计算机辅助设计(CAD)技术基础
CAD基础知识课件
CAD的应用领域
机械设计
CAD在机械设计领域应用广泛，涉及零件设计、装配设计、工程图绘制等方面。
建筑设计
CAD用于建筑设计领域的方案设计、施工图绘制、建筑模型渲染等。
电子设计
在电子设计领域，CAD用于电路板设计、集成电路设计、FPGA设计等。
动画与游பைடு நூலகம்设计
利用CAD技术，可以制作逼真的3D模型和场景，广泛应用于动画制作和游戏开发。
编辑命令
介绍常用的编辑命令，如移动（MOVE）、 复制（COPY）、修剪（TRIM）等。
视图控制
缩放和平移
解释如何使用缩放和平移工具查看和调整视图。
视图设置
介绍如何设置视图方向、视觉样式和相机视图等。
03 绘制二维图形
线条绘制
01
直线绘制
曲线绘制
02
03
折线绘制
使用CAD软件中的直线工具，选 择起点和终点，绘制出所需的直 线。
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高级建模包括曲面建模、实体建模和参数化建模等。
曲面建模是通过绘制曲线的网格来构建曲面，实体建 模是通过绘制截面和高度来构建实体，参数化建模是
通过定义参数和关系来构建模型。
布尔运算
01
布尔运算是一种基于集合论的数学运算，用于处理 几何对象之间的逻辑关系。
02
在CAD中，布尔运算包括并集、交集和差集等操作。
，以满足不同的需求。
导出为其他格式
DWG/DXF格式
CAD软件通常将模型导出为DWG或DXF格式，这是 一种标准的CAD文件格式，可用于在不同的CAD软件 之间共享和交换设计数据。导出DWG/DXF文件时， 可以选择不同的版本和精度，以满足不同的需求。
第1单元 CAD技术基础
2-2 AutoCAD基础知识
• • • • • • • • • • 2-2-1 AutoCAD图形界面 1 菜单栏 下拉菜单、快捷菜单。 2 工具栏 3 图形窗口 4 命令行 5 状态栏 2-2-2 坐标系 1 直角坐标系 世界坐标系、用户坐标系。 2 极坐标系
1-2 CAD技术与AutoCAD软件
• AutoCAD是Autodesk公司的软件产品， AutoCADR1。01982年12月正式发行，1987年4 月R2。6版出现，首次增加了三维绘图功能， 进入21世纪的AutoCAD2000版增加的主要功能 有：编辑三维实体命令集、增强的绘图输出、 增强的尺寸标注、布局的概念以及AutoCAD设 计中心等。在高级编程语言中，将AutoLISP语 言转变为更为方便使用的Visual LISP编程环境。 • AutoCAD软件是Autodesk公司针对机械、电子、 建筑和制造市场定制的系列应用解决方案的奠 基性软件产品。在建筑设计中的应用主要体现 在以下几方面：
第1单元 CAD技术基础
• 第2课 建筑制图与AutoCAD 基础知识
• 2-1建筑制图基础知识 • 2-2 AutoCAD基础知识 • 2-3 CAD图层、颜色、线型
2-1建筑制图基础知识
• 国家标准对建筑工程图纸中常用的图纸幅面、 比例、字体、图线（线型）、尺寸标注样式、 图例等内容作了具体的规定。相关标准有： 《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001— 2001）、《总图制图标准》（GB/T50103— 2001）和《建筑制图标准》（GB/T50104— 2001）。 • 2-1-1 图纸幅面 幅面大小及格式、标题栏 2-1-2 图线（线型与线宽） 2-1-3 尺寸标注与文字
第1单元 CAD技术基础
学习cad的基本原理
学习cad的基本原理CAD(计算机辅助设计)是利用计算机技术和图形学原理来进行设计和制图的工具。
它主要通过图形用户界面提供方便的操作方式，实现各种设计任务的自动化和数字化。
CAD的基本原理主要涉及以下几个方面：1. 图形数据的表示和处理：CAD系统通过算法将设计对象抽象为图元（例如点、线、圆等），并通过这些图元的组合来构建复杂的设计模型。
CAD系统要能够存储和处理这些图元，通常使用向量和位图两种方式进行图形数据的表示和处理。
通过向量表示，CAD可以更好地支持几何变换和修改等操作，而位图表示则可以更好地保留图形的细节和颜色。
2. 几何建模和仿真：CAD系统允许用户通过绘制或输入几何图形来创建和编辑设计模型。
这些几何图形通常包括基本图元（例如直线、曲线、圆弧）和复合图形（例如多边形、曲面）。
CAD系统可以提供各种几何操作，例如绘制、平移、旋转、缩放和剖面等，以帮助用户构建和修改设计模型。
此外，CAD系统还可能提供一些辅助功能，如约束和参数化建模，以帮助用户更好地控制设计结果。
在设计建模的基础上，CAD还可以进行仿真分析。
