计算机辅助制图与设计.docx

1、高 职 高 专 计 算 机 系 列 教 材主 编 谭 浩 强计 算 机 辅 助 制 图 与 设 计郝 玲 张 红 梅 林 建 平 编 著清 华 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号内 容 简 介本书 为 “高 职 高专 计 算 机 系 列 教 材 ”之 一 。 全 书 以 Au toCA D R14 软 件 为 基 础 , 详 细 介 绍 了 二 维 绘图 、 三 维 绘 图 的基 本 操 作 以 及 最 基 本 的 二 次 开 发 技 术 。 内 容 包 括 基 本 命 令 的 使 用、 工 程 手 册 的 数 据 处理 、 线 型 及 填 充 图 案的 自 定 义 、 幻灯

2、 片 文 件 、 脚 本 文 件 的 结 构 与 编 写 、 简 单 的 Au toL IS P 程 序 设 计 等 。本 书 的 特 点 是 以 实 例 带 动 内 容 进 行 讲 解 , 在 重 点 介 绍 二 维 绘 图 的 基 础 上 , 加 强 了 三 维 绘 图 的 内 容 ,而 且 在 最 后 一 章 给 出 了 几 个 综 合 练 习 , 作 为 本 书 所 讲 内 容 的 综 合 应 用 。 本 书 是 高 职 高 专 学 生 学 习 计 算 机 绘 图 的 一 本 基 础 教 材 , 也 可 以 作 为 在 职 人 员 进 行 培 训 的 应 用 教 材 ,同 时 还 可

3、以 作 为 工 程 技 术 人 员 使 用 绘 图 及 进 行 简 单 二 次 开 发 的 一 本 较 实 用 的 参 考 书 。版 权 所 有 , 翻 印 必 究 。 本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 激 光 防 伪 标 签 , 无 标 签 者 不 得 销 售 。书 名 : 计 算 机 辅 助 制 图 与 设 计作 者 : 郝 玲 张 红 梅 林 建 平 编 著出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 学 研 大 厦 , 邮 编 100084) h tt p :/ / ww w .t up .t si ngh ua .e du .cn印 刷 者

4、 : 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所开 本 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 17 .25 字 数 : 398 千 字版 次 : 2000 年 月 第 1 版 2000 年 月 第 1 次 印 刷书 号 : ISB N 7-302-03921-6/ T P 2291印 数 : 0001 0000定 价 : 元主 任 谭 浩 强副 主 任 焦 金 生 陈 明 丁 桂 芝委 员 ( 按 姓 氏 笔 画 排 序 ) :王 智 广 刘 荫 铭 朱 桂 兰 李 文 英 李 琳 李 志 兴 孙 慧 武 绍 利 张 玲 张 克 善 郝 玲 袁 玫 訾 秀 玲

5、 薛 淑 斌 谢 琛 高 职 高 专 计 算 机 系 列 教 材 到 21 世 纪 , 计 算 机 将 成 为 人 类 的 常 用 现 代 工 具 , 每 一 个 有 文 化 的 人 都 应 当 了 解 计 算 机 , 学 会 使 用 计 算 机 , 并 用 它 来 处 理 面 临 的 事 务 。学 习 计 算 机 知 识 有 两 种 不 同 的 方 法 : 一 种 是 侧 重 知 识 的 学 习 , 从 原 理 入 手 , 注 重 理 论 和 概 念 ; 另 一 种 是 侧 重 应 用 的 学 习 , 从 实 际 入 手 , 注 重 掌 握 其 应 用 方 法 和 技 能 。 不 同 的 人

6、 应 根 据 其 具 体 情 况 选 择 不 同 的 学 习 方 法 。 对 多 数 人 来 说 , 计 算 机 是 作 为 一 种 工 具 来 使 用 的 , 主 要 以 应 用 为 目 的 , 以 应 用 为 出 发 点 。 对 于 高 职 和 高 专 的 学 生 , 显 然 应 当 采 用 后 一 种 学 习 方 法 。传 统 的 理 论 课 程 采 用 以 下 的 三 部 曲 : 提 出 概 念 解 释 概 念 举 例 说 明 , 这 适 合 前 面 第 一 种 方 法 。 对 于 侧 重 应 用 的 学 习 者 , 我 们 在 教 学 实 践 中 摸 索 出 新的 三 部 曲 : 提

