計算機輔助設計.

1、第1章 計算機輔助設計概述第1章 計算機輔助設計概述1.1 計算機輔助設計的概念計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD），它是計算機科學技術發(fā)展和應用中的一門重要技術。所謂CAD技術，就是利用計算機快速的數(shù)值計算和強大的圖文處理功能來輔助工程師、設計師、建筑師等工程技術人員進行產(chǎn)品設計、工程繪圖和數(shù)據(jù)管理的一門計算機應用技術，如制作模型、計算、繪圖等。計算機輔助設計對提高設計質量，加快設計速度，節(jié)省人力與時間，提高設計工作的自動化程度具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，它已成為工廠、企業(yè)和科研部門提高技術創(chuàng)新能力，加快產(chǎn)品開發(fā)速度，促進自身快速發(fā)展的一項必不可少的關鍵技術。與

2、計算機輔助設計（CAD）相關的概念有：CAE（Computer Aided Engineering ）：計算機輔助分析。就是把CAD設計或組織好的模型，用計算機輔助分析軟件對原設計進行仿真設計成品分析，通過反饋的數(shù)據(jù)，對原CAD設計或模型進行反復修正，以達到最佳效果。CAM（Computer Aided Manufacture ）：計算機輔助制造。就是把計算機應用到生產(chǎn)制造過程中，以代替人進行生產(chǎn)設備與操作的控制，如計算機數(shù)控機床、加工中心等都是計算機輔助制造的例子。CAM不僅能提高產(chǎn)品加工精度、產(chǎn)品質量，還能逐步實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，對降低人力成本、縮短生產(chǎn)周期有很大的作用。把CAD、CAE、CA

3、M結合起來，使得一項產(chǎn)品由概念、設計、生產(chǎn)到成品形成，節(jié)省了相當多的時間和投資成本，而且保證了產(chǎn)品質量（如圖1-1所示）。圖1-1 計算機輔助設計過程計算機輔助設計（CAD）技術是集計算、設計繪圖、工程信息管理、網(wǎng)絡通訊等計算機及其他領域知識于一體的高新技術，是先進制造技術的重要組成部分。其顯著特點是：提高設計的自動化程序和質量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本費用，促進科技成果轉化，提高勞動生產(chǎn)效率，提高技術創(chuàng)新能力。可見，計算機輔助設計（CAD）對工業(yè)生產(chǎn)、工程設計、機器制造、科學研究等諸多領域的技術進步和快速發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。1.2 計算機輔助設計的范疇計算機輔助設計（CAD）是一個涵蓋

4、范圍很廣的概念。概括來說，CAD的設計對象最初包括兩大類，一類是機械、電子、汽車、航天、輕工和紡織產(chǎn)品等；另一類是工程設計產(chǎn)品等，如工程建筑。如今，CAD技術的應用范圍已經(jīng)延伸到諸如藝術等各行各業(yè)，如電影、動畫、廣告、娛樂和多媒體仿真（如：模擬霜凍植被受損的過程）等都屬于CAD范疇。CAD在機械制造行業(yè)的應用最早，也最為廣泛。采用CAD技術進行產(chǎn)品設計不但可以使設計人員甩掉圖板，更新傳統(tǒng)的設計思想，實現(xiàn)設計自動化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設計和生產(chǎn)技術管理體制，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)率。如今世界各

5、大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術進行產(chǎn)品設計，而且投入大量的人力、物力及資金進行CAD/CAM軟件的開發(fā)，以保持自己技術上的領先地位和國際市場上的優(yōu)勢。CAD在建筑方面的應用計算機輔助建筑設計（CAAD），它為建筑設計帶來了一場真正的革命。隨著CAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件，CAD技術已開始被廣泛采用，這不但可以提高設計質量，縮短工程周期，還可以節(jié)約2%5%的建設投資，而近幾年來，每年僅在我國的基本建設投資就有幾千億元之多，如果全國近萬個大小工程設計單位都采用CAD技術，則可以大大提高基本建設的投資效益。CAD技術還被用于輕紡及服裝行

