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1、计算机辅助设计技术授课教师n向辉n山东大学计算机学院n人机交互与虚拟现实研究室nhttp:/ 作者: 孙家广 书号: 7-302-03917-8 出版社: 清华大学出版社 出版日期: 2000-1-1 2024/9/213计算机辅助设计技术概述参考书说明最新计算机辅助设计最新计算机辅助设计作者:文福安书号:7-5635-0419-2出版社:北京邮电大学出版社 出版日期: 2000-5-1 2024/9/214计算机辅助设计技术概述课程主要内容n概述n交互技术与应用接口n产品造型与设计n特征造型技术n参数化设计n装配造型n工程图生成nCAD相关技术nCAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDMn
2、新技术展望2024/9/215计算机辅助设计技术概述本讲内容nCAD概念nCAD发展过程n发展历史n发展趋势n热点讨论nCAD系统选型2024/9/216计算机辅助设计技术概述计算机辅助设计定义nCADnComputer Aided Computer Aided DesignDesignnComputer Aided Drawing？nComputer Aided Drafting？n手工绘图计算机绘图 （电子图板）n有意义，但不是CAD的全部n有效的全面辅助设计 2024/9/217计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n1952：MIT 伺服机构实验室完成数控铣床研究nD. T. Ros
3、s, 计算机辅助制造开端2024/9/218计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n50年代中期：US Air Forces SAGE MIT Lincoln Laboratory 最早使用光笔2024/9/219计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史1962年，S. A. Coons发表：An outline of the requirements for the computer Aided Design计算机辅助设计需求纲要 设计者使用 CRT显示器与光笔操作从概念设计、生产设计以及制造均采用计算机辅助仅仅是设想了计算机辅助设计的形式2024/9/2110计算机辅助设计技术概述CAD
4、技术发展历史60年代初期，Ivan Sutherland，SKETCHPAD光笔实现人机交互，定位图形元素工程图轮廓、尺寸等的分层表示交互式图形学与计算机辅助设计的基础2024/9/2111计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史Sutherland在1968左右发明了HMD，Head Mounted Display，即头盔显示器 VR应用2024/9/2112计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史1959，DAC-1（Design Automated by Computer ）, 第一个commercial CAD 系统，由IBM为General Motors开发Dr. Patrick J
5、. Hanratty 于1957 开发了第一个commercial numerical-control programming system被称为：“the Father of CADD/CAM ” 2024/9/2113计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史1963年，Stanford Research Institute的Doug Englebart 发明鼠标2024/9/2114计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n In 1960 McDonnell Douglas Automation Company (McAuto) 的CADD 是最早的 CAD程序n可以显示2D与3D的线条
6、n 1967 Dr. Jason R Lemon 创建了 SDRCn David Evans and Ivan Sutherland founded in 1968 Evans and Sutherland n In 1969 Computervision成立，第一个商用 CAD system 卖给了 Xerox 公司 （施乐）n 1969年，Xerox PARC 成立 ，GUI诞生2024/9/2115计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史Windows 1995 Apple Macintosh 1984 Xerox Star, 1981 GUI GUI 发展的几个主要产品发展的几个主要产
7、品2024/9/2116计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n1969年，Bell Labs 建立第一个帧缓存framebuffer (3 bits)n1969年，SIGGRAPH 成立 (began as special interest committee in 1967 by Sam Matsa and Andy vanDam)n1969年，ARPANET 诞生n1970年，法国Renault 公司的Pierre Bezier提出一种全新的数学方法，用于构造汽车自由曲面。由他领导研制的Unisurf曲面造型和UniAPT曲面加工系统，从1972年起应用于汽车外形打样和模具加工，为计算
8、机辅助几何设计CAGD研究方向奠定了基础和发展方向。2024/9/2117计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n美国的洛克希德公司从1974年起向市场推出了CADAM系统，成为70年代中至80年代末国际上最流行的第一代IBM主机版交互绘图系统n麦道公司从1976年起开发Unigraphics系统，简称UG，目前属于EDS公司（1975年建立）n法国 Dassault 公司1975年花一百万美元买下了CADAM源程序，学习CADAM的技术诀窍，同时又发展Bezier曲面造型方法，自主开发了CATIA飞机外形设计和数控加工系统。2024/9/2118计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n基
