1、課程目標：,了解CAD技術的基本原理 了解CAD的建模理論及方法 了解利用CAD進行機械產品設計的過程 了解CAD中的計算分析基本原理及過程 基本掌握典型CAD系統(tǒng)的簡單操作 了解CAD技術的工程應用,課程主要內容：, 計算機輔助設計系統(tǒng)組成 （軟件、硬件、常用CAD系統(tǒng)等） 計算機圖形學基本原理 (圖形的描述、圖形變換、圖形顯示） 計算機輔助設計中的建模技術 （曲線曲面建模、實體建模、特征建模、裝配建模等） 計算機輔助設計中的工程計算處理 （一般工程數(shù)據(jù)處理、工程設計及計算處理） 專業(yè)機械CAD系統(tǒng)的應用開發(fā)方法簡介 （二維CAD系統(tǒng)及三維CAD系統(tǒng)的應用開發(fā)簡介） CAD技術在典型機械產品

2、設計中的應用,課程教學思路：,形體定義輸入1,形體定義輸入2,形體定義輸入n,內部CSGBREP表達,布爾運算,結果形體BREP表達,三角剖分,顯示數(shù)據(jù)結構,顯示渲染,顯示參數(shù)定義,工程應用,學時安排,32學時上課 20學時上機實驗 地點：東校區(qū)機房 上機內容安排： 曲面建模 （4學時） 零件設計 （4學時） 裝配設計 （4學時） 計算分析 （4學時） 注意：上機時間安排,參考書目,機械CAD技術，王書亭等 計算機圖形學教程，唐榮錫等，第二版 計算機圖形學，孫家廣，第三版 計算機輔助與非均勻有理B樣條，施法中 NURBS，Les Piegl等 CAD/CAM/CAE系統(tǒng)原理，Kunwoo Le

3、e等,先修課程： 機械設計、計算方法等,CAX論壇, 軟件評價、使用心得、作品展示,仿真論壇SimWe, 各種CAE軟件工具及資料, 軟件評價、使用心得、技術資料,學習交流源地,國際國內各種CG、CAD學習網站。,CG 與 CAD 的異同,CG：研究某一物體對象的計算機內部表達方法交互及顯示方法，以可視化效果為目標，研究共性的交互顯示技術，工程背景相對較弱。如：科學數(shù)據(jù)可視化，游戲動畫的場景渲染顯示等 。 CAD：研究某一工程設計對象的計算機表達、顯示，設計計算與分析；更側重專業(yè)對象的設計應用工具的強大，通常CG是其圖形顯示基礎。如通用二、三維CAD軟件工具，專業(yè)的機械設計工具，飛機、汽車設計

4、工具等。,注：本課程將結合機械工程的學科特點來主要介紹CAD技術機械CAD技術，CG內容將穿插在CAD技術中，使CG、CAD融合為一個有機整體。,第1講 機械CAD概論,1.1機械設計過程概述 1.2機械CAD技術概述 1.2.1 機械CAD的概念 1.2.2 機械CAD的內容 1.2.3 機械CAD的作用 1.3機械CAD系統(tǒng)構成 1.3.1 機械CAD系統(tǒng)層次結構 1.3.2 機械CAD系統(tǒng)的硬件 1.3.3 機械CAD系統(tǒng)的軟件 1.4機械CAD技術的發(fā)展 1.4.1 機械CAD的發(fā)展歷程 1.4.2 機械CAD的發(fā)展趨勢 1.5CAD系統(tǒng)的選型 附 1. 典型CAD系統(tǒng)軟件介紹,本章目

5、的： 了解機械CAD基本概念 了解機械CAD的主要內容和作用 了解機械CAD系統(tǒng)的構成 了解機械CAD發(fā)展的歷史和趨勢,1）機械設計的基本涵義,機械設計就是根據(jù)使用要求確定產品應該具備的功能，構想出產品的工作原理、結構形狀、運動方式、力和能量的傳遞、以及所用材料等事項，并轉化為具體的描述，例如圖紙和設計文件等，以此作為制造的依據(jù)。 機械設計是產品從需求分析、設計、制造、銷售、使用和回收整個產品全生命周期中的一個重要環(huán)節(jié)，對產品成本的影響占80。,1.1機械設計過程概述,電機驅動蝸桿減速器，帶動曲柄連桿機構，從而推動輸送執(zhí)行機構，實現(xiàn)工件自動輸送 電能轉化為機械能，實現(xiàn)機械運動,例：某工件輸送機

