第5章常用CAD系统简介 - 上海理工大学

第5章 常用CAD系统简介
5.1 UG NX软件简介
5.2 CATIA软件介绍
5.3 Pro/E软件介绍
5.4 SolidWorks软件介绍
5.5 Cimatron 软件介绍
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• UG NX
– Siemens PLM公司出品
– 30余年的历史
– 世界一流的CAD/CAM/CAE软件
– 广泛用于航空航天、汽车、通用机械、模具、家电领
域
– 许多世界著名公司的企业CAD/CAM/CAE标准
– 著名用户:美国通用汽车、波音飞机、贝尔直升机、
英国宇航、普惠发动机等公司。
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5.1 UG NX软件简介
5.1.1 UG NX软件的特点
5.1.2 NX CAD模块介绍
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5.1.1 UG NX软件的特点
•(1) 集成的产品开发
–UG NX是一个完全集成的CAD/CAM/CAE软件集,它致力于从概念设计到工
程分析到制造的整个产品开发过程。
•(2) 相关性
–通过应用主模型方法,使得从设计到制造的所有应用相关联。
•(3) 并行协同设计
–通过使用主模型、产品数据管理PDM、产品可视化PV以及运用因特网技术,
支持扩展企业范围的并行协作。
•(4) 基于知识的工程
–用知识驱动的自动化,UG NX解决了知识获取、再使用和运用累积在制造产
品的人和过程中的知识问题。
•(5) 客户化
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–UG NX提供CAD/CAM/CAE业界最先进的编程工具集,去定制UG NX并扩展
它,以满足企业的需求。
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5.1.2 NX CAD模块介绍
1.UG入口(UG/Gateway)
2.UG实体建模(UG/Solid Modeling)
3.UG特征建模(UG/Features Modeling)
4.UG自由曲面建模(UG/Free Form Modeling)
5.UG用户自定义特征(UG/User Defined Feature)
6.UG工程绘图(UG/Drafting)
7.UG装配建模(UG/Assembly Modeling)
8.UG高级装配(UG/Advanced Assemblies)
9.UG钣金设计(UG/Sheet Metal Design)
10.UG数据交换(UG/Data Exchange)
11.UG产品级参数化设计(UG/WAVE)
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1. UG/Gateway
• ——UG的基本模块,包括:
– 文件操作:创建、打开、存储。
– 视图操作:着色、消隐、缩放;视图布局、图层管理。
– 绘图及绘图队列管理。
– 空间漫游:定义漫游路径,生成电影文件。
– 查询:表达式、特征、模型信息、坐标等的查询、距离测量。
– 分析与自动计算:曲线曲率、曲面广顺分析,实体物理特性
计算。
– 电子表格:定义标准化零件族。
– 生成图形、动画文件。
– 输入、输出各种CGM、UG/Parosolid几何数据。
– Macro宏命令自动记录、回放。
– User Tools用户自定义菜单。
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2.UG/Solid Modeling
• 草图设计
• 各种曲线生成、编辑、布尔运算
• 扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠
• 尺寸驱动、定义
• 编辑变量及其表达式
• 非参数化模型后参数化
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3.UG/Features Modeling
• 各种标准设计特征的生成和编辑
– 孔、键槽、凹腔、凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、
管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模
型简化、实体线、面提取、拔锥。
• 特征编辑
– 删除、压缩、复制、黏贴。
• 特征引用
– 阵列、特征顺序调整、特征树等。
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4.UG/Free Form Modeling
• 直纹面
• 扫描面
• 通过一组曲线的自由曲面
• 通过两组类正交曲线的自由曲面
• 曲线广义扫掠
• 标准二次曲线放样
• 等半径和变半径倒圆
• 广义二次曲线倒圆
• 两张及多张曲面间的光顺桥接
• 动态拉动调整曲面
• 等距或不等距偏置
• 曲面裁剪、编辑
• 点云生成、编辑
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5.UG/User Defined Feature
• 提供交互式UDF定义
– 定义和存储基于用户自定义特征概念的、便于调用和
编辑的零件族。
– 形成用户专用的UDF库。
– 提高用户设计效率。
• 已定义好的UDF
– 可通过图标菜单被所有用户调用。
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6.UG/Drafting
• 自动视图布置
• 剖视图
• 各向视图
• 局部放大图
• 局部剖视图
• 自动和手工尺寸标注
• 形位公差
• 粗糙度符合标注
• 支持国标
• 标准汉字输入
• 视图手工编辑
• 装配图剖视
• 爆炸图
• 明细表自动生成
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7.UG/Assembly Modeling
• 并行的自顶向下、自下而上的产品开发方法。
• 装配零件是零件特征的链接映像,且双向相关。
• 灵活的定位和约束关系:贴合、对齐、偏移等。
• 装配导航、零件搜索、零件装机数量统计、调用
目录、参考集。
• 装配部分着色显示、标准件库调用、重量控制。
• 装配层次快速切换和访问。
• 装配明细表的生成、自动更新。
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8.UG/ Advanced Assemblies
