1、計算機輔助設(shè)計技術(shù)授課教師n人機交互與虛擬現(xiàn)實研究室nxh2022-4-122教材說明計算機輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)（第二版） 作者: 孫家廣 書號: 7-302-03917-8 出版社: 清華大學(xué)出版社 出版日期: 2000-1-1 2022-4-123參考書說明最新計算機輔助設(shè)計最新計算機輔助設(shè)計作者:文福安書號:7-5635-0419-2出版社:北京郵電大學(xué)出版社 出版日期: 2000-5-1 2022-4-124課程主要內(nèi)容n概述n交互技術(shù)與應(yīng)用接口n產(chǎn)品造型與設(shè)計n特征造型技術(shù)n參數(shù)化設(shè)計n裝配造型n工程圖生成nCAD相關(guān)技術(shù)nCAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDMn新技術(shù)展望2022

2、-4-125本講內(nèi)容nCAD概念nCAD發(fā)展過程n發(fā)展歷史n發(fā)展趨勢n熱點討論nCAD系統(tǒng)選型2022-4-126計算機輔助設(shè)計定義nCADnComputer Aided Computer Aided DesignDesignnComputer Aided Drawing？nComputer Aided Drafting？n手工繪圖計算機繪圖 （電子圖板）n有意義，但不是CAD的全部n有效的全面輔助設(shè)計 2022-4-127CAD技術(shù)發(fā)展歷史n1952：MIT 伺服機構(gòu)實驗室完成數(shù)控銑床研究nD. T. Ross, 計算機輔助制造開端2022-4-128CAD技術(shù)發(fā)展歷史n50年代中期：US

3、Air Forces SAGE MIT Lincoln Laboratory 最早使用光筆2022-4-129CAD技術(shù)發(fā)展歷史1962年，S. A. Coons發(fā)表：An outline of the requirements for the computer Aided Design計算機輔助設(shè)計需求綱要 設(shè)計者使用 CRT顯示器與光筆操作從概念設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)計以及制造均采用計算機輔助僅僅是設(shè)想了計算機輔助設(shè)計的形式2022-4-1210CAD技術(shù)發(fā)展歷史60年代初期，Ivan Sutherland，SKETCHPAD光筆實現(xiàn)人機交互，定位圖形元素工程圖輪廓、尺寸等的分層表示交互式圖形學(xué)與計

4、算機輔助設(shè)計的基礎(chǔ)2022-4-1211CAD技術(shù)發(fā)展歷史Sutherland在1968左右發(fā)明了HMD，Head Mounted Display，即頭盔顯示器 VR應(yīng)用2022-4-1212CAD技術(shù)發(fā)展歷史1959，DAC-1（Design Automated by Computer ）, 第一個commercial CAD 系統(tǒng)，由IBM為General Motors開發(fā)Dr. Patrick J. Hanratty 于1957 開發(fā)了第一個commercial numerical-control programming system被稱為：“the Father of CADD/CAM

5、 ” 2022-4-1213CAD技術(shù)發(fā)展歷史1963年，Stanford Research Institute的Doug Englebart 發(fā)明鼠標(biāo)2022-4-1214CAD技術(shù)發(fā)展歷史n In 1960 McDonnell Douglas Automation Company (McAuto) 的CADD 是最早的 CAD程序n可以顯示2D與3D的線條n 1967 Dr. Jason R Lemon 創(chuàng)建了 SDRCn David Evans and Ivan Sutherland founded in 1968 Evans and Sutherland n In 1969 Compu

6、tervision成立，第一個商用 CAD system 賣給了 Xerox 公司 （施樂）n 1969年，Xerox PARC 成立 ，GUI誕生2022-4-1215CAD技術(shù)發(fā)展歷史Windows 1995 Apple Macintosh 1984 Xerox Star, 1981 GUI GUI 發(fā)展的幾個主要產(chǎn)品發(fā)展的幾個主要產(chǎn)品2022-4-1216CAD技術(shù)發(fā)展歷史n1969年，Bell Labs 建立第一個幀緩存framebuffer (3 bits)n1969年，SIGGRAPH 成立 (began as special interest committee in 1967

7、by Sam Matsa and Andy vanDam)n1969年，ARPANET 誕生n1970年，法國Renault 公司的Pierre Bezier提出一種全新的數(shù)學(xué)方法，用于構(gòu)造汽車自由曲面。由他領(lǐng)導(dǎo)研制的Unisurf曲面造型和UniAPT曲面加工系統(tǒng)，從1972年起應(yīng)用于汽車外形打樣和模具加工，為計算機輔助幾何設(shè)計CAGD研究方向奠定了基礎(chǔ)和發(fā)展方向。2022-4-1217CAD技術(shù)發(fā)展歷史n美國的洛克希德公司從1974年起向市場推出了CADAM系統(tǒng)，成為70年代中至80年代末國際上最流行的第一代IBM主機版交互繪圖系統(tǒng)n麥道公司從1976年起開發(fā)Unigraphics系統(tǒng)，簡