7、 出 问 题 介 绍 解 决 问 题 的 方 法 最 后 归 纳 出 一 般 规 律 或 概 念 。 实 践 证 明 这 种 方 法 是 行 之 有 效 的 , 减 少 了 初 学 者 在 学 习 上 的 困 难 。 传 统 的 方法 是 : 先 理 论 后 实 际 , 先 抽 象 后 具 体 , 先 一 般 后 个 别 。 我 们 采 用 的 方 法 是 : 从 实 际 到 理 论 , 从 具 体 到 抽 象 , 从 个 别 到 一 般 , 从 零 散 到 系 统 。 我 们 认 为 , 后 一 种 方 法 对 高 职 、 高 专 和 成 人 高 教 是 很 合 适 的 。本 系 列 教 材

8、 是 针 对 高 职 和 高 专 的 特 点 组 织 编 写 的 , 包 括 了 高 职 高 专 的 计算 机 专 业 和 非 计 算 机 专 业 的 教 材 和 参 考 书 。 不 同 专 业 可 以 从 中 选 择 所 需 的 部 分 。 本 系 列 教 材 包 含 的 内 容 比 较 广 , 除 了 可 作 为 正 式 教 材 外 , 还 可 作 为 某 些 专 业 的 选 修 课 或 指 定 自 学 的 教 材 。应 当 指 出 , 检 查 学 习 好 坏 的 标 准 , 不 是 “知 道 不 知 道” , 而 是 “ 会 不 会 用” , 学 习 的 目 的 全 在 于 应 用 。

9、因 此 , 希 望 读 者 一 定 要 重 视 实 践 环 节 , 多 上 机 练 习 , 千 万 不 要 满 足 于 “上 课 能 听 懂 、 教 材 能 看 懂 ”。 有 一 些 问 题 , 别 人 讲 半 天 也 不 明 白 , 自 己 一 上 机 就 清 楚 了 。 教 材 中 有 些 实 践 性 比 较 强 的 内 容 , 不 一 定 在 课 堂 上 由 老 师 讲 授 , 而 应 指 定 学 生 通 过 上 机 掌 握 。 这 样 做 可 以 培 养 学 生 的 自 学 能 力 , 启 发 学 生 的 求 知 欲 望 。本 系 列 教 材 是 由 “浩 强 创 作 室” 组 织 北

10、 京 和 天 津 一 些 普 通 高 校 和 高 职 大 学 的 老 师 们 编 写 的 , 他 们 对 高 职 高 专 的 教 学 特 点 有 较 多 的 了 解 , 有 较 多 的 实 践 经 验 。 相 信 本 系 列 教 材 的 出 版 会 有 助 于 高 职 高 专 的 教 材 建 设 和 教 学 改 革 。 由 于 我 国 的 高 职 教 育 正 在 蓬 勃 发 展 , 许 多 问 题 有 待 深 入 讨 论 , 新 的 经 验 将会 层 出 不 穷 , 对 如 何 进 行 高 职 教 育 将 会 有 更 新 更 深 入 的 认 识 , 本 系 列 教 材 的 内 容 也 将 会

11、不 断 丰 富 和 调 整 。 我 们 只 是 为 了 满 足 许 多 高 职 高 专 学 校 对 教 材 的 急 需 , 才 下 决 心 抓 紧 编 写 了 这 套 系 列 教 材 , 以 期 抛 砖 引 玉 。 清 华 大 学 出 版 社 克 服 了 许 多 困 难 , 使 本 系 列 教 材 在 较 短 的 时 间 内 得 以 出 版 。本 系 列 教 材 肯 定 会 有 不 足 之 处 , 请 专 家 和 读 者 不 吝 指 正 。 高 职 高 专 计 算 机 系 列 教 材 主 编 全 国 高 等 院 校 计 算 机 基 础 教 育 研 究 会 理 事 长谭 浩 强1999 年 11

12、 月 1 日 Aut oC AD 是 目 前 世 界 上 最 为 流 行 的 计 算 机 辅 助 设 计 软 件 平 台 , 它 以 功 能 强 大 、 操 作 简 便 、 价 格 合 理 、 支 持 多 平 台 以 及 体 系 结 构 开 放 等 优 点 , 得 到 了 工 程 界 的 广 泛 应 用 , 特 别 是 A ut oCAD 允 许 用 户 对 其 进 行 扩 充 和 修改 ( 即 二 次 开 发 ) , 极 大 限 度 地 满 足 了 用 户 的 特 殊 需 要 。本 书 以 A ut oCAD R14 软 件 为 基 础 , 详 细 介 绍 了 二 维 绘 图 、 三 维 绘