6、構原理示意圖,傳統(tǒng)設計方法及流程:,2）機械設計主要過程,傳統(tǒng)機械設計過程:,需求分析 調查研究、分析用戶需求、收集資料，在此基礎上確定產品功能，提出需求報告 概念設計 構思方案，分析和論證，獲得一組可行的原理性方案，然后確定設計中一些大的框架，如繪制總體布局草圖，確定各零部件的基本結構和形狀，建立數(shù)學模型，進行主要設計參數(shù)的分析計算與優(yōu)化 詳細設計 確定對象的細部結構，完成裝配圖和零件圖的繪制，編寫技術文檔,工藝設計,確定工藝流程，編制工序文件，設計工裝夾具，編寫工藝技術文檔,詳細設計的終結并不意味著最終獲得了一個好的設計 機械產品在經歷了制造加工、樣機測試、批量生產、以及銷售使用后，會返回

7、大量信息，需要對產品進行不斷修改,機械設計是一個“設計評價再設計”的反復迭代、不斷優(yōu)化的過程,傳統(tǒng)設計方法及工具： 手工計算，計算器（尺），繪圖板，最后產生設計藍圖,傳統(tǒng)設計過程的特點:,每一環(huán)節(jié)靠手工完成，容易出錯 設計方案靠經驗，方案少，不優(yōu)化 不能進行復雜的力學分析 ，難以按動態(tài)的、精確的的方法計算 大部分時間花在零件圖、裝配圖上，可重用性差 設計周期長、效率低，工作繁重,3) 機械CAD的需求背景,在人工設計情況下，存在許多的缺點，因此實現(xiàn)某種程度的設計自動化，縮短設計周期，降低設計成本，提高設計質量，就成為機械設計發(fā)展的迫切要求 正是在這樣的背景下產生了計算機輔助設計（CAD，Com

8、puter Aided Design ）,1.2.1 CAD的基本概念,20世紀60年代的觀點 科學計算和分析或計算機控制繪圖機繪制出工程圖 1967年，美國學者D.T.ROSS的定義 把設計者與計算機結合為一個問題求解組，使之較各自單獨工作時能更有效地達到設計問題的目標 1972年，國際信息處理聯(lián)合會的定義 CAD是一種技術，其中人與機（計算機）結合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應用多學科的方法的綜合性協(xié)作提供了可能,1.2機械CAD技術概述,CAD基本概念綜合定義,CAD是用計算機硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產品或工程進行設計、修改、分析和優(yōu)化的一種設計方

9、法。 在CAD系統(tǒng)中人與計算機密切合作，在不同的方面人與計算機充分發(fā)揮各自的特長，因此CAD系統(tǒng)是一個人機結合的系統(tǒng)。 CAD技術是一門多學科的綜合性應用新技術，它涉及到以下基礎技術： 圖形處理技術 工程分析技術 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術 文檔處理技術 軟件設計技術,CAD概念的拓展,CAD含義的衍生：CAD技術不斷發(fā)展，不同領域對CAD技術的應用程度不同，對CAD技術的含義的理解也略有差異。 Computer Aided Drafting Computer Aided Design Computer Adied Development,基于CAD的設計過程,基于 CAD的數(shù)字化設計過程,現(xiàn)在的

10、CAD往往與CAE、CAPP、CAM、PLM（PDM）集成，形成集成化的CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM（PDM）系統(tǒng)(即C4P) 。 CAD幾何建模，結構設計； CAE工程分析，性能優(yōu)化； CAPP工藝路線及工序的編制； CAM生成刀具加工軌跡，生成加工代碼； PLM（PDM）管理產品全生命開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)、流程、團隊、項目任務，實現(xiàn)協(xié)同開發(fā)（并行工程），集成開發(fā)平臺。,CAD,CAE,CAPP,CAM,CAD系統(tǒng)的基本功能：,1) 計算功能 機械CAD系統(tǒng)除了要進行各種數(shù)值的計算之外，還應能運用已積累的設計經驗，獲得設計對象的幾種設計方案，對結構進行物性參數(shù)計算和力學性能分析。 2

