1、CAD/CAM讲义,机械工程学院 汪永明,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,2,第一章 计算机辅助设计概论,目 录,第二章 计算机辅助设计系统,第三章 工程手册的数据处理,第四章 机械CAD中常用的数据结构,第八章 机械图设计技术,第七章 图形技术基础,第六章 图形的几何变换,第五章 信息存储与管理,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,3,第一章 计算机辅助设计概论,1.1 机械设计概述 1.2 机械CAD方法概述 1.3 CAD技术的发展简史 1.4 CAD技术在机械工业中的应用 1.5 机械CAD技术在软件上的发展趋势,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,4,1.1 机械设计
2、概述,1、定义：所谓机械设计是设计人员根据市场、社会和人们的需求所进行的构思、计算、实验、选择方案、确定尺寸、绘制图样及编制技术文件等一系列创造性活动的总称。机械设计是产品从设计、制造、装配、销售和使用整个生命周期中的第一个环节，也是最重要环节。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,5,2、意义：,机械产品设计的优劣直接影响其质量、成本、研制周期及市场竞争能力。设计对产品性能的影响通常占80%。（机械设计工作是机械产品实现的必要前提，是产品开发过程中至关重要的环节。例如：四川彩虹桥蹋垮事件）,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,6,3、传统机械设计过程(图1-1）,传统机械设计过程一般
3、经历以下几个阶段： 概念设计：通过调查研究、收集资料，仔细分析用户需求，在此基础上确定产品功能，方案设计，最后获得一组可行的原理性方案。 初步设计：优化方案、绘制总布置草图、确定各部件基本结构形状，建立相应数学模型，进行主要设计参数的分析计算与优化。 详细设计：细部结构设计，最终完成总布置图和零、部件图，并编写技术文件。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,7,本节小结：,机械设计是一个“设计评价再设计”的反复迭代、不断优化的过程。 缺点：人工设计周期长、劳动量大。 要求：实现某种程度的设计自动化，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计质量，即采用CAD。,2019年6月9日,CAD/CAM
4、讲义,8,图1-1 传统机械设计过程,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,9,1.2 机械方法概述,.发展的背景：机械产品从“少品种、大批量”向 “多品种、小批量” 生产，要求改型频繁，更新速度加快，市场竞争上升。为适应形势发展需要，人们逐渐把产品中繁琐、重复的计算、校核、分析、绘图等工作交由计算机去完成，使设计人员致力于新产品的开发等创造性工作，成本下降15%30%，周期下降30%60%，设备利用率上升23倍。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,10,定义：,1973年国际信息处理联合会对CAD下了一个广义定义：CAD是将人和机器混编在解题专业中的一种技术,从而使人和机器的最
5、好特性结合起来发挥最佳能力。,如：计算机在信息处理（存储与检索）、分析和计算、图形作图与文字处理以及代替人做大量重复枯燥的工作等方面有优势；但在设计策略、逻辑控制、信息组织及发挥经验和创造性方面，人将起主导作用。 二者有机结合，以人机对话方式进行设计,从而形成一门新兴科学。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,11,图形处理技术：如二维交互图形技术，三维几何造型及其它图形输入输出技术； 工程分析技术：如有限元分析，优化、物理特性计算（面积、体积、惯性矩等），模拟仿真以及各行各业中的工程分析等； 数据管理与数据交换技术：如数据库管理、不同CAD系统间的数据交换与数据接口技术等； 文档处理技术
6、：如文档制作、编辑及文字处理等； 软件设计技术：如窗口界面、软件工程规范及其工具系统使用等。,CA所涉及的基础技术：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,12,小结：不是完全设计自动化，人机信息交流及交互工作方式是CAD系统最显著的特点。 5、CADCAM系统工作流程图（见图1-3）,4、过程（见图1-2）,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,13,图1-2 过程,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,14,图1-3 CADCAM系统工作流程图,图1-3见课本。,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,15,几个概念：,CAD (Computer Aided Design