13、 图 的 基 本 操 作 以 及 最 基 本 的 二 次 开 发 技 术 。 内 容 包 括 基 本 命 令 的 使 用 、 工 程 手 册 的 数 据 处 理 、 线 型 及 填 充 图 案 的 自 定 义 、 幻 灯 片 文 件 、 脚 本 文 件 的 结 构 与 编 写 、 简 单 的 A u to LISP 程 序 设 计 等 。本 书 具 有 以 下 特 点 :一 、 以 实 例 带 动 绘 图 软 件 的 使 用 , 通 过 实 例 的 学 习 , 消 除 了 学 生 对 于 学 习计 算 机 辅 助 制 图 的 畏 惧 感 。 特 别 是 在 最 后 一 章 给 出 了 几 个

14、日 常 熟 悉 的 图 形 的 综 合 练 习 , 加 深 了 对 所 学 知 识 的 理 解 , 也 作 为 本 书 所 讲 内 容 的 综 合 应 用 。二 、 在 重 点 介 绍 二 维 绘 图 的 基 础 上 , 加 强 了 三 维 绘 图 的 内 容 。 我 们 认 为三 维 绘 图 是 目 前 比 较 急 需 掌 握 的 知 识 , 也 是 今 后 计 算 机 绘 图 的 主 要 应 用 方 向及 优 势 所 在 。三 、 因 Au t oC AD 是 一 个 开 放 性 软 件 平 台 , 我 们 在 讲 解 了 A ut oCAD 基 本 操 作 的 基 础 上 , 又 介 绍

15、 了 简 单 的 二 次 开 发 的 内 容 , 目 的 是 使 学 生 对 A u toCAD 有 一 个 较 完 整 的 认 识 。本 书 第 1 章 、 第 3 章 、 第 7 章 、 第 8 章 由 林 建 平 教 授 、 郝 玲 编 写 , 第 2 章 由 郝 玲 编 写 , 第 4 章 、 第 5 章 、 第 6 章 由 张 红 梅 编 写 。 全 书 由 郝 玲 统 稿 , 边 奠 英 教 授 主 审 。 建 议 讲 授 60 70 学 时 。本 书 通 俗 易 懂 , 既 可 以 作 为 高 等 学 校 的 学 生 学 习 计 算 机 绘 图 的 一 本 基 础教 材 , 也

16、可 以 作 为 在 职 人 员 进 行 培 训 的 应 用 教 材 , 同 时 还 可 以 作 为 工 程 技 术 人 员 使 用 绘 图 及 进 行 简 单 二 次 开 发 的 一 本 较 实 用 的 参 考 书 。由 于 编 者 水 平 有 限 , 不 当 及 错 误 之 处 欢 迎 读 者 批 评 指 正 。编 者 1999 年 11 月 第 1 章 C A D 概 述 11 .1 C AD 概 述 11 .2 C AD 技 术 发 展 史 21 .3 C AD 技 术 在 工 业 中 的 应 用 31 .4 C AD 软 件 41 .4 .1 系 统 软 件 41 .4 .2 应 用

17、软 件 41 .5 机 械 CAD 系 统 选 型 原 则 51 .6 C AD 技 术 发 展 趋 势 61 .6 .1 集 成 化 61 .6 .2 智 能 化 61 .6 .3 标 准 化 61 .6 .4 新 的 设 计 理 论 和 新 算 法 研 究 7第 2 章 A u t o C A D R14 二 维 绘 图 82 .1 基 础 知 识 与 基 本 操 作 82 .1 .1 A ut oCAD R14 的 启 动 82 .1 .2 A ut oCAD R14 的 工 作 界 面 92 .1 .3 A ut oCAD R14 命 令 的 操 作 122 .1 .4 A ut oC

18、AD 的 坐 标 系 132 .1 .5 数 据 的 输 入 方 法 132 .1 .6 建 立 新 图 形 文 件 142 .1 .7 打 开 已 有 的 图 形 文 件 172 .1 .8 保 存 图 形 文 件 192 .1 .9 获 取 帮 助 20 2 .1 .10 退 出 A u toCAD R14 202 .2 实 例 一 绘 制 边 框 及 标 题 栏 212 .2 .1 步 骤 一 使 用 LI MI TS 命 令 设 置 绘 图 边 界 212 .2 .2 步 骤 二 使 用 绘 线 或 绘 矩 形 命 令 绘 制 边 框 232 .2 .3 步 骤 三 将 标 题 栏 所