8、稱UG，目前屬于EDS公司（1975年建立）n法國 Dassault 公司1975年花一百萬美元買下了CADAM源程序，學(xué)習(xí)CADAM的技術(shù)訣竅，同時又發(fā)展Bezier曲面造型方法，自主開發(fā)了CATIA飛機外形設(shè)計和數(shù)控加工系統(tǒng)。2022-4-1218CAD技術(shù)發(fā)展歷史n基于對于CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索，SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件I-DEAS。n由于實體造型技術(shù) 能夠精確表達零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達，給設(shè)計帶來了驚人的方便性。 2022-4-1219CAD技術(shù)發(fā)展歷史n通用實體造型平

9、臺nParasolid與Acisn均出自劍橋大學(xué)Ian Braid于1973年的博士論文n他和導(dǎo)師Charles Lang，以及同窗Alan Grayer都有很強的商業(yè)意識，1974年在劍橋買下了一幢小住宅樓，創(chuàng)辦了Shape Data公司，并于1978年開發(fā)出第一代實體造型軟件Romulus。n1981年美國E&S公司買下Shape Data，著手開發(fā)第二代產(chǎn)品Parasolid,1988年并入UG2022-4-1220CAD技術(shù)發(fā)展歷史n1986年美國Spatial Technology公司再次找到Ian Braid等合作，開發(fā)了ACISnACI是Alan Grayer，Charl

10、es Lang和Ian Braid的名字字首，S是Solid（實體）的字首nACIS于1989年上市n由于它的技術(shù)性能好，很多CAD廠商都用它替換了自己產(chǎn)品中的原有模塊,包括Autodesk公司的MDT等2022-4-1221CAD技術(shù)發(fā)展歷史n進入80年代中期，CV公司內(nèi)部以高級副總裁為首的一批人提出了一種參數(shù)化實體造型方法n主要具有以下特點：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改nParametric Technology Corp. n最早推出T-FLEXn1989年，PRO/Engineer的第一個版本n80年代末，計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，硬件成本大幅度下降，大大推動了中小企業(yè)

11、對CAD技術(shù)的應(yīng)用2022-4-1222CAD技術(shù)發(fā)展歷史nSDRC的開發(fā)人員以參數(shù)化技術(shù)為藍本，提出了一種比參數(shù)化技術(shù)更為先進的實體造型技術(shù)變量化技術(shù)，作為今后的開發(fā)方向。n經(jīng)三年時間，投資一億多美元，將軟件全部重新改寫，于1993年推出全新體系結(jié)構(gòu)的 I-DEAS Master Series 軟件n在早期出現(xiàn)的大型CAD軟件中，這是唯一一家在90年代將軟件徹底重寫的廠家。2022-4-1223CAD技術(shù)發(fā)展歷史n約束求解標(biāo)準(zhǔn)模塊DCMn支持參數(shù)化特征造型系統(tǒng)n劍橋大學(xué)，John OwennD-Cubed 公司nDCM 2D，DCM 3D2022-4-1224CAD技術(shù)發(fā)展歷史n組件式開發(fā)的

12、典型例子：SolidWorksn利用PARASOLID作為實體幾何建模器nD-Cubed公司的DCM作為尺寸約束管理器nLightwork Design公司的Lightworks作為帶真實感的濃淡處理器nMicrosoft的Foundation Class作為其基于Windows應(yīng)用的接口開發(fā)工具n其他如有限元分析模塊2022-4-1225CAD技術(shù)發(fā)展歷史n微機平臺CAD系統(tǒng)：Autodesk公司n16個人于1982年合辦nJohn Walker：PC運行的$1000以內(nèi)的CAD軟件 n第一版的AutoCAD 基于1981年由Mike Riddle 寫的名為MicroCAD的軟件（Inter

13、act）nAutoCAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領(lǐng)域擁有廣泛的用戶群nMDT、Inventor三維設(shè)計 2022-4-1226CAD技術(shù)發(fā)展歷史n其它微機平臺CAD系統(tǒng)nBentley：MicrostationnSolidworksDassaultnSolidedge EDSnCimatron：以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)nIronCAD創(chuàng)新式協(xié)同設(shè)計 韓道暘先生 2022-4-1227CAD技術(shù)發(fā)展歷史n國產(chǎn)CAD系統(tǒng)n高華CAD 清華nCAXA電子圖板 北航nGS-CAD98 浙大n金銀花系統(tǒng)

