CAD程序设计 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《CAD程序设计》教学大纲 课程编号： 302001020 课程类型： 选修课 Course Code: 302001020 Course Type: Elective 课程名称： CAD程序设计 授课对象： 本科三年级学生 Course Name: CAD Program Design Audience: Junior 学时/学分： 授课语言： 中文 Credit 2/2 Language ofChinese mandarin Hours/Credits Instruction 先修课程： 于算机绘图、机械设计 开课院系： 机械工程系 erequisite omputer graphics,Mechanical Design Course offered by: Department Mechanical Eng. 适用专业： 械设计制造及其自动化专业 授课教师： tended for Mechanical Design,Manufacturing andInstructor: Automation 纲执笔人： 季敬敏 大纲审核人： 专业负责人 ditedby: inspected by: Course Leader 一、课程简介 CAD程序设计是计算机辅助设计和自动绘图的核心内容，也是开发智能CAD的有力工具，是 一项综合性、交叉性前沿技术，该技术将程序开发语言和AutoCAD相结合，广泛应用于AutoCAD 的二次开发。 本课程是一门面向机械类专业开设的工程技术选修课，课程以提高学生利用计算机进行辅助 机械设计的能力为目标，主要讲授CAD程序设计的主要原理和方法，并以AutoCAD为平台，以 AutoLISP和VisualLISP语言为程序开发语言，以机械工程为应用背景，进行CAD二次开发技术 应用的学习和上机操作，帮助学生掌握计算机辅助设计的基本功能，训练学生对产品设计问题的 系统表达和分析求解能力，培养学生的逻辑思维和应用开发计算机辅助设计系统的能力，促进学 生综合素质的提高。 二、学习目标 1、能够运用先修的计算机绘图、机械设计等课程知识系统表达产品设计问题，针对机械零件 或产品特征，区分其主要参数与辅助参数，并能够针对设计过程进行分析。 2、能够运用现代程序开发技术工具，对零部件和产品设计过程中计算与绘图问题进行逻辑结
CAD 程序设计 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《CAD 程序设计》教学大纲 课程编号： Course Code: 302001020 302001020 课程类型： Course Type: 选修课 Elective 课程名称： Course Name: CAD 程序设计 CAD Program Design 授课对象： Audience: 本科三年级学生 Junior 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 计算机绘图、机械设计 Computer graphics, Mechanical Design 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 李敬敏 Jingmin Li 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、 课程简介 CAD 程序设计是计算机辅助设计和自动绘图的核心内容，也是开发智能 CAD 的有力工具，是 一项综合性、交叉性前沿技术，该技术将程序开发语言和 AutoCAD 相结合，广泛应用于 AutoCAD 的二次开发。 本课程是一门面向机械类专业开设的工程技术选修课，课程以提高学生利用计算机进行辅助 机械设计的能力为目标，主要讲授 CAD 程序设计的主要原理和方法，并以 AutoCAD 为平台，以 AutoLISP 和 VisualLISP 语言为程序开发语言，以机械工程为应用背景，进行 CAD 二次开发技术 应用的学习和上机操作，帮助学生掌握计算机辅助设计的基本功能，训练学生对产品设计问题的 系统表达和分析求解能力，培养学生的逻辑思维和应用开发计算机辅助设计系统的能力，促进学 生综合素质的提高。 二、学习目标 1、能够运用先修的计算机绘图、机械设计等课程知识系统表达产品设计问题，针对机械零件 或产品特征，区分其主要参数与辅助参数，并能够针对设计过程进行分析。 2、能够运用现代程序开发技术工具，对零部件和产品设计过程中计算与绘图问题进行逻辑结 1