19、 在 位 置 放 大 并 绘 制 标 题 栏 252 .2 .4 步 骤 四 将 该 标 题 栏 保 存 为 样 板 文 件 302 .2 .5 步 骤 五 结 束 绘 图 312 .3 实 例 二 绘 制 一 个 五 角 星 312 .3 .1 步 骤 一 新 建 文 件 时 设 置 绘 图 环 境 322 .3 .2 步 骤 二 绘 制 正 五 边 形 以 确 定 五 角 星 的 各 个 顶 点 332 .3 .3 步 骤 三 使 用 目 标 捕 捉 功 能 连 接 各 条 直 线 342 .3 .4 步 骤 四 修 剪 线 段 得 到 清 晰 的 五 角 星 轮 廓 382 .3 .5

20、步 骤 五 填 充 实 体 402 .4 实 例 三 绘 制 一 个 简 单 的 机 械 零 件 图 422 .4 .1 步 骤 一 设 置 图 层 、 颜 色 和 线 型 432 .4 .2 步 骤 二 绘 制 构 造 线 、 圆 和 圆 弧 482 .4 .3 步 骤 三 修 剪 构 造 线 并 在 CE N 图 层 上 绘 制 中 心 线 522 .5 实 例 四 绘 制 一 个 阵 列 图 形 532 .5 .1 步 骤 一 在 自 定 义 的 样 板 文 件 中 绘 制 阵 列 前 的 图 形 542 .5 .2 步 骤 二 阵 列 图 形 552 .5 .3 步 骤 三 在 标 题

21、 栏 内 标 注 文 本 562 .6 实 例 五 绘 制 一 个 对 称 图 形 622 .6 .1 步 骤 一 绘 制 图 形 的 1/ 4 部 分 622 .6 .2 步 骤 二 生 成 镜 像 图 形 672 .7 实 例 六 绘 制 一 个 凸 轮 702 .7 .1 步 骤 一 绘 制 凸 轮 上 已 知 的 点 712 .7 .2 步 骤 二 将 凸 轮 上 的 各 点 连 成 多 义 线 722 .7 .3 步 骤 三 编 辑 多 义 线 形 成 光 滑 的 曲 线 752 .8 实 例 七 绘 制 电 路 示 意 图 782 .8 .1 步 骤 一 绘 制 各 种 电 路 符

22、 号 802 .8 .2 步 骤 二 将 电 路 符 号 定 义 成 块 822 .8 .3 步 骤 三 将 各 种 电 路 符 号 插 入 到 图 形 中 842 .9 实 例 八 图 案 填 充 与 尺 寸 标 注 892 .9 .1 创 建 面 域 902 .9 .2 图 案 填 充 922 .9 .3 尺 寸 标 注 概 述 952 .9 .4 设 定 尺 寸 标 注 的 样 式 95 2 .9 .5 尺 寸 标 注 的 类 型 1012 .9 .6 编 辑 尺 寸 及 尺 寸 文 本 1022 .10 绘 图 输 出 及 其 他 常 用 命 令 1032 .10 .1 绘 图 输 出

23、 1042 .10 .2 其 他 常 用 命 令 107习 题 115第 3 章 A u t o C A D R14 三 维 绘 图 1213 .1 三 维 立 体 的 概 念 121 3 .1 .1 三 维 表 面 立 体 1213 .1 .2 三 维 实 体 1223 .2 绘 制 三 维 平 面 立 体 1223 .2 .1 用 LI NE 绘 线 命 令 绘 制 立 方 体 1223 .2 .2 用 RECT ANG 绘 矩 形 命 令 绘 制 立 方 体 1233 .2 .3 用 3 DF A CE 绘 三 维 面 命 令 绘 制 立 方 体 1233 .2 .4 用 E LE V

24、命 令 设 置 绘 图 高 度 和 厚 度 1233 .2 .5 用 VPOI N T 命 令 选 择 三 维 视 点 1243 .2 .6 用 H ID E 命 令 进 行 消 隐 1263 .2 .7 用 S H ADE 命 令 进 行 着 色 处 理 1273 .3 绘 制 三 维 曲 面 立 体 1273 .3 .1 用 R U L ESU R F 绘 直 纹 面 命 令 生 成 圆 柱 面 1273 .3 .2 用 RE VSU RF 绘 旋 转 曲 面 命 令 生 成 圆 柱 面 1283 .3 .3 用 T A BSU R F 绘 柱 面 命 令 生 成 圆 柱 面 1293 .

