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三维CAD技术发展及基础知识 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 汽车与机电技术系 席振鹏 三维CAD软件的发展 三维CAD软件的特点 常见三维CAD软件介绍 三维CAD基础知识 ProE特点 CAD即计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、造型、分析和编写技术文档等设计活动的总称。 二维CAD技术时代 以AutoDesk公司AutoCAD软件为代表的二维CAD软件，以绘制工程图为目标，完成设计，CAD定义为计算机辅助绘图 AutoCAD软件与工程实践相结合，附带机械、建筑相关功能，CAD定义为计算机辅助设计 结合中国国情（GB）完成CAD基础上的汉化和开发，以CAXA电子图板为代表 三维CAD软件技术的发展 参数化设计思想的出现 特征造型思想的出现 CAE分析功能的出现 数据库技术在三维CAD软件中应用 三维CAD相关软件介绍 上层：CATIA、UG 中层：ProE 下层：SolidWorks、Solidedge CAE分析软件：Ansysis等 CAM软件：SmartCAM、MasterCAM CATIA——航空航天、汽车 UG——电子模具制造业 PLM——产品全生命周期管理 PLM，全称Product Lifecycle Management，PLM是一种企业信息化的商业战略。它实施一整套的业务解决方案，把人、过程和信息有效地集成在一起，作用于整个企业，遍历产品从概念到报废的全生命周期，支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。 PLM为企业及其供应链组成产品信息的框架。它由多种信息化元素构成：基础技术和标准（如XML、视算、协作和企业应用集成）、信息生成工具（如MCAD、ECAD和技术发布）、核心功能（如数据仓库、文档和内容管理、工作流和程序管理）、功能性的应用（如配置管理）以及构建在其他系统上的商业解决方案。  Solidworks——基于windows Solidedge 三维模型的表示方法 线架模型 曲面模型 实体模型 CSG方式（构建实体几何法） 边界表示法 三维模型的构建方式 基本图形的构建方式 拉伸 旋转 扫描 放样 工程特征的构建方法 孔 螺纹 三维三维设计中的基础概念 约束： 基本约束：描述一个实体相对于其他实体的位置 尺寸约束：用来约束各几何元素尺寸大小 几何约束：用来约束各几何元素的固定联系 拓扑约束：用来约束零部件的结构 特征：特征就是包含工程意义的几何原型外形，任何已经被接受的的某一对象的几何、功能元素和属性，通过他们我们可以很好的理解该对象的功能 参数化：将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来表示。在设计过程中可以根据实际情况对设计加以更改。 用轮廓来体现设计思想 尺寸驱动 合理性检查 单一数据库 实体模型：真实 自顶向下：自下而上的设计方法，即先设计零件然后搭积木式地进行装配设计。而新的设计需求要求CAD系统还要支持自顶向下（Top-down）的设计方法，并且也可混合使用这两种设计方法。 顺向工程：工业产品的开发均是循著序列严谨的研发流程，从功能与规格的预期指标确定开始，构思产品的零组件需求，再由各个元件的设计、制造以及检验零组件组装、检验整机组装、性能测试等程序来完成。每个元件都保留有原始的设计图，此设计图目前已广用CAD图档来保存。每个元件的加工也有所谓的工令图表，对复杂形状元件则以CAM软体产生NC加工档案来保存。每个元件的尺寸合格与否则以品管检验报告来记录。这些所记录的档案均属公司的智慧财产，一般通称机密 (Know - how)。这种开发模式称为预定模式(Prescriptive model)，此类开发工程亦通称为顺向工程(ForWard Engineering)。对每一元件来说，其顺向工程的流程。 逆向工程：(Reverse Engineering) 目前所称的逆向工程是针对一现有工件 (样品或模型)利用3D数位化量测仪器准确、快速的将轮廓座标量得，并加以建构曲面、编辑、修改后，传至一般的CAD/CAM系统，再由CAM所产生刀贝的NC加工路径送至CNC加工机制作所需模具，或者送到快速成型机(Rapid Prototyping)将样品模型制作出来，此一流程称为逆向工程 逆向工程可归纳为：功能导向 (Functionally-oriented)、描述模式(D