《CAXA创新三维CAD教程》根据“**制造业信息化三维CAD认证培训教学与考核大纲”组织编写,并以CAXA三维实体设计软件为平台,结合编写组多位专家多年从事机械设计/制图教学以及三维CAD软件应用培训的丰富经验,突出概念与应用,通过大量实例,引导读者快速掌握现代三维CAD的创新设计理念和方法。
《CAXA创新三维CAD教程》从计算机辅助设计(CAD)的角度阐述了现代三维CAD软件在产品创新设计中的应用思路和操作方法,内容包括:设计元素与三维图库,自由式与**式三维操作工具;二维截面(草图)与特征生成;轴、盘、支架和箱体类基本零件设计;齿轮、轴承和紧固件等标准件借用;曲面设计、钣金设计和参数化等**零件设计;装配设计;二维工程图生成;渲染与三维仿真动画设计;文件共享以及创新设计实例等。
《CAXA创新三维CAD教程》配备光盘1张,内含教材中所有实例与习题文件、助学/助教多媒体课件以及CAXA实体设计2005、CAXA电子图板2005学习版软件等。
《CAXA创新三维CAD教程》是“**制造业信息化三维CAD认证培训”指定教材。同时,也可作为各类大专院校机械设计与CAD专业的辅助教

三维CAD是数字化设计制造的基础,推广应用三维CAD等现代设计制造技术,走新型工业化道路,已经成为当前设计制造行业的自觉行动,并且是大势所趋、迫在眉睫。
2003年底,科技部**制造业信息化培训**会同中国CAD产业技术联盟共同启动了“**制造业信息化三维CAD认证培训”工作,并在全国分片区成功地举办了多期**师资研修班,全国30个省市自治区200多家各类院校、中介服务机构与企事业单位近500位同志参加了培训和研讨,为三维CAD认证培训以及三维CAD应用推广探索了经验。与此同时,在2004年中期,教育部机械专业课程指导委员会也先后召开专门会议,正式将三维CAD纳入工科院校设计与图学类课程的教学大纲,从未来人才培养的高度为现代三维CAD技术的应用推广创造了条件。
推广应用现代三维CAD,完成数字化/网络化设计制造的深刻革命,正如20世纪90年代席卷中华大地的“甩图板”浪潮一样向我们扑面而来。同时伴随信息化、全球化和中国制造业的快速崛起,这一浪潮将会比我们想像的要来得快得多、迅猛得多。
传统CAD主要针对产品二维工程图样的绘制与零件的3D建模,缺乏对产品创新和设计的足够关注和有效支持。例如,不能在装配环境下直接获得造型数据与信息进行结构设计,使得交互频繁、输入数据量大,造成操作步骤繁杂、不易学习等问题;不能将零件模型与装配模型直接关联,使得模型复杂且维护困难;不能有效地解决概念阶段的零部件布局、联结与配合关系定义等设计;缺乏符合国际、**和行业标准的三维参数化标准件库的支持。这些个人的、孤立的和局部的应用特点,使CAD一度仅成为绘图的工具。
近几年3D技术、网络技术、数据库和电子商务等的飞速发展深刻影响了CAD的发展,新的制造方式,如分散化网络制造以及面向客户的大批量定制等也都对CAD系统提出了新的要求。目前,以产品创新、网络协同和应用集成为突出特征的面向行业与过程的三维数字化设计系统成为现代CAD的发展方向。现代三维CAD以产品生命周期中每一阶段的知识重用为基础,包括电子表格、手册、公式和数据库,甚至包括一些简单的经验规则等,并借助于WEB技术与网络技术,在行业内实现设计资源的利用与共享;应用设计资源驱动几何建模,在保证产品质量的同时,大大缩短产品设计周期,并确保设计意图贯穿于产品开发的全生命周期。
近年来,我国快速成为全球*重要的制造基地之一,但是与全球制造业的发展相比,我国制造业还存在较大差距,*突出地表现为制造业企业的产品创新能力差、市场响应效率低、自主品牌实力弱、核心竞争力严重不足。以现代信息技术,首先是三维CAD技术全面改造和提升制造业的创新能力与竞争水平,就成为当前我国制造业发展的**任务。
在**“八五”、“九五”和“两C”计划的推进下,中国CAD从无到有、从小到大、从弱到强,到得了长足的发展,不仅初步形成了像CAXA电子图板、开目CAD、CAXA三维实体设计、西工大CAPP、CAXA制造工程师和新模式PDM等许多**的自主知识产权CAD/CAX软件产品,而且紧贴中国企业应用、并积极引进国内外先进技术专利,在一些技术和产品构件上跑到了技术发展的前沿,成功地发挥了后发优势、实现了跨越式发展;不仅形成了CAXA等一批具有完整研发、营销、服务体系和较强市场竞争能力的CAD/CAX龙头企业,而且已经在全国制造业各个行业,包括航空航天、国防兵工、石油装备和工程机械等许多重大行业的重大企业中,得到了数十万套广泛的成功应用,已经在制造业信息化工程实践中担当起了重要角色。