通过输入设计参数和材料特性等数据，CAD系统可以进行力学、热力学、流体力学等仿真分析，以评估设计模型的性能和行为。
这些仿真分析有助于指导设计过程，提高设计质量和效率。
3. 数据图形的显示和操作：CAD系统通过图形用户界面（GUI）提供图形数据的显示和交互操作。
在CAD 的显示界面中，用户可以通过平移、放大、旋转等方式来查看和操作设计模型。
CAD系统通常提供多种显示模式和视角，如线框图、实体图、透视图等，以便用户更好地理解和审查设计结果。
此外，CAD系统还支持各种交互操作，如选择、编辑、拷贝、删除等，以帮助用户对设计模型进行修改和调整。
通过上述交互操作，用户可以快速有效地进行设计优化和修改，提高设计过程的灵活性和效率。
4. 数据管理和共享：CAD系统需要支持数据的管理和共享。
它们通常提供数据库或文件系统来存储和组织设计模型、图形数据、图层、草图、图纸等信息。
计算机辅助设计的基础和进阶流程
计算机辅助设计的基础和进阶流程计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）是指运用计算机技术对产品进行设计、分析、制图等操作的一种工具软件。
随着科技的发展，计算机辅助设计已经成为了现代制造业的重要组成部分，赋予了设计师更多的自由创作空间。
那么，什么是计算机辅助设计的基础和进阶流程呢？一、计算机辅助设计的基础1. 软件操作：计算机辅助设计软件是实现辅助设计的基础，因此对软件的操作熟练度、技术和理论知识的掌握是非常重要的。
目前市场上流行的CAD软件有AutoCAD、CATIA、Pro/ENGINEER、SolidWorks等等。
2. 建模技巧：建模技巧是设计师必须具备的基础技能。
其包括把握在三维空间中构建模型的技巧、掌握基本图形的构成及其变换方法、对于复杂图形分析与构建等。
会使用不同的建模方式，如实体建模、曲面建模、草绘建模等。
3. 材料知识：材料知识的掌握可以帮助设计师选择正确的材料以及使用相应的工具进行模型的打造。
如了解常见的塑胶、金属材料的特点及其施工方法，可以精准选择适用的工具和操作技巧。
二、计算机辅助设计的进阶流程1. 设计思路：将要设计的产品需要进行详细的分析和研究，确定设计的技术要求和实现的需求。
设计师需要充分了解客户的需求和市场的情况，并制定合适的设计思路。
2. 设计方案：设计方案是依据设计思路制定的方案，根据情况的变化进行调整和优化，以保证设计的合理性和可行性。
根据不同的设计需求，制作不同的草图和实体模型。
3. 模型制作：利用计算机辅助设计软件进行模型的制作和建模。
根据之前确定的技术要求，使用不同的建模技术进行塑造，提升模型的精度和质量。
4. 分析和评价：对设计出的模型进行分析和评价，在此过程中可以通过模拟运行、受力分析、优化设计等等方式提出改进建议。
5. 工程应用：将设计好的模型进行固化并进行下一步加工，此时需要遵循制定的生产流程，并保证产品的质量。
三、设计师需要的技能1. 熟练使用计算机，掌握常见的CAD软件，了解其他相关的设计工具和软件。
计算机辅助设计及制造技术
• （2）常用的数据排序算法和查找算法
•
1）数据的排序算法。
•
2）常用的查找算法。
•
3）数据的插值。
•
4）曲线拟合。
一、概 述
计算机辅助设计（CAD）利用计算机 软硬件技术辅助设计人员对产品、工程进 行分析计算、几何建模、模拟仿真、优化 设计、绘制工程图样等的管理、生成技术 文件等的方法技术。
1．计算机图形显示输出设备
计算机图形的显示与相应的显示设备 有密切的关系，显示器分辨率的高低对 图形的生成质量和真实感有直接的关系。
常见的显示设备如：阴极射线管显 示器、液晶显示器、等离子显示器等等。
输出设备通常包括：打印机、绘图 仪、头盔显示器等。
2．图形元素生成的基本原理
计算机图形学的实质就是通过计算机将数 据转换为图形，并在显示器上进行实时显示。
Oracle数据库是一种大型数据库系统，一 般应用于商业，政府部门，它的功能强大，能 够处理大批量的数据，在网络方面也用的非常 多。
第3章
计算机图形处理及建模技术
• 基本内容 • 1．计算机图形显示输出设备 • 2．图形元素生成的基本原理 • （1）图形元素生成的基本算法。 • （2）图形的几何变换。 • （3）图形真实感处理简介。 • 3．几何建模方法 • （1）线框建模。 • （2）表面建模。 • （3）实体建模。 • （4）边界表示法。 • （5）实体结构几何法（CSG法）。 • （6）特征建模。
(3) 网状结构
网状结构是多对多得结构关系，比树结构更为复 杂的一种非线性结构，它的每个节点可能有多个前趋， 也可能有多个后继，节点的联系是任意的，它的每条 边具有相应的含义及权值。