6、業(yè)中。以前，我國紡織品及服裝的花樣設計、圖案的協(xié)調、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢，效率低，而現(xiàn)在國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質量高、交貨要迅速，這使得我國紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力不強。采用CAD技術以后，大大加快了我國紡織及服裝企業(yè)走向國際市場的步伐。如今，CAD技術已進入到人們的日常生活中，在電影、動畫、廣告和娛樂等領域大顯身手。電影拍攝中利用CAD技術已有十余年的歷史，美國好萊塢電影公司主要利用CAD技術構造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實的手法設計出人工不可能做出的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、物力，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新

7、奇、古怪和難以想象的環(huán)境，獲得極大的票房收入。1.3 計算機輔助設計的現(xiàn)狀與發(fā)展計算機輔助設計（CAD）技術產(chǎn)生于20世紀60年代，到現(xiàn)在只是短短的40多年，但它的技術發(fā)展之快、應用之廣、影響之大，令人矚目，特別是進入20世紀90年代后，隨著計算機軟硬件技術取得了突飛猛進的發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，這都極大地促進了CAD技術的發(fā)展。CAD技術應用展現(xiàn)出廣闊的應用前景，從早期的幾個特殊行業(yè)的應用，到現(xiàn)在幾乎遍及所有領域。隨著CAD技術的發(fā)展和人們需求的不斷提高，人工智能等各類技術逐漸融入到CAD系統(tǒng)中，形成了基于各種知識的CAD系統(tǒng)（或智能CAD系統(tǒng)）。知識的應用使CAD系統(tǒng)的“設計”功能和設

8、計自動化水平大大提高，對產(chǎn)品設計全過程的支持程度大大加強，促進了產(chǎn)品和工程的創(chuàng)新開發(fā)。世界發(fā)達國家已把計算機輔助設計技術作為增強企業(yè)生產(chǎn)競爭力和促進發(fā)展的重要手段。我國在“八五”期間就實施了“國家CAD應用工程”計劃，近10年來，我國加大了計算機輔助設計技術的研究、應用和推廣，越來越多的設計單位和企業(yè)采用這一技術來提高設計效率、產(chǎn)品質量和改善勞動條件。目前，我國從國外引進的CAD軟件有幾十種，國內的一些科研機構、高校和軟件公司也都立足于國內，開發(fā)出了自己的CAD軟件，并投放市場，使CAD技術應用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。計算機輔助設計將朝著標準化、智能化、集成化、網(wǎng)絡化、三維化及多媒體虛擬化等

9、方向發(fā)展，甩掉圖板，實現(xiàn)全自動無紙化設計、生產(chǎn)和制造，是計算機輔助設計發(fā)展的最終目標。1.4 計算機輔助設計的常用軟件介紹計算機輔助設計深入到各行各業(yè)，所使用的軟件很多，在這里著重介紹應用較廣泛的幾個常用軟件。1AutoCADAutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)研究的一種通用計算機輔助設計軟件包。Autodesk公司在1992年推出了AutoCAD的第一個版本V1.0，隨后相繼開發(fā)出多個版本，其中典型版本有R14、AutoCAD 2000、AutoCAD 2002、AutoCAD 2005等，目前最新的是AutoCAD 2009版。AutoCAD的功能越來越強大和完善，是當今世界上最為

10、流行的計算機輔助設計軟件之一。2PhotoshopPhotoshop是Adobe公司推出的一款功能十分強大、使用范圍廣泛的平面圖像處理軟件。目前，Photoshop是眾多平面設計師進行平面設計，圖形圖像處理的首選軟件。3CorelDrawCorelDraw是Corel公司出品的世界一流的平面矢量繪圖軟件，被專業(yè)設計人員廣泛使用，它的集成環(huán)境（稱為工作區(qū)）為平面設計提供了先進的手段和最方便的工具。在CorelDraw系列的軟件包中，包含了CorelDraw、Corel Paint Photo兩大軟件和一系列的附屬工具軟件，可以完成一幅作品從設計、構圖、草稿、繪制到渲染的全部過程。CorelDra