2002年,科技部在863计划重中之重的“三维CAD系统”项目上采用了全新的研发和产业化机制,由CAXA牵头,组织清华英泰、江苏数字化设计制造**、浙江大学、武汉开目、武汉天喻、陕西省CAD**(西工大)和上海宏正等国内8家CAD厂商联合承担,组建起了由CAXA牵头、多家合作、优势互补、资源共享、广泛参与的“中国制造业信息化CAD产业技术联盟”,初步形成了CAD/CAX“中国军团”,在“做得出、卖得掉、用得上、千家万套”思想的指引下,在三维CAD研发、应用推广与产业化方面迈出了重要的一步。
CAXA实体设计是通过联盟方式开发、具有领先水平的新一代创新三维CAD系统。它所代表的创新设计体系,是近20年来CAD技术发展的重大突破。它全新地诠释了未来CAD技术的发展方向,使CAD真正成为普及化的智能工具。
CAXA实体设计为产品创新设计提供了强大的三维环境与方法,包括丰富的三维图素、三维标准件库、开放的三维图库扩展功能以及灵活的三维图库调用机制,为从三维开始的产品创新设计建立了基础;鼠标拖放式操作、智能驱动手柄、智能捕捉、三维球和属性表等强大、灵活的三维空间的操作工具,使设计构形如同“搭积木”一样直观、简单、易行;自由设计与**设计两种创新设计方法为在产品设计的不同阶段,提供了极大的灵活性与自由性,对于自由设计与**设计的任意部分或任意阶段均可进行超越参数化的灵活编辑与修改,同时可以保留参数化的约束关系;提供了集产品概念设计、零件设计、装配设计、工程图生成、渲染、动画仿真以及设计协同与数据交换等功能于一体的完备三维创新设计环境,实现了产品三维创新设计的完整应用流程。CAXA实体设计软件连续多次通过了科技部组织的三维CAD软件评测,并被指定为**制造业信息化三维CAD认证培训指定的应用平台之一。
本书根据“**制造业信息化三维CAD认证培训教学与考核大纲”组织编写,并以CAXA三维实体设计软件为背景,结合编写组多位专家多年从事机械设计/制图教学以及三维CAD软件应用培训的丰富经验,从计算机辅助设计(CAD)的角度,阐述了现代三维CAD软件在产品创新设计中的应用思路和操作方法。
本书是“**制造业信息化三维CAD认证培训”指定教材,由**制造业信息化培训**三维CAD认证培训管理办公室(CAXA)组织编写。全书共14章,第1章介绍了三维CAD的应用与发展背景以及**的相应政策;第2、3章是基础部分,包括实体设计的基本概念、基本方法、基本操作以及自定义智能图素设计方法;第4、5、6、7、8章为零件设计部分,包括基本零件、标准件、曲面零件、**零件以及钣金零件等的设计方法;第9章介绍产品装配设计;第10章介绍二维工程图生成;第11章介绍渲染设计;第12章介绍动画生成方法;第13章介绍文件共享与协同管理;第14章以一个减速器为实例介绍使用CAXA实体设计系统进行创新设计的方法和步骤。
本书由尚凤武担任主编。各章编写作者分别是:第1章由鲁君尚、田荣斌编写;第2、3、10章由尚凤武、乌云编写;第4、5章由冯涓编写;第6、7章由陆晓春编写;第8、9章由王秀凤、苏余鹏编写;第11、12章由杜颂编写;第13、14章由鲁君尚、尚凤武编写。全书由尚凤武统稿。
为了便于培训教学和学习,除了各章配有适量思考题以外,还单独编写了一本“习题集”与本书一起使用。习题集以提出大量思考题和练习题的形式,进一步引导读者学习、掌握三维CAD的方法和技巧,帮助读者从不同角度理解软件的功能和设计方法。另外,该习题集也将作为“**制造业信息化三维CAD认证培训”考核的题库使用。各地的培训基地可以此习题集为内容进行培训考核前的训练。
本书配备光盘1张,内含教材中助学/助教多媒体课件以及CAXA实体设计2005、CAXA电子图板2005等学习版软件,为读者学习和培训机构的教师讲课提供参考和指导。
由于时间仓促、水平有限,书中难免有不当之处,恳请广大培训教师和学员批评指正。