25、4 绘 制 基 本 形 体 表 面 1303 .4 .1 绘 制 立 方 体 表 面 1313 .4 .2 绘 制 棱 锥 体 表 面 1313 .4 .3 绘 制 楔 形 体 表 面 1333 .4 .4 绘 制 穹 形 体 表 面 1333 .4 .5 绘 制 球 体 表 面 1343 .4 .6 绘 制 圆 锥 体 和 圆 台 体 表 面 1343 .4 .7 绘 制 圆 环 体 表 面 1343 .4 .8 绘 制 碟 形 体 表 面 1343 .4 .9 绘 制 任 意 四 点 确 定 的 表 面 1353 .5 实 例 一 绘 制 一 个 组 合 体 1353 .5 .1 步 骤

26、一 绘 制 底 座 1353 .5 .2 步 骤 二 绘 制 空 心 圆 柱 1363 .5 .3 步 骤 三 显 示 立 体 效 果 1373 .6 绘 制 三 维 实 体 1373 .6 .1 BOX 绘 制 立 方 体 命 令 1383 .6 .2 SP H E RE 绘 制 球 体 命 令 1393 .6 .3 CY LI NDER 绘 制 圆 柱 体 命 令 1393 .6 .4 CO NE 绘 制 圆 锥 体 命 令 1403 .6 .5 WE DG E 绘 制 楔 形 体 命 令 1403 .6 .6 T OR US 绘 制 圆 环 体 命 令 1413 .6 .7 EX T R

27、 UDE 拉 伸 生 成 实 体 1423 .6 .8 R EV OL VE 回 转 生 成 实 体 1423 .7 编 辑 三 维 实 体 1433 .7 .1 3 DA RR A Y 三 维 阵 列 命 令 1433 .7 .2 M IRR O R3 D 三 维 镜 像 命 令 1443 .7 .3 R O T A T E3 D 三 维 旋 转 命 令 1453 .7 .4 A LIGN 对 齐 命 令 1463 .7 .5 C H A M FE R 倒 直 角 命 令 1473 .7 .6 FI LL E T 倒 圆 角 命 令 1483 .8 实 例 二 绘 制 一 个 带 孔 和 槽

28、 的 立 方 体 1483 .8 .1 U CS 建 立 用 户 坐 标 系 命 令 1493 .8 .2 本 例 绘 图 步 骤 1503 .9 实 例 三 绘 制 轴 承 盖 1533 .9 .1 生 成 轴 承 盖 的 立 体 图 1533 .9 .2 多 视 区 管 理 1563 .9 .3 在 图 纸 空 间 显 示 多 视 图 1583 .9 .4 轴 承 盖 实 体 的 渲 染 1593 .10 三 维 实 体 的 剖 分 1593 .10 .1 SLICE 三 维 实 体 的 剖 分 命 令 1603 .10 .2 各 种 剖 视 图 的 生 成 1613 .10 .3 SEC

29、T IO N 剖 面 图 形 截 取 命 令 1643 .11 爆 炸 图 的 生 成 165习 题 166第 4 章 工 程 手 册 的 程 序 处 理 1684 .1 数 表 程 序 化 168 4 .1 .1 将 数 表 存 储 在 数 组 中 1684 .1 .2 插 值 1744 .2 线 图 程 序 化 1774 .3 建 立 经 验 公 式 178习 题 180第 5 章 信 息 存 储 与 管 理 1815 .1 文 件 系 统 1825 .1 .1 顺 序 文 件 1825 .1 .2 随 机 文 件 1855 .2 数 据 库 系 统 1875 .2 .1 建 立 数 据

30、库 存 储 数 据 1875 .2 .2 FOXBASE + 与 高 级 语 言 的 接 口 1885 .3 工 程 数 据 库 系 统 简 介 1905 .3 .1 工 程 数 据 分 析 1915 .3 .2 工 程 数 据 库 系 统 的 主 要 特 点 191习 题 192第 6 章 A u t o C A D 的 二 次 开 发 与 应 用 194 6 .1 创 建 线 型 1946 .1 .1 线 型 的 定 义 格 式 1946 .1 .2 创 建 线 型 1956 .2 创 建 填 充 图 案 1976 .2 .1 图 案 的 定 义 1976 .2 .2 创 建 图 案 20

31、06 .3 A ut oCAD 接 口 2016 .3 .1 SCR 文 件 2016 .3 .2 ADS 2056 .4 幻 灯 片 文 件 2116 .4 .1 制 作 幻 灯 片 2126 .4 .2 观 看 幻 灯 片 2126 .5 制 作 菜 单 2146 .5 .1 菜 单 文 件 的 结 构 2146 .5 .2 制 作 下 拉 菜 单 举 例 217习 题 218第 7 章 A u t o LIS P 语 言 简 介 2197 .1 A ut o LISP 语 言 概 述 2197 .2 A ut o LISP 语 言 的 数 据 类 型 和 表 达 式 2197 .2 .1