构的组织或研究，并提出相应的表达该对象的开发方案。 3、能够针对机械零件或产品特征，建立典型机械零件的程序化绘图模型，并能通过编程生成 图纸、撰写报告等，提高学生进行计算机辅助设计的实践能力。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 (2)能够应用数学、自然科学和机 2.1能够应用数学、自然科学和机械 械工程科学的基本原理，通过信息检索 工程科学的基本原理，识别机械工程领 文献研究，对机械工程领域设计、制造 学习目标1 运行等方面的复杂工程问题进行识别、表 域设计、制造、运行中的关键问题与参 达、分析、评价，并获得有效结论。 (3)能够设计满足特定需求的机械 产品功能原理方案、零部件及机械系统 或针对机械工程领域设计、制造、运行等 3.1具有工程实习和社会实践经历 针对机械工程领域设计、制造、运行中 方面的复杂工程问题，拟定相应的设计 学习目标2 的复杂工程问题，能够根据需求确定设 制造、运行方案，并能够综合考虑社会 计/开发目标： 健康、安全、法律、文化以及环境因素 体现创新意识。 (5)能够选择、使用与开发恰当的 技术、资源、现代工程工具和信息技术手 52能够开发与使用适当的技术、资 段和工具，针对机械工程领域设计、制造 源、现代工程工具和信息技术工具，进 学习目标3 运行等方面的复杂工程问题，进行预测与 行机械工程领域设计、制造、运行中复 模拟，并能够理解相关技术工具、针对多 杂工程问题的预测与模拟： 杂工程问题预测与模拟结果的局限性。 四、教学基本内容 第一章绪论 (I)计算机辅助设计的概念及相关技术，国内外常用CAD系统及特点，AutoCAD的二次开 发方法与相关技术。 (2)基于AutoCAD的二次开发的原理、特征、发展历史、应用、市场与效益：国内、外研 究现状：存在的问题及今后发展方向。 基本要求：了解AutoCAD的二次开发方法及相关技术 重点与难点：AutoCAD二次开发的原理、方法及特征。 半业要求对应关系： 2
构的组织或研究，并提出相应的表达该对象的开发方案。 3、能够针对机械零件或产品特征，建立典型机械零件的程序化绘图模型，并能通过编程生成 图纸、撰写报告等，提高学生进行计算机辅助设计的实践能力。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 四、教学基本内容 第一章绪论 （1）计算机辅助设计的概念及相关技术，国内外常用 CAD 系统及特点，AutoCAD 的二次开 发方法与相关技术。 （2）基于 AutoCAD 的二次开发的原理、特征、发展历史、应用、市场与效益；国内、外研 究现状；存在的问题及今后发展方向。 基本要求：了解 AutoCAD 的二次开发方法及相关技术 重点与难点：AutoCAD 二次开发的原理、方法及特征。 毕业要求对应关系： 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （2）能够应用数学、自然科学和机 械工程科学的基本原理，通过信息检索、 文献研究，对机械工程领域设计、制造、 运行等方面的复杂工程问题进行识别、表 达、分析、评价，并获得有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和机械 工程科学的基本原理，识别机械工程领 域设计、制造、运行中的关键问题与参 数； 学习目标 1 （3）能够设计满足特定需求的机械 产品功能原理方案、零部件及机械系统， 或针对机械工程领域设计、制造、运行等 方面的复杂工程问题，拟定相应的设计、 制造、运行方案，并能够综合考虑社会、 健康、安全、法律、文化以及环境因素， 体现创新意识。 3.1 具有工程实习和社会实践经历， 针对机械工程领域设计、制造、运行中 的复杂工程问题，能够根据需求确定设 计/开发目标； 学习目标 2 （5）能够选择、使用与开发恰当的 技术、资源、现代工程工具和信息技术手 段和工具，针对机械工程领域设计、制造、 运行等方面的复杂工程问题，进行预测与 模拟，并能够理解相关技术工具、针对复 杂工程问题预测与模拟结果的局限性。 5.2 能够开发与使用适当的技术、资 源、现代工程工具和信息技术工具，进 行机械工程领域设计、制造、运行中复 杂工程问题的预测与模拟； 学习目标 3 2