第1章迎接制造业信息化新时代
1.1三维CAD与信息化设计制造技术的应用和发展1
1.1.1设计信息化2
1.1.2制造信息化3
1.1.3管理信息化4
1.1.4三维CAD是制造业信息化的基础4
1.1.5三维CAD的应用与发展7
1.2**制造业信息化工程/MIE8
1.2.1制造业信息化工程的总体目标9
1.2.2省市制造业信息化工程建设10
1.2.3制造业信息化工程关键技术产品研发及应用11
1.2.4**制造业信息化三维CAD产品的研发与应用13
1.2.5**制造业信息化三维CAD认证培训15
1.3国内外主要三维CAD软件与应用简介16
1.4CAXA三维实体设计的创新设计思想与设计流程28

第2章CAXA三维CAD创新设计基础
2.1三维设计环境1
2.1.1三维设计环境的设定1
2.1.2设计环境窗口36
2.2设计元素45
2.2.1设计元素与设计元素库45
2.2.2标准设计元素与附加设计元素47
2.3标准智能图素49
2.3.1标准智能图素及其定位49
2.3.2智能图素的属性51
2.3.3图素形状的编辑58
2.3.4独特灵活的三维球工具61
2.4设计树、基准面和坐标系68
2.4.1设计树68
2.4.2基准面72
2.4.3坐标系74
2.5向导与视向75
2.5.1向导75
2.5.2视向76
2.6零件设计与装配设计79
2.6.1零件设计79
2.6.2装配设计80
2.7渲染与动画仿真81
2.7.1渲染81
2.7.2动画制作81
2.7.3两种设计方法81

第3章自定义智能图素的生成
3.1二维截面设计环境1
3.1.1二维截面设计环境的设置1
3.1.2二维截面工具89
3.2二维截面轮廓的生成98
3.2.1为二维图素生成二维截面98
3.2.2为特征造型绘制二维截面103
3.2.3利用“投影3D边”工具生成二维截面106
3.2.4编辑投影生成的二维截面107
3.3生成自定义智能图素的方法108
3.3.1用拉伸特征生成自定义智能图素109
3.3.2用旋转特征生成自定义智能图素112
3.3.3用扫描特征生成自定义智能图素114
3.3.4用放样特征生成自定义智能图素116
3.3.5修复失败的截面121
3.3.6自定义智能图素的保存122
3.4三维文字122
3.4.1利用“文字向导”添加三维文字123
3.4.2从设计元素库中添加三维文字124
3.4.3编辑和删除三维文字126
3.4.4文字图素的包围盒126
3.4.5文字编辑状态和文字图素属性127
3.4.6“文字图素格式”工具条127

第4章基本零件设计
4.1零件设计概述1
4.1.1零件设计的内容1
4.1.2构造零件的基本方法1
4.2图素的定位130
4.2.1三维球定位130
4.2.2智能尺寸定位134
4.2.3背景栅格定位136
4.3轴类零件设计139
4.3.1构造主体结构139
4.3.2构造退刀槽141
4.3.3倒直角143
4.3.4生成键槽143
4.3.5生成花键145
4.4盘盖类零件设计148
4.4.1构造主体结构148
4.4.2生成销孔150
4.4.3构造均匀分布的阶梯孔151
4.4.4构造砂轮越程槽152
4.5支架类零件设计153
4.5.1构造底板和圆筒154
4.5.2构造支撑板155
4.5.3构造肋板156
4.5.4构造凸台157
4.5.5构造铸造圆角159
4.6箱壳类零件设计160
4.6.1构造箱体161
4.6.2构造底板162
4.6.3补全其他结构163
4.6.4显示内部结构166
4.7保存零件与设计环境167
4.7.1将零件保存到设计元素库中167
4.7.2将零件保存在文件中168
4.7.3把整个设计环境保存在设计元素库中168
4.7.4将设计环境保存到文件中169