32、 编 程 实 例 2197 .2 .2 数 据 类 型 2207 .3 A ut o LISP 函 数 2217 .3 .1 数 值 运 算 函 数 2217 .3 .2 标 准 函 数 2227 .3 .3 赋 值 函 数 2247 .3 .4 转 换 函 数 2247 .3 .5 关 系 运 算 函 数 2257 .3 .6 逻 辑 运 算 函 数 2267 .3 .7 条 件 函 数 2277 .3 .8 循 环 函 数 2287 .3 .9 交 互 式 输 入 函 数 2287 .3 .10 求 值 函 数 2307 .3 .11 表 处 理 函 数 2317 .3 .12 自 定 义

33、 函 数 2327 .3 .13 c: XXX 函 数 2337 .3 .14 与 A u toCAD 直 接 有 关 的 函 数 2337 .3 .15 文 件 管 理 函 数 2347 .3 .16 显 示 / 输 出 函 数 2357 .4 A ut o LISP 程 序 的 设 计 与 应 用 2357 .4 .1 程 序 的 结 构 特 点 和 编 制 方 法 2367 .4 .2 程 序 的 编 辑 2367 .4 .3 程 序 的 装 入 2377 .4 .4 程 序 的 运 行 2377 .4 .5 A ut o LISP 程 序 应 用 实 例 238习 题 239第 8 章

34、 综 合 实 例 2418 .1 实 例 一 绘 制 车 轮 的 三 维 实 体 模 型 241 8 .1 .1 绘 制 车 轮 各 个 零 件 的 三 维 实 体 图 2418 .1 .2 由 三 维 实 体 转 为 二 维 图 形 2448 .1 .3 生 成 车 轮 的 装 配 图 2458 .1 .4 生 成 车 轮 的 爆 炸 图 2468 .2 实 例 二 绘 制 办 公 椅 的 三 维 实 体 图 2478 .2 .1 办 公 椅 的 形 体 分 析 2478 .2 .2 绘 制 各 部 分 的 三 维 实 体 图 2488 .2 .3 用 BLO CK 命 令 建 块 2508

35、 .2 .4 拼 装 椅 子 2518 .3 实 例 三 齿 轮 的 程 序 设 计 2518 .4 实 例 四 参 数 法 程 序 绘 图 2538 .4 .1 建 立 数 据 库 存 储 数 据 2538 .4 .2 编 写 ADS 程 序 来 实 现 参 数 化 程 序 绘 图 2538 .4 .3 制 作 菜 单 2608 .5 实 例 五 绘 制 楼 房 平 面 图 261 1 CAD 概 述1 .1 CAD 概 述计 算 机 辅 助 设 计 简 称 C AD, 作 为 电 子 信 息 技 术 一 个 重 要 组 成 部 分 , 它 是 促 进 科 研 成果 开 发 和 转 化 ,

36、实 现 设 计 自 动 化 , 增 强 企 业 竞 争 能 力 , 加 速 国 民 经 济 发 展 和 国 防 现 代 化 的一 项 关 键 高 新 技 术 。 C AD 是 从 50 年 代 开 始 随 着 计 算 机 及 外 围 设 备 的 不 断 发 展 而 形 成 的一 门 新 技 术 。 计 算 机 辅 助 设 计 也 就 是 要 用 计 算 机 来 代 替 人 工 设 计 的 全 部 过 程 , 最 后 输 出满 意 的 设 计 结 果 和 产 品 图 纸 。一 般 产 品 的 设 计 过 程 : 首 先 要 收 集 与 准 备 资 料 , 包 括 准 备 设 计 手 册 、 标

37、准 手 册 等 ; 然 后 设 定 方 案 , 确 定 装 配 关 系 , 绘 出 装 配 草 图 ; 接 着 进 行 设 计 计 算 , 包 含 强 度 计 算 、 刚 度 验 算 、 运 动 分 析 计 算 等 ; 计 算 完 成 后 才 开 始 进 行 结 构 设 计 , 绘 制 产 品 设 计 装 配 图 , 并 由 设 计 装 配 图拆 绘 产 品 的 零 件 图 ; 由 零 件 图 再 绘 制 成 实 际 装 配 图 。用 计 算 机 进 行 辅 助 设 计 , 它 的 过 程 是 : 首 先 将 设 计 手 册 的 有 关 因 素 进 行 计 算 机 程 序 化 处 理 , 并