9、于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件I-DEAS。n由于实体造型技术 能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。 2024/9/2119计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n通用实体造型平台nParasolid与Acisn均出自剑桥大学Ian Braid于1973年的博士论文n他和导师Charles Lang，以及同窗Alan Grayer都有很强的商业意识，1974年在剑桥买下了一幢小住宅楼，创办了Shape Data公司，并于197
10、8年开发出第一代实体造型软件Romulus。n1981年美国E&S公司买下Shape Data，着手开发第二代产品Parasolid,1988年并入UG2024/9/2120计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n1986年美国Spatial Technology公司再次找到Ian Braid等合作，开发了ACISnACI是Alan Grayer，Charles Lang和Ian Braid的名字字首，S是Solid（实体）的字首nACIS于1989年上市n由于它的技术性能好，很多CAD厂商都用它替换了自己产品中的原有模块,包括Autodesk公司的MDT等2024/9/2121计算机辅助设
11、计技术概述CAD技术发展历史n进入80年代中期，CV公司内部以高级副总裁为首的一批人提出了一种参数化实体造型方法n主要具有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改nParametric Technology Corp. n最早推出T-FLEXn1989年，PRO/Engineer的第一个版本n80年代末，计算机技术迅猛发展，硬件成本大幅度下降，大大推动了中小企业对CAD技术的应用2024/9/2122计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史nSDRC的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术变量化技术，作为今后的开发方向。n经三年时间，投资一
12、亿多美元，将软件全部重新改写，于1993年推出全新体系结构的 I-DEAS Master Series 软件n在早期出现的大型CAD软件中，这是唯一一家在90年代将软件彻底重写的厂家。2024/9/2123计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n约束求解标准模块DCMn支持参数化特征造型系统n剑桥大学，John OwennD-Cubed 公司nDCM 2D，DCM 3D2024/9/2124计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n组件式开发的典型例子：SolidWorksn利用PARASOLID作为实体几何建模器nD-Cubed公司的DCM作为尺寸约束管理器nLightwork Desig
13、n公司的Lightworks作为带真实感的浓淡处理器nMicrosoft的Foundation Class作为其基于Windows应用的接口开发工具n其他如有限元分析模块2024/9/2125计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n微机平台CAD系统：Autodesk公司n16个人于1982年合办nJohn Walker：PC运行的$1000以内的CAD软件 n第一版的AutoCAD 基于1981年由Mike Riddle 写的名为MicroCAD的软件（Interact）nAutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群nMDT、Inventor三维设计 2024
14、/9/2126计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n其它微机平台CAD系统nBentley：MicrostationnSolidworksDassaultnSolidedge EDSnCimatron：以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统nIronCAD创新式协同设计 韩道暘先生 2024/9/2127计算机辅助设计技术概述CAD技术发展历史n国产CAD系统n高华CAD 清华nCAXA电子图板 北航nGS-CAD98 浙大n金银花系统 广州红地技术有限公司n开目CAD 华中理工大学机械学院 n二维较成熟，三维开始起步n
15、绘图技术较为成熟，全面整合较欠缺2024/9/2128计算机辅助设计技术概述CAD技术发展趋势n参数化n智能化n三维化n集成化n网络化n标准化2024/9/2129计算机辅助设计技术概述CAD技术发展趋势n硬件n大型主机智能终端小型机（TurnKey System）工作站微机网络化n软件n线框系统曲线曲面造型实体造型技术参数化特征造型变量化创新协同设计n模块化，专业分工nPLM：产品生命周期管理 2024/9/2130计算机辅助设计技术概述PLM:产品全生命周期管理产品全生命周期管理nPLM不是一种现成的工具，而是面向产品创新的一种知识管理和流程优化的理念，同时又通过各种工具得以实现n核心是协
16、同与创新n产品生命周期管理包括三个阶段n产品创新和新产品的开发阶段n生产组装和规划变更管理阶段n维护管理阶段 2024/9/2131计算机辅助设计技术概述CAD系统选型系统选型n应用软件选择n软硬件运行环境n选择依据n工作需求分析n价格策略n技术支持2024/9/2132计算机辅助设计技术概述CAD系统应用系统应用软件n满足需要n模块化n易用性n开放性n二次开发能力n文件接口丰富n常用外设支持n公司背景n技术支持2024/9/2133计算机辅助设计技术概述CAD系统系统软件运行环境nUnix系列n高端n专用nWindows系列nWindows NT、2000、XP为主nLinuxn具有潜力20