7、)依市场需求确定产品性能需求，然后用专家系统进行产品方案设计，由此在进行几何建模、工程分析、直到产生祥细工程图。 CAPP ( Computer Aided Process planning )其功能是进行零件加工工艺路线及工序的编制，为生产调度及控制提供信息，也为NC自动编程提供所需信息。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,16,几个概念：,NC (Numerical Control)自动编程部分生成刀具加工轨迹并在屏幕上进行加工仿真，检查无误后，经后置处理生成加工代码，控制机床进行加工。CNC： Computer Numerical ControlDNC： Direct Numeri
8、cal Control,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,17,本节小结：,因为设计的目的是要获得满足设计要求的产品，而这个产品是通过制造、加工得到的，所以在机械CAD中，目前用于单纯的设计计算及绘图的CAD系统已经很少应用了，而是组成CAD/CAM系统进行使用。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,18,1.3 CAD技术的发展简史,1、50年代（开始交互式计算图形学的研究）美麻省理工学院于1950年研制出“ 旋风1号”的计算机上采用了阴极射线管（CRT）做成的图形终端，并能被动地显示图形。50年代后期又出现了绘图仪和光笔。图形输出设备的出现，标志着CAD发展的开始。,2019年6
9、月9日,CAD/CAM讲义,19,2、 60年代（计算机图形学发展的重要时期）,美麻省理工学院的I.E.Sutherland 发表了博士论文SKETCHPAD人机对话系统，首次提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展打下了理论基础。有关计算机图形学和计算机辅助设计方面的科学组织和著作于1966年得到了承认。 1964年，美通用汽车公司研制出DAC-1系统，1965年， 洛克希德飞机公司推出了CADAM系统，贝尔电话公司的GRAPHIC-1系统。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,20,此时各种论文、文献、教程及学术会议大量涌现,整个70年代是计
10、算机图形学及计算机绘图获得广泛应用的时代。但它们大多数还是16位机上的三维线框系统及二维绘图系统，还只能解决一些简单的产品设计问题。出现了以小型机为主的CAD工作站。 4、 80年代（CAD突飞猛进时期）：新理论、新算法大量涌现。AutoCAD于 1982年出现，并出现了许多实体造型系统，如GMsolid（通用汽车公司）、Solidesign（Computer vision公司）等等。随着硬件发展，80年代中期以后出现了工作站和网络环境下的高性能的CAD/CAM系统。,3、70年代：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,21,1.4 CAD技术在机械工业中应用,美国国家工程科学院对人类19
11、64-1989年的25年来工程成就进行评选，结果表明，CAD/CAM技术的开发应用是十大成就之一。机械CAD约占CAD/CAM市场的35-40%,1、 CAD技术在机械工业中的应用： 1）二维绘图：用来代替传统的手工绘图 2）图形及符号库：将复杂图形分解成许多简单图形及符号，做成图库以便调用。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,22,CAD技术在机械工业中的应用,3）参数化设计（用于标准化或系列化零部件） 4）三维实体造型：采用三维实体造型设计零部件结构，经消隐、着色处理后显示物体的真实形状，可作装配及运动仿真，以便观察有无干涉。 5）工程分析：如有限元分析、优化设计、运动学及动力学等分
12、析等。 6）设计文档或生成报表,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,23,1） 减少手工绘图时间，提高绘图效率。 2） 提高分析计算速度、解决复杂计算问题。 3） 便于修改设计。 4） 促进设计工作的规范化、系列化和标准化。,总之：采用CAD技术后，设计质量，设备利用率2-3倍，周期（30%-60%），成本（15%-30%），竞争能力。,2、 采用CAD技术的好处：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,24,3、 风险：,投资较大。（包括购买软、硬件，支付培训及开发费用等） 需要一支掌握CAD技术、有良好素质的工程技术队伍。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,25,1.5 机械C