3.数据库系统及应用
(1) 数据库系统的基本概念及分类
《计算机辅助设计CAD》课件
《计算机辅助设计CAD》课件计算机辅助设计（CAD）课件计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是利用计算机和相关软件来辅助进行工程设计和绘图的一种技术手段。
CAD技术的应用已经成为现代工程设计领域中不可或缺的工具。
本次课程将介绍CAD的基本概念、应用领域、工具功能以及学习CAD的重要性。
一、CAD的基本概念CAD是一种基于计算机的设计技术，它将传统的手工绘图和设计工作转移到了计算机上进行。
CAD技术通过计算机软件实现了自动绘图、自动计算、自动捕捉工件的几何特征等功能，大大提高了设计效率和准确性。
二、CAD的应用领域CAD技术广泛应用于各个工程设计领域，包括建筑设计、机械设计、电子电路设计、航空航天设计等。
在建筑设计中，CAD可以用于绘制平面图、立面图和剖面图等，帮助设计师更好地展示建筑的结构和外观。
在机械设计中，CAD可以用于绘制三维模型和装配图，辅助工程师进行零件设计和装配分析。
在电子电路设计中，CAD可以用于绘制电路图和PCB布局图，帮助电子工程师进行电路设计和布线规划。
三、CAD的工具功能CAD软件提供了丰富的工具和功能，以满足不同领域的设计需求。
常见的CAD工具包括绘图工具、编辑工具、建模工具、分析工具等。
绘图工具可以用于创建几何图形和绘制曲线，编辑工具可以用于修改和调整设计参数。
建模工具可以用于创建三维模型，提供了各种建模方法和技术。
分析工具可以用于进行工程分析，例如强度分析、流体分析等。
通过灵活运用这些工具，设计师可以更好地完成各种设计任务。
四、学习CAD的重要性学习CAD对于工程设计人员来说至关重要。
首先，掌握CAD技术可以大幅提高设计效率，减少工程周期。
CAD软件提供了各种自动化功能和快捷指令，使得设计师可以更快地完成设计任务。
其次，CAD技术可以提高设计准确性和质量。
CAD软件具有各种绘图和编辑工具，可以帮助设计师更精确地绘制和修改设计图纸。
此外，学习CAD还有助于培养工程设计人员的创新能力和空间想象力。
cad基础知识 面试
CAD基础知识 - 面试1. 什么是CAD?CAD是计算机辅助设计（Computer-Aided Design）的缩写，是一种利用计算机技术辅助进行设计和制图的工具。
它在工程、建筑、制造等领域起到了至关重要的作用。
通过CAD软件，设计师可以更加高效地进行设计和修改，大大提高了设计的精度和效率。
2. CAD的应用领域CAD在各个行业都有广泛的应用，以下是一些常见的领域：2.1 机械设计在机械设计领域，CAD被广泛应用于产品设计、零件装配和机械结构分析等方面。
设计师可以通过CAD软件创建三维模型，进行虚拟装配和运动仿真，从而验证设计的可行性。
2.2 建筑设计在建筑设计领域，CAD被用于绘制建筑平面图、立面图和剖面图等。
通过CAD 软件，设计师可以快速绘制出精确的设计图纸，并进行设计修改和优化。
2.3 电子电路设计在电子电路设计领域，CAD被用于绘制电路原理图和PCB布局图。
设计师可以通过CAD软件进行电路仿真和布局优化，确保电路设计的准确性和可靠性。
2.4 汽车设计在汽车设计领域，CAD被广泛应用于汽车外观设计和车身结构设计。
设计师可以通过CAD软件进行三维建模和外观渲染，从而快速创建出具有吸引力的汽车设计方案。
2.5 工业设计在工业设计领域，CAD被用于产品造型设计和用户界面设计等。
设计师可以通过CAD软件进行产品三维建模和渲染，从而快速呈现出设计效果，方便与客户进行沟通和确认。
3. 常用的CAD软件3.1 AutoCADAutoCAD是目前最常用的CAD软件之一，它提供了丰富的绘图工具和功能，适用于各个行业的设计需求。
AutoCAD支持二维绘图和三维建模，具有强大的图形处理能力和灵活的设计工具。
3.2 SolidWorksSolidWorks是一款专业的三维CAD软件，主要用于机械设计和产品开发。
它提供了强大的三维建模和装配功能，可以进行复杂零件的设计和装配分析。
3.3 Altium DesignerAltium Designer是一款专业的电子设计自动化软件，用于PCB设计和电路仿真。
计算机辅助设计(CAD)的基本原理与应用
计算机辅助设计（CAD）的基本原理与应用计算机辅助设计（CAD）是利用计算机软件和硬件技术来辅助进行设计创作的一种工具和方法。
它综合了计算机科学、工程学和艺术设计等领域的知识与技术，使得设计人员能够更高效、更精确地完成各种设计任务。
本文将介绍CAD的基本原理和应用，并探讨其在不同领域的发展和应用前景。