11、w是系列軟件包中的核心軟件，可以在其集成環(huán)境中集中完成平面矢量繪圖。4Pro/Engineer Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術公司（PTC）的產(chǎn)品，它剛一面世（1988年），就以其先進的參數(shù)化設計、基于特征設計的實體造型而深受用戶的歡迎。Pro/Engineer整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型，能將整個設計與生產(chǎn)過程集成在一起，它一共有20多個模塊供用戶選擇?；谝陨显?，Pro/Engineer在最近幾年已成為三維機械設計領域里最富魅力的系統(tǒng)。5SolidWorksSolidWorks是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)，最有代表性的三維C

12、AD繪圖軟件，多用于外型設計。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，與Office兼容，具有較強的參數(shù)化特征造型功能。6CAXA電子圖版CAXA電子圖板是由北京海爾軟件有限公司于1996年研制開發(fā)的二維微機系統(tǒng)。CAXA電子圖板以交互方式，對幾何模型進行實時的構造、編輯和修改，并能保存各類拓樸信息。目前已在工程和產(chǎn)品設計繪圖中得到廣泛的應用，成為全國制圖員計算機繪圖技能考試的指定軟件。7PICAD PICAD系統(tǒng)及系列軟件是中科院凱思軟件集團及北京凱思博宏應用工程公司開發(fā)的具有自主版權的CAD軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強的開放性，對特

13、征點和特征坐標可自動捕捉及動態(tài)導航。PICAD是國內商品化最早、市場占有率最大的CAD支撐平臺及交互式工程繪圖系統(tǒng)。8高華CAD 高華CAD由清華大學和廣東科龍（容聲）集團聯(lián)合創(chuàng)建，系列產(chǎn)品包括計算機輔助繪圖支撐系統(tǒng)GHDRAFTING、機械設計及繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設計系統(tǒng)GHCAPP、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)GHPDMS及自動數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAM。高華CAD也是基于參數(shù)化設計的CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，是全國CAD應用工程的主推產(chǎn)品之一，其中GHGEMS5.0曾獲第二屆全國自主版權CAD支撐軟件評測第一名。9清華XTMCAD清華XTMCAD是清華大學機械C

14、AD中心和北京清華艾克斯特CIMS技術公司共同開發(fā)的基于Windows95和AutoCAD R12及R13二次開發(fā)的CAD軟件。它具有動態(tài)導航、參數(shù)化設計及圖庫建立與管理功能，還具有常用零件優(yōu)化設計、工藝模塊及工程圖紙管理等模塊。作為Autodesk注冊認可的軟件增值開發(fā)商，可直接得到Autodesk公司的技術支持，其優(yōu)勢體現(xiàn)在對CIMS工程支持數(shù)據(jù)的交換與共享上。10開目CAD開目CAD是華中科技大學機械學院開發(fā)的具有自主版權的基于微機平臺的CAD和圖紙管理軟件，它面向工程實際，模擬人的設計繪圖思路，操作簡便，機械繪圖效率比AutoCAD高得多。開目CAD支持多種幾何約束種類及多視圖同時驅動

15、，具有局部參數(shù)化的功能，能夠處理設計中的過約束和欠約束的情況。開目CAD實現(xiàn)了CAD、CAPP、CAM的集成，適合我國設計人員的習慣，是全國CAD應用工程主推產(chǎn)品之一。1.5 小 結本章主要介紹了計算機輔助設計的概念、范疇以及計算機輔助設計的現(xiàn)狀與發(fā)展，同時還介紹了目前常用的計算機輔助設計軟件。通過本章的學習，可以快速、全面地了解計算機輔助設計的相關知識，明確計算機輔助設計的作用和重要性，為后續(xù)學習AutoCAD 2007打下基礎。1.6 上機練習與習題1什么是計算機輔助設計？2現(xiàn)實生活中，你了解或者接觸過的哪些應用屬于計算機輔助設計范疇？3你用過哪一種計算機輔助設計軟件？4你期待具備怎樣的計

16、算機輔助設計能力？模具CAD/CAM軟件的應用與開發(fā)現(xiàn)狀模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎上發(fā)展起來的，它是計算機技術在模具生產(chǎn)中綜合應用的一個新的飛躍。模具CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計算機軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAE在技術的迅猛發(fā)展，軟件，硬件水平的進一步完善，為模具工業(yè)提供了強有力的技術支持，為企業(yè)的產(chǎn)品設計，制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來了質的飛躍，已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)信息化，集成化、網(wǎng)絡化的最優(yōu)選