13、AD技术的发展趋势,集成化智能化标准化,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,26,一、 集成化,为了适应设计与制造自动化的要求，特别是近几年来出现的计算机集成制造系统（CIMS）的需求，进一步提高集成水平是CAD/CAM系统发展的一个重要方向。因此，必须做好以下几个方面：,1)在几何造型方面必须从传统的实体造型到参数化特征造型转变，以便建立包括几何信息在内的完整的产品信息模型（包括几何、工艺、加工、管理等信息），创造CAD、CAPP、数控编程集成的必要条件。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,27,2)CAD/CAM系统必须有自己统一的数据库及其管理系统；数据库结构以产品信息模型为基
14、础。3）解决好不同CAD系统间产品模型数据的转换问题；（初始图形交换规范IGES应逐步向国际标准STEP靠拢）4）集成系统内部应包括种类更多、功能更为完善的设计与制造应用软件。如：CAPP软件、文字处理软件、面向对象的各种应用软件等。5）解决好网络通信问题，使不同节点及不同地区的用户能够协同工作。,集成化,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,28,集成化体现在以下几个方面：,1）系统由单一功能转向结合功能，出现CIMS系统（CAD/CAPP/CAM集成）；2）CAD技术中有关软件和算法不断固化，即用集成电路及其功能块来实现有关软件和算法的功能；3）多处理机、并行处理技术的采用，使工作速度大
15、大上升；4）网络技术在CAD中普遍应用，使近程和远程资源共享。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,29,二、智能化,1、数值型工作：计算、分析、绘图 2、符号推理型工作：方案构思和拟定、最佳方案选择、结构设计、评价、决策及参数选择等）因此，将人工智能技术，特别是专家系统的技术，与传统CAD技术结合起来，形成智能化CAD系统是机械CAD发展的必然趋势。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,30,智能化应注意以下几个问题：,1）发展新的设计理论与方法，特别是并行工程的设计理论以及概念设计的理论的研究， 2）继续深入研究机械设计型专家系统中的一些基本理论及技术问题。（如知识的表达与获取、推
16、理机制、工具系统的研制等）,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,31,三、标准化,随着CAD技术的发展，工业标准化问题越来越显出它的重要性。迄今已制定了不少标准：计算机图形接口CGI计算机图形核心系统GKS面向程序员层次的交互图形系统PHIGS初始图形交换规范IGES产品模型数据交换标准STEPSTEP（Standard for The Exchange of Product Model Data）既是标准，又是方法学，由此构成了STEP技术，它深刻地影响着产品建模，数据管理及 外部接口等。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,32,本章作业(见p7):,1、CAD的定义？在CAD中人
17、与计算机的作用是什么？ 2、怎样理解CAD/CAM集成？如何提高集成水平？ 3、CAD技术的发展趋势是什么？,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,33,第二章 计算机辅助设计系统,. 系统的基本功能 . CAD系统的构成与分类 . CAD系统的硬件 . CAD系统的软件 . CAD系统的设计与选择,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,34,.系统的基本功能,CAD系统的功能，是由硬件和软件的合理组织及功能的匹配来体现的。一、系统中硬件应具有的功能1)计算功能：要求CAD系统中计算机有较强的计算能力,来实现要求的高速数值计算和图形处理能力。,返回第二章目录,2019年6月9日,CAD/C
18、AM讲义,35,系统中硬件应具有的功能(续),2)存储功能：CAD系统要有较大存储量,以满足图形信息存储和有限元分析信息的存储空间要求。3) 输入输出功能：要强。4) 交互功能：通过人机对话(交互)作用进行各种操作，以实现修改、定值及拾取等活动，来达到理想的设计要求。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,36,二、CAD系统中软件应具有的基本功能,1)几何造型功能：线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型等。2)有限元分析功能：如机械零件的强度、振动计算；热传导和热变形的分析计算；流体动力学分析计算等。3) 优化设计功能：产品设计实际上是一个寻优的过程。4) 工程绘图功能,2019年6月9日
19、,CAD/CAM讲义,37,CAD系统中软件应具有的基本功能（续）,5) 数据管理功能：工程数据库6) 处理数控加工信息的功能：CAD/CAM集成,由APT编程到交互图象编程技术,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,38,. CAD系统的构成与分类,1、系统基本构成 计算机：、键盘、图形显示终端 图形输入设备： 图形输出设备： 2、系统分类按硬件分为以下几类： 主机系统：（Mainframe-based system） 小型机系统：(Minicomputer-based system) 微型机系统：(Microcomputer -based system) 工程工作站系统：(Worksta
