计算机辅助设计CAD设计技术课件.ppt

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1、计算机辅助设计CAD技术3.1CAD技术概论3.1.1CAD技术的内涵CAD(Computeraideddesign)是一种利用计算机硬,软件系统辅助人们对产品和工程进行设计的方法和技术,包括设计、绘图、工程分析及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，被美国国家工程科学学院评为当代十项最杰出的工程技术成就之一。CAD技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。3.1.1CAD技术的内涵CAD技术涉及的一些基础技术：（1）图形处理技术：如自动绘图、几何建模、图形仿真及其

2、它图形输入、输出技术；（2）工程分析技术：如有限元分析、优化设计及面向各种专业的工程分析；（3）数据管理及数据交换技术：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：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、软件工程规范等；3.1.1CAD技术的内涵近10年来，由于先进制造技术的快速发展，带动了先进设计技术的同步发展。随着现代CAD技术的发展，设计过程中越来越多的活动都能用CAD工具加以实现，因此CAD技术的覆盖面越来越宽，以至于整个设计过程就是CAD过程，如图3.1所示。设

3、计过程与CAD过程的关系3.1.2现代CAD系统的主要功能现代CAD系统需要对产品设计、制造全过程的信息进行处理，包括设计、制造中的数值计算、设计分析、绘图、工程数据管理、工艺设计、加工仿真等各个方面。具体包括：1、几何造型：是CAD系统的核心，它为产品设计、制造提供基本数据，同时也为其它模块提供原始信息。2、计算分析功能：能根据产品几何形状计算出响应的体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量等几何特征和物理特性；另一方面还可以在图形变换中进行矩阵运算，体素之间的交、并、差计算等等。3.1.2现代CAD系统的主要功能3、工程绘图：产品设计的

4、结果往往是机械图的形式，现代CAD具备从几何造型的三维图形直接向二维图形转换的功能，同时还具备处理二维图形的能力，如基本图元的生成，尺寸标注，图形编辑等等。4、工程分析：采用有限元方法对设计的模型进行工程分析，如静态力学分析、动态模态分析、热应力分析等，同时后处理程序给出直观的分析结果、动画显示等等。3.1.2现代CAD系统的主要功能5、优化设计：具有优化求解的功能，也就是在某些条件的限制下，使产品和工程设计中的预定指标（目标函数如重力、应力）达到最优化。优化包括：总体方案优化、产品零件结构优化、工艺参数优化等等，是现代设计方法学中一个重

5、要组成部分。6、虚拟装配功能：具有零部件装配功能，以便检查各部件及整体结构的合理性。7、运动模拟仿真功能：建立一个实际系统模型，通过运动仿真来代替、模拟实际系统的运行，用以预测产品的性能，产品的制造过程和产品的可制造性等。通常有：加工轨迹仿真、机构运动模拟、机器人仿真；工件、工具、机床的碰撞、干涉检查等。3.1.2现代CAD系统的主要功能7、NC自动编程：根据模型确定加工方案后，可自动生成数控加工源程序、计算刀位、生成特定NC机床的数控加工代码文件。8、产品数据管理：CAD系统中，数据量巨大，种类繁多，既有几何图形数据，又有属性定义数据；

6、既有产品定义数据，又有生产控制数据；既有静态标准数据，又有动态过程数据，机构相当复杂，因此CAD系统应能提供有效的数据管理手段，支持设计与制造全过程的信息流动与交换。3.1.3采用现代CAD系统的好处1、使设计人员从图纸上解放出来，并能实现三维立体绘图，使设计工作更加生动、直观，大大提高了绘图效率。2、提供虚拟现实技术，能够对设计结构进行运动仿真和动力学仿真，大大减少了产品试制成本。3、通过计算机辅助工程分析，对产品结构参数进行优化设计，大大减少了产品开发所需的试验成本。4、CAM自动编程技术的采用，减小了编程周期和人为失误。5、仿真加工

7、可以使得生产计划制订更加准确、合理，能大大提高生产管理效率。6、CAD/CAE/CAM集成技术的采用，易实现产品的并行开发设计、可以大大提高产品开发和生产效率。3.1.4现代CAD软件发展动态CAD技术开始于50年代，经历了50年代和60年代的形成，70年代和80十年代的兴旺。从二维绘图到三维建模再到CAD/CAE/CAM的集成化，目前已经取得了很大进步和发展，其应用也越来越广泛。以前的CAD软件只能运行在工作站上，现代更多用微机作为开发和应用平台，其特点如下：1、采用windows环境，并可以与windows平台上的其它软件进行动态数据

8、交换，也可以在不退出CAD软件的前提下嵌入其它应用程序对象。3.1.4现代CAD软件发展动态2、采用COM组态技术：是国际上为提高软件稳定性和开发效率而引入的重要技术。通过使用现成的组件，软件