38、将 与 设 计 有 关 的 标 准 件 通 过 参 数 绘 图 建 立 标 准 件 图 形 库 ; 在 方 案 制 定 后 , 可 利 用计 算 机 进 行 设 计 计 算 , 包 括 强 度 、 刚 度 计 算 、 优 化 设 计 和 有 限 元 计 算 或 对 运 动 件 进 行 运 动 分 析 ; 最 后 由 计 算 机 绘 出 全 部 零 件 图 和 装 配 图 。CAD 特 点 :(1 ) 充 分 应 用 各 种 先 进 的 现 代 化 设 计 方 法 : 如 优 化 设 计 、 有 限 元 计 算 、 运 动 分 析 、 系 统 仿 真 等 对 产 品 进 行 设 计 。(2 )

39、充 分 利 用 计 算 机 图 形 系 统 和 数 据 库 系 统 的 功 能 。 利 用 图 形 系 统 可 在 显 示 器 上 显示 出 设 计 的 构 思 , 利 用 人 机 对 话 的 交 互 方 式 对 图 形 进 行 编 辑 和 修 改 , 以 便 得 到 满 意 的 设 计 结 果 。 利 用 数 据 库 可 存 入 大 量 的 设 计 资 料 , 以 便 在 设 计 过 程 中 调 用 和 查 阅 。CAD 技 术 这 几 年 发 展 迅 速 , 目 前 已 普 遍 受 到 人 们 的 关 注 , 并 已 形 成 一 个 独 立 的 研 究学 科 , 在 一 般 的 工 科 学

40、 校 中 , 已 被 列 入 必 修 课 或 选 修 课 的 范 围 。 我 国 还 成 立 了 全 国 CAD 应 用 工 程 协 调 指 导 小 组 , 指 导 着 CAD 工 作 的 开 展 与 研 究 。 因 此 当 前 在 我 国 推 广 CAD 技 术 , 有 重 大 意 义 。 2 1 .2 CAD 技 术 发 展 史在 过 去 40 多 年 中 CAD 技 术 经 历 了 四 个 主 要 发 展 阶 段 :(1 ) 50 年 代 美 国 麻 省 理 工 学 院 ( MI T ) 在 计 算 机 上 采 用 了 阴 极 射 线 管 ( CR T ) 作 成 的图 形 终 端 ,

41、并 能 被 动 地 显 示 图 形 。 50 年 代 后 半 期 出 现 了 光 笔 , 因 此 开 始 了 交 互 式 计 算 机图 形 学 的 研 究 。(2 ) 60 年 代 是 计 算 机 图 形 学 发 展 的 最 重 要 时 期 , 1962 年 美 国 学 者 研 究 交 互 式 计 算 机图 形 系 统 , 名 为 Sk etchpa d 系 统 , 开 始 了 大 规 模 研 究 计 算 机 图 形 学 的 热 潮 , 并 出 现 了 CAD 这 一 术 语 。 60 年 代 后 期 存 储 管 式 显 示 器 以 低 廉 价 格 进 入 市 场 , 使 CAD 系 统 成

42、本 下 降 了许 多 , 能 为 许 多 企 业 所 接 受 , 于 是 出 现 了 一 批 C AD 系 统 厂 商 , 并 很 快 地 形 成 C AD/ CA M 产 业 。(3 ) 70 年 代 是 计 算 机 图 形 学 及 计 算 机 绘 图 获 得 广 泛 应 用 的 时 代 , 当 时 大 多 数 还 是 16位 机 上 的 三 维 线 框 系 统 及 二 维 绘 图 系 统 , 只 能 解 决 一 些 简 单 的 产 品 设 计 问 题 。(4 ) 进 入 80 年 代 , 工 业 界 认 识 到 了 C AD/ C AM 新 技 术 将 给 企 业 产 生 巨 大 的 推

43、动 作用 , 于 是 在 设 计 制 造 方 面 对 CAD/ CA M 提 出 了 各 种 各 样 的 要 求 , 导 致 了 新 的 算 法 、 新 的 理 论 大 量 涌 现 。 在 软 件 方 面 实 现 了 设 计 与 制 造 的 集 成 系 统 , 使 之 不 仅 能 绘 图 , 而 且 能 进 行 三 维 造 型 、 自 由 曲 面 设 计 、 有 限 元 分 析 、 机 构 分 析 仿 真 、 注 塑 模 设 计 等 , 尤 其 是 三 维 实 体 造 型系 统 的 出 现 , 给 CAD/ CA M 集 成 系 统 的 研 究 奠 定 了 基 础 。我 国 机 械 工 业 C