20、tion-based system),返回 第 二 章 目录,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,39,这种系统一般以大型机为主机，集中配备某些公用的外部设备，如绘图机、打印机和磁带机等。同时接出许多用户工作站及字符终端，如图2-2所示：,主机系统：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,40,主机系统优缺点：,该系统的优点：主机功能强，能进行大信息量的作业，如大型分析计算、复杂模拟和管理等。 该系统的缺点：当终端用户过多时，会使系统过载，响应速度变慢，而且一旦主机出故障，整个系统就不能工作，此外价格昂贵。这种系统在70年代较为流行，目前一般不再采用。,返回,2019年6月9日,CAD/
21、CAM讲义,41,小型机系统：,这种系统同主机系统在形式上类似，只不够用小型机或超小型机代替图中的主机，用户工作站数量教少，一般为4到6个。这种系统经常与软件配在一起销售给用户，这就是70年代盛极一时的Turnkey system (交钥匙系统)。 该系统的优点：大多采用符合工业标准的各种硬件平台（如SUN，HP，DEC及IBM公司等提供的计算机），使用流行的操作系统，使用性能取决于软件水平，系统具有专用性。 该系统的缺点：系统比较封闭，即开放性较差。,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,42,微型机系统：,图2-3为一个微型机系统的构成，一般每台微机只配一个图形终端，以保证对操作命
22、令的快速响应。随着硬件的发展，微机在速度、精度、内外存容量等方面已满足CAD应用的要求，且价格便宜；其次微机上的各种应用软件已基本满足了用户的要求；再,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,43,微型机系统：,有现代网络技术能将许多微机及公共外设连接在一起，做到了网内资源共享。因此微型机系统在中小型企业中得到广泛应用。,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,44,工程工作站系统：,这种系统的结构与图2-3的微机系统非常类似。 这种系统遵循这样一种思想：一个工程师使用一台计算机，而且还能使用所有的计算机，即摒弃了多用户分时系统的结构，采用网络技术。由于系统的单用户性质，保证了优良的时间
23、响应，提高了用户的工作效率。该系统工作站本身具有强大的分布式计算能力，能够支持复杂的CAD作业，能支持多任务进程。工程工作站标准：32位机，具有UNIX操作系统，并采用以太网。,返回,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,45,3、网络结构,CAD系统的网络通常采用局域网（LAN：Local Area Network），网上设备通过传输媒介（管线）相互传送信息。常见局域网形式有三种：）星型网（见图2-4a）环型网（见图2-4b）总线型网（见图2-4c）,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,46,）星型网,星型： 优点：服务方便，实时通信，诊断易，故障隔离易，可靠性好； 缺点：电缆长，费用
24、高，对中央节点依赖性高。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,47,）环型网,环型： 优点：电缆短，适于光纤传输； 缺点：可靠性低，故障诊断难，扩充能力差，拓朴结构影响访问协议；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,48,3）总线型网：,总线型： 优点：电缆短，布线易，费用低，可靠性高，扩充易，安装易； 缺点：故障诊断难，故障隔离难，容错功能差；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,49,传输速度 所支持的操作系统 网络协议（如）协议）,网络性能取决于：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,50,.CAD系统的硬件,一、主机及外围设备 主机：由中央处理机CPU和主存储器（内存）
25、两部分组成。CPU（Central Processing Unit）：包括控制器和运算器。 主存储器(Memory)：包括随机读写存储器RAM和只读存储器ROM 。RAM用于存放各种输入输出数据及中间结果，与外存交换信息。ROM用于存放存放固定程序，如管理、监控、汇编、诊断程序等。,返回 第 二 章 目录,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,51,1）时钟频率（或称主频）MHZ 2）存取周期（微秒）：表示向主存储器中读写数据的时间。 3）MIPS（10指令/S）：表示每秒处理指令的平均数，即定点运算加、减、乘、除运算次数的平均值。,表示主机性能的重要指标是速度，其表示法有：,2019年6月