一、CAD的基本原理CAD的基本原理涉及到计算机科学和工程学等学科的理论和技术。
首先，CAD依靠计算机的运算能力和储存空间来处理和存储大量的设计数据。
通过建立数学模型，CAD可以对设计对象进行准确的描述和分析。
其次，CAD利用计算机图形学的方法和算法，实现了设计对象的三维显示和动态交互。
设计人员可以通过CAD软件完成对设计对象的旋转、平移、缩放等操作，以实现设计的调整和优化。
此外，CAD 还提供了各种工具和功能，如几何建模、约束设计、装配分析等，以支持设计的各个环节。
二、CAD的应用领域CAD的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面。
1. 机械设计：CAD在机械设计领域的应用较为常见。
通过CAD软件，设计师可以实现机械零件的三维建模和装配设计，进行运动学和动力学分析，从而提高机械系统的设计效率和性能。
2. 建筑设计：CAD在建筑设计领域起着重要的作用。
设计师可以利用CAD软件进行建筑结构的绘制、平面布局和立体模拟，以及参数化设计和虚拟现实的应用，从而实现建筑设计的可视化和数字化。
3. 电子电路设计：CAD在电子电路设计与布局方面有着广泛的应用。
通过CAD软件，设计师可以进行电路元件的选择和连接设计，自动生成电路图纸和布局图，并进行电路仿真和性能分析。
4. 汽车工程：CAD在汽车工程中的应用也非常重要。
通过CAD软件，设计师可以实现汽车外形的建模和造型设计，进行碰撞检测和流体仿真，以及进行汽车零部件的装配和工艺规划等。
5. 航空航天：CAD在航空航天工程中具有广泛的应用。
设计师可以利用CAD软件进行飞机和航天器的设计和分析，进行气动力学和结构强度计算，以及进行飞行模拟和导航系统设计等。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
（2）几何造型的主要作用
➢为图形的显示和输出提供信息； ➢ 为各种应用程序.（如，结构设计、受力分析、成型模 拟、图形变换、数控加工等）提供信息。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
➢ 基本曲面： 能够用初等数学解析式描述的曲面。例如：
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➢轨迹曲面
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
由二维曲线在三维空间运动的轨迹所构成的曲面。
拉伸表面 Extruded Surface（路径是直线）
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（3）几何造型的分类
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
按照对这两方面信息的描述及存贮方法不同，三维几 何造型系统可划分线框建模、表面建模和实体建模三种主 要类型。
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线框造型
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
利用基本线素来定义设计目标的棱线部分而构成的立
软件系统
计算 机
外围 设备
联网 设备
系统 软件
支撑 软件
数据 库
应用 软件
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
（2）硬件要求
➢ 性能要求较高的图形输入、输出设备； ➢ 较高的运行速度—CAD软件中大量的复杂的数值计算； ➢ 足够的外部存储空间---计算过程中大量的图形、图像、
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
第二章 CAD技术基础
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
§2.1 CAD系统的组成 与分类
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（1）基本组成
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
CAD/CAM系统
硬件系统
旋转表面 Revolved Surface
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
➢扫动曲面 Swept Surface 截面曲线沿由任意空间曲线代表的路径移动而构成的曲面。
路径可以有多条（如6, 7），截面曲线也可以有多条（如 1～5）。