44、 AD 开 发 和 应 用 起 步 于 70 年 代 末 , 经 历 了 “ 六 五” 探 索 “, 七 五” 攻 关 ,“八 五” 完 善 与 推 广 三 个 阶 段 , 使 CAD 技 术 在 机 械 工 业 得 到 迅 速 发 展 , 取 得 了 一 系 列 的 重要 成 果 , 培 养 了 一 大 批 具 有 较 高 水 平 的 CAD 技 术 开 发 与 推 广 应 用 的 专 业 人 才 ; 同 时 在 企业 应 用 中 取 得 了 明 显 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 , 为 “ 九 五 ”期 间 全 面 推 广 应 用 C AD 技 术 , 奠 定 了 坚 实 基 础

45、 。“七 五” 期 间 机 械 部 完 成 了 国 家 重 点 科 技 攻 关 项 目 “重 点 机 械 产 品 计 算 机 辅 助 设 计 系统 开 发” 。 它 打 开 了 我 国 机 械 行 业 进 入 全 面 应 用 CAD 技 术 的 大 门 。 该 项 目 取 得 了 一 系列 在 国 内 具 有 开 创 性 的 成 果 , 其 中 包 括 适 用 工 作 站 环 境 和 微 机 环 境 的 C AD 支 撑 系 统 5 个 , 重 点 产 品 专 用 CAD 系 统 24 个 , 机 械 产 品 共 性 数 据 库 8 个 。为 了 进 一 步 推 动 C AD 技 术 在 机

46、械 工 业 的 应 用 , 促 进 企 业 技 术 进 步 , 贯 彻 1995 2000 年 我 国 C AD 应 用 工 程 发 展 纲 要 的 精 神 , 机 械 部 于 1995 年 9 月 开 始 实 施 “ C AD 应 用 1215 工 程” , 选 定 12 家 示 范 试 点 企 业 , 每 个 企 业 选 择 自 己 主 导 产 品 , 实 现 “甩 掉 图 板 ”。 所 说 的 “甩 掉 图 板” 并 不 是 单 纯 形 式 上 的 要 求 , 而 是 全 面 应 用 C AD 技 术 对 传 统 的 手 工 设 计 方 式 进 行 的 一 次 革 命 , 把 设 计 工

47、 作 纳 入 现 代 信 息 技 术 的 轨 道 上 来 。 所 以 “九 五” 期 间 我 国 自 主 版 权 的 C AD 软 件 获 得 很 大 发 展 , C AD 二 维 绘 图 软 件 的 研 究 已 达 到 国 际 同 行 业 的水 平 。 目 前 自 主 版 权 的 高 华 软 件 、 华 正 软 件 、 开 目 软 件 等 C AD 软 件 已 获 得 广 泛 应 用 。 三维 C AD 软 件 的 研 究 也 取 得 很 大 成 绩 , 如 华 正 、 ME 等 已 逐 步 取 代 国 外 软 件 。目 前 CAD 工 作 的 开 展 给 企 业 带 来 了 很 大 的 经

48、 济 效 益 和 社 会 效 益 , 已 成 为 提 高 产 品 3 质 量 , 缩 短 产 品 周 期 的 重 要 工 具 与 手 段 。1 .3 CAD 技 术 在 工 业 中 的 应 用CAD 技 术 在 美 国 最 先 被 采 用 的 是 航 空 系 统 、 汽 车 工 业 、 建 筑 等 行 业 。我 国 首 先 采 用 C AD 技 术 的 是 飞 机 制 造 厂 。 1975 年 云 马 飞 机 制 造 厂 已 将 C AD 技 术 用 于 飞 机 机 身 设 计 , 80 年 代 初 上 海 造 船 厂 用 于 船 舶 设 计 , 建 筑 部 门 用 于 建 筑 设 计 。 1985 年 前 我 国 C AD 主 要 用 于 设 计 计 算 , 1985 年 后 才 普 遍 被 推 广 应 用 于 机 械 行 业 及 其 他 工 业部 门 。 我 国 汽 车 工 业 使 用 C AD 基 本 上 是 在 90 年 代 , 但 这 几 年 发 展 迅 速 , C AD 已 被 应 用于 车 身 设 计 及 模 具 制 造 。 目 前 CAD 技 术 在 工 业 生 产 的 各 个 部 门 普 遍 得 到 应 用 , 尤 其 是在 轻 工 业 系 统 应 用 更 为 广 泛 , 甚 至 在 广 告 建 筑 设 计