26、9日,CAD/CAM讲义,52,2、外存储器：,用来存放暂时不用或等待调用的程序、数据等信息。使用信息时，由操作系统根据命令调入内存。外存储器特点是容量大，但存取速度慢。 磁带机：分1/2与1/4英寸带宽，只能顺序存取。 磁盘：硬盘和软盘 光盘:海量存储.,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,53,二、 图形输入设备 1、定位设备:图形输入板及其触笔、光笔、鼠标、操纵杆及跟踪球等。其中鼠标包括机械式和光学式两种。 2、数字化仪： 3、图象输入设备：摄象机、录象机、扫描仪等。,3、输入输出设备： 终端（键盘、显示器）、打印机等,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,54,三、 图形输出设备
27、,打印机：针式打印机（9、24、32针）、喷墨打印机、激光打印机、静电复印机。 自动绘图机：滚筒式、平台式、平面电机型。,四、图形显示设备 当前占统治地位的显示器仍然是阴极射线管（CRT：Cathode Ray Tube），此外尚有激光显示、液晶显示、光二极管显示、等离子体显示等技术。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,55,图形显示设备（续）,显示器的分辨率：指两个光点之间的最小距离，是指分辨能力大小的物理量。用mn表示，m表示水平方向象素个数，n表示垂直方向象素个数。如640X480,1024X768,1024X1024等。电子束产生的光点直径通常为0.25-0.5mm。 扫描方式：
28、图形显示器按电子束扫描方式可分为：随机扫描和光栅扫描。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,56,1、随机扫描方式：屏幕上图形按矢量线段一笔一笔画出，其顺序完全按用户绘图指令来决定。 2、光栅扫描方式：像电视机一样，电子束从左到右，从上到下按固定节拍扫描，遇到图形时，相应栅格发光，由此显示出图形或字符。,扫描方式：,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,57,三种类型的显示器：,1、刷新式显示器：分辨率高（40964096），图象清晰；缺点：刷新频率要30-60次/S，所以图形不能太复杂。 2、存储管显示器（存储栅极）：无需刷新，图象可保存1-3h，无闪烁，适于输出较复杂的图形；缺点：不
29、能显示彩色图象、响应慢、无法实现局部修改，无动画。 3、光栅显示器：可显示复杂无闪烁图象，可作动态显示，色彩丰富，可用光笔。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,58,. CAD系统的软件,CAD系统的软件层次如图所示：,返回 第 二 章 目录,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,59,一、系统软件：,操作系统：UNIX、MS-DOS、WINDOWS、WIN95、WIN98、WIN2000、WINNT等。 计算机语言：汇编、BASIC、FORTRAN、PASCAL、VB、BC+、VC+、Autolisp、Visual Lisp、VBA PASCAL -Delphi语言 Powerbui
30、lder：客户/服务器编程语言,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,60,网络通信与管理软件：国际标准的网络协议方案为“开放系统网络标准模式”OSI，分七层：应用层、表达层、会话层、传递层、网络层、链路层和物理层。 数据库及其管理软件：DBMS和DB。Dbase、FoxBASE、FoxPro、VFP6.0、ORACLE、Sybase、Access等。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,61,二、机械支撑软件：,支撑软件从功能上分三类：解决几何图形设计问题；解决工程分析与计算问题；解决文档写作与生成问题。 基本图形资源软件：各种图形标准和规范，如CGI、GKS、PHIGS等。 二三维绘
31、图软件：如AutoCAD、CADkey、PD(Personal Design)及众多国产软件（高华CAD、CAXA系列软件等） 文档制作软件,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,62,几何造型软件：如AutoCAD、I-DEAS中的Part Design。 工程分析及计算软件：如计算方法库、优化方法库、有限元分析软件（SAP/5、SAP/6、SAP/7、ANSYS、NASTRAN等）、机构分析及机构综合软件、机械系统动态分析软件、注塑模具分析软件等。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,63,三、商品化CAD/CAM支撑软件系统,I-DEAS:由美国SDRC公司推出的CAD/CAM集成