11、) 人機交互功能 在機械CAD中，人機接口是用戶與系統(tǒng)的橋梁。友好的界面是保證用戶有效地完成復雜設計任務的基本條件，此外還需要交互設備，以實現(xiàn)人與計算機之間的對話。,1.2.2 機械CAD系統(tǒng)的內容,3) 圖形顯示功能 從產品的構思、方案、造型的確定，到結構分析評價，系統(tǒng)應能實時編輯處理，保證用戶隨時觀察修改中間結果。圖形顯示功能應二維、三維圖形處理等功能。 4) 存儲功能 利用機械CAD系統(tǒng)進行設計時，會涉及到大量的相關資料數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、計算結果等各種數(shù)據(jù)，要求CAD系統(tǒng)具有強大的存儲功能。 5) 輸入輸出功能 利用機械CAD系統(tǒng)進行設計時，用戶需要不斷輸入設計要求，同時也需要將系統(tǒng)處理的

12、結果及時輸出，相應的輸入輸出功能是系統(tǒng)的基本功能。,機械CAD系統(tǒng)的任務,1）產品設計信息獲取 2）產品定義 3）幾何造型 常用方法：用二維和三維的建模技術來生成；由二維和三維基本元素來建立；宏編程或者變量程序；使用參數(shù)CAD系統(tǒng)和基于特征的CAD系統(tǒng)，或者利用應用系統(tǒng)或設計系統(tǒng)。 4）計算分析 結構分析計算；檢查和校驗計算；優(yōu)化計算。 5）驗證評價 利用計算機對設計對象進行自動化的評價一般要求對該對象的幾何特征進行解釋，其目的是為了推導出設計對象的特性。 6）修改設計 7）提供文檔,1.2.3 機械CAD的作用,強有力的計算、圖形、數(shù)據(jù)處理能力，設計方法、工具軟件化， 3D設計更直觀 支持復

13、雜計算，計算精度高，減輕設計強度，提高了設計精度和可靠性 設計、分析綜合，能進行產品性能分析優(yōu)化，有利提高產品質量 設計信息、知識、資源及設計過程共享 可重用性好（拷貝修改） ，設計效率高、周期短 有利于產品全生命周期的信息集成,CAD的工程應用,CAD概念設計：功能原理、方案、布局等方面設計。,思考問題： 結合自己的專業(yè)背景，指出CAD的優(yōu)勢有哪些 ? ?,二維工程制圖,三維幾何建模及裝配,結構性能計算：如強度、剛度、動態(tài)特性等,運動學及動力學分析,過去生產一個大規(guī)模集成電路芯片，要花兩年時間，用CAD只要兩周即可完成； 美國道格拉斯公司生產F15戰(zhàn)斗機，用CAD技術解決了發(fā)動機氣道和機艙密

14、封等問題； 英國三叉戟飛機比美國波音747早開工，卻晚一年完成，波音747采用了CAD技術； 美國GM公司汽車設計中應用CAD技術，使新型汽車的設計周期由5年縮短為3年； 波音飛機早期維修手冊有3米多厚，而現(xiàn)在一張光盤上可儲存數(shù)千張圖紙信息。,CAD技術帶來的經濟效益明顯 ,CAD技術的發(fā)展與應用水平已成為衡量一個國家的科學技術現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志之一。,機械CAD的應用效果,1.3.1 機械CAD系統(tǒng)層次結構,1.3機械CAD系統(tǒng)構成,計算機系統(tǒng)： 主機 存儲及網絡設備： 存儲設備、網絡設備 圖形輸入： 鍵盤、鼠標、光筆、 數(shù)字化儀、掃描儀、 虛擬現(xiàn)實輸入設備 輸出設備： 顯示器、繪

15、圖機、 打印機、 虛擬現(xiàn)實輸出設備,1.3.2 機械CAD系統(tǒng)的硬件組成,1.3.3 機械CAD系統(tǒng)的軟件組成,CAD軟件系統(tǒng)的三個發(fā)展階段：,集中式系統(tǒng)：一臺主機控制多臺終端（早期模式，80年代中期， 微機沒普及），主機故障影響全部 分離式系統(tǒng)：一臺主機一套系統(tǒng)，工作相互不受影響，得益于工 作站與微機的發(fā)展 分布式系統(tǒng)：網絡時代的產物，支持異地、異構 平臺協(xié)同工作（采用工作站和微機網絡系統(tǒng)）,CAD系統(tǒng)軟件層次結構：,操作系統(tǒng)、基礎圖形支撐平臺、圖形標準等,集成化CAD / CAM軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、產品全生命周期管理軟件等,面向行業(yè)的專業(yè)化設計工具軟件等,CAD技術是在計算機軟、硬件技術

