机械CAD及其应用 第一章 CAD技术概论

机械CAD及其应用

机械CAD及其应用 及其应用 机械

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第一章 CAD技术概论 CAD技术概论第一节 综 述

创新，协同，集成三维CAD与网络化设计制造技术的应用与发展

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回到3D世界 回到3D世界我们生活在三维的 空间中， 空间中，我们的眼睛和 身体感知到的这个世界 都是三维立体的，并且 都是三维立体的， 具有丰富的色彩、光泽、 具有丰富的色彩、光泽、 表面、材质等等外观质 表面、材质等等外观质 感，以及巧妙而错综复 杂的内部结构 内部结构和时空动 杂的内部结构和时空动 运动关系； 态的运动关系 态的运动关系；我们对 这世界的任何发现和创 造的原始冲动都是三维 的。

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回到3D世界 回到3D世界但是在人类漫长的 历史中，为了在沙土、 历史中，为了在沙土、 羊皮、 羊皮、纸张的平面上表 达和传递对这个世界的 认识和创造，人们发明 认识和创造， 投影方法， 了投影方法，并基于纸 张平面形成了丰富而完 整的抽象二维视图体系； 整的抽象二维视图体系； 二维视图在近现代人类 改造世界的科学与生产 实践中发挥了巨大的无 可替代的作用。 可替代的作用。

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回到3D世界 回到3D世界进入新的世纪以来， 进入新的世纪以来 ， 随着计算机网 络信息技术的迅猛发展，现代计算机 计算机3 络信息技术的迅猛发展 ， 现代 计算机 3D 技术终于使人们对现实世界的描述重新 技术 终于使人们对现实世界的描述重新 回到了原始的直观三维境界， 回到了原始的直观三维境界 ， 并且已经 随着计算机应用的普及在迅速成为今天 的现实。 的现实。

在当今世界， 在当今世界 ， 无论在虚拟的网络上 还是在现实的生活中， 从大到飞机、 还是在现实的生活中 ， 从大到飞机 、 轮 汽车、 电站、 大厦、 楼宇， 船 、 汽车 、 电站 、 大厦 、 楼宇 ， 小到生 活中的每一个小小的工业产品， 活中的每一个小小的工业产品 ， 到处都 能见到电脑制作的三维模型， 能见到电脑制作的三维模型 ， 通过计算 技术实现对现实世界的模拟和仿真。 机 3D 技术实现对现实世界的模拟和仿真 。

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回到3D世界 回到3D世界从三维到二维，是从具体到抽象的“形而上”而成“ 从三维到二维，是从具体到抽象的“形而上”而成“道”的过 程； 从二维到三维，是从抽象到具体的“形而下”而成“ 从二维到三维，是从抽象到具体的“形而下”而成“器”的过 程。 对于经过严格二维投影视图理论与画法几何训练而被成功“ 对于经过严格二维投影视图理论与画法几何训练而被成功“洗 的我们来说，三维却已被“遗忘”而变得那样陌生和遥远。 脑”的我们来说，三维却已被“遗忘”而变得那样

陌生和遥远。 回到三维就是回归真实、 回到三维就是回归真实、 回归直观、回归形象、 回归直观、回归形象、回归简 洁。

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回到3D世界 回到3D世界艺术效果： 艺术效果： 是现代计算机3D技术应用的重要方向， 是现代计算机 技术应用的重要方向，象3D MAX、MAYA等三 技术应用的重要方向 、 等三 维系统，在影视三维动画制作、建筑效果设计、 维系统 ， 在影视三维动画制作 、 建筑效果设计 、 工业产品外观设计等 广泛应用。 方面已被广泛应用。 三维CAD: : 三维 是3D技术在现代工业的应用。象CATIA、UG、PTC、SolidWorks、 技术在现代工业的应用。 技术在现代工业的应用 、 、 、 、 CAXA等三维 等三维CAD软件系统， 基于生产制造应用目的 ， 强调三维模型 软件系统， 等三维 软件系统 基于生产制造应用目的， 的精确描述，包括其精确的尺寸 坐标、公差、技术要求以及 尺寸、 以及零件间 的精确描述 ， 包括其精确的 尺寸 、 坐标 、 公差 、 技术要求 以及 零件间 精确的结构装配关系和结构功能属性等等的精确表达 等等的精确表达。 精确的结构装配关系和结构功能属性等等的精确表达。 虚拟现实： 虚拟现实： 技术大规模系统应用的方向， 是3D技术大规模系统应用的方向，强调对三维场景的宏观描述和 技术大规模系统应用的方向 系统动态关系， 系统动态关系 ， 在三维模型细节的精确和逼真方面则采取尽可能简化 处理。 处理。

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二维工程图还能走多远？二维工程图是工程师的语言， 二维工程图是工程师的语言，是随着近代工业的发展历经上百年形 成的一套完善、标准化的工程语言和工具. 没有“工程图” 成的一套完善、标准化的工程语言和工具. 没有“工程图”,就没有飞 没有汽车、没有楼房、没有桥梁，没有现代工业。 机、没有汽车、没有楼房、没有桥梁，没有现代工业。 但是，在工业界日趋加速的三维数字化、网络协同化的发展方向上， 但是，在工业界日趋加速的三维数字化、网络协同化的发展方向上， 工程图”今后的路究竟还能走多远？ “工程图”今后的路究竟还能走多远？ “工程图”所面临的“危机”, 工程图”所面临的“危机” 并不仅仅是简单的从“木质图板” 并不仅仅是简单的从“木质图板” 电子图板”的形式上的变化， 到“电子图板”的形式上的变化， 而是计算机三维仿真对工程图三视 三维仿真对工程图 而是计算机三维仿真对工程图三视 投影理念与方法的彻底革命 的彻底革命！ 投影理念与方法的彻底革命！是数 字化、 字化、网络化零距离沟通与团队协 同工作对个人独立工作方式的根本 改变。 改

变。

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二维工程图还能走多远？在今后一个比较长的 时间里， 工程图” 时间里，“工程图”必将 依然发挥其重要的不可替 代的作用； 代的作用；但是其应用方 式必将适应三维技术和应 用的发展， 用的发展，发生重大的变 化。 三维数字化创新设计 CAD工具非常需要一个能 CAD工具非常需要一个能 够与它有机配合、 够与它有机配合、协同工 作的“绘图”伴侣， 作的“绘图”伴侣，二维 工程图必将在三维CAD CAD的 工程图必将在三维CAD的 应用中得到新的发展并成 为重要的补充 补充。 为重要的补充。

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三维CAD能做什么？ 三维CAD能做什么？

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三维CAD的应用发展 三维CAD的应用发展早期研究阶段

初步推广阶段

全面应用阶段

1946

1966

1986

2000

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三维CAD的应用发展 三维CAD的应用发展——早期研究阶段 应用领域：航空航天等极少数高精尖科研领域 应用领域： 应用对象：极少数复杂关键零部件 应用对象： 应用内容：基于二维工程图的 造型 应用内容：基于二维工程图的3D造型 应用方式：Computer Aided 3D drawing,研究 应用方式： , 硬件环境：大型机、小型机、工作站 硬件环境：大型机、小型机、 软件形态：程序系统(非标准) 软件形态：程序系统(非标准) 应 用 者：极少数研究开发人员(开发人员同时也是应用人员 开发人员同时也是应用人员) 开发人员同时也是应用人员

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