17、擇。 一 、模具CAD/CAM發(fā)展概況 模具CAD/CAM的發(fā)展狀況符合通用CAD/CAM 軟件的發(fā)展進程。目前通用CAD/CAM 軟件的發(fā)展現(xiàn)狀如下:CAD技術經(jīng)歷了二維平面圖形設計，交互式圖形設計、三維線框模型設計、三維實體造型設計、自由曲面造型設計、參數(shù)化設計、特征造型設計等發(fā)展過程。近年來又出現(xiàn)了許多先進技術，如變量化技術、虛擬產(chǎn)品建模技術等。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，智能化(intelligent)、協(xié)同化(collaborative )、集成化(integrated)成為技術新的發(fā)展特點，使CAD技術得以更廣泛的應用，發(fā)展成為支持協(xié)同設計、異地設計和信息共享的網(wǎng)絡CAD。二、模具CAD/C

18、AM的特點 一個穩(wěn)定的、可以滿足實際生產(chǎn)設計需要的模具CAD/CAM系統(tǒng)應該具備下列特點: (l)模具CAD/CAM系統(tǒng)必須具備描述物體幾何形狀的能力。模具設計中因為模具的工作部分(如拉深模、鍛模和注射模的型腔)是根據(jù)產(chǎn)品零件的形狀設計的。所以無論設計什么類型的模具，開始階段必須提供產(chǎn)品零件的幾何形狀。否則，就無法輸人關于產(chǎn)品零件的幾何信息，設計程序便無法運行。另外，為了編制NC加工程序，計算刀具軌跡，也需要建立模具零件的幾何模型。因此，幾何造型是模具CAD/CAM中的一個重要問題。 (2)標準化是實現(xiàn)模具CAD的必要條件。模具設計一般不具有唯一性。為了便于實現(xiàn)模具CAD，減少數(shù)據(jù)的存儲量，在

19、建立模具CAD系統(tǒng)時首先要解決的問題便是標準化問題，包括設計準則的標準化、模具零件和模具結構的標準化。有了標準化的模具結構，在設計模具時可以選用典型的模具組合，調用標準模具零件，需要設計的只是少數(shù)工作零件。 (3)設計準則的處理是模具CAD中的一個重要問題。人工設計模具所依據(jù)的設計準則大部分是以數(shù)表和線圖形式給出的。 三、模具CAD/CAM的優(yōu)勢 計算機與設計人員交互作用，有利于發(fā)揮人機各自的特長，使模具設計和制造工藝更加合理化。系統(tǒng)采用的優(yōu)化設計方法有助于某些工藝參數(shù)和模具結構的優(yōu)化。 (1) CAD/CAM可以節(jié)省時間，提高生產(chǎn)率。設計計算和圖樣繪制的自動化大大縮短了設計時間。CAD與CA

20、M的一體化可顯著縮短從設計到制造的周期。 (2) CAD/CAM可以較大幅度地降低成本。計算機的高速運算和自動繪圖大大節(jié)省了勞動力。優(yōu)化設計帶來了原材料的節(jié)省，例如，沖壓件的毛坯優(yōu)化排樣可使材料利用率提高5%7%。采用CAM可加工傳統(tǒng)方法難以加工的復雜模具型面，可減少模具的加工和調試工時，使制造成本降低。CAD/CAM的經(jīng)濟效益有些可以估算、有些則難以估算。由于采用CAD/CAM術，生產(chǎn)準備時間縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大大增強了產(chǎn)品的市場競爭能力。(3) CAE/CAM技術將技術人員從繁冗的計算、繪圖和NC編程工作中解放出來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。 (4) 隨著塑性成形過程計算機模擬技