• 产品级大装配功能
• 灵活过滤装配结构的数据调用控制
• 高速大装配着色
• 大装配干涉检查功能
• 管理、共享和检查用于确定复杂产品布局的数字
模型,完成全数字化的电子样机装配
• 产品、部件的可视化装配分析
• 定义干涉检查工况,软、硬干涉的精确报告
• 支持多CPU并行计算
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9.UG/Sheet Metal Design
• 复杂钣金零件生成
• 参数化编辑
• 定义和仿真钣金零件的制造过程
• 展开和折叠的模拟操作
• 生成精确的二维展开图样数据
• 展开功能可考虑可展和不可展曲面情况,并根据
材料中性层的特性进行补偿
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10.UG/Data Exchange
• 提供基于STEP/IGES/DXF标准的双向数据接口。
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11.UG产品级参数化设计(UG/WAVE)
•UG/WAVE (What if Alternative Value Engineering)——产品级参
数化设计技术
–适用于汽车、飞机等复杂产品的设计。
–先总体设计后详细设计。
–局部设计决策服从总体设计决策。
–面向产品级的并行工程技术。
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•UG/WAVE的组成
–(1) UG/WAVE相关性管理器
•提供用户对设计更改传递的完全控制,以及提供关于对象和零件的详细信息。
–(2) UG/WAVE几何导引器
•提供相关设计几何的信息,允许沿几何相关关系查找相关部件与零件,处理零件
或部件之间的相关关系。
–(3) UG/WAVE控制结构编辑器
•建立产品顶层控制结构及与之相关的下层部件关系,层层递增建立下一层零件结
构,并建立新建零部件与其上层结构的相关关系。
–(4) WAVE层次结构
•在WAVE层次结构中切换显示到父装配或WAVE源零件。
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5.2 CATIA软件介绍
5.2.1 CATIA软件的特点
5.2.2 CATIA CAD模块介绍
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• CATIA (Computer Aided Tri-Dimensional Interface
Application)
– 法国Dassault System公司开发。
– 世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位。
– 广泛用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电气、
消费品行业。
– 解决方案迎合所有工业领域大、中、小型企业需要。
– 著名用户:波音、克莱斯勒、宝马、奔驰。
– 著名案例:波音777的全电子化设计及装配。
– 发展:
• 1982-1993:V1-V4
• 1994:V5
• 2010:Catia V5R20
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5.2.1 CATIA软件的特点
•1.重新构造的新一代体系结构
–快速适应企业的业务发展需求。
•2.支持不同应用层次的可扩充性
–小供货商→大跨国公司:均能配置最合理的解决方案。
•3.与NT和UNIX硬件平台的独立性
–分别开发基于NT和UNIX的平台版本。
•4.专用知识的捕捉和重复使用
–将隐式的经验知识转为显式的专用知识。
–在设计过程中交互式捕捉设计意图。
•5.给现存客户平稳升级
–V4及V5版本兼容,可并行使用。
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5.2.2 CATIA CAD模块介绍
•1. CATIA几何造型
–特征设计模块
–钣金设计模块
–3D参数化变量造型器
–三维线框造型
–动态草绘器
•2. 曲面设计
–曲面设计模块
–高级曲面设计模块
–自由外形设计模块
–创成式外形建模模块
–整体外形修形模块
–车身设计模块
–逆向工程模块
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•3.装配设计
–装配设计
–装配模拟
•模拟装配、拆卸轨迹。
–空间分析模块
•检查零件干涉,验证CATIA 3D元素之间的间隙。
•4. 工程制图
–2D线框和标注模块
–制图模块
–绘图-空间(2D/3D)集成模块。
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•5. CAE功能集成
–ANSYS接口
–有限元模型生成器
•网格自动划分
–创成式零件分析及优化
•应力分析、铸件、锻件或厚壁零件设计指导
–机构运动分析
–科学表示管理器
•计算结果的后处理:云图、着色、标注、显示。
•6. 数据接口
–DXF/DWG Interface: Micro CADAM↔CATIA
–IGES接口。
–STEP AP214接口。
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5.3 Pro/E软件介绍
5.3.1 Pro/E软件的特点
5.3.2 Pro/E CAD模块介绍
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• Pro/Engineer
– 美国Parametric Technology Corporation,PTC公司开发。
– 1988面世,全世界最普及的3C软件。
– 广泛用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、
家电、玩具等行业。
– 功能:零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、
钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自
动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理。
– 27000多家用户企业。
– 最新版本:Wildfire 5.0
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5.3.1 Pro/E软件的特点
• 全相关性
– 所有模块全相关。
• 基于特征的参数化造型
• 数据并行管理