14、廣州紅地技術(shù)有限公司n開目CAD 華中理工大學(xué)機械學(xué)院 n二維較成熟，三維開始起步n繪圖技術(shù)較為成熟，全面整合較欠缺2022-4-1228CAD技術(shù)發(fā)展趨勢n參數(shù)化n智能化n三維化n集成化n網(wǎng)絡(luò)化n標(biāo)準(zhǔn)化2022-4-1229CAD技術(shù)發(fā)展趨勢n硬件n大型主機智能終端小型機（TurnKey System）工作站微機網(wǎng)絡(luò)化n軟件n線框系統(tǒng)曲線曲面造型實體造型技術(shù)參數(shù)化特征造型變量化創(chuàng)新協(xié)同設(shè)計n模塊化，專業(yè)分工nPLM：產(chǎn)品生命周期管理 2022-4-1230PLM:產(chǎn)品全生命周期管理產(chǎn)品全生命周期管理nPLM不是一種現(xiàn)成的工具，而是面向產(chǎn)品創(chuàng)新的一種知識管理和流程優(yōu)化的理念，同時又通過各種工具

15、得以實現(xiàn)n核心是協(xié)同與創(chuàng)新n產(chǎn)品生命周期管理包括三個階段n產(chǎn)品創(chuàng)新和新產(chǎn)品的開發(fā)階段n生產(chǎn)組裝和規(guī)劃變更管理階段n維護管理階段 2022-4-1231CAD系統(tǒng)選型系統(tǒng)選型n應(yīng)用軟件選擇n軟硬件運行環(huán)境n選擇依據(jù)n工作需求分析n價格策略n技術(shù)支持2022-4-1232CAD系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用軟件n滿足需要n模塊化n易用性n開放性n二次開發(fā)能力n文件接口豐富n常用外設(shè)支持n公司背景n技術(shù)支持2022-4-1233CAD系統(tǒng)系統(tǒng)軟件運行環(huán)境nUnix系列n高端n專用nWindows系列nWindows NT、2000、XP為主nLinuxn具有潛力2022-4-1234CAD系統(tǒng)系統(tǒng)硬件運行環(huán)境n計

16、算機硬件性能的提高已經(jīng)超過了一般CAD軟件對硬件的需求增長n不同的模塊對硬件的要求各有區(qū)別n圖形能力nCPU計算能力n存儲能力n網(wǎng)絡(luò)帶寬n數(shù)據(jù)采集n圖形輸出設(shè)備2022-4-1235CAD系統(tǒng)選型步驟系統(tǒng)選型步驟n需求分析、籌措經(jīng)費n市場調(diào)研、專家咨詢n信息整理、確定候選方案n考察背景、走訪現(xiàn)有用戶n主題測試n用戶試用2022-4-1236CAD系統(tǒng)選型步驟系統(tǒng)選型步驟n征求配置建議方案與價格預(yù)算n研究制定配置價格一攬子提案n進行技術(shù)磋商與商務(wù)談判n確定方案，簽定合同與技術(shù)協(xié)議n履行合同，啟動CAD應(yīng)用2022-4-1237CAD系統(tǒng)選型原則系統(tǒng)選型原則n了解發(fā)展趨勢n分模塊規(guī)劃，避免一枝獨秀

17、n合理分配資金，達到最優(yōu)配置n專業(yè)咨詢？n顧問公司？n信息工程監(jiān)理？2022-4-1238CAD系統(tǒng)與管理過程系統(tǒng)與管理過程n真正達到計算機輔助 “設(shè)計”n計算機人員n工程設(shè)計人員n真正帶動技術(shù)創(chuàng)新n管理數(shù)據(jù)信息化n業(yè)務(wù)流程信息化2022-4-1239EDS公司公司nUnigraphics NX nI-deas NX SeriesnSolid Edge nExperteam Solutions nOpen ToolsnTeamcentern E-factory2022-4-1240DassaultSystemes公司公司nSolidWorksnSPATIALnENOVIAnDELMIAnCAT

18、IAnSMARTEAM 2022-4-1241Autodesk公司公司nAutoCAD AutoCAD 新版本新版本AutoCAD LT AutoCAD LT 新版本新版本AutoCAD Mechanical AutoCAD Mechanical 新版本新版本Autodesk Architectural Desktop Autodesk Architectural Desktop 新版本新版本Autodesk Civil DesignAutodesk Civil DesignAutodesk Envision Autodesk Envision 新版本新版本Autodesk Express V

19、iewerAutodesk Express ViewerAutodesk GIS Design ServerAutodesk GIS Design ServerAutodesk InventorAutodesk InventorAutodesk Land DesktopAutodesk Land Desktop2022-4-1242Autodesk公司公司nAutodesk Location Services ProductsAutodesk Location Services ProductsAutodesk Map Autodesk Map 新版本新版本Autodesk MapGuide Autodesk MapGuide 新版本新版本Autodesk Raster Design Autodesk Raster Design 新版本新版本Autodesk RevitAutodesk RevitAutodesk OnSite ViewAutodesk OnSite ViewAutodesk SurveyAutodesk SurveyAutodesk VIZAutodesk VIZVolo View Volo View 新版本新版本2022-4-1243IronCAD公司公司nIro