本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点2.1。 第二章二次开发的基本体系框架与需求分析 (1)二次开发的基本体系框架与组成 (2)软件开发的需求分析方法 (3)以工程实例齿轮来展示二次开发的功能结构与需求分析 基本要求：了解二次开发的体系框架与需求方法。 重点与难点：掌握工程实践对象的需求分析过程。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2，支排毕业要求指标点3.1和52。 第三章基本开发环境与基本函数 (I)AutoLISP的编程环境、运用实例重点讲解Autolisp语言的结构及特性。 (2)赋值函数，数值计算函数，字符串处理函数，关系运算函数，几何函数，表处理函数的 格式及调用。 (3)构建一个完整I5即程序的结构、主要内容和步骤，并以项目实践为实例，进行基本功能 实现。 基本要求：掌握AutoLISP的程序结构、特点、编程环境及主要要素。能体会Autolisp语言的 结构特点，掌握CAD二次开发的方法，并熟练运用赋值函数、数值计算函数、几何及表处理等函 数，在分析和求解问题时能合理选择所需要的函数。 重点与难点：针对项目实践，正确、合理选择合适的Autolisp函数，并灵活运用， 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3，支排毕业要求指标点5.2。 第四章绘图及用户交互操作 (1)运用Lis即绘图的基本原理及人机交互的必要性。 (2)绘图函数的结构、参数及调用格式，重点是gt族交互式输入函数。 (3)command函数的参数、规则和注意事项。 基本要求：掌握屏幕操作函数、command的格式、调用等，理解command函数对于CAD和 LISP语言的交互作用，能对常用的CAD功能进行command语句的编写。基本要求： 重点与难点：屏幕操作函数、Command函数的格式及其与CAD的交互。 半业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3，支撑毕业要求指标点5.2。 第五章条件及循环函数 (I)掌握条件函数与循环函数的使用规则，调用格式及注意事项。重点是正，cod,while和 repeat函数的格式及调用。 (2)实例分析，例如对图幅设置、绘制贝壳圆、直线变曲线等，从中提炼出CAD二次开发 的方法和技巧
本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点2.1。 第二章 二次开发的基本体系框架与需求分析 （1）二次开发的基本体系框架与组成 （2）软件开发的需求分析方法 （3）以工程实例--齿轮来展示二次开发的功能结构与需求分析 基本要求：了解二次开发的体系框架与需求方法。 重点与难点：掌握工程实践对象的需求分析过程。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、2，支撑毕业要求指标点 3.1 和 5.2。 第三章 基本开发环境与基本函数 （1）AutoLISP 的编程环境、运用实例重点讲解 Autolisp 语言的结构及特性。 （2）赋值函数，数值计算函数，字符串处理函数，关系运算函数，几何函数，表处理函数的 格式及调用。 （3）构建一个完整 lisp 程序的结构、主要内容和步骤，并以项目实践为实例，进行基本功能 实现。 基本要求：掌握 AutoLISP 的程序结构、特点、编程环境及主要要素。能体会 Autolisp 语言的 结构特点，掌握 CAD 二次开发的方法，并熟练运用赋值函数、数值计算函数、几何及表处理等函 数，在分析和求解问题时能合理选择所需要的函数。 重点与难点：针对项目实践，正确、合理选择合适的 Autolisp 函数，并灵活运用。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 5.2。 第四章 绘图及用户交互操作 （1）运用 Lisp 绘图的基本原理及人机交互的必要性。 （2）绘图函数的结构、参数及调用格式，重点是 get 族交互式输入函数。 （3）command 函数的参数、规则和注意事项。 基本要求：掌握屏幕操作函数、command 的格式、调用等，理解 command 函数对于 CAD 和 LISP 语言的交互作用，能对常用的 CAD 功能进行 command 语句的编写。基本要求： 重点与难点：屏幕操作函数、Command 函数的格式及其与 CAD 的交互。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 5.2。 第五章 条件及循环函数 （1）掌握条件函数与循环函数的使用规则，调用格式及注意事项。重点是 if，cond，while 和 repeat 函数的格式及调用。 （2）实例分析，例如对图幅设置、绘制贝壳圆、直线变曲线等，从中提炼出 CAD 二次开发 的方法和技巧。 3
