汽车CAD技术ppt

发布时间:2024-12-06 | 杂志分类:其他
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❖ 3)Internet/Intranet形式 基于网络的设计与制造技术可以显示此整个生产过程,用户通过Internet/Intranet共享同一产品模型进行设计与制造,实现共享信息和人力资源,实现协同工作、并行工程、异地设计和异地制造。基于Internet的CAD/CAM系统框架如图1.14所示。图1.5 基于Internet的CAD/CAM系统框架Internet 局域网局域网局域网数控机床CAD系统CAD系统数控机床数控机床 CAD系统 [收起]
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文本内容
第1页

第一章 概论

❖ 1.1 汽车CAD技术概述

❖ 1.2 CAD系统概述

❖ 1.3 CAD技术在汽车行业的应用

❖ 1.4 Pro/E软件概述

❖ 小 结

❖ 习 题

第2页

1.1 汽车CAD技术概述

❖ 1.1.1 汽车设计概述

❖ 设计是人类社会最基本的生产实践活动之一,是一种将

预定的需求变成所希望的功能和性能指标,然后应用科学与

技术知识、方法或手段转换成有经济性的设计结果的过程。

在产品的整个开发过程中,设计是关键,产品的先天质量决

定于设计。统计表明,产品在包括原材料、制造、使用、维

修等方面的花费即广义成本的70%是由设计阶段决定的。

❖ 汽车是一种包括多种典型机械元件、零部件,多种金属

与非金属材料以及多种机械加工工艺的典型机械产品。汽车

设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零部件设计。整

车总体设计的主要任务是整车匹配和总布置设计。汽车总成

设计主要是满足整车设计对总成功能和布置的要求。汽车零

部件设计主要是满足总成的设计要求,并解决强度、寿命和

生产技术问题。

第3页

❖ 汽车设计技术是汽车产品设计的方法和手段,是汽车设

计实践的软件与硬件。

❖ 以汽车机械总成产品设计为例(过程如图1.1所示)汽车机

械总成产品设计就是根据使用要求确定产品应该具备的开发

目标和功能要求,构想出产品的工作原理、运动方式、力和

能量的传递、结构形状以及所用材料等事项,并转化为具体

的数字化模型、图纸和设计文件等,为后续制造提供依据。

❖ 汽车总成产品设计一般包括以下几个阶段:(1)概念

设计(2)初步设计(3)详细设计。设计是一个“设计-评

价-再设计”的反复迭代、不断优化的过程。实现设计自动

化,缩短设计周期降低设计成本,提高设计质量,成为设计

发展的迫切要求,正是在这样的背景下CAD技术才有如此广

泛的应用。

第4页

需求分析

原理性方案和分析

评价

详细设计

初步设计和分析

试制

试验、鉴定

生产、销售和使用

再设计

评价

不满意

不满意

满意

满意

确定开发目标

及功能要求

第5页

❖ 1.1.2 CAD技术的内涵

❖ 计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD) 是一

种运用计算机硬件和软件系统辅助人们对产品或工程进行设

计的方法和技术,包括设计、绘图、工程分析 与文档制作

等设计活动,它是一种新的设计方法,也是一门多学科综合

应用的新技术。CAD不仅是一种方法或技术原理,而且是

一种技术或工程应用。从方法或技术原理角度来讲,CAD

是指运用计算机工具完成产品设计的全过程,包括概念设计、

初步设计(或称总体设计)和详细设计等。

❖ CAD技术有广义和狭义之分。

广义的CAD概念是指利用计算机辅助技术进行产品设计

的整个过程以及与之直接或间接相关的活动,包括方案设计、

工程分析、图形编辑和技术文档整理等设计活动。主要包括

设计和分析两个方面。综合广义CAD的设计过程和活动,

主要包括图形表示、工程计算和设计管理三类工作。图形表

示描述产品的结构(包括形状和尺寸),是CAD的基础和

核心。

第6页

狭义的CAD概念主要主要是指产品的几何建模及其相关

技术,即如何在计算机中描述产品的形状和尺寸,即如何在

计算机中描述产品的形状和尺寸。为突出重点,无特别说明

