CAD原理及软件应用--课件

CAD原理及软件应用原理及软件应用 1ppt课件课程概述课程共包括12章：1.CAD技术及发展简介2.计算机软件与硬件 3.绘图坐标系4.几何变换与投影 a)2D、3D 几何变换 b)平行投影5.Pro/ENGINEER设计建模系统介绍 a)Pro/ENGINEER 基础及基于特征的实体建模CAD系统 b)Pro/E 用户界面及零件、装配模型的生成 2ppt课件课程概述6.2D截面绘制1）了解驱动尺寸与参数化截面的概念；2）掌握2D几何图素绘制与编辑操作；3）掌握尺寸标注与修改操作；4）掌握几何约束条件与设定操作；7.3D造型基础 1）了解特征与特征造型的概念；2）掌握3D造型的基本方法 3）掌握工程特征生成方法 4）掌握特征的阵列与复制操作；3ppt课件课程概述8.高级造型设计 掌握高级造型方法 掌握特征操作与设计变更操作；掌握各种曲线曲面设计方法；9.工程图、文件及文件变换10.设计优化简介11.CAD数据组织 a)数据结构及数据库 b)图形标准和 CAD/CAM数据转换 12.复杂零件建模、复杂装配 4ppt课件课程要求 n作业n练习/项目n课堂n考试5ppt课件评分标准作业30%项目30%课堂10考试30%项目可以以小组形式上交，小组成员最多为36ppt课件作业上交规则作业:每次限定交作业时间.迟交不记分.最好以报告形式.切记:不要只给方程 请解释你的推导.别跳过你的计算过程 写出全部的过程.7ppt课件交作业 n作业:电子版或纸质n邮箱地址:8ppt课件第一章 CAD技术及发展简介1.1 CAD定义9ppt课件1.1 CAD定义n什么是设计n什么是CADnCAD的主要目标n机械工程中的CAD10ppt课件1.2 设计的定义设计是设计是一种有目地的创作行为。设计是设计是在我们要达到什么和我们如何达到它之间的互动。设计是设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式视觉的形式传达出来的活动过程机械设计是机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。11ppt课件1.3 CAD的定义定义一 CADCAD是一种用机算机硬、软件系统辅助，人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档执著的设计活动。定义二 以计算机为工具，通过人机交互，处理产品设计过程中的图形和数据信息，辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术。12ppt课件1.4 CAD基本功能几何建模几何建模 用基本几何实体及其相互关系构造零件 或产品三维几何模型；工程分析工程分析 进行运动学、动力学、有限元分析，优化设计等；工艺编程工艺编程 自动决策生成加工方法、工艺路线、工艺参数和加工设备；数控编程数控编程 选择所需要刀具和工艺参数，确定走刀方式，生成刀具轨迹，后置处理，生成NC程序。模拟仿真模拟仿真 预测产品工作性能，检查NC代码正确性，检查制造过程几何干涉和物理碰撞，分析产品可制造性；数据管理数据管理 提供有效的工程数据管理手段，支持产品设计与制造全过程数据信息流动和处理。CAD（CAM）工程绘图工程绘图工程分析工程分析几何建模几何建模数据管理数据管理模拟仿真模拟仿真数控编程数控编程工艺规程工艺规程13ppt课件1.4 CAD 系统组成CAD系统设计数据库应用程序库交互图形库硬件软件14ppt课件1.5 CAD 的主要目标n减少人的工作量/错误n缩短设计时间n降低开发成本n给不同的团队、平台之间提供交流工具总之：解放了人，提高了效率，降低了成本15ppt课件1.6 机械工程中的CADn最有活力的领域 n最多的成果 n最成熟的市场16ppt课件1.7 CAD/CAE简单历史6060年代年代n几个几何约束机构设计n设计参数优化n决定2D绘图7070年代年代n线框模型建模n自由曲面建模大型计算机7070年代后期年代后期n实体建模8080年代早期年代早期nCAD/CAM 集成n一个CAD数据库机械特征识别8080年代中期年代中期n基于特征的CAD系统小型计算机n参数化设计PC机系统（Pro/Enineer）8080年代晚期年代晚期n为了制造的设计n为了自动装配的设计9090年代早期年代早期n并行设计n集成设计、分析、优化目前目前n集成设计、分析、优化n虚拟样机和自动设计优化n基于互联网设计自动化17ppt课件1.8 CAD/CAM技术的发展单元技术的发展和应用阶段单元技术的发展和应用阶段 60-70年代 如图形软件、数控编程、CADAM、CATIA、UNITGAPHICS、IDEAS等 CAD/CAM系统；ADAN、ANSYS、NASTRAN工程分析系统。