– 利于并行研发。
• 装配管理
• 易于使用
– 级联式瀑布菜单
– 逻辑选项和预先选取的最常用选项
– 简短的菜单描述和完整的在线帮助
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5.3.2 Pro/E CAD模块介绍
•1.Pro/E软件包
–系统的基本部分。
–参数化功能定义、实体零件造型及装配、工程图及视图生成。
•2. Pro/ASSEMBLY
–参数化装配管理系统。
–1)在装配体内自动零件替换。
–2)规则排列的装配。
–3)装配模式下的零件生成。
–4)Pro/Program开发工具:编制装配自动化程序。
–5)生成装配特征(如焊接特征)。
•3. Pro/DESIGN
–加速设计大型、复杂组件。
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•4. Pro/DETAIL
–生成工程图:自动尺寸标注、参数特征生成、全尺寸修饰……
–支持各种制图标准:ANSI, ISO, JIS, DIN
–2D非参数化制图功能。
•5. Pro/FEATURE
–扩展的特征功能。
–用户自定义特征、复制特征、组合特征等。
•6. Pro/INTERFACE
–完整的工业标准数据输入输出接口。
–各种标准数据交换格式。
•7. Pro/SHEETMETAL
–参数化的钣金造型和装配功能。
•8. Pro/SURFACE
–增强的复杂曲面、曲线生成、编辑、输入输出功能。
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5.4 SolidWorks软件介绍
• SolidWorks公司
– Dassault Systems的子公司。
– 1993年成立,1995年推出SolidWorks软件。
– CAD/CAM行业获利最高。
• SolidWorks软件
– 使用Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的
Parasolid内核、与第三方软件的良好集成。
– 全球装机量最大:28万许可用户。
– 广泛用于航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、
模具、电子通信、医疗器械、娱乐工业、日用品、消
费品、离散制造等行业。
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SolidWorks软件的特点
•1)第一个在Windows操作系统下开发的CAD软件。
•2)菜单少,使用直观、简单,界面友好。
–只有60几个命令,下拉菜单一般只有2层。
–智能动态引导。
–特征树操作方便。
–实体选取、放大、缩小、旋转方便。
–装配约束简单易理解。
•3)“全动感”的用户界面。
–提供整套的动态界面和鼠标拖动控制。
–减少了设计步骤和多余对话框。
–属性管理员可高效管理整个设计过程和步骤。
•4)数据转换接口丰富,转换成功率高。
–IGES, DXF, DWG, SAT(ANSI), STEP, STL, ASC, VDAFS, VDA, VRML, PARAS
OLID
–与CATIA, PRO/E, UG, MDT, INVENTOR有专用接口。
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•5)独特的配置功能。
–允许一个零件有几个不同的配置。
–通过不同的参数配置,派生出不同的零件或装配体。
•6)零件建模。
–基于特征的实体建模功能。
•7)装配设计。
–可动态查看装配体的所有运动。
–可进行动态干涉检查和间隙检测。
–可用智能零件技术自动完成重复设计。
–镜像部件技术能产生基于已有零部件的新零部件。
–智能化装配技术能自动捕捉并定义配合,加快装配。
•8)曲面设计。
–生成、编辑复杂曲面。
•9)钣金设计。
–全相关的钣金设计。
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5.5 Cimatron 软件介绍
1.产品设计
2.工模具设计
3.Cimatron
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• Cimatron软件
– 以色列Cimatron公司1982年出品。
– 面向制造业的CAD/CAM集成解决方案,为模具、工具
和其他制造商提供全面的、性价比最优的软件解决方
案。
– 独一无二的CAD/CAM集成技术。
– 广泛用于模具制造、机械制造、汽车、航空航天、计
算机、电子、消费类商品、医药、军事、光学仪器、
通信、玩具等行业。
– 最新中文版本:Cimatron E8.0。
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1.产品设计
• 混合建模技术
– 线框造型、曲面造型、参数化实体造型。
• 支持各种数据交换格式
– IGES, VDA, DXF, STL, STEP, RD-PTC, UG/PARASOLID, SAT,
CATIA, DWG.
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2.工模具设计
• Mould Design
– 基于三维实体参数的工模具设计解决方案。
– 实现三维自动化模具设计。
– 自动完成所有单个零件、以装配产品及标准件的设计
和装配。
• 电极设计模块
– 专门针对模具设计过程中的电极CAD/CAM。
– 实现电极设计制造的自动化。
– 提高设计效率80%。
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3.Cimatron NC
• 提供全面的NC解决方案。
• 支持2.5至5轴的高速铣削。
• 提供毛坯残留知识模板,减少用户编程和加工时
间。
• 提供完全自动的基于特征的NC程序。
• 提供基于特征和几何形状的NC自动编程。
• NC完全与CAD环境集成,提供交互式NC向导。
• 得到市场广泛认可。
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本章思考题
• 1.请搜集有关资料,分析目前市场上流行的CAD /
CAM软件有哪些,并阐述其主要功能。
• 2.结合你对商品化CAD/CAM软件系统的了解,分析
讨论该软件系统技术的特征和发展历程,写出相应的
分析评述报告。
• 3.以一个注塑模具制造企业为例,分析什么样的CAD
软件可以满足其设计要求?
• 4.汽车覆盖件模具设计一般使用什么CAD软件,为什
么?
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