16、的基礎上發(fā)展起來的，它的發(fā)展過程與計算機技術的發(fā)展息息相關。 自從1945年美國制造出世界上第一臺真空管數(shù)字式計算機ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer 電子數(shù)字積分計算機) 以來，利用計算機進行產品輔助設計技術的發(fā)展，大致經歷了如下幾個階段：,1.4機械CAD技術的發(fā)展,1.4.1 機械CAD的發(fā)展歷程,孕育萌芽階段（20世紀40年代末一50年代末） 成長階段（50年代末一60年代后期） 應用發(fā)展階段(70 -80年代) 成熟拓展階段（90年代至今）,計算機孕育萌芽階段,早期機械式計算機 20世紀40年代50年代 真空管計算機

17、機器語言 編制程序設計變壓器、電動機、發(fā)電機等 美國、歐洲、日本,CAD成長階段,50年代末60年代后期 晶體管計算機 高級語言(FORTRAN,ALGOL等） 文件系統(tǒng) (數(shù)據(jù)管理) 磁帶、磁鼓、磁盤 （數(shù)據(jù)存儲) 圖形顯示、輸出 交互式圖形生成技術 (人機交互） I.E.Sutherland “人機圖形通信系統(tǒng)” SKETCHPAD 發(fā)展很快，但規(guī)模大，價格昂貴,CAD應用發(fā)展階段,70年代以后 大規(guī)模集成電路時代 分時操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 計算機網絡 圖形處理軟硬件技術進一步發(fā)展 人機交互圖形生成技術更完善 鼠標、數(shù)字化儀、圖形輸入板取代光筆 光柵掃描圖形顯示器使圖形更形象、逼真 計算機

18、控制的精密繪圖機輸出高質量的圖紙,CAD成熟拓展階段,各種現(xiàn)代設計方法、設計計算和分析方法 優(yōu)化設計、可靠性設計、系統(tǒng)工程 有限元法、數(shù)值積分、偏微分方程數(shù)值解法 CAD技術走向成熟 70年代 小型機為基礎的CAD系統(tǒng)進入市場，“交鑰匙” 系統(tǒng)(Turn Key System) 80年代 超級小型機及超級微機工作站給CAD技術極大推動 90年代 以微機為基礎的CAD系統(tǒng)受到歡迎,CAD發(fā)展歷程及展望,1.4.2 機械CAD技術的發(fā)展趨勢,集成化 網絡化 智能化 標準化 專業(yè)化 (工具化),想一想：未來你需要什么樣的CAD系統(tǒng)？,CAD技術發(fā)展趨勢：,1）集成化,功能齊全完整、整體協(xié)調一致 （當

19、前集成創(chuàng)新也被廣泛認可） 就像大型綜合醫(yī)院與?？漆t(yī)院的關系、地位。,思考問題： 為什么要集成化CAD（或CAX）？,集成化需求,1）集成化,一個企業(yè)存在著許多不同時期、不同人員開發(fā)的互相缺乏聯(lián)系的獨立應用軟件(或模塊)，產生各種不同應用的重要數(shù)據(jù)，主要表現(xiàn)在： 1）功能各異、孤立的系統(tǒng)封閉運行，難于取得及時綜合信息； 2）各孤立系統(tǒng)自成一體，數(shù)據(jù)重復和冗余、浪費資源； 3）各孤立系統(tǒng)只能通過各自接口進行轉換，易造成信息丟失； 4）各孤立系統(tǒng)間不能直接通過數(shù)據(jù)庫和網絡實現(xiàn)信息共享； 5）各孤立系統(tǒng)自行開發(fā)，低水平重復，人力資源浪費。,集成化的含義,多種軟件的數(shù)據(jù)共享、重用，減少數(shù)據(jù)冗余和重復勞動

20、。如產品BOM數(shù)據(jù)在設計、工藝、制造、售后階段的集成共享。 多種軟件系統(tǒng)在一個統(tǒng)一框架下運行，操作更方便。如在PDM統(tǒng)一環(huán)境下集成CAx軟件，軟件間采用內部互訪機制。 不同集成系統(tǒng)有不同的集成層次，如各種功能的CAD系統(tǒng)的集成化，CAx/PDM/ERP系統(tǒng)集成化，計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。 系統(tǒng)集成既包括硬件集成，也包括系統(tǒng)軟件和應用軟件的集成、數(shù)據(jù)的集成、過程的集成。,集成化的要求,集成化解決方案示例,1）集成系統(tǒng)有暢通的信息流和正確的數(shù)據(jù)轉換； 2）提供信息共享和軟件共享的機制； 3）提供所有軟件信息的版本控制及管理； 4）信息項改動時，自動跟蹤相關信息項； 5）一致的接口；友好統(tǒng)一

