CAD與三維設計教學目的：培養(yǎng)學生大型工程軟件的基本應用能力掌握CAD軟件Solidworks的基本使用方法

授課教師張俐password:12345考核方式規(guī)定作業(yè)3個，60%；大作業(yè)，40%。提交作業(yè)要求將全部作業(yè)和聯(lián)系電話、E-mail地址及必要的文字說明建一個子目錄后打包，5月10日前上傳到CAD中心指定的IP地址:192.168.1.?子目錄名要求包括：學號、姓名。

CAD/CAM技術介紹一、緒論二、CAD技術的起源三、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件及軟件環(huán)境四、CAD的技術特點及發(fā)展歷程五、應用軟件簡介六、CAD/CAM技術應用(一)CAD的概念（續(xù)）在CAD領域中的Computer應做廣義理解。涉及以下相關學科：數(shù)學（基礎數(shù)學、計算數(shù)學等）認知（人工智能學科技術等）工程（計算機硬件、軟件等）(一)CAD的概念（續(xù)）

CAD的Design對象可分為三大類：產品（Production）：機械、電子、電氣、輕工產品等。工程（AEC：Architecture、Engineering、Construction）：建筑物、工廠的廠房、石油化工設施等。藝術：電影特技、動漫、廣告等。（二）CAD技術在產品設計制造過程中的地位CAD/CAM技術是當代最杰出的工程技術成就之一：從根本上改變了傳統(tǒng)上依靠手工繪圖，憑借圖紙組織整個生產過程的技術管理模式。衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。(三)CAD應用的意義

CAD技術幾乎推動了一切工程領域的設計革命。1、對產品研發(fā)與制造的意義精確高效的產品設計，曲面、實體、特征造型；縮短產品設計周期，加快產品開發(fā)過程；產品的可裝配性檢查，包括產品的預裝配和干涉檢查；(三)CAD應用的意義（續(xù)）產品的性能分析與仿真，包括有限元分析與動力學仿真；產品設計文檔資料的自動生成；高效快捷的數(shù)字化產品信息管理；加工仿真檢查產品的可加工性；支持復雜型面的數(shù)控加工。2、對企業(yè)競爭與發(fā)展的意義二、CAD技術能做什么？（續(xù)）二、CAD技術能做什么？（續(xù)）二、CAD技術能做什么？（續(xù)）二、CAD技術能做什么？（續(xù)）三、CAD/CAM技術起源

ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacturing

（一）發(fā)展過程產生于二十世紀五十年代后期，發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)。隨著計算機硬件技術和計算機圖形技術的發(fā)展而迅速成長。1989年美國國家工程科學院將CAD/CAM評為當代（

1964——1989）十項最杰出的工程技術成就之一。目前CAD/CAM技術由航空和軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展和普及。三、CAD/CAM技術起源（續(xù)）（二）CAD/CAM硬件基礎1、1946年美國賓西法尼亞大學莫爾學院為陸軍部研制出了世界上第一臺電子計算機。三、CAD/CAM技術起源（續(xù)）2、1950年MIT研制出類似于示波器的可以顯示簡單的幾何圖形的圖形設備。3、1952年MIT研制出第一臺三坐標數(shù)控銑床。4、1958年美國Calcomp公司研制出滾筒式繪圖儀。5、隨后美國Gerber公司試制出平板式繪圖儀。三、CAD/CAM技術起源（續(xù)）（三）CAD理論基礎1、1959年，P·deCasteljau(德·卡斯特里奧)在法國開始為Citron開發(fā)曲線曲面設計系統(tǒng)。2、1962年MIT的I·E·Sutherland（薩瑟蘭）發(fā)表了關于人機交互繪圖系統(tǒng)Sketchpad的博士論文，為CAD的發(fā)展和應用打下了理論基礎。3、二十世紀60年代初，J·Ferguson（弗格森）在Boeing公司實現(xiàn)了基于三次樣條的曲面設計系統(tǒng)。（三）CAD理論基礎（續(xù)）4、1967年MIT的S·Coons(孔斯)提出了超限插值算法構造了一種曲面生成算法，為曲面造型開辟了新方向。5、1973年英國劍橋大學的I·C·Braid（布里德）以博士論文的形式提出了基于體素拼合和邊界表示的實體造型系統(tǒng)，隨后又吸收了Stanford大學B·G·Baumgart（鮑姆蓋特）的多面體造型技術，經過不斷發(fā)展于1989年推出了面向對象的幾何平臺ACIS1.0。（三）CAD理論基礎（續(xù)）7、自Schoenberg（勛伯格）、Mansfield（曼斯費爾德）、deBoor（德·伯爾）和Cox（考克斯）奠定和完善了B樣條理論基礎后，W·Gordon（戈登）和R·Riesenfield（里森費爾德）于二十世紀70年代將B樣條理論引入曲面設計系統(tǒng)，目前B樣條曲面已經成為自由曲面的主要表示方法。四、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件環(huán)境(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境

