《计算机辅助设计》ppt课件

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1、计算机辅助设计机电工程系主讲：郭便教材：《Pro/ENGINEERWildfire5.0从入门到精通》作者：钟日铭出版社：机械工业出版社论坛：三维网技术论坛仿真科技论坛（需要邀请码）前言一、开启三维新时代我们本来生活在三维的立体空间中，我们的眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的，并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等等外观质感，以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系，我们对世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。但是在人类漫长的历史进程中，局于技术的限制，只能在沙土、羊皮、纸张的二维平面上表达和传递对这个世界的认识和创造，人们发明了平面投影方法，并基于纸

2、张平面形成了抽象的平面视图体系。随着科技的发展，基于电脑和互联网的三维（简称3D）技术终于使人们对现实世界的认识重新回归到了原始的直观三维的立体境界。无论是虚拟的网络还是现实生活中，大到飞机、轮船、大厦、楼宇，小到生活中的每一个小小的工业产品，到处都能见到电脑制作的三维模型和动画与仿真。二、CAD、CAM和CAE的定义1、计算机辅助设计（Computer-AidedDesign,CAD）是产品开发过程中使用计算机系统辅助产品创建、修改、分析和优化的有关技术。CAD工具包括了从创建形体的几何建模工具到诸如分析、优化应用程序的所有工具。目前可以使用的典型工具包括公差分析、质量属性计

3、算、有限元建模和分析结果的可视化。CAD最基本的功能是定义设计的几何形状、模型，设计可以是机械零件、建筑结构、电子电路和建筑平面布局等的设计。为CAE和CAM奠定基础。2、计算机辅助制造（Computer-AidedManufacturing,CAM）技术是将计算机系统直接或间接地应用于计划、管理和控制生产作业的有关技术。CAM最成熟的应用领域之一是数字控制（简称NC),即使用可编程的指令来控制机床，进行磨削、切割、冲压、成型、车削等作业，将原材料加工成零件。计算机辅助工艺设计（Computer-AidedProcessPlanning，CAPP）软件是CAM软件的一种，目前1

4、00%自动化的CAPP软件现在还没有。但是，现在有许多通过生成数控程序来驱动数控机床的优秀软件包，如SIEMENSNX（UG）的数控加工模块，MasterCAM软件等可以快速、高效的通过三维的模型数据及参数设定自动生成NC代码，并且可以用NC代码对加工过程进行仿真与验证。此外，用于机器人搬运零部件或从事制造活动的编程软件包、用于检测产品的坐标测量机的编程软件包也属于CAM软件范畴。3、计算机辅助工程（Computer-AidedEngineering，CAE）是使用计算机系统来分析CAD几何模型，允许设计者模拟并研究产品的行为，以便进行改进和优化产品设计。最为广泛应用的计算机

5、辅助分析是有限元分析。即用较简单的问题代替复杂问题后再求解。将几何模型消除一些不必要的细节或减少维数得到抽象模型，利用软件生成有限单元网格。软件有ANSYS、ADAMS等。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。三、CAD软件三维CAD是三维数字化设计技术的泛称，其包括像PRO/E、CATIA、UG、SolidWorks、MasterCAM等等。三维CAD是对二维CAD技术的突破和发展，是数字化设计、制造和

6、管理的基础，是现代产品创新的基本工具，更是影响我国制造业创新发展的共性关键技术。1、CATIA软件覆盖了产品开发的整个过程，包括风格设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。主要特点是具有很强的三维复杂曲面造型和加工编程能力。在国内应用情况：最先主要应用在西飞公司、航空设计院等高端设计领域。随着汽车行业的发展，在上汽、一汽、丰田、本田、现代等汽车生产企业应用。2、UG软件是一个集CAD、CAM、CAE与一体的计算机辅助设计与制造集成系统。适合于航空航天、汽车、通用机械以及模具等的设计分析与制造。其CAM功能被认为是业界中最好和最具代表性的。在国内应用

7、情况：最先应用于高端的数控加工领域。随着通用汽车落户上海，UGS以其汽车模块、高级曲面造型、逆向工程、模具、数控加工以及PLM系统的强大优势，在长三角地区通用系汽车产业链企业、航空发动机企业得到了广泛应用。3、Pro/E软件第一个提出了参数化设计的概念。它的特点表现在基于特征参数化设计方面。在国内应用情况：随着20世纪80、90年代我国对外开放，Pro/E伴随着“三来加工”从台、港等地迅速传入广东、浙江一带，并在我国东南地区轻工行业的快速发展中形成较大的影响，广泛应用于轻工、电器及其模具设