时,本书的主要内容限于狭义CAD的相关内容。

❖ 计算机辅助设计过程大致是:进行功能设计;进行产品

结构的初步设计,产品的图形和外观的初步设计;从总图派

生出零件,对零件进行详细设计和结构分析;对零件进行加

工模拟,提出零件的修改方案;对产品实施运动模拟或功能

模拟,分析优化,最终完成零件的结构设计 。下图就说明了

汽车机械总成部件设计过程与CAD过程的关系。

❖ CAD过程往往与计算机辅助工程分析(CAE)和计算机

辅助制造(CAM)紧密结合,构成一个以计算机为工具的完

整的设计、分析、制造过程或系统。在CAD过程中完成的数

模可以在CAE软件中进行分析(如在ANSYS软件中进行有

限元分析),而且与制造过程中的计算机辅助工艺规划

(CAPP)和数控编程(NCP)联系在一起,形成集成的

CAD/CAE/CAM系统。

第7页

设计需求

分析

可行性

研究与分析

结果 评价 优化 分析 建模

仿真

概念

设计

市场信息 设计过程

广义的CAD过程

制造

CAE技

CAM技

术 CAD技术

第8页

❖ 1.1.3 计算辅助设计的特点

❖ 提高设计效率

❖ 提高设计质量

❖ 有利于成组设计

❖ 方便修改设计

❖ 可实现设计与分析统一

❖ 易于实现产品数据的标准化

❖ 易于实现基于网络的协同设计

❖ 为无图样设计提供前提

❖ 为实现PLM系统提供基础

第9页

❖ 1.1.4 CAD技术的发展简史

CAD技术主要经历了5个主要发展阶段

❖ 20世纪50年代

开始了交互式计算机图形学等早期的理论及应用研究。

20世纪50年代中期计算机已应用于工程和产品设计的分析计

算,促进了计算机辅助工程(CAE)技术的发展

❖ 20世纪60年代

计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等

新思想和新方法先后在CAD方面得到了应用,为CAD技术的

发展和应用打下了理论基础。1964年,美国通用汽车公司推

出了DAC-1系统,1965年,洛克希德飞机公司推出了

CADAM系统,标志着专业CAD软件开始步入实用阶段。

第10页

❖ 20世纪70年代

基于大型机的商用CAD/CAM系统开始上市,同时出现

了面向中小企业的CAD/CAM商品化系统 。这一时期是CAD

的单元技术发展和应用阶段,各功能模块趋于完善,但数据

结构尚不统一。

❖ 20世纪80年代

这一阶段CAD/CAM系统的特点:几何造型技术已经成

熟,并成为CAD系统的核心;系统具有统一的数据结构和内

部数据库;系统较好集成;特征建模及二、三维参数化设计

系统开始出现等。这一阶段的应用特点是:从二维绘图发展

为三维实体建模,进而发展成三维参数化建模,实现从CAD

单元技术到CAD/CAE/CAM集成。

❖ 20世纪90年代

开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期。CAD

系统在全球范围得到普及,出现了很多新的计算机辅助设计

理论方法和技术。大型专业软件各自采用了参数化设计、便

量化设计、逆向工程、超变量化设计、并行设计等新的设计

方法,软件的功能性集成性、智能性、网络性有了很大提高。

第11页

1.1.5 CAD技术的发展趋势

❖ 集成化

❖ 网络化

❖ 智能化

❖ 标准化

❖ 并行工程

❖ 虚拟设计技术

❖ 1.2 CAD系统概述

❖ 1.2.1 CAD系统的组成

CAD系统与一般计算机系统的区别表现在硬件与软件两

个方面。硬件方面的区别是CAD系统有专门的输入及输出设

备来处理图形的交互输入与输出问题。软件方面的区别表现

在集成与界面上:CAD系统提供给用户所需的全部功能模块,

并通过一个中央数据库集成起来;在界面方式上也往往不同

于一般软件常用的数据文件或会话方式,而是采用了一套完

善的交互操作方式。

第12页

❖ 完整的CAD系统由硬件系统和软件系统组成,如图1.10所示。

❖ 硬件系统是CAD技术实施的物理基础,是软件运行的支

撑平台,主要由5部分组成:计算机主机、外存储器、图形

输入设备、图形输出设备和网络设备。

❖ 软件系统是CAD功能的体现,CAD技术的所有功能均需

要通过软件来实现。通常所说的CAD系统一般是指CAD软件。

CAD系统应具备两类软件:系统软件与应用软件。应用软件