32、软件，在中国由IMAGE公司代理该软件。 Pro-Engineer：由美国PTC公司推出的CAD/CAM集成软件。其特点是：参数化特征造型、统一的数据库、设计修改关联性。 UG Solid work,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,64,. CAD系统的设计与选择,1、CAD系统设计应考虑的问题明确系统需求；确定近远期目标；确定系统的集成水平。、选择CAD系统的准则 ）硬件系统要有良好的开放性且符合工业标准。 ）软件系统要求：用标准操作系统；良好的用户界面；齐全的技术文档。 ）优良的几何造型及绘图功能,返回 第 二 章 目录,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,65,选择CAD系统
33、的准则（续）,）功能丰富（二次开发能力；支持各种计算、有限元分析、机构分析等，数控自动编程、刀具轨迹仿真、CAPP、机器人仿真等工作）。 ）整个软硬件系统运行可靠、维护简单、性能价格比优良。 ）良好售后服务、软件商的发展能力。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,66,3、注意的几个问题,要遵循软件先行，人才培训并举，硬件实施到位原则； 不要期望短期就将投资回收； 要适应市场变化进行选择； 一定要有长期及综合使用的打算。本章思考题： CAD系统的网络通常采用局域网，常见局域网形式有哪几种？,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,67,第八章 机械图设计技术,8.1 AutoCAD简介 8
34、.2 图形交互技术 8.3 机械图的参数法程序设计 8.4 形状特征法拼合法绘制机械图 8.5 Autolisp语言简介 8.6 字符生成技术 8.7 界面设计技术 8.8 图形系统与外部程序交换信息 8.9 扩充图形系统的现有功能,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,68,8.1 AutoCAD简介,AutoCAD是美国AutoDesk公司与1982年12月开始推出的一种通用的微机辅助设计和设计软件包，是目前应用最普遍的交互式图形软件。从AutoCAD V1.0起，经AutoCAD V2.0、R9、R10等经典版本的变更，至目前AutoCAD R12、R13、R14和2000、2002版
35、，其功能越来越强。它实际上已经成为一种微机CAD系统的标准、工程设计人员之间交流思想的公共语言。,返 回 第 八 章,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,69,一、显著特点,能够在绝大多数微机和工作站上运行，功能强大。 具有使用方便的用户界面（图形窗口界面）。 具有开放的体系结构，便于用户二次开发。 可通过标准的或专用的数据格式与其它CAD 系统进行图形信息交换。 软件易学易用，可适用于各种层次的用户。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,70,二、AutoCAD运行环境,2000版要求的硬件环境： 主机：CPU主频为133以上的奔腾机，内存为32MB以上； 硬盘：至少有100MB的剩
36、余空间； 显示器：VSG、SVGA彩显； 软驱：1.44MB； 键盘：101键； 输入输出设备：鼠标、绘图仪、打印机等。 2000版要求的软件环境： Windows 95、98、2000或WinNT。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,71,三、用户界面,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,72,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,73,用户界面(续）,用鼠标和多种菜单与AutoCAD对话（屏幕菜单、下拉菜单、弹出式菜单即光标菜单或快捷菜单、图标菜单等） ； 用键盘和AutoCAD对话； 用鼠标和对话框与AutoCAD对话。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,74,四、图形
37、生成功能,生成简单实体：POINT（点）、LINE（直线）、CIRCLE（圆）、ARC（弧）、TRACE（轨迹线）和SOLID（区域填充）等； 生成复杂的实体：PLINE（多义线）、ELLIPSE（椭圆）、POLYGON（正多边形）、DONUT（圆环）、TEXT（文本）和MULTEXT（多行文本）等； 生成三维表面：3DPOLY三维多义线、3DFACE三维3DMESH三维多边形网格、PFACE一般多边形网格、TABSURF柱面、RULESURF直纹曲面、REVSURF回转面和EDGESURF边界曲面等；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,75,图形生成功能（续）,绘制剖面符号、标注尺寸等