第5章标准件以及**图素的应用
5.1孔与螺纹孔的生成1
5.1.1生成一个孔1
5.1.2自定义孔1
5.1.3生成多个相同的孔172
5.2紧固件175
5.3齿轮177
5.4轴承178
5.5弹簧179
5.6构造螺纹180
5.6.1构造外螺纹180
5.6.2构造内螺纹182
5.7利用表面重构属性生成自定义图素183
5.8修改零件的面和边185
5.8.1直接表面图素185
5.8.2表面移动186
5.8.3表面匹配188
5.8.4表面等距189
5.8.5删除表面190
5.8.6编辑表面半径190

第6章曲面零件设计
6.13D曲线的生成与编辑1
6.1.1平面曲线生成3D曲线1
6.1.23D曲线生成工具2
6.1.3生成3D曲线194
6.1.4编辑3D曲线195
6.2特殊曲线的生成197
6.2.1等参数线198
6.2.2曲面交线199
6.2.3投影线200
6.2.4公式曲线202
6.3直纹面204
6.3.1直纹面的概念204
6.3.2“直纹面”工具条205
6.3.3生成直纹面205
6.3.4编辑直纹面206
6.3.5由直纹面生成曲线207
6.4旋转面208
6.4.1旋转面的概念208
6.4.2旋转面工具条208
6.4.3生成旋转面208
6.4.4编辑旋转面209
6.4.5由旋转面生成曲线和曲面210
6.5放样面211
6.5.1放样面的概念211
6.5.2“放样面”工具条211
6.5.3生成放样面211
6.5.4编辑放样面212
6.5.5由放样面生成曲线和曲面213
6.5.6编辑放样设计中的截面213
6.5.7编辑放样实体或者曲面214
6.6导动面215
6.6.1导动面的概念215
6.6.2“导动面”工具条216
6.6.3生成导动面217
6.6.4编辑导动面219
6.7边界面220
6.7.1边界面的概念220
6.7.2“边界面”工具条220
6.7.3生成边界面221
6.7.4编辑边界面222
6.7.5由边界面生成曲线222
6.8网格面222
6.8.1网格面的概念222
6.8.2“网格面”工具条222
6.8.3生成网格面223
6.8.4编辑网格面224
6.8.5由网格面生成曲线和曲面224
6.9曲面过渡224
6.9.1曲面过渡的概念224
6.9.2两面过渡224
6.10曲面延伸226
6.10.1曲面延伸的概念226
6.10.2长度延伸226
6.10.3比例延伸227
6.11鼠标表面设计227

第7章**零件设计
7.1布尔运算1
7.1.1布尔运算的概念和作用1
7.1.2布尔运算设置2
7.1.3增料233
7.1.4除料233
7.1.5重新设定除料零件的尺寸235
7.1.6新零件在设计元素库中的保存235
7.2智能标注236
7.2.1智能标注的概念与作用236
7.2.2各种智能尺寸的使用方法237
7.2.3智能标注的属性以及其他应用241
7.2.4对除料的圆形添加智能标注243
7.2.5智能标注定位244
7.2.6智能标注定位245
7.2.7利用参数表确定智能标注的值246
7.3参数设计246
7.3.1参数表246
7.3.2参数类型248
7.3.3参数表的访问状态249
7.3.4编辑参数251
7.3.5表达式252
7.3.6参数在零件设计中的应用254
7.3.7注意事项258
7.4零件分割260
7.4.1零件分割的概念260
7.4.2零件分割260
7.4.3特别说明263
7.5物理特性计算264
7.6零件属性表265
7.6.1零件属性表的概念和作用265
7.6.2常规属性265
7.6.3包围盒属性267
7.6.4定位锚属性267
7.6.5位置属性268
7.6.6材料属性269
7.6.7WWW定位属性269
7.6.8渲染属性269
7.6.9交互属性270
7.6.10定制属性271

第8章钣金零件设计
8.1钣金图素及其属性1
8.1.1钣金设计图素1
8.1.2钣金设计图素的属性274
8.2钣金件设计275
8.2.1钣金图素的应用277
8.2.2钣金图素的编辑288
8.2.3钣金件设计工具表294
8.3钣金件裁剪294
8.4钣金件展开295

