)性能計(jì)算：如強(qiáng)度、剛度、動(dòng)態(tài)特性等如強(qiáng)度、剛度、動(dòng)態(tài)特性等華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析運(yùn)動(dòng)學(xué)及

17、動(dòng)力學(xué)分析華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l過去生產(chǎn)一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片，要花兩年時(shí)間，用CAD只要兩周即可完成；l美國道格拉斯公司生產(chǎn)F15戰(zhàn)斗機(jī)，用CAD技術(shù)解決了發(fā)動(dòng)機(jī)氣道和機(jī)艙密封等問題；l英國三叉戟飛機(jī)比美國波音747早開工，卻晚一年完成，波音747采用了CAD技術(shù)；l美國GM公司汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)，使新型汽車的設(shè)計(jì)周期由5年縮短為3年；l波音飛機(jī)早期維修手冊(cè)有3米多厚，而現(xiàn)在一張光盤上可儲(chǔ)存數(shù)千張圖紙信息。 CAD技術(shù)帶來的經(jīng)濟(jì)效益明顯 ,CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。機(jī)械CAD的應(yīng)用效果華中科技大學(xué)華中

18、科技大學(xué)CADCAD中心中心1.3.1 機(jī)械CAD系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)硬件平臺(tái)：網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)，繪圖機(jī)，打印機(jī)， 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：TCP/IP，SPX/IPX數(shù)據(jù)庫：Oracle，Sybase，SQL Server支撐軟件：AutoCAD、CATIA、Pro/E，UG，Solidworks專業(yè)機(jī)械CAD軟件 Internet/Intranet，操作系統(tǒng)：Windows，UNIX，Linux1.3機(jī)械CAD系統(tǒng)構(gòu)成華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)： 主機(jī) 存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備： 存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 圖形輸入： 鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、 數(shù)字化儀、掃描儀、 虛擬現(xiàn)實(shí)輸入設(shè)備 輸出設(shè)備： 顯示器、繪圖機(jī)

19、、 打印機(jī)、 虛擬現(xiàn)實(shí)輸出設(shè)備1.3.2 機(jī)械CAD系統(tǒng)的硬件組成華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1.3.3 機(jī)械CAD系統(tǒng)的軟件組成CAD軟件系統(tǒng)的三個(gè)發(fā)展階段：集中式系統(tǒng)：集中式系統(tǒng)：一臺(tái)主機(jī)控制多臺(tái)一臺(tái)主機(jī)控制多臺(tái)終端（早期模式，終端（早期模式，8080年代中期，年代中期， 微機(jī)沒普及），主機(jī)故障影響全微機(jī)沒普及），主機(jī)故障影響全部部分離式系統(tǒng)：分離式系統(tǒng)：一臺(tái)主機(jī)一套系統(tǒng)，一臺(tái)主機(jī)一套系統(tǒng)，工作相互不受影響，得益于工工作相互不受影響，得益于工 作站與微機(jī)的發(fā)展作站與微機(jī)的發(fā)展分布式系統(tǒng)：分布式系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的產(chǎn)物，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的產(chǎn)物，

20、支持異地、異構(gòu)支持異地、異構(gòu) 平臺(tái)協(xié)同工作平臺(tái)協(xié)同工作（采用工作站和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）（采用工作站和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)） 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CAD系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)：操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)圖形支撐平臺(tái)、圖形標(biāo)準(zhǔn)等集成化CAD / CAM軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、產(chǎn)品全生命周期管理軟件等面向行業(yè)的專業(yè)化設(shè)計(jì)工具軟件等華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心uCAD技術(shù)是在計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的發(fā)展過程與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。u自從1945年美國制造出世界上第一臺(tái)真空管數(shù)字式計(jì)算機(jī)ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Co