CAD硬件環(huán)境由計算機、計算機網絡、圖形輸入輸出等外圍設備組成。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）顯示器1、最初的顯示器顯象管的斷面是一個球面，顯示圖象隨著屏幕在水平和垂直方向上的彎曲形態(tài)而彎曲。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）2、為了減小球面屏幕特別是屏幕四角的失真，1994年平面直角顯示器誕生了。3、日本的索尼和三菱公司開發(fā)出了柱面顯象管，其平面在垂直方向已經實現(xiàn)了完全的筆直，顯示質量進一步提高，畫面更細膩、鮮艷，失真也不明顯了。4、1998年完全平面顯示器出現(xiàn)，屏幕在水平和垂直方向都是筆直的，失真、反光都被減小到了最低限度。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）5、液晶顯示器工作電壓低、功耗小；無輻射；完全平面，無閃爍；既輕又薄；抗干擾性能強。液晶顯示器圖象質量不夠完善，響應時間仍然不夠短。6、其他顯示器也在不斷發(fā)展進步中，等離子體顯示器（PDP）、場致顯示器（FED）、發(fā)光聚合體顯示器（LEP）都在其列。在方便性方面最顯著的革新是USB接口技術的應用。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）機床作為當今制造業(yè)主流設備的數(shù)控機床已經成為衡量一個國家制造業(yè)綜合實力的重要標志。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）測量機

三維測量設備是逆向工程的關鍵設備之一。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形（RapidPrototyping，簡稱RP）快速成形（RP）技術是20世紀90年代發(fā)展起來的一項先進制造技術，已經在發(fā)達國家的制造業(yè)中得到廣泛應用。它是在現(xiàn)代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數(shù)控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發(fā)展起來的。

基本原理：“分層制造、逐層加工”，類似數(shù)學上的積分過程。簡單形象地說，就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機將一層層材料堆積成實體原型。(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形機制作的樣品(一)CAD/CAM系統(tǒng)的硬件環(huán)境（續(xù)）快速原形機制作的樣品四、CAD/CAM系統(tǒng)的硬件和軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境1、在CAD軟件環(huán)境中，各種軟件可以分為三類：系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、用戶界面管理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網絡通信協(xié)議等底層軟件。如，Unix，Windows，Linux，X-Windows，Motif，OS/2，Oracle，DB2，SQLServer，VisualC++，ObjectC，GNUC，TCP/IP，XML等。（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）應用平臺OpenGL圖形平臺：是為三維圖形顯示硬件開發(fā)的應用程序編程接口，具有跨平臺和網絡透明性。主要功能有：幾何圖素繪制、3D坐標變換、支持光源模型、設置紋理材質。Vericut、Matlab圖形仿真軟件。ACIS幾何平臺：是第三代實體造型系統(tǒng)，特點是采用面向對象思想構造數(shù)據(jù)模型，允許線框、曲面和實體混合使用，鼓勵CAD軟件公司在ACIS上開發(fā)符合STEP標準的應用系統(tǒng)，ACIS構成這些系統(tǒng)的幾何總線。Parasoild幾何平臺:總體功能與ACIS類似。（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）（二）CAD系統(tǒng)軟件環(huán)境（續(xù)）應用軟件

1）工程制圖二維繪圖，具有標準件庫，可繪制任意復雜形狀的零件。 AutoCADCAXA2000V2電子圖版

2）工程設計三維幾何設計，特征建模、曲面造型、零件裝配、工程圖自動輸出。CATIA、EUCLID、Solidworks、Pro/Engineeri