1、三维计算机辅助设计SolidWorks(一)基础知识Email:教学安排?课时：?916周 共 32学时(其中，30学时授课，2学时考试)?地点：?F501-503机房?软件版本：?SolidWorks2010?参考教材和练习册CAD技术简介技术简介?CAD的概念Computer Aided Drafting（计算机辅助绘图）Computer Aided Design（计算机辅助设计）（包括辅助绘图、概念设计、详细设计、优化设计、有限元分析、工程仿真、设计过程管理、数据管理、虚拟加工等方面。它不仅是一种设计方法，也已经成为一门多学科综合应用的新技术）现代产品开发过程图例工程绘图结构设计详细设计
2、结构有限元分析机械系统动态分析（运动学分析、动力学分析）加工仿真生产过程仿真（数字化车间）CAD技术的发展技术的发展1.线框造型（Wire Frame Model)20世纪60年代麻省理工学院（MIT）开发出SketchPAD的计算机交互图形处理系统，提出了最初的CAD概念：科学计算和绘图。20世纪60年代末开始研究用线框和多边形构造三维实体，这样地模型被称为线框模型，可用于表示零件三视图。目前许多CAD系统仍将此模型作为表面模型和实体模型的基础1977年，达索（Dassault）飞机制造公司基于自由曲面建模方法开发了三维曲面造型系统CATIA。曲面模型是在线框模型的数据结构基础上，增加可形成
3、立体面的各相关数据后构成的。2.曲面造型（曲面造型（Surface Model)3.3.实体造型技术实体造型技术(Solid Model)基于对CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司在美国国家航空及宇航局(NASA)支持下于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件I-DEAS。由于实体模型能精确表达零件的全部属性，在理论上统一CAD/CAE/CAM带来了CAD发展史上又一次技术革命。实体模型表示方法边界表示法（Boundry Representation）简称B-Reps 建构实体几何法（Constructive Solid Geometry）简称CS
4、G 实体模型的两种表示方法1988年，参数化技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC公司)采用面向对象的统一数据库和全参数化造型技术开发了Pro/Engineer 软件，为三维实体造型提供了一个优良的平台。4.参数化技术(Parametric Technology)参数化（Parametric）造型的主体思想是用尺寸几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而达到设计一系列在形状或功能上具有相似性的设计方案。目前能处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系，因此参数化造型技术又称尺寸驱动几何技术。参
5、数化技术带来了CAD发展史上又一次技术革命。5.变量化技术（Variation Technology）参数化技术要求全尺寸约束，即设计者在设计初期及全过程中，必须将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸改变来驱动形状改变，一切以尺寸（即参数）为出发点，干扰和制约者设计者创造力的及想象力的发挥。一定要求全尺寸约束吗？欠约束能否将设计正确进行下去？沿着这个思路，SDRC公司的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的变量化技术，1993年推出全新体系结构的I-DEAS Msater Series软件带来了CAD发展史上第四次技术革命。变量化系统的指导思想是：
6、1）设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性。2）造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来逐步完善的。3）设计过程相对自由宽松，设计者更多去考虑设计方案，无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制，所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。4）除了一般的系列化零件设计，变量化系统在做概念设计时特别得心应手，比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。2008年，Siemens PLM Software（即原UGS公司）推出同步建模技术，在参数化、基于历