21、mputer 電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)) 以來，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段：1.4機(jī)械CAD技術(shù)的發(fā)展1.4.1 機(jī)械CAD的發(fā)展歷程孕育萌芽階段（20世紀(jì)40年代末一50年代末）成長階段（50年代末一60年代后期）應(yīng)用發(fā)展階段(70 -80年代)成熟拓展階段（90年代至今）華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l早期機(jī)械式計(jì)算機(jī)l20世紀(jì)40年代50年代l真空管計(jì)算機(jī)l機(jī)器語言l編制程序設(shè)計(jì)變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等l美國、歐洲、日本華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l50年代末60年代后期l晶體管計(jì)算機(jī)l高級(jí)語言(FORTRAN,ALGOL等）l文

22、件系統(tǒng) (數(shù)據(jù)管理)l磁帶、磁鼓、磁盤 （數(shù)據(jù)存儲(chǔ))l圖形顯示、輸出l交互式圖形生成技術(shù) (人機(jī)交互）lI.E.Sutherlandl“人機(jī)圖形通信系統(tǒng)”lSKETCHPADl發(fā)展很快，但規(guī)模大，價(jià)格昂貴華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l70年代以后l大規(guī)模集成電路時(shí)代 l分時(shí)操作系統(tǒng)l數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)l計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)l圖形處理軟硬件技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展 人機(jī)交互圖形生成技術(shù)更完善 鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、圖形輸入板取代光筆 光柵掃描圖形顯示器使圖形更形象、逼真 計(jì)算機(jī)控制的精密繪圖機(jī)輸出高質(zhì)量的圖紙華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)計(jì)算和分析方法 優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、

23、系統(tǒng)工程 有限元法、數(shù)值積分、偏微分方程數(shù)值解法lCAD技術(shù)走向成熟 70年代 小型機(jī)為基礎(chǔ)的CAD系統(tǒng)進(jìn)入市場，“交鑰匙” 系統(tǒng)(Turn Key System) 80年代 超級(jí)小型機(jī)及超級(jí)微機(jī)工作站給CAD技術(shù)極大推動(dòng) 90年代 以微機(jī)為基礎(chǔ)的CAD系統(tǒng)受到歡迎華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CUSTOMERTOOLSCAETOOLSCOSTMODELINGPRODUCI-BILITYKBEDESIGNDRIVERSLIBRARYDRMB2BWEBSERVERWORKFLOW3rd PartyCommercialDRMCADTOOLSDATAEXCHANGEADDITIONAL

24、COMPONENTS.ADDITIONALEXTENSIONS.3rd PartyCommercialPDM3rd PartyCommercialDatabasesCUSTOMERTOOLSCAETOOLSCOSTMODELINGPRODUCI-BILITYKBEDESIGNDRIVERSLIBRARYDRMB2BWEBSERVERWORKFLOW3rd PartyCommercialDRMCADTOOLSDATAEXCHANGEADDITIONALCOMPONENTS.ADDITIONALEXTENSIONS.3rd PartyCommercialPDM3rd PartyCommercial

25、DatabasesCUSTOMERTOOLSCAETOOLSCOSTMODELINGPRODUCI-BILITYKBEDESIGNDRIVERSLIBRARYDRMB2BWEBSERVERWORKFLOW3rd PartyCommercialDRMCADTOOLSDATAEXCHANGEADDITIONALCOMPONENTS.ADDITIONALEXTENSIONS.3rd PartyCommercialPDM3rd PartyCommercialDatabases60607070年代，以二維繪圖為基礎(chǔ)的年代，以二維繪圖為基礎(chǔ)的CADCAD設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)8080年代后期，以三維參數(shù)化特征造

26、型為基礎(chǔ)的年代后期，以三維參數(shù)化特征造型為基礎(chǔ)的3D3D數(shù)字化產(chǎn)品建模數(shù)字化產(chǎn)品建模9090年代中期，以多體動(dòng)力學(xué)、多領(lǐng)域建模仿真、多年代中期，以多體動(dòng)力學(xué)、多領(lǐng)域建模仿真、多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化為理論基礎(chǔ)的數(shù)字樣機(jī)技術(shù)學(xué)科協(xié)同優(yōu)化為理論基礎(chǔ)的數(shù)字樣機(jī)技術(shù)9090年代后期，以年代后期，以PLMPLM為平臺(tái)基礎(chǔ)的多學(xué)科、為平臺(tái)基礎(chǔ)的多學(xué)科、多團(tuán)隊(duì)、跨地域的協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)多團(tuán)隊(duì)、跨地域的協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)Realistic SimulationRealistic Simulation基于真實(shí)仿真的產(chǎn)品開基于真實(shí)仿真的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)（遠(yuǎn)景規(guī)劃）發(fā)技術(shù)（遠(yuǎn)景規(guī)劃）CAD發(fā)展歷程及展望華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)