38、。 生成三维实体：SOLBOX长方体、SOLCYL圆柱体和SOLCONE圆锥体等； BLOCK命令定义块，INSERT命令插入块；用形文件定义形，用SHAPE命令调用形；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,76,五、图形编辑和查询功能,通过HELP命令了解每一个命令的使用方法； 通过STATUS命令了解当前实体的数量和主要系统变量的值； 通过DBLIST、LIST、AREA、DIST、ID等命令了解实体数据、或光标的位置； 通过ERASE、MOVE、COPY、SCALE、ROTATE、MIRROR、ARRAY、CHANGE、BREAK、TRIM、EXTEND、STRETCH、FIILET
39、、CHAMFER、OFFSET、EXPLODE、PEDIT等命令对实体进行编辑；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,77,图形编辑和查询功能（续）,可通过SOLINT（交）、SOLUNION（并）、SOLSUB（差）、SOLCUT（切）命令对三维形体进行布尔运算，构造复杂形体。通过MOVE（移动）、SOLCHP（修改）SOLFILL（倒圆角）、SOLCHAM（倒棱边）、SOLSEP（坼散）命令修改形体，通过SOLIDFY（二维元素实体化）、SOLEXT（拉伸）、SOLREV（旋转）命令将二维图形转化为三维形体，通过SOLPROF（轮廓）、SOLFEAT、SOLSECT命令从三维形体中得到
40、二维元素，还可通过SOLLIST、SOLMASSP、SOLMAT等命令了解形体的几何或物理信息。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,78,六、辅助作图功能,通过UCS命令确定用户坐标系，并自动实现用户坐标系向世界坐标系变换； 通过MVIEW或VIEWPORTS确定视窗数量、大小和位置； 通过ZOOM、PAN、VIEW命令确定显示范围、大小和位置； 通过VPOINT、PLAN 和DVIEW命令确定用户的观察方向；,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,79,辅助作图功能（续）,通过LAYER（图层）、COLOR（颜色）、LINETYPE（线型）等命令确定实体的非几何信息； 通过SNAP（
41、捕捉）、OSNAP（目标捕捉）、GRID（栅格）、ORTHO（正交）等命令设置更好的工作环境，可以用较少的时间绘制出更高精度的图形。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,80,七、扩充或开发AutoCAD的多种途径,利用块、形建立图形库或符号库； 提供SCRIPT命令，可读入一文本文件，提高自动设计程度； 可以读入或输出DXF、IGES等文件，用于与外部程序或其它图形系统交换图形信息； 利用ATTRIBUTE（属性）可实现AutoCAD数据库通信； 提供菜单文件的格式，供用户定义自己的专业菜单； 具有良好的二次开发环境，可以利用ADS、Autolisp、VisualLisp、VBA、Obj
42、ectARX等开发工具对AutoCAD进行二次开发。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,81,8.2 图形交互技术,1、交互任务交互任务是交互式图形系统要解决的主要问题。在作图过程中遇到了大量的交互现象，尽管它们的形式和内容多种多样，但都可以分解为下列4种基本交互任务： 定位：为图形系统指定一个点的坐标。 选择：从一个表中选出某一项。 数值：输入一个数，如半径值、文本的高度等。 文本值：输入一个字符串。,返 回 第 八 章,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,82,2、交互设备,能够完成上面交互任务的设备即为交互设备。 图形核心系统GKS定义六类逻辑设备： 1)定位（Locator）
43、:得到一个位置（坐标）。 2)笔划（Stroke）：得到一组位置。 3)定值（Valuator）：得到一个数值。 4)选择（Choice）：从一组可能选择的对象中选择一个，得到一个非负整数。 5)拾取（Pick）：得到一个图段、标识或状态值。 6)字符串（String）：得到一个字符串。 与这六类逻辑设备对应的物理设备 鼠标、旋钮、按钮、光标、键盘、触笔、数字化仪等。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,83,3、交互方式,逻辑输入设备的交互作用是一个进程，可以认为是在应用程序和输入进程之间发生的。任一逻辑设备都有四种操作方式，操作方式决定了输入数据的接收方法和应用程序获得数据的方法。 请
44、求方式应用程序与输入进程交替工作。应用程序请求输入，等待回答，输入进程启动，向应用程序传递数据。如： Command:SETVAR Variable name or ?:MIRRTEXT New Value for MIRRTEXT:0,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,84,采样方式,应用程序与输入进程同时工作，应用程序处于支配作用。如SKETCH命令徒手画线时，鼠标移动，立即在屏幕上就有一波浪线在不断增长，使用户立即见到效果，具有动态响应能力。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,85,事件方式(如鼠标事或键盘事件）,应用程序与输入进程同时工作，输入进程处于支配作用。输入进程向应