7、史记录建模的基础上前进了一大步，能够快速捕捉用户的设计意图，提高设计效率。同步建模技术是由Siemens PLM Software推出的交互式三维实体建模方式，该建模方式融合了参数化、基于历史记录的顺序建模的优势。在同步建模技术中，去除了顺序建模中基于历史的概念，所有的特征都在同一层，修改其中某一特征时，与之相关的特征一起发生了变化，而不相关的特征则保持不变。同步技术真正的核心，在于尺寸约束和拓扑约束的求解，从而高效地实现对零件模型和装配模型的设计变更，真正实现参数化设计。6.同步建模技术(Synchronous Technology)?UG?Pro/E?SolidWorks?SolidEdg
8、e?Inventor?CAXA?Solid3000常见三维常见三维CAD系统系统?CATIA?第一个基于Windows 平台的三维机械CAD 软件?第一个创造了FeatureManager 特征管理员的设计思想?第一个在Windows 平台下实现的自顶向下的设计方法?第一个实现动态装配干涉检查的CAD 软件?第一个实现智能化装配的CAD 公司?第一个开发特征自动识别FeatureWorks 的软件公司?第一个开发基于Internet 的电子图板发布工具(eDrawing)的CAD 公司认识认识SolidWorks绘制草图装配图纸、设计文档输出零件生成评估分析仿真功能选择基准面，二维、三维草图绘
9、制（含各种配合关系定义）拉伸 旋转 扫描 放样 切割 异型孔 旋转 阵列 抽壳 拔模等插入零件 配合 阵列 参考 材料明细表 爆炸图 等测量 干涉检查 质量属性 传感器 对称检查 等动画 受力分析 热分析等1、三维图纸：零件图、装配图，用于产品分析及报价。2、二维图纸：dwg格式或dxf格式图纸，用于加工、评审。3、图片资料：渲染图纸，用于宣传及展示。4、动画资料：展示，运动分析。5、文字资料：产品材料清单、仿真分析数据等。SolidWorks 的设计流程认识认识SolidWorks术语术语特征：在建模过程中的所有切除、凸台、基准面、草图都被称为特征。基准面：可用来绘制草图，除三个基本基准面外
10、，也可以自行创建基准面。拉伸：默认是将一个草图轮廓沿其法向延伸一定的距离形成实体的过程。草图：二维图形轮廓。凸台：由草图创建的实体，特指通过增加材料形成的实体。切除：与凸台相反，通过去除材料创建结构。设计意图：特征之间的关联和创建的顺序思路。认识认识SolidWorksSolidWorks特点:1、基于特征2、参数化驱动尺寸几何关系3、实体建 模4、全相 关5、约 束6、设计 意图认识认识SolidWorks?特征如何影响设计意图1、“叠层蛋糕”法2、“制陶转盘”法3、制造法认识认识SolidWorks菜单栏下拉按钮区工具栏认识认识SolidWorks工具栏及命令管理器前导视图工具栏认识认识S
11、olidWorks功能标签管理器认识认识SolidWorks设计树任务窗口认识认识SolidWorks状态栏状态栏认识认识SolidWorks绘图区参考三重轴认识认识SolidWorks?基本操作操作SolidWorks，建议使用三键滚轮鼠标。鼠标各键功能如下：?左键：单击选择对象；双击则对操作对象进行属性管理。?中键（滚轮）：在绘图区域可以实现多种用途。?按住中键（滚轮），移动鼠标可旋转画面（在工程图中为平移画面）?先按住Ctrl键，再按住中键（滚轮），移动鼠标可平移画面。?滚动滚轮即可实现缩放画面，向前滚动为缩小画面，向后滚动为放大画面(注意：缩放画面是以鼠标位置为中心，因此，要近距离观察
12、目标时，尽量将鼠标置于目标位置处。)?双击中键（滚轮），可将模型对象置于图形区域中央，并整屏显示。?右键：可弹出快捷方式，便于处理操作。?弹出快捷菜单：按下右键，可弹出快捷菜单。在不同的操作环境下，快捷菜单的内容不尽相同，包含画面控制、绘制草图、编辑草图、编辑特征等。?鼠标笔势：在图形区域内，按下右键，移动鼠标，出现鼠标笔势，可以快速选择操作命令。在不同的操作环境下，鼠标笔势的内容也不同认识认识SolidWorks?显示控制?键盘操作?上、下、左、右方向键可旋转视角?按住Ctrl键，按上、下、左、右方向键可平移视角?Z键可缩小；按住shift+Z 键可放大?前导视图工具?按空格键可设定视图定向认识认识SolidWorksSolidWorks练习练习?单击”新建”按钮?在弹出的”新建solidworks文件”对话框中选择”零件”,然后单击”确定”按钮?单击”拉伸凸台/基体”按钮?任选一平面为绘图基准面?屏幕自动对正该基准面,并进入绘制草图环境?单击”圆”命令,任意绘制一圆?单击右上角”退出草图”按钮?在左侧属性区”方向1”栏内的”距离”栏内输入距离,或拖动草图中的方向箭头定义距离?单击绘图区右上角”确认”按钮,完成拉伸特征模型?继续单击”拉伸土台/基体”命令,以创建模型的顶面为基准面继续创建矩形拉伸特征?熟悉solidworks操作界面以及各种操作SolidWorks练习练习