27、CADCAD中心中心l集成化 l網(wǎng)絡(luò)化l智能化l標(biāo)準(zhǔn)化l專業(yè)化 (工具化)想一想：未來你需要什么樣的想一想：未來你需要什么樣的CADCAD系統(tǒng)？系統(tǒng)？CADCAD技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1）集成化功能齊全完整、整體協(xié)調(diào)一致功能齊全完整、整體協(xié)調(diào)一致（當(dāng)前集成創(chuàng)新也被廣泛認(rèn)可）（當(dāng)前集成創(chuàng)新也被廣泛認(rèn)可）就像大型綜合醫(yī)院與?？漆t(yī)院的關(guān)系、地位。就像大型綜合醫(yī)院與?？漆t(yī)院的關(guān)系、地位。思考問題：思考問題：為什么要集成化CAD（或CAX）？華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心集成化需求1）集成化 一個(gè)企業(yè)存在著許多不同時(shí)期、不同人員開發(fā)的互相缺

28、乏聯(lián)系的獨(dú)立應(yīng)用軟件(或模塊)，產(chǎn)生各種不同應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在： 1）功能各異、孤立的系統(tǒng)封閉運(yùn)行，難于取得及時(shí)綜合信息； 2）各孤立系統(tǒng)自成一體，數(shù)據(jù)重復(fù)和冗余、浪費(fèi)資源； 3）各孤立系統(tǒng)只能通過各自接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，易造成信息丟失； 4）各孤立系統(tǒng)間不能直接通過數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享； 5）各孤立系統(tǒng)自行開發(fā)，低水平重復(fù)，人力資源浪費(fèi)。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心集成化的含義l多種軟件的數(shù)據(jù)共享、重用，減少數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)勞動(dòng)。如產(chǎn)品BOM數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)、工藝、制造、售后階段的集成共享。l多種軟件系統(tǒng)在一個(gè)統(tǒng)一框架下運(yùn)行，操作更方便。如在PDM統(tǒng)一環(huán)境下集成CAx軟件，軟件

29、間采用內(nèi)部互訪機(jī)制。l不同集成系統(tǒng)有不同的集成層次，如各種功能的CAD系統(tǒng)的集成化，CAx/PDM/ERP系統(tǒng)集成化，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。l系統(tǒng)集成既包括硬件集成，也包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的集成、數(shù)據(jù)的集成、過程的集成。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心集成化的要求集成化的要求集成化解決方集成化解決方案示例案示例 1）集成系統(tǒng)有暢通的信息流和正確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換； 2）提供信息共享和軟件共享的機(jī)制； 3）提供所有軟件信息的版本控制及管理； 4）信息項(xiàng)改動(dòng)時(shí)，自動(dòng)跟蹤相關(guān)信息項(xiàng)； 5）一致的接口；友好統(tǒng)一的人機(jī)界面； 6）統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序組織各種信息的傳遞。天喻軟件集成解決方案

30、華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心2）網(wǎng)絡(luò)化團(tuán)隊(duì)協(xié)同，復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需團(tuán)隊(duì)協(xié)同，復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需想想單機(jī)游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲的差別想想單機(jī)游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲的差別智能移動(dòng)終端技術(shù)的發(fā)展對(duì)智能移動(dòng)終端技術(shù)的發(fā)展對(duì)CADCAD技術(shù)的影響技術(shù)的影響思考問題：思考問題：為什么要網(wǎng)絡(luò)化華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 設(shè)想網(wǎng)絡(luò)時(shí)代設(shè)想網(wǎng)絡(luò)時(shí)代 ，人們?nèi)绾卫?，人們?nèi)绾卫肅ADCAD系統(tǒng)工系統(tǒng)工具進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)具進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā) 在家里、在旅途在家里、在旅途. .?？傊?，不受任何時(shí)空限?？傊皇苋魏螘r(shí)空限制制網(wǎng)絡(luò)化工作模式網(wǎng)絡(luò)化工作模式 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化CAD意義意義 企業(yè)生產(chǎn)過程是一個(gè)包括產(chǎn)品規(guī)劃