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主要功能：图形处理；三维产品建模；有限元建模 与分析；机构运动分析；数据信息交换；工程数据管 理；二次开发工具。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
➢ 数据库 把手册和资料中的数表、线图数据事先存放在数据库中， 要求具有图形和非图形数据处理的能力。
➢ 应用软件 面向用户（如某一企业、某一类产品或某一个工程），如 开目CAD、大恒CAD、华正CAD、圆方CAD、大方CAD。
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表面造型
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
V1
E4
V4
E1 V2
E2 F1 E3
F3
F6
E9
V3
F5
E12
E10
F4
E11
V5
E8
V8
E5
F2
E6
E7
V6
V7
表面 棱线 1 1, 2, 3, 4 2 5, 6, 7, 8 3 1, 10, 5, 9 4 2, 11, 6, 10 5 3, 12, 7, 11 6 4, 9, 8, 12
➢ 蒙皮曲面
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
覆盖在一组线条上的曲面称为蒙皮 Skin。 规则表面 Ruled Surface
由两条互不相交的空间曲线扩展而成的规则表面。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
平坦表面 Planar Surface 由封闭的二维线框构成的表面。
技术文件、优化分析结果、图形库、数据库和配套的 应用软件； ➢ 较好的网络性能—设计网络系统的速度、稳定性、安 全性等。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
（3）软件组成
➢操作系统
具有下述功能：管理CPU；管理存储器；管理外部 设备；管理文件；网络通信功能；其它为用户开发应 用软件服务的特定功能。 ➢ 支撑软件
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体构架图。在计算机内部，存贮的是该物体的顶点及棱线
信息，将实体的几何信息和拓扑信息层次清楚地记录在顶
点表及边表中。
V1
E4
V4
E1
E3
V2
E2
V3
E12
E9
E10
V5 E5
E11
E8
V8
E6
E7
V6Байду номын сангаас
V7
顶点 x, y, z 1 0, 0, 1 2 1, 0, 1 3 1, 1, 1 4 0, 1, 1 5 0, 0, 0 6 1, 0, 0 7 1, 1, 0 8 0, 1, 0
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
问题：由于客观事物大多是三维的、连续的，而在计算机 内部的数据均为一线的、离散的、有限的，因此，在表达 与描述三维实体时，怎样对几何实体进行定义，保证其准 确、完整和唯一性？
将对实体的描述和表达建立在几何信息和拓扑信息 处理的基础上。
棱边 顶点 1 1, 2 2 2, 3 3 3, 4 4 4, 1 5 5, 6 6 6, 7 7 7, 8 8 8, 5 9 1, 5 10 2, 6 11 3, 7
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12 4, 8
《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
➢优点：节省存储空间，处理数据快（因数据量少，且结 构简单），修改和编辑非常方便。 ➢ 缺点：缺乏表面信息，处理时容易产生二义性；不能自 动产生两曲面相交的交线；无法对模型取剖面；计算体积 困难。
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
§2.2 几何造型技术
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《材料成型CAD/CAM》:第二章 CAD技术基础
（1）几何造型的定义
利用计算机系统描述物体的几何形状，建立产品几何模型 的技术。通过这种方法定义、描述的几何实体必须是完整的、 唯一的，而且能够从计算机内部的模型上提取该实体生成过 程中的全部信息，或者能够通过系统的计算分析自动生成某 些信息。