基本要求：使学生了解什么是条件和循环函数，掌握if,cod和while等函数的格式及熟练应 用，会采用条件和循环函数绘制机械工程中的常用基本结构。 重点与难点：条件和循环函数的格式及调用。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3，支撑毕业要求指标点5.2。 第六章自定义函数 (1)自定义函数的定义和调用方法，合理确定函数的形式参数的数量、类型及顺序。 (2)了解局部变量和全局变量的作用域。 (3)实例操作，掌握自定义调用后的返回值类型及完成的功能。 基本要求：理解自定义函数的定义、调用方法、返回值类型和完成的功能，能区分全局变量 和局部变量，能针对某一零部件，编写自定义函数。 重点与难点：自定义函数的定义、格式及调用方法：全局变量和局部变量的正确区分与使用 能熟练使用自定义函数。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2、3，支撑毕业要求指标点3.1及5.2。 第七章图形库的定义与应用 (1)图形数据库操作函数，重点选择集的构造和操作函数，实体名操作与实体数据操作函数。 (2)针对结构复杂零件对象，能构建图形实现的设计方案 (3)以实例为目标，掌握图形库函数的选择及运用 基本要求：理解图数库函数的定义、调用方法、返回值类型和完成的功能。 重点与难点：能针对复杂结构对象，正确、灵活的运用图形库函数进行图形的绘制。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1、2、3，支撑华业要求指标点3.1及5.2。 第八章通用机械零件CD系统的开发 1、常见工程数据库的类型及建库方法：学习VLISP程序中从数据库获取数据的方法， 2、主程序与子程序的组织与关联，及自变量应用技巧。 3、程序总体结构设计的开发方法，开发设计案例分析。 基本要求：掌握图形数据库的操作函数，工程数据库的建库方法以及数据检索，对于机械零 部件和简单产品，能进行程序总体设计并实现。 重点与难点：工程数据库的建库方法及数据检索。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2、3，支撑半业要求指标点2.1、3.1及5.2。 本课程课带实验2个学时 在前期CD程序设计的基础上，通过实验，完成学生独立完成典型机械零件的程序设计，本 实验是对学生一学期来本课程学习效果的检验，同时也是学生一次综合实践的过程，包括图形的 4
基本要求：使学生了解什么是条件和循环函数，掌握 if，cond 和 while 等函数的格式及熟练应 用，会采用条件和循环函数绘制机械工程中的常用基本结构。 重点与难点：条件和循环函数的格式及调用。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 5.2。 第六章 自定义函数 （1）自定义函数的定义和调用方法，合理确定函数的形式参数的数量、类型及顺序。 （2）了解局部变量和全局变量的作用域。 （3）实例操作，掌握自定义调用后的返回值类型及完成的功能。 基本要求：理解自定义函数的定义、调用方法、返回值类型和完成的功能，能区分全局变量 和局部变量，能针对某一零部件，编写自定义函数。 重点与难点：自定义函数的定义、格式及调用方法；全局变量和局部变量的正确区分与使用， 能熟练使用自定义函数。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2、3，支撑毕业要求指标点 3.1 及 5.2。 第七章 图形库的定义与应用 （1）图形数据库操作函数，重点选择集的构造和操作函数，实体名操作与实体数据操作函数。 （2）针对结构复杂零件对象， 能构建图形实现的设计方案 （3）以实例为目标，掌握图形库函数的选择及运用 基本要求：理解图数库函数的定义、调用方法、返回值类型和完成的功能。 重点与难点：能针对复杂结构对象，正确、灵活的运用图形库函数进行图形的绘制。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 1、2、3，支撑毕业要求指标点 3.1 及 5.2。 第八章 通用机械零件 CAD 系统的开发 1、常见工程数据库的类型及建库方法；学习 VLISP 程序中从数据库获取数据的方法。 2、主程序与子程序的组织与关联，及自变量应用技巧。 3、程序总体结构设计的开发方法，开发设计案例分析。 基本要求：掌握图形数据库的操作函数，工程数据库的建库方法以及数据检索，对于机械零 部件和简单产品，能进行程序总体设计并实现。 重点与难点：工程数据库的建库方法及数据检索。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 2、3，支撑毕业要求指标点 2.1、3.1 及 5.2。 本课程课带实验 2 个学时 在前期 CAD 程序设计的基础上，通过实验，完成学生独立完成典型机械零件的程序设计，本 实验是对学生一学期来本课程学习效果的检验，同时也是学生一次综合实践的过程，包括图形的 4