31、、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備、零部件生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)件/外購件采購、產(chǎn)品組裝檢驗(yàn)、產(chǎn)品銷售及服務(wù)等的信息協(xié)作過程。 當(dāng)前，隨著并行工程等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，建立動(dòng)態(tài)聯(lián)盟制造體系已成為全球化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，要求現(xiàn)代CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)化CAD技術(shù)的轉(zhuǎn)變，支持動(dòng)態(tài)聯(lián)盟中協(xié)同設(shè)計(jì)所需的環(huán)境和設(shè)計(jì)技術(shù)。 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心網(wǎng)絡(luò)化的作用網(wǎng)絡(luò)化的作用l提供多學(xué)科領(lǐng)域開發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)l支持跨部門、跨行業(yè)、跨地域的企業(yè)協(xié)作l使數(shù)據(jù)共享、知識(shí)共享、資源共享。網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用示例：網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用示例： 空中客車公司由歐洲航空防務(wù)及航天公司和英宇航系統(tǒng)公司共同擁有，總部位于法國圖盧茲的空中客車公司

32、?？湛凸镜脑O(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和工廠屬于四個(gè)全資子公司：法國、德國、西班牙、英國等公司。 空中客車在4國5地進(jìn)行異地聯(lián)合設(shè)計(jì)，分別在4個(gè)國家的多家生產(chǎn)基地異地制造，在法國的圖盧茲和德國的漢堡進(jìn)行最后的總裝配。現(xiàn)在我國天津是一個(gè)新的總裝生產(chǎn)基地。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心垂直尾翼垂直尾翼水平尾翼水平尾翼 空客公司的采購網(wǎng)絡(luò)遍布全球30個(gè)國家，有1500家以上的供應(yīng)商加盟，為了保證整個(gè)供應(yīng)鏈采購信息的及時(shí)溝通，建立了采購門戶網(wǎng)站 。該網(wǎng)站加強(qiáng)了空客公司與供應(yīng)商之間的合作。 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心3）智能化思考：思考：為什么要智能化？為什么要智能化？專家知識(shí)重用所需，專

33、家知識(shí)重用所需，CADCAD軟件的適度自動(dòng)化軟件的適度自動(dòng)化簡單產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全自動(dòng)化，就像簡單產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全自動(dòng)化，就像“芝麻開門芝麻開門”。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心現(xiàn)有交互式CAD系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于處理數(shù)值型的工作（如計(jì)算與繪圖），但工程設(shè)計(jì)中需要經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)決策，使用過程中往往要人為干預(yù)，因而設(shè)計(jì)質(zhì)量在一定程度上依賴用戶的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平。智能化的必要性對(duì)CAD來說，它是一個(gè)設(shè)計(jì)過程，從方案設(shè)計(jì)開始，一步步求解，整個(gè)設(shè)計(jì)過程要經(jīng)過反復(fù)修改、設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)與制造可能是多方案的，并且不是僅有唯一的解，因此要進(jìn)行多方案的優(yōu)化選擇與評(píng)價(jià)；設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)師為主導(dǎo)完成的一個(gè)循環(huán)迭代過程：需求分析需求分