21、的人機界面； 6）統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序組織各種信息的傳遞。,天喻軟件集成解決方案,2）網絡化,團隊協(xié)同，復雜產品設計所需 想想單機游戲和網絡游戲的差別 智能移動終端技術的發(fā)展對CAD技術的影響,思考問題： 為什么要網絡化,2）網絡化,設想網絡時代 ，人們如何利用CAD系統(tǒng)工具進行產品開發(fā) 在家里、在旅途.?？傊?，不受任何時空限制,網絡化工作模式 網絡化CAD意義,企業(yè)生產過程是一個包括產品規(guī)劃、產品設計、工藝準備、零部件生產、標準件/外購件采購、產品組裝檢驗、產品銷售及服務等的信息協(xié)作過程。 當前，隨著并行工程等先進制造技術的發(fā)展，建立動態(tài)聯(lián)盟制造體系已成為全球化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，要求現(xiàn)代CA

22、D技術實現(xiàn)從單機到網絡化CAD技術的轉變，支持動態(tài)聯(lián)盟中協(xié)同設計所需的環(huán)境和設計技術。,網絡化的作用,提供多學科領域開發(fā)團隊的協(xié)同產品開發(fā) 支持跨部門、跨行業(yè)、跨地域的企業(yè)協(xié)作 使數(shù)據(jù)共享、知識共享、資源共享。,網絡化應用示例：,空中客車公司由歐洲航空防務及航天公司和英宇航系統(tǒng)公司共同擁有，總部位于法國圖盧茲的空中客車公司?？湛凸镜脑O計機構和工廠屬于四個全資子公司：法國、德國、西班牙、英國等公司。 空中客車在4國5地進行異地聯(lián)合設計，分別在4個國家的多家生產基地異地制造，在法國的圖盧茲和德國的漢堡進行最后的總裝配?，F(xiàn)在我國天津是一個新的總裝生產基地。,空客公司的采購網絡遍布全球30個國家，有

23、1500家以上的供應商加盟，為了保證整個供應鏈采購信息的及時溝通，建立了采購門戶網站 。該網站加強了空客公司與供應商之間的合作。,3）智能化,思考： 為什么要智能化？ 專家知識重用所需，CAD軟件的適度自動化 簡單產品設計的全自動化，就像“芝麻開門”。,3）智能化,現(xiàn)有交互式CAD系統(tǒng)優(yōu)勢在于處理數(shù)值型的工作（如計算與繪圖），但工程設計中需要經驗或知識決策，使用過程中往往要人為干預，因而設計質量在一定程度上依賴用戶的經驗和知識水平。,智能化的必要性,對CAD來說，它是一個設計過程，從方案設計開始，一步步求解，整個設計過程要經過反復修改、設計； 設計與制造可能是多方案的，并且不是僅有唯一的解，因

24、此要進行多方案的優(yōu)化選擇與評價； 設計是以設計師為主導完成的一個循環(huán)迭代過程：,CAD設計本質是一個多知識源求解問題，工程設計中所用知識的表達方式多種多樣，如經驗性知識、啟發(fā)性知識、數(shù)據(jù)圖表、標準元件等，CAD系統(tǒng)中需要對多種知識進行有效表達。,智能化的含義,在使用CAD設計過程中，需要符號、邏輯等多方面的知識表達與推理工具；不同的知識源有自己的推理策略，知識源一般表示為過程和規(guī)則集，以適應邏輯推理和數(shù)值計算的需要。,智能CAD技術：研究人們設計思維方式，并用智能技術來表達和處理CAD設計過程中的知識，產生高效的CAD系統(tǒng)，提高設計自動化程度。,將人工智能技術，特別是專家系統(tǒng)的技術，與傳統(tǒng)CA