45、用程序传递数据并期待应用程序按所接收的数据工作。 混合方式混合方式在交互图形系统中最常见，如在“Command:”状态下可直接键入命令，也可点菜单，菜单还可以是屏幕菜单、下拉菜单、图标菜单或数字化仪菜单。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,86,4、交互控制技术,动态作图技术：动态方式作图可以使用户随时都能看到将要得到的图形形状、大小和位置，以便做出决策。如交互图形系统中常见的橡皮筋。 图形拖动技术：交互图形系统中某些命令，如Move、Copy 、Scale 、Rotate 、Mirror等，在选中待编辑实体后它们的位置和大小将随光标移动而变化，这就是图形拖动现象。它的原理是，首先获取被
46、选中这些实体的图形信息，包括它们的几何数据和颜色、线型等非几何数据，然后不断重复删除原有位置上的这些实体，在新位置上生成这些实体。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,87,约束技术：,SNAP（捕捉）命令可设置约束网格。 2）约束橡皮筋的方向 如当ORTHO正交命令为ON时可控制橡皮筋为水平或垂直方向。 3）将光标约束到实体的某些特殊点上 用目标捕捉命令OSNAP，特殊点有端点、中点、交点、切点、垂点等。,1）网格约束 将光标限制在格点上。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,88,8.3 机械图的参数法程序设计,一、参数法图形程序设计的特点在机械图中，象键、销、螺钉、螺母、滚动轴承
47、等标准件，其形状是相似的，因此它们的二维视图也很相似，所以常采用参数化编程方式来绘图。 参数化绘图：将图形中的某些尺寸或全部尺寸定义为变量，在画几何形状类似的图形时给变量赋以新值，就可以得到大小不同的图形。参数化绘图主要是确定基本参数和参数化处理。,返 回 第 八 章,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,89,参数化绘图特点:,1、在参数化程序方式下，用户无需逐步绘图，只需输入一些参数即可。 2、参数化绘图减少了用户输入数据的数量，提高了作图精度和作图效率。 3、可以解决用交互方式难以绘制的图形。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,90,二、参数法编程步骤与方法,1、确定参数 1）对
48、抽象的几何图形，可用尺寸标注作为图形参数。 2）机械图中的图形表示具体的零件或结构，因此参数的名称和定义应尽量结合工程实际，如普通平键的图形参数为：,3）优先考虑描述零件规格、性能的参数作为图形参数。如：螺钉外径、滚动轴承内径、用齿轮的模数、齿数和变位系数代替分度圆和齿顶圆直径等。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,91,4）为便于用户操作，参数的数量应尽量少。,方法：利用规格尺寸，从文件或数据库中检索出其它尺寸数据；（如P180表8-1中开槽圆柱头螺钉可由D和 L查其它参数） 在不影响零件表达情况下，图形的某些部分采用简化画法，使其参数间建立一定关系，从而可省去一些参数。（如P180的
49、图8-27螺栓的简化画法）,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,92,2、通过已确定参数确定构成图形的各个实体的几何参数 3、调用图形函数或图形命令绘制图形 如：用Autolisp语言绘制,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,93,8.4 形状特征拼合法绘制机械图,一、形状特征拼合法 1、形状特征：指的是相对独立的形状结构。如：各种螺钉的螺杆部分是相似的，它们就是一种形状特征。 从图形角度看，形状特征完全可以理解为子图。 从工程角度看，形状特征可以理解为具有一定功能的结构。,返 回 第 八 章,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,94,2、形状特征拼合法：,就是利用一些形状特征拼合
50、机械图。如下图中（a）与（c）拼合得到开槽圆柱头螺钉；（b）与（c）拼合得到六角头螺栓。,2019年6月9日,CAD/CAM讲义,95,3、形状特征拼合法多用于形状结构多变的机械零件,例如传动轴的段数和每段的形状不是固定的，但若将传动轴可能具有的结构定义为相应的形状特征，每个形状特征参数并不多。用户只需将若干形状特征拼合为零件图即可。不仅操作简单，而且可以将主要精力从繁杂的画线工作转移到零件的结构设计上。 二、形状特征的确定形状特征的确定应考虑它的应用场合。 1、用于计算机绘图主要从提高绘图效率的角度来确定形状特征。如：传动轴的形状特征有倒角、开口矩形轴段、退刀槽、矩形轴段、带圆角轴段、带键槽轴截面、键槽等。,