34、析方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)建模建模分析分析改進(jìn)改進(jìn)華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 CAD設(shè)計(jì)本質(zhì)是一個(gè)多知識(shí)源求解問題，工程設(shè)計(jì)中所用知識(shí)的表達(dá)方式多種多樣，如經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)、啟發(fā)性知識(shí)、數(shù)據(jù)圖表、標(biāo)準(zhǔn)元件等，CAD系統(tǒng)中需要對(duì)多種知識(shí)進(jìn)行有效表達(dá)。智能化的含義 在使用CAD設(shè)計(jì)過程中，需要符號(hào)、邏輯等多方面的知識(shí)表達(dá)與推理工具；不同的知識(shí)源有自己的推理策略，知識(shí)源一般表示為過程和規(guī)則集，以適應(yīng)邏輯推理和數(shù)值計(jì)算的需要。 智能CAD技術(shù)：研究人們?cè)O(shè)計(jì)思維方式，并用智能技術(shù)來表達(dá)和處理CAD設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)，產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度。 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中

35、心將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)的技術(shù)，與傳統(tǒng)將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)的技術(shù)，與傳統(tǒng)CADCAD技術(shù)結(jié)合起來，技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化形成智能化CADCAD系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)械CADCAD發(fā)展的必然趨勢(shì)。發(fā)展的必然趨勢(shì)。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心4）標(biāo)準(zhǔn)化思考：思考：為什么要標(biāo)準(zhǔn)化？為什么要標(biāo)準(zhǔn)化？數(shù)據(jù)交換共享所需數(shù)據(jù)交換共享所需強(qiáng)勢(shì)軟件數(shù)據(jù)格式事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)勢(shì)軟件數(shù)據(jù)格式事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)地位被挑戰(zhàn)？國際標(biāo)準(zhǔn)地位被挑戰(zhàn)？華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CAD標(biāo)準(zhǔn)化是CAD系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、資源共享重用的前提集成與信息共享的前提，也是CAD應(yīng)用規(guī)范化、有序化

36、的基本保證。CAD標(biāo)準(zhǔn)化工作隨著企業(yè)CAD技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用和普及，其重要性越來越被企業(yè)所重視 。CADCAPPCAMDFXCG標(biāo)準(zhǔn)是各種圖形設(shè)備、圖形軟件開發(fā)兼容的技術(shù)保證關(guān)于CG標(biāo)準(zhǔn)主要有GKS、OpenGL、DirectX、VRML等。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接交換數(shù)據(jù)，要了解其采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接交換數(shù)據(jù)，要了解其它它CAD所有格式，且開發(fā)量大。所有格式，且開發(fā)量大。通過中性的標(biāo)準(zhǔn)格式交換數(shù)據(jù)，通過中性的標(biāo)準(zhǔn)格式交換數(shù)據(jù)，只需了解標(biāo)準(zhǔn)格式，開發(fā)量較小只需了解標(biāo)準(zhǔn)格式，開發(fā)量較小4）標(biāo)準(zhǔn)化華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心 目前關(guān)于CAD數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有STEP、IGES等，CAD零部件庫標(biāo)準(zhǔn)IS

37、O13584等國際標(biāo)準(zhǔn)。 我國還有關(guān)于CAD工程制圖標(biāo)準(zhǔn)、圖檔管理標(biāo)準(zhǔn)等。 另外，由于某些CAD軟件的市場強(qiáng)勢(shì)，形成了事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，如DXF、_XT、SAT，以及CATIA、UG、PRO/E等輸出格式。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心5）專業(yè)化思考：思考：為什么要專業(yè)化？為什么要專業(yè)化？更適用、高效快速設(shè)計(jì)所需更適用、高效快速設(shè)計(jì)所需華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CAD是產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的一次革命性改變，它可以幫助企業(yè)適應(yīng)飛速變化的技術(shù)環(huán)境和市場環(huán)境的要求，至今已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。包括航空航天、電子、計(jì)算機(jī)、汽車、機(jī)械、建筑、石化、橡膠、塑料、電氣乃至氣象、體育