21、術的提高，模具CAD/CAM/CAE一體化技術可以大大增加模具的可靠性，減少直至不需要試模修模過程，提高模具設計、制造的一次成功率。 四 、模具行業(yè)采用模具CAD/CAM技術的原因 傳統(tǒng)的模具設計與制造方法不能適應工業(yè)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代和提高質量的要求。因此國內外企業(yè)紛紛采用模具CAD/CAM技術。模具行業(yè)采用模具CAD/CAM技術的主要理由是: (1) 利用幾何造型技術獲得的幾何模型可供后續(xù)的設計分析和數(shù)控編程等方面使用。 (2) 可以縮短新產(chǎn)品的試制周期，例如在汽車工業(yè)中，可縮短模具的設計制造周期。 (3) 提高產(chǎn)品質量的需要，如汽車車身表面等形狀，需要利用計算機準備數(shù)據(jù)和完成隨后的制造工作

22、。 (4) 模具制造廠和用戶對CAD/CAM的需要增加。例如，利用磁盤進行數(shù)據(jù)傳送，用戶要求模具制造單位能夠交換信息和處理這些數(shù)據(jù)。 (5) 模具加工設備的效率不斷提高，需要計算機輔助處理數(shù)據(jù)，以提高設備利用率。 (6) 在企業(yè)中建立聯(lián)系各個部門的信息處理系統(tǒng)。 五 、模具CAD/CAM技術在模典行業(yè)的應用現(xiàn)狀 模具 CAD/CAM技術發(fā)展很快。應用范圍日益擴大。在沖模、鍛模、擠壓模、注射模和壓鑄模等方面都有比較成功的CAD/CAM系統(tǒng)。采用CAD/CAM技術是模具技術、生產(chǎn)革新化的措施，是模具技術發(fā)展的一個顯著特點。 目前我國模具行業(yè)應用的模具CAD/CAM軟件可以分為兩大類:一是機械行業(yè)內

23、通用的的CAD/CAM，如前面介紹的Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks 、Pro/Engneer等。二是專門針對模具行業(yè)開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)，如:上海交大模具CAD國家工程中心開發(fā)的冷沖模CAD系統(tǒng)等。 (1) 國外模具CAD/CAM技術的應用現(xiàn)狀 工業(yè)發(fā)達國家較大的模具生產(chǎn)廠家在CAD/CAM上進行了較大的投資，正大力開發(fā)這一技術。目前，應用CAD/CAM技術較普遍的為美、日、德等國。例如，日本豐田汽車公司于1965 年將數(shù)控用于模具加工。20世紀80 年代初期開始采用覆蓋件沖模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設計覆蓋件的NTDFB

24、和CADEIT軟件和加工凸、凹模的TINCA軟件。利用三坐標測量儀測量粘土模型，并將數(shù)據(jù)送人計算機。將所得圖形經(jīng)平滑處理后，再把這些數(shù)據(jù)用于覆蓋件設計、沖模的設計與制造。該系統(tǒng)有較強的三維圖形功能，可在屏幕上反復修改曲面形狀，使工件在沖壓成形時不致產(chǎn)生工藝缺陷，從而保證了模具和工件的質量。模具型面的模型保存在數(shù)據(jù)庫中，TINCA軟件可利用這些數(shù)據(jù)，進行模具型面的數(shù)控加工。 (2) 國內模具CAD/CAM技術的應用現(xiàn)狀 經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，在國內的模具生產(chǎn)中，CAD/CAM技術已經(jīng)得到廣泛的應用。模具行業(yè)已引進相當數(shù)量的國外CAD/CAE系統(tǒng)， 如: Unigraphics(UG)、SOLIDE

25、DGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engineer等。并配置了運行速度快、性能高的計算機。 但是對于國內一些大型模具企業(yè)，它們的CAD/CAM應用狀況多停留在從國外購買先進的CAD/CAM系統(tǒng)和設備，但在其上進行的二次開發(fā)較少，資源利用率低;對于國內一些中小型模具企業(yè)，它們的CAD/CAM應用很少，有些僅停留在以計算機代替畫板繪圖。所以有必要改善國內模具企業(yè)的CAD/CAM應用狀況，使它們真正做到快速、準確地對市場做出反應，并使制造的模具產(chǎn)品質量高、成本低，即達到敏捷制造的目的。 六 、我國模具CAD/CAM軟件自主開發(fā)和二次開發(fā)情況 我國模具CAD/CAE的開發(fā)開始于20