25、D技術結合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機械CAD發(fā)展的必然趨勢。,4）標準化,思考： 為什么要標準化？ 數(shù)據(jù)交換共享所需 強勢軟件數(shù)據(jù)格式事實標準， 國際標準地位被挑戰(zhàn)？,CAD標準化是CAD系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、資源共享重用的前提集成與信息共享的前提，也是CAD應用規(guī)范化、有序化的基本保證。CAD標準化工作隨著企業(yè)CAD技術的不斷推廣應用和普及，其重要性越來越被企業(yè)所重視 。,CG標準是各種圖形設備、圖形軟件開發(fā)兼容的技術保證關于CG標準主要有GKS、OpenGL、DirectX、VRML等。,采用點對點直接交換數(shù)據(jù)，要了解其它CAD所有格式，且開發(fā)量大。,通過中性的標準格式交換數(shù)據(jù)，只需了解

26、標準格式，開發(fā)量較小,CG 標準,CAD標準,4）標準化,目前關于CAD數(shù)據(jù)交換標準有STEP、IGES等，CAD零部件庫標準ISO13584等國際標準。 我國還有關于CAD工程制圖標準、圖檔管理標準等。 另外，由于某些CAD軟件的市場強勢，形成了事實標準，如DXF、_XT、SAT，以及CATIA、UG、PRO/E等輸出格式。,國際標準,國家標準,工業(yè)標準 ？,5）專業(yè)化,思考： 為什么要專業(yè)化？ 更適用、高效快速設計所需,5）專業(yè)化（工具化）,CAD是產品和工程設計與制造領域的一次革命性改變，它可以幫助企業(yè)適應飛速變化的技術環(huán)境和市場環(huán)境的要求，至今已廣泛應用到各個領域。包括航空航天、電子、

27、計算機、汽車、機械、建筑、石化、橡膠、塑料、電氣乃至氣象、體育、藝術等領域。,不同領域的CAD軟件其核心技術、應用范圍、操作方式不同CAD軟件越專業(yè)，使用越方便，質量與效率越高,CAD專業(yè)化及工程化開發(fā)需要行業(yè)領域的專家知識，通常以通用CAD平臺為基礎經過二次開發(fā)形成專業(yè)化軟件工具,CAD專業(yè)化開發(fā)需要重視（懂得CAD二次開發(fā)具有比較優(yōu)勢）,選型總體原則,1.5 CAD系統(tǒng)選型原則,明確企業(yè)需求 企業(yè)需要哪一類軟件，解決問題的范圍及深度 企業(yè)要達到的具體目標，存在的關鍵技術 確定近期目標與長遠目標 近期目標：根據(jù)人力、資金、現(xiàn)有技術水平 長遠目標：考慮到將來的發(fā)展 軟件技術與 服務并重 技術要

28、求：滿足現(xiàn)實功能需求，兼顧未來需求 服務支持：持續(xù)的售后服務支持,CATIA、UG、Pro/E、Solidworks、Solidedge、Inventor、國產等。 選誰？ 好用、可靠、持久的軟件是最好的。,軟件系統(tǒng)選型要點：,軟件系統(tǒng)要滿足以下三點要求 用標準操作系統(tǒng) 良好的用戶界面 齊全的技術文檔，優(yōu)良的可讀性 功能齊全（零件、曲面、裝配、繪圖、輸入/輸出、專業(yè)功能等） 完整的系統(tǒng)集成解決方案 良好的二次開發(fā)接口（便于專業(yè)化開發(fā)） 硬件系統(tǒng)要有良好的開放性且符合工業(yè)標準 穩(wěn)定可靠、維護簡單、性價比高,各種CAx軟件工具： CAD（2D、3D）、CAE、CAPP、CAM等,附 1：國內外典型

29、CAD系統(tǒng)介紹,AutoDesk及AutoCAD,AutoCAD是微機上CAD技術軟件，國際上廣為流行的繪圖工具?？梢岳L制任意二維和三維圖形，速度快、精度高，在航空航天、造船、建筑、機械、電子、化工、美工等很多領域得到廣泛應用。AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用，從而不斷提高工作效率。AutoCAD可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行，并支持分辨率由320200到20481024的各種圖形顯示設備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標器30多種，繪圖儀和打印機數(shù)十種。AutoCAD的發(fā)展可分為初

30、級階段（1982.11-84.10，AutoCAD R1.0,1.2, 2.0 ）、中級階段（85.5-87.9,，R2.17,2.5，, 9.03 ） 、提高階段（88.8-92，R10.0，, 12.0 ） 、高級階段（96.6-99.1, R13,R14, R2000 ）和完善階段（2001.9-， R2002, ） 。,Autodesk 是世界領先的設計軟件和數(shù)字內容創(chuàng)建公司，用于建筑、機械、通信、娛樂等領域，幫助 150 多個國家的400多萬用戶推動業(yè)務。當今沒有哪家公司能在產品品種和市場占有率方面與之匹敵。 Autodesk公司1982年成立，AutoCAD面市；85年成為首家上市