38、、藝術(shù)等領(lǐng)域。 不同領(lǐng)域的CAD軟件其核心技術(shù)、應(yīng)用范圍、操作方式不同CAD軟件越專業(yè)，使用越方便，質(zhì)量與效率越高CAD專業(yè)化及工程化開發(fā)需要行業(yè)領(lǐng)域的專家知識(shí)，通常以通用CAD平臺(tái)為基礎(chǔ)經(jīng)過二次開發(fā)形成專業(yè)化軟件工具CAD專業(yè)化開發(fā)需要重視（懂得CAD二次開發(fā)具有比較優(yōu)勢(shì)）專業(yè)化CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)及工具集通用CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)及開發(fā)工具華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心1.5 CAD1.5 CAD系統(tǒng)選型原則系統(tǒng)選型原則 明確企業(yè)需求 企業(yè)需要哪一類軟件，解決問題的范圍及深度 企業(yè)要達(dá)到的具體目標(biāo)，存在的關(guān)鍵技術(shù) 確定近期目標(biāo)與長遠(yuǎn)目標(biāo) 近期目標(biāo)：根據(jù)人力、資金、現(xiàn)有技術(shù)水平 長遠(yuǎn)目標(biāo)：考

39、慮到將來的發(fā)展 軟件技術(shù)與 服務(wù)并重 技術(shù)要求：滿足現(xiàn)實(shí)功能需求，兼顧未來需求 服務(wù)支持：持續(xù)的售后服務(wù)支持CATIA、UG、Pro/E、Solidworks、Solidedge、Inventor、國產(chǎn)等。選誰？ 好用、可靠、持久的軟件是最好的。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l軟件系統(tǒng)要滿足以下三點(diǎn)要求 用標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng) 良好的用戶界面 齊全的技術(shù)文檔，優(yōu)良的可讀性l功能齊全（零件、曲面、裝配、繪圖、輸入/輸出、專業(yè)功能等） l完整的系統(tǒng)集成解決方案l良好的二次開發(fā)接口（便于專業(yè)化開發(fā)）l硬件系統(tǒng)要有良好的開放性且符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) l穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡單、性價(jià)比高 華中科技大學(xué)華中科技大

40、學(xué)CADCAD中心中心各種CAx軟件工具： CAD（2D、3D）、CAE、CAPP、CAM等附附 1 1：國內(nèi)外典型：國內(nèi)外典型CADCAD系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心AutoDesk及及AutoCAD AutoCAD是微機(jī)上是微機(jī)上CAD技術(shù)軟件，國際上廣為流行的繪圖工具。技術(shù)軟件，國際上廣為流行的繪圖工具?？梢岳L制任意二維和三維圖形，速度快、精度高，在航空航天、造船、可以繪制任意二維和三維圖形，速度快、精度高，在航空航天、造船、建筑、機(jī)械、電子、化工、美工等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。建筑、機(jī)械、電子、化工、美工等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。AutoCAD具有良好的用戶

41、界面，通過交互菜單或命令行方式便可具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能很快以進(jìn)行各種操作。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會(huì)使用，從而不斷提高工作效率。地學(xué)會(huì)使用，從而不斷提高工作效率。AutoCAD可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計(jì)算機(jī)和工作站上運(yùn)行，可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計(jì)算機(jī)和工作站上運(yùn)行，并支持分辨率由并支持分辨率由320200到到20481024的各種圖形顯示設(shè)備的各種圖形顯示設(shè)備40多種，以多種，以及數(shù)字儀和鼠標(biāo)器及數(shù)字儀和鼠標(biāo)器30多種，繪圖儀和打印機(jī)數(shù)十種。多種，繪圖儀和打印機(jī)數(shù)十種。Au

42、toCAD的發(fā)展可分為初級(jí)階段（的發(fā)展可分為初級(jí)階段（1982.11-84.10，AutoCAD R1.0,1.2, 2.0 ）、中級(jí)階段（）、中級(jí)階段（85.5-87.9,，R2.17,2.5，, 9.03 ） 、提、提高階段（高階段（88.8-92，R10.0，, 12.0 ） 、高級(jí)階段（、高級(jí)階段（96.6-99.1, R13,R14, R2000 ）和完善階段（）和完善階段（2001.9-， R2002, ） 。 Autodesk 是世界領(lǐng)先的設(shè)計(jì)軟件和數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建公司，用于建筑、是世界領(lǐng)先的設(shè)計(jì)軟件和數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建公司，用于建筑、機(jī)械、通信、娛樂等領(lǐng)域，幫助機(jī)械、通信、娛樂等領(lǐng)域，幫