第9章装配设计
9.1零部件的插入和连接2
9.2三维球装配300
9.2.1虎钳装配件的组成302
9.2.2孔类零件的三维球定向与定位303
9.2.3轴类零件的三维球定向与定位307
9.2.4板类零件的三维球定向与定位308
9.3无约束装���与约束装配310
9.3.1插入零件、建立装配关系311
9.3.2轴套与主轴之间的定位装配312
9.3.3衬套在支撑垫的定位装配314
9.3.4将“垫”组件装配在轴上315
9.3.5主齿轮和键的装配318
9.4干涉检查322
9.4.1干涉检查的方法322
9.4.2执行干涉检查322
9.5装配剖视324
9.6装配分解(爆炸)327
9.7装配属性与BOM生成329
9.8文件保存331
9.8.1保存文件的方式331
9.8.2保存文件的操作方法331

第10章二维工程图的生成
10.1二维绘图环境1
10.1.1生成二维绘图环境1
10.1.2二维绘图环境的构成337
10.1.3从实体设计到二维工程图342
10.2二维工程图的视图344
10.2.1生成视图344
10.2.2生成剖视图349
10.2.3截断视图351
10.2.4轴测图353
10.2.5视图的选项菜单及视图定位354
10.3工程图标注357
10.3.1尺寸标注与工程标注357
10.4视图更新359
10.4.1激活设计环境359
10.4.2更新工程布局图360
10.4.3失去关联的标注360
10.4.4从二维工程图到三维设计的修改360
10.4.5保存工程图文件361
10.5绘图模板定义361
10.5.1打开工程图模板362
10.5.2调整图纸尺寸及方向363
10.5.3图层的操作364
10.5.4修改默认属性364
10.5.5保存模板文件364
10.6生成钣金件的工程布局图364
10.7工程图的交流共享366
10.7.1由CAXA电子图板输出图纸366
10.7.2直接输出dxf、dwg格式图纸366

第11章渲染设计
11.1智能渲染元素的应用1
11.1.1渲染元素的种类1
11.1.2渲染元素的使用方法369
11.1.3复制与转移渲染元素属性369
11.1.4移动和编辑渲染元素370
11.2智能渲染属性371
11.2.1颜色371
11.2.2光亮度372
11.2.3透明度373
11.2.4凸痕374
11.2.5反射375
11.2.6贴图376
11.2.7散射377
11.3智能渲染向导379
11.4设计环境渲染382
11.4.1背景382
11.4.2渲染383
11.4.3雾化385
11.4.4视向386
11.4.5曝光设置387
11.5光源与光照388
11.5.1光源389
11.5.2光源设置389
11.5.3光照调整391
11.6输出图像393

第12章动画设计
12.1智能动画设计元素的应用1
12.1.1智能动画设计元素1
12.1.2简单动画设计1
12.1.3智能动画编辑器2
12.1.4设计环境动画400
12.2自定义动画路径401
12.2.1用智能动画向导设计动画401
12.2.2自定义动画路径402
12.2.3调整动画方位与旋转404
12.2.4旋转动画路径405
12.3光源动画406
12.4视向动画406
12.5动画设计实例407
12.6机构仿真动画设计411
12.6.1等臂四连杆机构仿真动画设计411
12.6.2不等臂四连杆机构仿真动画设计412
12.6.3摆杆机构仿真动画设计413
12.6.4活塞机构仿真动画设计415
12.7输出动画417
12.7.1输出动画文件417
12.7.2输出动画图片418

第13章协同设计
13.1多内核与数据接口1
13.1.1选择与切换实体内核1
13.1.2数据接口422
13.2协同设计427
13.2.1产品的设计流程428
13.2.2工艺解决方案429
13.2.3制造解决方案430

第14章三维创新设计综合实例
14.1设计需求确认1
14.2概念与方案设计1
14.3典型设计借用433
14.4零件结构设计与虚拟装配434
14.4.1齿轮及输入、输出轴设计435
14.4.2箱体设计440
14.4.3箱盖设计442
14.4.5减速器装配与分解444
14.5干涉检查445
14.6生成BOM表和设计树446
14.7建立图库447
14.8生成工程图448
附录教学与考核大纲
参考文献

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