CAD的技术的发展及其在企业中的作用.doc

CAD的技术的发展及其在企业中的作用 吴赛 （江苏科技大学 张家港 09机制2 0945524229） 摘要：介绍计算机辅助设计系统的发展历程及发展趋势，介绍其发展历史，分析其在开当今社会产业中的应用和存在的问题，以及分析计算机辅助设计系统的发展方向及趋势。 Abstract: Introduction of computer-aided design system development process and development trends on the history of its development, and analysis of open applications and the problems in todays society industry, as well as the analysis of the direction and trend of development of computer-aided design system. 计算机辅助设计(CAD)是电子计算机技术应用于工程领域产品设计的新兴交叉技术。其定义为：CAD是计算机系统在工程和产品设计的整个过程中，为设计人员提供各种有效工具和手段，加速设计过程优化设计结果，从而达到最佳设计效果的一种技术。计算机辅助设计包含的内容很多，例如：概念设计、工程绘图、三维设计、优化设计、有限元分析、数控加工、计算机仿真，产品数据管理等。在工程设计中，许多繁重的工作，如复杂的数学和力学计算、多种方案的综合分析与比较、绘制工程图、整理生产信息等，均可借助计算机来完成。 1 CAD技术的发展历程 CAD技术起始于20世纪50年代后期，进入60年代，随着绘图在计算机屏幕上变为可行而开始迅猛发展。早期的CAD技术主要体现为二维计算机辅助绘图，人们借助此项技术来摆脱繁琐、费时的手工绘图，但还缺乏对设计知识、设计约束、功能条件的表达和处理，只能局限于产品详细设计阶段，不能支持设计的完整阶段。在70年代，CAD软件系统开始具备了CAD支撑系统的所有功能，但这一代CAD系统是一个分离的数据结构与多个数据库的集合，其辅助设计范畴基本限于详细设计阶段的绘图、造型和分析工作．以cV、I nt e rg r a p h、Applicon、Cal舱等公司为代表，在小型机和微机上推出了小型成套的交钥匙系统，形成了CAD软件产业。进入80年代，32位微机工作站和微型计算机的发展和普及，形成了分布式工作站系统，如Apollo、sun、HP、sGI等。随着计算机硬件性能价格比的不断提高，再加上功能强大的外围设备，如大型图形显示器、绘图仪、激光打印机的问世，极大地推动了CAD技术的发展。在80年代中后期，CAD软件从单纯的绘图工具逐渐向分析、设计阶段发展。以二维设计为基础，使用单一的数据结构和唯一的公用数据库把系统集成起来，允许设计者在一个数据结构上动态地与其它不同部门的设计者相通信，使初步设计阶段的CAD成为可能。在这一阶段CAD技术理论经历了几次重大的创新，形成了曲面造型、实体造型、参数化设计及变量化设计等系统。CAD软件已做到设计与制造过程的集成，不仅可进行产品的设计计算和绘图，而且能实现自由曲面设计、工程造型、有限元分析、机构仿真、模具设计制造等各种工程应用。现在，CAD技术已全面进入实用化阶段。广泛服务于机械、建筑、电子、宇航、纺织等领域的产品总体设计、造型设计、结构设计、工艺过程设计等各环节。 2 现阶段CAD技术的特征 2 .1参数化造型技术 参数化技术定义为建立实体的参数，并且可以参数化设计实体模型。参数化造型技术的主要特点：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。这种技术彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸参数的形式而得到有效的控制。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。 2．2变量化造型技术 变量化造型技术是在参数化造型技术的基础上做了进一步改进后提出的设计思想。它保留了参数化造型设计的基于特征、尺寸驱动设计修改、全数据相关的特点，而在全尺寸约束方面做了重大的修改，它将形状约束和尺寸约束分开来单独考虑，可以让设计者对实体上的任意特征实时地进行编辑修改．方便操作，更好地表达设计者的创作意图。变量化造型技术的基础是主模型技术。主模型技术包括：几何信息、形状特征、变量化定义、拓扑关系、几何约束、装配顺序、性能描述、绘图、样件及刀具设计、加工参数、运动关系、设计规则、数控加工、工艺信息描述等。主模型技术彻底突破了以往CAD技术的局限，成功地将曲面造型和实体造型2种方式结合起来，这样为以后的协同设计和并行设计打下了良好基础，也解决了参数化技术中的曲