43、助 150 多個(gè)國家的多個(gè)國家的400多萬用戶推動(dòng)業(yè)務(wù)。多萬用戶推動(dòng)業(yè)務(wù)。當(dāng)今沒有哪家公司能在當(dāng)今沒有哪家公司能在產(chǎn)品品種產(chǎn)品品種和和市場占有率市場占有率方面與之匹敵。方面與之匹敵。 Autodesk公司公司1982年成立，年成立，AutoCAD面市；面市；85年成為首家上市的年成為首家上市的 PC CAD 公司；公司；90年，年，Autodesk 成立多媒體部，推出了第一個(gè)動(dòng)畫工成立多媒體部，推出了第一個(gè)動(dòng)畫工作作3D Studio 軟件；軟件；94年，年，Autodesk售出第售出第100萬套萬套AutoCAD，同，同時(shí)進(jìn)入中國市場；時(shí)進(jìn)入中國市場；99年，推出年，推出Autodesk I

44、nventor；1992年年2004年，年，Autodesk收購多家公司；收購多家公司；05年，年，Autodesk營業(yè)收入已超過營業(yè)收入已超過10億美元。億美元。華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心l友好的界面，易學(xué)易用、價(jià)格便宜、性價(jià)比高友好的界面，易學(xué)易用、價(jià)格便宜、性價(jià)比高l完全自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)意圖和引導(dǎo)設(shè)計(jì)修改完全自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)意圖和引導(dǎo)設(shè)計(jì)修改l裝配設(shè)計(jì)中可以直接參照已有的零件生成新的零件，支持裝配設(shè)計(jì)中可以直接參照已有的零件生成新的零件，支持“自頂自頂而下而下”方法還是方法還是“自底而上自底而上”的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)l全面的零件實(shí)體建模功能，二維和三維全關(guān)聯(lián)全面

45、的零件實(shí)體建模功能，二維和三維全關(guān)聯(lián)l標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工具，能快捷地工程圖紙標(biāo)注和細(xì)節(jié)繪制工具，能快捷地工程圖紙l具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力l提供完整的開發(fā)工具提供完整的開發(fā)工具(API)，用戶可以用微軟的，用戶可以用微軟的VB、V C或其它或其它支持支持OLE的編程語言建立自己的應(yīng)用方案的編程語言建立自己的應(yīng)用方案l豐富的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口豐富的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口Solidwork最早基于最早基于Windows的三維設(shè)計(jì)軟件的三維設(shè)計(jì)軟件Pro/ElPro/E采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的

46、基于特征的功能去生成模型人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型l建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上lPro/E采用三維線框設(shè)計(jì)的思想，首先建立基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上畫采用三維線框設(shè)計(jì)的思想，首先建立基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上畫二維草圖，用掃成法將二維輪廓生成三維形體。依次更換參考面，二維草圖，用掃成法將二維輪廓生成三維形體。依次更換參考面，用顯式操作生成形體，盡量避免求交、裁剪等集合運(yùn)算。用顯式操作生成形體，盡量避免求交、裁剪等集

47、合運(yùn)算。l隨時(shí)記錄特征元素的生成操作過程，當(dāng)修改標(biāo)注尺寸值后，用尺隨時(shí)記錄特征元素的生成操作過程，當(dāng)修改標(biāo)注尺寸值后，用尺寸驅(qū)動(dòng)方法修改相應(yīng)二維輪廓，重新運(yùn)行零件設(shè)計(jì)過程的全部操寸驅(qū)動(dòng)方法修改相應(yīng)二維輪廓，重新運(yùn)行零件設(shè)計(jì)過程的全部操作命令，由此實(shí)現(xiàn)參數(shù)化特征建模，使曲面、實(shí)體、參數(shù)化特征作命令，由此實(shí)現(xiàn)參數(shù)化特征建模，使曲面、實(shí)體、參數(shù)化特征設(shè)計(jì)融為一體，可以任意構(gòu)造復(fù)雜零件和裝配件。設(shè)計(jì)融為一體，可以任意構(gòu)造復(fù)雜零件和裝配件。Pro/E開創(chuàng)了參數(shù)化開創(chuàng)了參數(shù)化特征設(shè)計(jì)的先河特征設(shè)計(jì)的先河華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)CADCAD中心中心CATIA 達(dá)索飛機(jī)公司達(dá)索飛機(jī)公司67年用年用Bzier曲