阶段特征：各功能模块基本形成，数据结构尚不统一，不具备集成性。CAD/CAMCAD/CAM的集成阶段的集成阶段 20世纪80年代 实体造型成熟，特征建模、工程数据库发展；超级微机、工作站占领市场。阶段特征:CAD/CAE/CAM集成性好，应用向三维、集成化发展。面向并行设计制造环境的面向并行设计制造环境的CAD/CAMCAD/CAM阶段阶段 自20世纪90年代 由面向零件集成向面向产品并行设计发展，要求产品设计一次成功。阶段特征：面向产品全生命周期建模、企业PDM、计算机网络、协同工作模式。18ppt课件1.8 CAD/绘图技术简单历史2D 绘图系统三视图算法贝塞尔算法应用3D 曲面造型系统特征参数化技术参数化实体技术变量化设计技术实体造型技术19ppt课件1.9 CAD系统的特征CAD系统的功能特征CAD系统的几何辅助设计CAD系统的信息嵌入CAD系统的数据组织CAD系统通用工具20ppt课件 CAD系统的功能特征n主要能力生成完善的工程图2维和3维准确比例的线框图 装饰表面的模型 物体实体模型 这能力使CAD与计算机的其他应用区分n其他不同的能力 3维形状与模式的艺术创造自动生成设计数据库 进行工程分析 提供制造过程的输入、监测、仿真及控制21ppt课件 CAD系统的功能几何辅助设计n设计几何规范 1、计算机辅助绘图（交互式绘图编程及用户界面）2、个性化的CAD系统n几何建模与重示 1、零件与装配体计算机模型（数据结构与数据库设计）n虚拟 1、设计的艺术效果图 2、计算机游戏与教育节目n面向制造的数据库生成 1、基于特征的设计 2、参数化设计22ppt课件 CAD系统的功能几何辅助设计n仿真及动画 1、机构 2、CNC加工 3、机器人路径 4、汽车碰撞n公差重示和自动赋公差 1、尺寸关系分析 2、公差分析（公差累加）3、公差合成（公差设计、公差规范）23ppt课件 CAD系统的功能几何辅助设计n输入给有限元分析程序的汽车碰撞前、后界面 1、自动生成单元 2、应力分布的图形显示n设计自动化 1、优化设计 2、为了制造的设计 3、为了自动装配的设计 4、并行工程设计n虚拟（软件）样机n反求工程24ppt课件 CAD系统的信息嵌入n几何与拓扑信息零件的几何装配体的关系n文字信息尺寸公差（几何及尺寸）材料表面光洁度25ppt课件 CAD系统的数据组织n过去的访问几何图形信息以低层的图形元素比如点、线、弧等表示文字型信息以原文、注意事项和符号附加在图上n理想的访问零件以高层的简单特征如孔、槽、箱型等表示（组成工程物体）并以尺寸、公差和光洁度等的表示成含义明确的设计数据26ppt课件 CAD系统的共性特征n显示几何形状 计算机绘图（2D)几何造型（3D）n交互绘图编程 不同的平台编程 图形用户界面n管理及存储设计数据 数据结构设计 数据库系统n生成可行的设计（自动的）知识推理基于知识的系统模糊逻辑人工神经网络n评估替代设计方案和寻找最优解数值优化有限元成本建模及分析27ppt课件1.10 主要的CAD/CAE/CAM 软件 交互绘图软件交互绘图软件：主要完成二维工程图样的绘制，如AutoCAD、PICAD 高华CAD 开目CAD等。三维造型软件三维造型软件：如 MDT、Solidworks、Solidedge等。数控编程软件数控编程软件：如 MasterCAM、SurfCAM等。工程分析软件工程分析软件：如 SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。综合集成软件综合集成软件：如 I-DEAS、UGII、PRO/E、CATIA等,具有CAD、CAE、CAM等综合功能。