计算机辅助设计技术

计算机辅助设计技术向辉山东大学软件学院工程硕士－2003年秋季2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述2授课教师向辉山东大学计算机学院人机交互与虚拟现实研究室[e-mail]~xh2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述3教材说明计算机辅助设计技术基础（第二版）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:2000-1-12020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述4参考书说明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:2000-5-12020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述5课程主要内容概述交互技术与应用接口产品造型与设计特征造型技术参数化设计装配造型工程图生成CAD相关技术CAPP、CAM、有限元分析、ERP、PDM新技术展望2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述6本讲内容CAD概念CAD发展过程发展历史发展趋势热点讨论CAD系统选型2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述7计算机辅助设计－定义CADComputerAidedDesignComputerAidedDrawing？ComputerAidedDrafting？手工绘图计算机绘图（电子图板）有意义，但不是CAD的全部有效的全面辅助设计2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述8CAD技术发展历史1952：MIT伺服机构实验室完成数控铣床研究D.T.Ross,计算机辅助制造开端2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述9CAD技术发展历史50年代中期：USAirForce‘sSAGE@MITLincolnLaboratory–最早使用光笔2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述10CAD技术发展历史1962年，S.A.Coons发表：AnoutlineoftherequirementsforthecomputerAidedDesign《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2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述11CAD技术发展历史60年代初期，IvanSutherland，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2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述12CAD技术发展历史Sutherland在1968左右发明了HMD，HeadMountedDisplay，即头盔显示器－VR应用2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述13CAD技术发展历史1959，DAC-1（DesignAutomatedbyComputer）,第一个commercialCAD系统，由IBM为GeneralMotors开发Dr.PatrickJ.Hanratty于1957开发了第一个commercialnumerical-controlprogrammingsystem被称为：“theFatherofCADD/CAM”2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述14CAD技术发展历史1963年，StanfordResearchInstitute的DougEnglebart发明鼠标2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述15CAD技术发展历史In1960McDonnellDouglasAutomationCompany(McAuto)的CADD是最早的CAD程序可以显示2D与3D的线条1967Dr.JasonRLemon创建了SDRCDavidEvansandIvanSutherlandfoundedin1968EvansandSutherlandIn1969Computervision成立，第一个商用CADsystem卖给了Xerox公司（施乐）1969年，XeroxPARC成立，GUI诞生2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述16CAD技术发展历史Windows1995AppleMacintosh1984XeroxStar,1981GUI发展的几个主要产品2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述17CAD技术发展历史1969年，BellLabs建立第一个帧缓存framebuffer(3bits)1969年，SIGGRAPH成立(beganasspecialinterestcommitteein1967bySamMatsaandAndyvanDam)1969年，ARPANET诞生1970年，法国Renault公司的PierreBezier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，为计算机辅助几何设计CAGD研究方向奠定了基础和发展方向。2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述18CAD技术发展历史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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）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。2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述19CAD技术发展历史基于对于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。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。2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述20CAD技术发展历史通用实体造型平台Parasolid与Acis均出自剑桥大学IanBraid于1973年的博士论文他和导师CharlesLang，以及同窗AlanGrayer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ShapeData公司，并于1978年开发出第一代实体造型软件Romulus。1981年美国E&S公司买下ShapeData，着手开发第二代产品Parasolid,1988年并入UG2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述21CAD技术发展历史1986年美国SpatialTechnology公司再次找到IanBraid等合作，开发了ACISACI是AlanGrayer，CharlesLang和IanBraid的名字字首，S是Solid（实体）的字首ACIS于1989年上市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2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述22CAD技术发展历史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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ParametricTechnologyCorp.最早推出T-FLEX1989年，PRO/Engineer的第一个版本80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2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述23CAD技术发展历史SDRC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。经三年时间，投资一亿多美元，将软件全部重新改写，于1993年推出全新体系结构的I-DEASMasterSeries软件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。2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述24CAD技术发展历史约束求解标准模块DCM支持参数化特征造型系统剑桥大学，JohnOwenD-Cubed公司DCM2D，DCM3D2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述25CAD技术发展历史组件式开发的典型例子：SolidWorks利用PARASOLID作为实体几何建模器D-Cubed公司的DCM作为尺寸约束管理器LightworkDesign公司的Lightworks作为带真实感的浓淡处理器Microsoft的FoundationClass作为其基于Windows应用的接口开发工具其他如有限元分析模块2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述26CAD技术发展历史微机平台CAD系统：Autodesk公司16个人于1982年合办JohnWalker：PC运行的$1000以内的CAD软件第一版的AutoCAD基于1981年由MikeRiddle写的名为MicroCAD的软件（Interact）AutoCAD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MDT、Inventor三维设计2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述27CAD技术发展历史其它微机平台CAD系统Bentley：MicrostationSolidworks－DassaultSolidedge－EDSCimatron：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IronCAD－创新式协同设计韩道暘先生2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述28CAD技术发展历史国产CAD系统高华CAD－清华CAXA电子图板－北航GS-CAD98－浙大金银花系统－广州红地技术有限公司开目CAD－华中理工大学机械学院二维较成熟，三维开始起步绘图技术较为成熟，全面整合较欠缺2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述29CAD技术发展趋势参数化智能化三维化集成化网络化标准化2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述30CAD技术发展趋势硬件大型主机智能终端小型机（TurnKeySystem）工作站微机网络化软件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模块化，专业分工PLM：产品生命周期管理2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述31PLM:产品全生命周期管理PLM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核心是协同与创新产品生命周期管理包括三个阶段产品创新和新产品的开发阶段生产组装和规划变更管理阶段维护管理阶段2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述32CAD系统选型应用软件选择软硬件运行环境选择依据工作需求分析价格策略技术支持2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述33CAD系统应用软件满足需要模块化易用性开放性二次开发能力文件接口丰富常用外设支持公司背景技术支持2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述34CAD系统软件运行环境Unix系列高端专用Windows系列WindowsNT、2000、XP为主Linux具有潜力2020年9月24日星期四计算机辅助设计技术－概述35CAD系统硬件运行环境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不同的模块对硬件的要求各有区别图形能力CPU计算能力存储能力网络带宽数据采集图形输出设备2020年9月24日星期四