31、的 PC CAD 公司；90年，Autodesk 成立多媒體部，推出了第一個動畫工作3D Studio 軟件；94年，Autodesk售出第100萬套AutoCAD，同時進入中國市場；99年，推出Autodesk Inventor；1992年2004年，Autodesk收購多家公司；05年，Autodesk營業(yè)收入已超過10億美元。,友好的界面，易學易用、價格便宜、性價比高 完全自動捕捉設計意圖和引導設計修改 裝配設計中可以直接參照已有的零件生成新的零件，支持“自頂而下”方法還是“自底而上”的方法進行裝配設計 全面的零件實體建模功能，二維和三維全關聯(lián) 標注和細節(jié)繪制工具，能快捷地工程圖紙 具有

32、全相關的鈑金設計能力 提供完整的開發(fā)工具(API)，用戶可以用微軟的VB、V C或其它支持OLE的編程語言建立自己的應用方案 豐富的數(shù)據(jù)轉換接口,Solidwork,最早基于Windows的三維設計軟件,Pro/E,Pro/E采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型 建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上 Pro/E采用三維線框設計的思想，首先建立基準面，在基準面上畫二維草圖，用掃成法將二維輪廓生成三維形體。依次更換參考面，用顯式操作生成形體，盡量避免求交、裁剪等集合運算。

33、 隨時記錄特征元素的生成操作過程，當修改標注尺寸值后，用尺寸驅動方法修改相應二維輪廓，重新運行零件設計過程的全部操作命令，由此實現(xiàn)參數(shù)化特征建模，使曲面、實體、參數(shù)化特征設計融為一體，可以任意構造復雜零件和裝配件。,Pro/E開創(chuàng)了參數(shù)化特征設計的先河,CATIA,達索飛機公司67年用Bzier曲面建立飛機外形數(shù)學模型，70年展開幻影數(shù)字化設計。 74年擴大CAD規(guī)模，從美國引進洛克希德飛機公司CADAM系統(tǒng)，75年100萬美元引進CADAM源程序。 77年開發(fā)三維交互CAD軟件，78年投入使用CATIA。同時建立主數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一管ADAM二維結構圖和CATIA三維模型文件。 81年IBM公司開

34、始負責經銷CATIA系統(tǒng)，并組建達索系統(tǒng)公司。90年IBM用2.7億美元收購CADAM，92年托付達索管理。 97年3.1億美元收購SolidWorks，97年1.05億美元收購Deneb精益制造布局仿真軟件Delmia，98年在美成立ENOVIA公司開發(fā)PDMII，98年達索接管法國馬特拉（MATRA）的CAD/CAM業(yè)務，包括Euclid等，99年收購SmarTeam業(yè)務，2000年用2150萬并購ACIS 3D業(yè)務。 至此，達索/CATIA完成了PLM的戰(zhàn)略布局，形成產品全生命期的CAD/CAM/CAE/PDM一體化管理，為數(shù)字化企業(yè)提供電子商務的完整工具，實現(xiàn)產品從初步設計到售后服務的

35、全過程仿真。 其中CATIA和SolidWorks支持產品數(shù)字化設計和仿真，Delmia完成精益制造過程的數(shù)字定義和仿真，Enovia提供數(shù)字化產品、過程和資源的集成化、分布式協(xié)同管理。三者構成產品全生命期流程，支持企業(yè)協(xié)同的知識重用。 CATIA V4 93年推出，適合IBM主機和工作站，有113種獨立的功能模塊。 98年推出CATIA V5 Windows NT。CATIA V4的曲面系統(tǒng)使用Bzier形式，現(xiàn)在改成NURBS形式，且采用DCM約束管理軟件。,UG,UG起源于美國麥道飛機公司，美國通用汽車公司選中UG作為全公司的CAD、CAE、CAM、IMAN作為CIM主導系統(tǒng)，進一步推動UG發(fā)展。97年10月Unigraphics Solutions公司與Intergraph公司簽約，合并了后者的機械CAD產品，將Solidedge軟件統(tǒng)一到Parasolid平臺上。 為了實現(xiàn)強強聯(lián)手的發(fā)展