28ppt课件1.11现代 CAD/CAE/CAM应用及发展n机械设计与绘图的基本工具全世界超过100万机械工程师与设计者试验3D实体建模技术另外200万使用2D机械绘图n提供生产力的关键汽车工业、航空工业采用集成的CAD/CAE/CAM)方式进行设计使用互联网在世界范围内交换设计数据以前需要用若干年进入市场的产品能够在若干月内开发出来产品更可靠、更好满足用户的期望、制造成本更少29ppt课件应用案例1装饰表面设计和建模30ppt课件应用案例2效果图中的虚拟现实31ppt课件应用案例3运动仿真及动画（拖拉机）32ppt课件应力分析应用案例433ppt课件工位空间及顺序仿真应用案例534ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具n专业的CAD/CAE/CAM工具CATIA(Dassault Systemes-IBM)Unigrphics Solutions(Electronic Data Systemd Corp-EDS)I-DEAS(EDS)Pro/ENGINEER(PTC)n其他CAD和绘图包AutoCAD Mechanical DesktopSolidWorks(CATIA)SolidEdge(EDS)MicroStationIntergraph35ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-Pro/ENGINEERn由(PTC)公司提供的CAD/CAE/CAM行业领先的软件工具供应商之一n80年代后期新的基于特征，参数化设计示范的先驱者，现在为标准n用于从概念设计到生产自动开发机械产品的系统n提供集成化的软件技术减少产品投放市场的时间、改善工程过程和优化产品质量n在机械设计自动化领域增长最快的公司之一n最新版本改进用户界面36ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-Pro/ENGINEER37ppt课件n由IBM专门推出Dassault 系统开发的以过程为中心的CAD/CAM软件n用于设计和制造许多3D复杂产品，今天70飞机和40汽车用CATIACADAM设计，使它成为这些市场的标准n从用户定制产品到工厂设计和轮船制造应用到很广的软件n全球范围内有30万用户，主要是英语市场现代 CAD/CAE/CAM 工具-CATIA38ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-CATIA39ppt课件n由Structural Dynamics Research Corporation（SDRC）开发的全套设计建模、分析、仿真和制造CAD/CAE/CAM软件n最老的和基础良好的CAD/CAE系统，有相当的市场份额n很强的CAE能力n从用户定制产品到工厂设计和汽车制造应用到很广的软件现代 CAD/CAE/CAM 工具-I-DEAS 40ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-I-DEAS 41ppt课件n由Unigraphics Solutions开发的全套设计建模、分析、仿真和制造CAD/CAE/CAM软件n最老的和基础良好的CAD/CAE系统之一n应用到很广的软件，特别是汽车和航空产品开发现代 CAD/CAE/CAM 工具-Unigraphics 42ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-Unigraphics 43ppt课件n强有力的建模工具n集成化设计管理n大型装配体的生产率n容易采用n建模快n在工程帮助下消除错误n绘图工具n无比的协同工作能力n设计到制造全过程现代 CAD/CAE/CAM 工具-Solid Edge44ppt课件现代 CAD/CAE/CAM 工具-Solid Edge45ppt课件n世界领先的基于微机的3D机械设计包，AutoDesk公司开发n过去主要用于微机绘图包n由于微机平台及低价它是世界最流行的CAD软件n灵活的编程工具，AutoLISP，ADS和ARXn最新特性（Mechanical