機(jī)械基礎(chǔ)CAD技術(shù)學(xué)院第1頁/共17頁CAD的發(fā)展始于60年代初，一直到70年代，由于受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，CAD技術(shù)的發(fā)展很緩慢。80年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，特別是微機(jī)和工作站的發(fā)展和普及，再加上功能強(qiáng)大的外圍設(shè)備，如大型圖形顯示器、繪圖儀、激光打印機(jī)的問世，極大地推動(dòng)了CAD技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。

如今，CAD已廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)領(lǐng)域如工程建筑、裝飾、機(jī)械、電子、汽車、造船、航天、服裝、玩具等行業(yè)，實(shí)現(xiàn)了100%的計(jì)算機(jī)繪圖。

第2頁/共17頁CAD系統(tǒng)的軟件和硬件硬件軟件第3頁/共17頁CAD系統(tǒng)的硬件先進(jìn)的CAD系統(tǒng)的硬件由計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)組成。計(jì)算機(jī)分為大型機(jī)，中、小型機(jī)、工作站和微機(jī)四大類。目前應(yīng)用較多的是CAD工作站，國內(nèi)主要是微機(jī)和工作站。在現(xiàn)代大型企業(yè)中，單機(jī)CAD的工作方式已經(jīng)逐漸不能滿足要求，CAD技術(shù)一般都在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用。

第4頁/共17頁CAD系統(tǒng)的軟件CAD系統(tǒng)的軟件主要包括支撐軟件和應(yīng)用軟件。支撐軟件除了Windows這樣的操作系統(tǒng)外，主要指的是圖形支撐軟件平臺(tái)，目前比較流行的圖形支撐軟件有美國AutoDesk公司的AutoCAD。本光盤中附送的中望CAD軟件也是國內(nèi)比較流行的圖形支撐軟件平臺(tái)。另一類是應(yīng)用軟件，它是根據(jù)本領(lǐng)域工程特點(diǎn)，利用支撐軟件系統(tǒng)開發(fā)的解決本工程領(lǐng)域特定問題的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。目前在二維CAD軟件方面，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出眾多的應(yīng)用軟件，主要包括基于AutoCAD平臺(tái)和自主平臺(tái)（如中望CAD）兩類應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件的性能對CAD的效率有極大的影響，所以應(yīng)特別重視它的開發(fā)和應(yīng)用。

第5頁/共17頁CAD的基本技術(shù)1、交互技術(shù)2、圖形變換技術(shù)3、實(shí)體造型技術(shù)4、曲面造型第6頁/共17頁交互式cad系統(tǒng)，指用戶在使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，人和機(jī)器可以及時(shí)地交換信息。采用交互式系統(tǒng)，人們可以邊構(gòu)思、邊打樣、邊修改，隨時(shí)可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果，非常直觀。返回第7頁/共17頁圖形變換的主要功能是把用戶坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來；對圖形作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視變換；通過矩陣運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)圖形變換。

返回第8頁/共17頁實(shí)體造型技術(shù)實(shí)體造型技術(shù)(SolidModeling)是計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中建立3D實(shí)體模型的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)體造型技術(shù)是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計(jì)算機(jī)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)生成具有真實(shí)感的可視的三維圖形的技術(shù)。第9頁/共17頁曲面造型技術(shù)

1、線框建模

2、曲面建模

3、實(shí)體建模第10頁/共17頁最原始的CAD系統(tǒng)，即線框建模（WireframeModeling)。

第11頁/共17頁20世紀(jì)70年代，P.Bezier提出了曲線和曲面算法，使得用計(jì)算機(jī)處理曲線和曲面變?yōu)榭尚?，三維CAD系統(tǒng)從此進(jìn)入了曲面建模時(shí)代。第12頁/共17頁實(shí)體建模技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，代表著CAD技術(shù)的未來發(fā)展的方向。利用先進(jìn)的三維實(shí)體建模技術(shù)，設(shè)計(jì)者對于他所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品一目了然。除了可以準(zhǔn)確地描述產(chǎn)品的幾何形狀及外觀外，還可以計(jì)算其他非幾何信息，如重量、重心等。三維實(shí)體建模技術(shù)除了可以建模及構(gòu)成裝配體外，還為工程分析提供直接且充分的數(shù)據(jù)。借助軟件組裝功能，可以把許多不同的零部件組裝在一起，形成裝配體，以便做進(jìn)一步的分析和檢查。實(shí)體建模技術(shù)第13頁/共17頁CAD系統(tǒng)的功能(1)設(shè)計(jì)組件重用(Reuseofdesigncomponents)

(2)簡易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)

(3)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生(Automaticgenerationofstandardcomponentsofthedesign)

(4)設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn)(Validation/verificationofdesignsagainstspecificationsanddesignrules)

(5)無需建立物理原型的設(shè)計(jì)模擬(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)

(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動(dòng)設(shè)計(jì)

(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表(BillofMaterials)

(8)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出

(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機(jī)器的直接輸出第14頁/