自动绘制、尺寸的正确标注和技术要求、标题栏的书写等。其完成设计的情况，将作为本课程成 绩的重要组成部分。 毕业要求对应关系： 本课带实验环节对应学习目标1、2、3，支撑毕业要求指标点2.1、3.1及5.2。 五、建议教学进度（理论10学时，上机22学时） 章节名称 学时数 第一章 绪论 2学时（理论2学时） 第二章二次开发的基本体系框架与需求分析2学时（理论2学时） 第三章基本开发环境与基本函数 4学时（理论1学时，上机实践3学时） 第四章 绘图及用户交互操作 3学时（理论1学时，上机实我3学时） 第五章 条件与循环函数 6学时（理论1学时，上机实践2学时） 第六章 自定义函数 3学时（理论1学时，上机实践3学时） 第七章 图形库的定义与应用 6学时（理论1学时，上机实践4学时） 第八章 通用机械零件CAD系统的开发 4学时（理论1学时，上机实践3学时） 综合实验指定零件CAD系统的开发 上机实验2学时 六、教学策略与方法 1、闸述CD程序设计技术的基本原理，理论联系实际，培养学生分析和解决问题的能力。 2、采用多媒体课件与课堂实践互动相结合进行教学，以提高教学效果。 3、通过案例分析与项目式教学，强调二次CAD开发函数的灵活运用。 4、理论教学与上机实践相结合，使学生能够在分析、研究和使用现代工具，尤其是计算机辅 助设计方面，得到培养和锻炼。 七、考核方式 开卷考试，课堂实践，综合实验，考勤 八、成绩评定方法 期末成绩40%（至少包含一道非标答案题）， 平时成锁占60%，其中综合实验20%，课堂实践40%（考核次数不少于6次） 课堂实践中，日常出勤25%，平时实践作业75% 九、教学参考书与其他相关散学资源（如网上教学资源等） )郭秀姆，AutoCAD二次开发实用教程（普通高等教有十二五”规划材），机械工业出版 社，2014年03月
自动绘制、尺寸的正确标注和技术要求、标题栏的书写等。其完成设计的情况，将作为本课程成 绩的重要组成部分。 毕业要求对应关系： 本课带实验环节对应学习目标 1、2、3，支撑毕业要求指标点 2.1、3.1 及 5.2。 五、建议教学进度（理论 10 学时，上机 22 学时） 章节名称 学时数 第一章 绪论 2 学时（理论 2 学时） 第二章 二次开发的基本体系框架与需求分析 2 学时（理论 2 学时） 第三章 基本开发环境与基本函数 4 学时（理论 1 学时，上机实践 3 学时） 第四章 绘图及用户交互操作 3 学时（理论 1 学时，上机实践 3 学时） 第五章 条件与循环函数 6 学时（理论 1 学时，上机实践 2 学时） 第六章 自定义函数 3 学时（理论 1 学时，上机实践 3 学时) 第七章 图形库的定义与应用 6 学时（理论 1 学时，上机实践 4 学时) 第八章 通用机械零件 CAD 系统的开发 4 学时（理论 1 学时，上机实践 3 学时） 综合实验 指定零件 CAD 系统的开发 上机实验 2 学时 六、 教学策略与方法 1、阐述 CAD 程序设计技术的基本原理，理论联系实际，培养学生分析和解决问题的能力。 2、采用多媒体课件与课堂实践互动相结合进行教学，以提高教学效果。 3、通过案例分析与项目式教学，强调二次 CAD 开发函数的灵活运用。 4、理论教学与上机实践相结合，使学生能够在分析、研究和使用现代工具，尤其是计算机辅 助设计方面，得到培养和锻炼。 七、 考核方式 开卷考试， 课堂实践，综合实验 ，考勤 八、 成绩评定方法 期末成绩 40% （至少包含一道非标答案题）， 平时成绩占 60% ，其中综合实验 20%，课堂实践 40%（考核次数不少于 6 次） 课堂实践中，日常出勤 25%，平时实践作业 75%。 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [1]郭秀娟，AutoCAD 二次开发实用教程（普通高等教育“十二五”规划教材），机械工业出版 社，2014 年 03 月 5
[2]孙江宏，《计算机辅助设计（第2版）》，高等教有出版社，2010年1月 B]李长勋主编，《AutoCAD Visual LISP程序开发技术》，国防工业出版社，2OO5年1月 [4白春红主编，《计算机辅助设计一AutoCAD教程》，清华大学出版社，2013年7月 [5]郑忠俊，沈予洪，张兴亮，《CAD程序设计方法》，上海交通大学出版社，2004年8月 [何刘言松，AutoCAD20O9中文版二次开发实例教程，化学工业出版社 6
[2] 孙江宏，《计算机辅助设计（第 2 版）》，高等教育出版社，2010 年 1 月 [3] 李长勋主编，《AutoCAD Visual LISP 程序开发技术》，国防工业出版社，2005 年 1 月 [4] 白春红主编，《计算机辅助设计—AutoCAD 教程》，清华大学出版社，2013 年 7 月 [5] 郑忠俊，沈予洪，张兴亮，《CAD 程序设计方法》，上海交通大学出版社，2004 年 8 月 [6] 刘言松，AutoCAD2009 中文版二次开发实例教程，化学工业出版社 6