Desktop）ACIS3.0先进的实体建模发动机NURBS 表面建模强健的装配建模和自动关联绘图现代 CAD/CAE/CAM 工具-AutoCAD和Mechanical Desktop46ppt课件通过在AutoCAD中编程的CAD应用现代 CAD/CAE/CAM 工具-AutoCAD和Mechanical Desktop47ppt课件n3D计算机辅助机械设计软件，由SolidWorks公司开发，该公司成立于1993年1997年被Dassault系统公司收购n新的低价机械设计软件公司组中领先者n用于零件和装配体完全的以3D为中心与自动装配和绘图功能相关的设计与过程系统n在Windows 95 和NT环境下运行的第一个实体建模程序，并且价格低廉现代 CAD/CAE/CAM 工具-Solid Works48ppt课件COSMOSnSolidWoks一个设计自动化软件包用于生产零件、装配及工程图包含多个功能模块：COSMOSXpress易用的应力分析工具COSMOSWorks应力、频率、热、优化分析COSMOSMotion运动仿真及运动学COSMOSFloWorksn流体分析COSMOSEMS3D低频电磁仿真现代 CAD/CAE/CAM 工具-Solid Works49ppt课件n主要的用于基础结构的CAD软件，主要用于建筑和土木工程，Bently 系统公司开发，在工程软件产品，用户服务及总体质量世界范围内的领先n是遍布全球的著名建筑、机场、医院、高速公路、桥梁和工业工厂软件基础，被70美国最大的工程公司采用nBently系统现在服务于25万专业公司，包括建筑、地理工程及机械领域现代 CAD/CAE/CAM 工具-MicroStation50ppt课件集成的CAD/CAE工具nANSYS（ANSYS公司）在CAE和集成设计分析和优化方面领先及扩张的软件 涵盖固体力学、运动学、动力学和多物理场（CFD，EMAG，HT，声学）与核心CAD软件接口nNASTRAN（MacNealSchwendler公司）强大的结构分析程序，分析应力、振动、动力学、非线性及热传导特性等为多领域设计分析、产品性能和制造过程仿真提供了灵活的开放式环境nPro/MECHANICA(集成在ProE中）为多领域设计分析、产品性能和制造过程仿真提供了灵活的开放式环境51ppt课件nMastercam（CNC软件公司）生成25轴铣床、车床及线切割、激光、模具开发和3D设计及绘图系统nVirtual Gibbs（Gibbs 联合公司）功能强大用于NC编程全套CAM系统nVarimetrix(Varimetrix 公司）用于设计建模，CAM（计划、管理和CNC编程），绘图软件nPro/MANUFACTURING(集成在ProE中）生成加工代码以生成零件的软件（用于3轴铣床、车床及线切割）集成的CAD/CAE工具52ppt课件典型应用53ppt课件典型应用54ppt课件快速成型固体自由制造典型应用55ppt课件快速成型固体自由制造典型应用56ppt课件大型装配典型应用57ppt课件加工高精度表面典型应用58ppt课件应力分析（壳和固体单元）典型应用59ppt课件概念照片效果图或完成的模型典型应用60ppt课件集成化数值仿真和基于系统的建模典型应用61ppt课件1.12 产品开发流程图62ppt课件1.13 发展趋势计算机辅助概念设计计算机辅助概念设计 需解决建模和推理两大技术难题。计算机支持的协同设计计算机支持的协同设计 须解决：群体成员间实时、可靠、廉价的信息交换；保证异地、异构环境下协同设计系统可靠运行；群体成员冲突协调解决机制。海量信息的存储、管理和检索技术海量信息的存储、管理和检索技术 智能智能CAD/CAM技术技术 CAD/CAM与虚拟现实技术的集成与虚拟现实技术的集成 计算机安全计算机安全63ppt课件作业n你认为什么是影响 CAD 发展的最重要的因素？用论据说明。n联系一项具体的机械设计问题，阐明手工设计的设计过程。n谈谈 CAD 的发展趋势。n画出典型的CAD/CAE/CAM在设计中应用流程图。n你认为CAD系统应该包括那些功能？64ppt课件