工程制图第2章

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1、第二章计算机辅助绘I计算机辅助绘图正在工程设计中得到日益广泛的应用，是现代设计方法的主要手段之一。本章结合工程实际，以三维造型软件Pro/E、绘图软件AutoCAD2008为基础，采用举例的方式，介绍从三维特征造型到二维图形的编辑再到工程图样的生成。§2-1计算机辅助设计系统一、计算机辅助设计与计算机辅助绘图计算机辅助设计（CAD）是指利用计算机软件、硬件系统辅助工程技术人员对产品或工程进行绘图、设计、分析、修改以及交互式显示输出的一种方法，是一门多学科的综合性应用技术。计算机辅助设计（CAD）最基本的功能是定义所设计产品的二维、三维几

2、何模型，产品的计算机几何模型是产品生命周期中后续各项工作的基础。计算机辅助设计（CAD）中的计算机辅助绘图功能主要就是用来创建几何模型的。因此，计算机辅助绘图功能是计算机辅助设计（CAD）中最重要的组成部分。典型的计算机辅助设计系统（CAD）可以分为两类：一类是二维系统，设计者在二维平面中绘制物体的投影图來表达自己的设计构想（图2-1）；另一类是三维系统，设计者在三维空间中构造三维形体來表达设计构想（图2-2）022八V匚：<•>[.Mmc^r"一3貝'■—―*~W€>*7、-anEH卜U:•：*-<

3、4厶快~X图计算机辅助二维绘图图2-2计算机辅助三维建模计算机辅助设计系统（CAD）的组成实现基于计算机方法的辅助设计过程，需要一定的计算机硬件和软件，实现交互式图形处理的硬件和软件是计算机辅助设计系统的重要组成部分。如图2・3所示，用于输入和输出的图形设备及其外围设备，与计算机主机一起构成了计算机辅助设计系统中的主要硬件部分；用户以二维或三维的方式，对产品儿何模型进行交互式的操作和分析的软件包，构成了计算机辅助设计系统的主要软件部分。1.硬件组成计算机辅助设计系统的硬件主要由计算机主机和图形设备组成（图2・3）。图形设备由显示器、输入

4、设备和输出设备组成。显示器是一个显示图形的屏幕。输入设备包括鼠标、键盘、数字化仪。这些输入设备允许用户直接将相关图形输入到计算机，从而使交互式图形的处理更加容易。输出设备主要有绘图机、彩色激光打印机等。通过输出设备，任何显示在显示器上的图形都可以输出到纸张或其他介质上。图2-3计算机辅助设计系统的组成2.软件组成计算机辅助设计系统的软件主要由操作系统和应用软件构成。工作站的操作系统一般釆用WindowsServer.UNIX、Linux等。PC机的操作系统一般采用微软的Windows系统。应用软件指一些商业二维、三维CAD系统，有些CA

5、D系统是作为CAD/CAE/CAM集成系统的一个模块提供给用户。表2・1列出了一些广泛应用于CAD/CAE/CAM领域的商业软件。表中右栏列出的是集成系统，这些系统均提供了许多可选模块，以根据用户的选择,配置具有不同功能的CAD、CAE和CAM系统。表2-1典型CAD/CAE/CAM软件应用领域软件集成系统CAD二维绘图AutoCAD、CAXA电子图板Pro/ENGINEERCAD三维绘图SolidEdge>SolidWorks>Inventor^MechanicalDesktopUnigraphicsCAMMastercam,Poer

6、MillCATIACAENASTRAN,ANSYS,PATRAN,ADAMSI-DEAS§2-2计算机辅助三维建模方法一、计算机辅助三维建模的主要技术1.特征建模技术目前流行的三维CAD软件大都支持实体建模和曲面、曲线造型功能，一般设计屮用得最多的是实体建模功能。早期的三维CAD系统的实体建模功能是采用体素建模方法。这种方法是通过检索事先在三维CAD系统中存储的基本体素（长方体、球体、圆柱体等），找到后改变其尺寸来创建简单的实体。在一个基本体素上可以进行添加或切除其他基本体素，称Z为布尔运算。通过对基本体素的布尔运算，设计者就可以构造复

7、杂的儿何体。这种建模方法算法简明，对于三维CAD系统的开发实现也佼为容易，IT前在UG和CATIA等三维CAD软件中依然保留了这种操作方式。然而，这种建模思路过于抽象，缺乏工程性。因为在制造领域，工程技术人员不会采用长方体、球体、圆柱体等几何术语，而是使用底座、立柱、筋板、通孔、盲孔等工程术语。加工一般是从毛坏上逐步去除材料的过程，而体素建模一般是累加基本体素的过程，这两个过程在逻辑上正好相反。因此体素建模方法无法适应实际的工程需要。针对以上不足，基于特征的建模技术就应运而生了，它采用具有工程意义的拉仲、钻孔、倒圆等作为建模的基本单元來

8、构造几何模型，这些基本单元就称为特征。特征不但包含几何形状信息，还包含各种制造信息，便于实现零件制造过程的自动化，从而在设计与制造Z间建立起一种共同的信息规范和交流的桥梁。三维CAD系统在定义特征的时候，已