48、面建立飛機(jī)外形數(shù)學(xué)模型，曲面建立飛機(jī)外形數(shù)學(xué)模型，70年展開幻影年展開幻影數(shù)字化設(shè)計(jì)。數(shù)字化設(shè)計(jì)。 74年擴(kuò)大年擴(kuò)大CAD規(guī)模，從美國引進(jìn)洛克希德飛機(jī)公司規(guī)模，從美國引進(jìn)洛克希德飛機(jī)公司CADAM系統(tǒng)，系統(tǒng)，75年年100萬美元引進(jìn)萬美元引進(jìn)CADAM源程序。源程序。 77年開發(fā)三維交互年開發(fā)三維交互CAD軟件，軟件，78年投入使用年投入使用CATIA。同時(shí)建立主數(shù)據(jù)庫，。同時(shí)建立主數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一管統(tǒng)一管ADAM二維結(jié)構(gòu)圖和二維結(jié)構(gòu)圖和CATIA三維模型文件。三維模型文件。 81年年IBM公司開始負(fù)責(zé)經(jīng)銷公司開始負(fù)責(zé)經(jīng)銷CATIA系統(tǒng)，并組建達(dá)索系統(tǒng)公司。系統(tǒng)，并組建達(dá)索系統(tǒng)公司。90年年IBM

49、用用2.7億美元收購億美元收購CADAM，92年托付達(dá)索管理。年托付達(dá)索管理。 97年年3.1億美元收購億美元收購SolidWorks，97年年1.05億美元收購億美元收購Deneb精益制造精益制造布局仿真軟件布局仿真軟件Delmia，98年在美成立年在美成立ENOVIA公司開發(fā)公司開發(fā)PDMII，98年達(dá)年達(dá)索接管法國馬特拉（索接管法國馬特拉（MATRA）的）的CAD/CAM業(yè)務(wù)，包括業(yè)務(wù)，包括Euclid等，等，99年年收購收購SmarTeam業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)，2000年用年用2150萬并購萬并購ACIS 3D業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。 至此，達(dá)索至此，達(dá)索/CATIA完成了完成了PLM的戰(zhàn)略布局，形成產(chǎn)品全

50、生命期的的戰(zhàn)略布局，形成產(chǎn)品全生命期的CAD/CAM/CAE/PDM一體化管理，為數(shù)字化企業(yè)提供電子商務(wù)的完整工一體化管理，為數(shù)字化企業(yè)提供電子商務(wù)的完整工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從初步設(shè)計(jì)到售后服務(wù)的全過程仿真。具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從初步設(shè)計(jì)到售后服務(wù)的全過程仿真。 其中其中CATIA和和SolidWorks支持產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)和仿真，支持產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)和仿真，Delmia完成精益完成精益制造過程的數(shù)字定義和仿真，制造過程的數(shù)字定義和仿真，Enovia提供數(shù)字化產(chǎn)品、過程和資源的集提供數(shù)字化產(chǎn)品、過程和資源的集成化、分布式協(xié)同管理。三者構(gòu)成產(chǎn)品全生命期流程，支持企業(yè)協(xié)同的成化、分布式協(xié)同管理。三者構(gòu)成產(chǎn)品全生命期流程，支持企業(yè)協(xié)同的知識(shí)重用。知識(shí)重用。 CATIA V4 93年推出，適合年推出，適合IBM主機(jī)和工作站，有主機(jī)和工作站，有113種獨(dú)立的功能模塊。種獨(dú)立的功能模塊。 98年推出年推出CATIA V5 Windows NT。CATIA V4的曲面系統(tǒng)使用的曲面系統(tǒng)使用Bzier形形式，現(xiàn)在改成式，現(xiàn)在改成NURBS形式，且采用形式，且采用DCM約束管理軟件。約束