计算机辅助设计与制造技术ppt

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1、计算机辅助设计技术基础教程清华大学计算机基础教育课程系列教材唐龙等编著第1章CAD技术概述1.1CAD技术应用与发展概况1.2CAD系统的软硬件技术基础1.1CAD技术应用与发展概况1.1.1计算机辅助设计(CAD)的概念CAD是工程技术人员与计算机相结合、各尽所长、应用多学科的方法综合有效地进行问题求解的先进信息处理技术。它把人类的决策判断、创造能力与计算机的高速运算、信息存储等功能有机结合起来，从而达到缩短工程产品设计周期、提高设计质量的目的。简单地讲，CAD是工程技术人员利用计算机达到最佳的设计目

2、的。CAD概念的实质在于：（1）人机各尽所长；（2）人机交互结合；（3）最佳设计效率。CAD技术的主要作用如下:（1）提高设计质量和设计效率。（2）能够充分发挥设计人员创造性。（3）缩短产品的设计周期。1.1.2CAD技术的重要应用CAD是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机在工程中最有影响的应用技术之一。CAD技术曾被美国国家工程科学院评为当代十项最杰出的工程技术成就之一。无论是军事工业还是民用工业，无论是建筑行业还是制造加工行业，无论是机械、电子、轻纺行业还是文体、影视广告行业等都离

3、不开CAD技术。CAD技术是企业界争夺市场份额和生存发展不可缺少的手段。在制造业中的应用：如波音777飞机是世界上第一架实现无纸设计与制造的飞机。在工程领域中的应用：如建筑设计CAD、电子沙盘；机械设计CAD等。仿真模拟和动画制作：在电影制作中的成功应用，如“未来世界”、“玩具总动员”、“侏罗记公园”等在轻工行业的应用：如模具CAD和服装CAD等。在医学中的应用：计算机辅助手术规划和手术模拟。在电子电路中的应用：超大规模集成电路的设计制造。我国科学技术部在CAD应用工程2000年规划纲要中指出：“到200

4、0年，在国民经济主要部门的科研、设计单位和企业中全面普及推广CAD技术，实现‘甩掉图板’（指传统设计中的描图板），提高智能劳动效率，推广我国CAD市场，扶持发展以CAD为突破口的我国自主创新的软件产业，建立起我国的CAD产业”。到2000年，我国机械制造业应用CAD技术的普及率和覆盖率均达70%以上；工程设计行业CAD技术的普及率和覆盖率均达100%。CAD技术在我国工程和产品设计的一些应用实例：（1）沈阳变压器厂用CAD技术输出三峡工程项目三维彩色产品设计图和计算机分析的数据，从而赢得了三峡工程的招标项

5、目。（2）泸东造船厂应用CAD技术后，生产技术准备周期缩短1/3以上，造船的设计开发能力提高一倍。（3）西北电力设计院用CAD系统建渭河电厂主厂房三维模型，对该厂原设计方案自动校验，共查出6处隐藏在图纸中的错误，当即进行了修改。（4）寰球化工工程公司应用CAD技术，在盘绵乙烯装置工程中，进行碰撞检测后，使95%以上的错误得以纠正，在总长20多万米的管道设计中，施工结束后剩余钢管不到10米。1.1.3CAD技术应用实例图示一些图形网站如http://rhino3d.com/gallery/id/具有丰富的图

6、片，可显示CAD技术在各个领域的应用效果。1.1.4CAD技术发展历程CAD技术随着计算机及其外围设备、图形输入输出设备、软件技术的发展而发展。（1）准备和诞生时期（20世纪50~60年代）电子管计算机1950MIT能够显示简单图形的图形显示器1958Calcomp滚筒式绘图机20世纪50年代末SAGE战术防空系统（2）蓬勃发展和进入应用的时期（20世纪60年代）1962，IvanSutherland研究出了Sketchpad交互式图形系统。计算机及图形设备价格昂贵，技术复杂。计算机图形学的发展，如Coo

7、ns曲面。（3）广泛应用时期（20世纪70年代）集成电路用于计算机，使计算机平台的性能大为提高。出现了以小型计算机为平台的CAD系统。图形设备相继推出并完善。图形软件和CAD应用支撑软件不断得到充实与提高。（4）飞速发展时期（20世纪80年代）出现了大规模与超大规模集成电路，使微机进入市场。推出了以UNIX系统支撑的SUN工作站。图形软件更加成熟。（5）日趋成熟的时期（20世纪90年代）出现基于PC平台的价廉物美的CAD系统。CAD系统的标准化：CGI、GKS、GKS-3D、PHIGS、OpenGL、IG

8、ES、STEP。智能化CAD系统。集成化。科学计算可视化、虚拟设计、虚拟制造。1.1.5CAD软件技术的发展以机械行业为例，说明CAD软件技术的发展历程。20世纪60年代，CAD的主要技术特点是交互式二维绘图和三维线框模型。20世纪70年代，CAD的主要技术特征是自由曲线曲面生成算法和表面造型理论，代表软件CATIA。20世纪80年代，CAD的主要技术特征是实体造型理论和几何建模方法，代表软件I-DEAS。20世纪90年代，C