可分为CAD支撑软件及用户开发的应用软件两种。

(1) 系统软件 在CAD软件系统中,系统软件主要包

括操作系统、编程语言系统、网络通信及管理软件三大部分,

是软件与硬件的接口。

(2)支撑软件 支撑软件是CAD系统的通用软件,是各

类应用软件的基础。CAD支撑软件主要有以下3类功能:①

解决图形设计问题;②解决工程分析与计算问题;③解决文

档写作与生成问题。

(3) CAD图形支撑软件的发展

CAD图形支撑软件的发展大致可分为以下4个阶段。

第13页

图1.1 完整的CAD系统组成

CAD系统

硬件系统 软件系统

第14页

①二维交互式绘图系统。

②以实体模型为基础的CAD/CAM集成系统。

③以特征建模、参数化、变量化设计为特点,能支持自顶

向下设计,具有内部统一数据模型CAD/CAM集成系统。

④遵照STEP标准,以统一产品数据模型为核心,以产品

数据管理为平台,以因特网和Web技术为集成环境的高级

CAD/CAM集成系统。

❖ (4) 应用软件

应用软件是在系统软件和支撑软件的基础上,针对某一

专门应用领域的需要而研制的软件。应用软件和支撑软件之

间并没有本质的区别

第15页

❖ 1.2.2 CAD系统的配置形式与网路结构

❖ 1、CAD系统的配置形式

❖ 根据硬件配置形式,CAD系统可分成:主机—终端CAD

系统、工作站CAD系统和个人微机CAD系统三大类。

❖ 1)主机—终端CAD系统

主机—终端CAD系统又称集中式CAD系统。由一台大型

计算机或小型计算机作为主机与图形设备相连接组成,如图

1.11所示。

特点:价格比较昂贵,初期投资大;维护费用高;系统

比较封闭,开放性较差,更新操作系统较困难。目前已不再

采用这种系统 。

❖ 2)工作站CAD系统

工作站系统是由服务器及与之联网的工程工作站组成,

如图1.12所示。

第16页

属于大规模及超大规模CAD系统。特点:①任意工作站的工作

状况不影响其它工作站。②网络能力强。③初期投资小。

❖ 3)个人微机CAD系统

基于PC机配置的个人微机CAD系统,操作系统常采用

WindowsNT、WindowsXP等, 该系统被小公司广泛采用。

主要用于图形处理和简单的有限元分析处理,该系统属于小

规模CAD系统。

❖ 2. CAD系统的网络结构

通过网络使小型计算机系统、工作站及个人计算机系统

连接成一个整体,通过通信系统实现资源共享、设计同步等。

常见的CAD系统网络结构有个人微机及局域网、客户机/服

务器、Internet/Intranet三种形式。

❖ 1)个人微机及局域网形式

第17页

图1.2主机—终端CAD系统组成

图1.3工作站CAD系统组成

主 机

图形设备 图形设备 图形设备

交互式输入设

交互式输入设

工作站

交互式输

入设备

服务器 工作站

交互式输

入设备

绘图仪

第18页

❖ 个人微机中由于条件的限制,功能有限。局域网能以较高的

效率、较低的成本在本地区范围内将计算机、终端及常用的

外围设备连接成为一个网络系统,使个人计算机可以与其它

设备共享资源,更好地适应CAD系统的应用。

❖ 2)客户机/服务器形式

客户机/服务器(Client/Server,简称C/S)是企业中常

用的一种模式,如图1.13所示。这种模式由客户机和服务器

组成。

这种结构的优点是:微机网络CAD系统投资少、便于

理;可应用企业原有的计算机资源;系统具有可扩充性。

第19页

图1.4 客户机/服务器系统框架

客户机 集线器

客户机

客户机 服务器

客户机

客户机

绘图仪

打印机

第20页

❖ 3)Internet/Intranet形式

基于网络的设计与制造技术可以显示此整个生产过程,

用户通过Internet/Intranet共享同一产品模型进行设计与制

造,实现共享信息和人力资源,实现协同工作、并行工程、

异地设计和异地制造。基于Internet的CAD/CAM系统框架

如图1.14所示。

图1.5 基于Internet的CAD/CAM系统框架

Internet 局域网

局域网

局域网

数控机床

CAD系统

CAD系统

数控机床

数控机床 CAD系统

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