17、24/9/2134计算机辅助设计技术概述CAD系统系统硬件运行环境n计算机硬件性能的提高已经超过了一般CAD软件对硬件的需求增长n不同的模块对硬件的要求各有区别n图形能力nCPU计算能力n存储能力n网络带宽n数据采集n图形输出设备2024/9/2135计算机辅助设计技术概述CAD系统选型步骤系统选型步骤n需求分析、筹措经费n市场调研、专家咨询n信息整理、确定候选方案n考察背景、走访现有用户n主题测试n用户试用2024/9/2136计算机辅助设计技术概述CAD系统选型步骤系统选型步骤n征求配置建议方案与价格预算n研究制定配置价格一揽子提案n进行技术磋商与商务谈判n确定方案，签定合同与技术协议n履
18、行合同，启动CAD应用2024/9/2137计算机辅助设计技术概述CAD系统选型原则系统选型原则n了解发展趋势n分模块规划，避免一枝独秀n合理分配资金，达到最优配置n专业咨询？n顾问公司？n信息工程监理？2024/9/2138计算机辅助设计技术概述CAD系统与管理过程系统与管理过程n真正达到计算机辅助 “设计”n计算机人员n工程设计人员n真正带动技术创新n管理数据信息化n业务流程信息化2024/9/2139计算机辅助设计技术概述EDS公司公司nUnigraphics NXnI-deas NX SeriesnSolid Edge nExperteam Solutions nOpen Toolsn
19、TeamcenternE-factory2024/9/2140计算机辅助设计技术概述DassaultSystemes公司公司nSolidWorksnSPATIALnENOVIAnDELMIAnCATIAnSMARTEAM 2024/9/2141计算机辅助设计技术概述Autodesk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 Deskto
20、p 新版本新版本Autodesk Civil DesignAutodesk Civil DesignAutodesk Envision Autodesk Envision 新版本新版本Autodesk Express ViewerAutodesk Express ViewerAutodesk GIS Design ServerAutodesk GIS Design ServerAutodesk InventorAutodesk InventorAutodesk Land DesktopAutodesk Land Desktop2024/9/2142计算机辅助设计技术概述Autodesk公司公司
21、nAutodesk Location Services ProductsAutodesk Location Services ProductsAutodesk Map Autodesk Map 新版本新版本Autodesk Autodesk MapGuideMapGuide 新版本新版本Autodesk Raster Design Autodesk Raster Design 新版本新版本Autodesk Autodesk RevitRevitAutodesk Autodesk OnSiteOnSite View ViewAutodesk SurveyAutodesk SurveyAutode
22、sk VIZAutodesk VIZVoloVolo View View 新版本新版本2024/9/2143计算机辅助设计技术概述IronCAD公司公司nIronCADnInovatenInovate Suite2024/9/2144计算机辅助设计技术概述Cimatron公司公司nCimatron EnQuickNC nQuick Tooling nQuickConcept nShoeExpress 2024/9/2145计算机辅助设计技术概述PTC公司公司nDIVISION (Visualization)Pro/ENGINEER (CAD/CAM)Pro/DESKTOP (CAD)CADDS
23、 5i (CAD/CAM)DIMENSION III (AEC)Pro/ENGINEER Simulation (CAE)2024/9/2146计算机辅助设计技术概述IMSI公司公司nTurboCAD Pro 92024/9/2147计算机辅助设计技术概述大恒公司大恒公司n大恒通用机械大恒通用机械CADCAD（HMCAD6.0HMCAD6.0）n大恒电气大恒电气CAD CAD （HECAD3.0HECAD3.0）n大恒大恒CAPP5.0CAPP5.0n大恒产品数据管理系统大恒产品数据管理系统3.03.0n大恒大恒BOM For InventorBOM For Inventor2024/9/21
24、48计算机辅助设计技术概述北京北航海尔软件有限公司北京北航海尔软件有限公司nCAXACAXA创新设计组创新设计组nCAXACAXA电子图板电子图板XPXPnCAXACAXA三维图板三维图板XPXPnCAXACAXA实体设计实体设计XPXPnCAXACAXA协同管理协同管理XPXPn绘图类绘图类CADCAD软件软件nCAXACAXA电子图板电子图板V2V2(CAXA-(CAXA-EBV2)EBV2) nCAXACAXA三维电子图板三维电子图板V2V2(CAXA-EB3DV2)(CAXA-EB3DV2)nCAXACAXA工艺图表工艺图表XPXP(CAXA-(CAXA-CAPP)CAPP)nCAXACAXA工艺汇总表工艺汇总表XPXP(CAXA-(CAXA-CAPP)CAPP)2024/9/2149计算机辅助设计技术概述广州红地公司广州红地公司nCAD/CAMCAD/CAM产品系列产品系列 n金银花金银花MDA2000V2 MDA2000V2 n金银花金银花V-CNC V-CNC n金银花金银花V-HPS V-HPS n代理软件系列代理软件系列nCATIA CATIA nMoldexMoldex 3D 3D nSMARTEAMSMARTEAM2024/9/2150计算机辅助设计技术概述