26、 世紀70年代末，發(fā)展也很迅速。在微機平臺上開發(fā)CAD/CAM軟件方面我國與國外起點差不多，都是使用Visual C+，OpenGL等工具進行軟件開發(fā)，國內許多高校、軟件公司和企業(yè)在此基礎上開發(fā)出了先進的，有自己特色，符合中國用戶習慣的CAD/CAE軟件或模塊，其中有一些成果已經(jīng)得到了推廣和使用。國內開發(fā)適合模具行業(yè)的CAD/CAM軟件，主要采用兩種途徑在現(xiàn)有CAD/CAM平臺上進行二次開發(fā)和開發(fā)擁有自主版權的CAD/CAM系統(tǒng)。 (1) 基于現(xiàn)有模具CAD/CAM平臺二次開發(fā)成果 華中科技大學1997推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)，HSC2.0系統(tǒng)以AUTOCAD 軟

27、件包為圖形支撐平臺，包括模具結構設計子系統(tǒng)，結構及工藝參數(shù)計算較核子系統(tǒng)，塑料流動、冷卻等子系統(tǒng)等。合肥工業(yè)大學基于AUTOCAD與MDT的三維參數(shù)化注射模系統(tǒng)IPMCADV4.0。 (2) 自行開發(fā)的擁有自主版權的模其CAD/CAM系統(tǒng) 由北京北航海爾軟件有限公司推出的三維電子圖板和CAXAME制造工程師2000，能進行3D零件設計與NC加工，其特點是基于3D參數(shù)化的特征設計，實現(xiàn)了實體、曲面和NC加工的協(xié)調與統(tǒng)一。上海交通大學中模公司開發(fā)的金屬塑性成型三維有限元仿真系統(tǒng)，其剛(粘)塑性有限元分析器和動態(tài)邊界處理技術達到了國際先進水平。吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心所開發(fā)的沖壓模具CAD/CAE

28、/CAM一體化系統(tǒng)。浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型系統(tǒng)GS一CAD98。金銀花(Lonicera)系統(tǒng)是由廣州紅地技術有限公司開發(fā)的基于STEP標準的CAD/CAM系統(tǒng)。開目CAD是華中理工大學機械學院開發(fā)的具有自主版權的基于微機平臺的CAD和圖紙管理軟件。中科院凱思軟件集團及北京凱思博宏應用工程公司開發(fā)了具有自主版權的PICAD系統(tǒng)及系列軟件。這些軟件已經(jīng)在許多模具行業(yè)中的企業(yè)得到推廣和應用。七 、我國模具CAD/CAM軟件應用與開發(fā)中存在的主要不足 近幾年來，我 國CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)和應用取得了一些成績，國內已初步形成了CAD/CAM 商品化軟件市場。在CAD

29、/CAM軟件應用與開發(fā)存在的不足主要有以下幾點: (l) 不少的企業(yè)對CAD的認識還僅僅停留在繪圖階段，缺乏設計方法和設計理論的指導，從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未得到充分發(fā)揮。 (2) CAD/CAM軟件應用人員層次不齊，不能讓CAD軟件得到的高效率應用。 (3) 在引進模具CAD/CAM技術時存在著盲目性傾向，許多企業(yè)沒有充分考慮各種CAD/CAM軟件的特點，購買回來的CAD/CAM軟件不能完全適用于本企業(yè)的產(chǎn)品設計與開發(fā)工作。 (4) 引進的模具CAD/CAE系統(tǒng)的二次開發(fā)跟不上，致使引進軟件的效率不能完全發(fā)揮。 (5) 國內模具CAD/CAM技術水平還處于高技術集成和向產(chǎn)業(yè)化、商品化過渡的

30、時期，自主開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)商品化程度不夠高，功能和穩(wěn)定方面與國外先進軟件還有很大差距。 (6) 我國CAD技術開發(fā)創(chuàng)新少、仿制多。沒有創(chuàng)新就沒有競爭力，只仿制就不能開發(fā)出有競爭力的產(chǎn)品。從我國二維CAD到目前研制的三維CAD都存在這一問題。 (7) 我國CAD軟件的開發(fā)缺乏理論和算法的研究。CAD技術是一項綜合性的高新技術，涉及面廣而復雜，技術變化快，競爭激烈。 (8) 信息集成技術落后。信息技術的廣泛集成是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)和過程管理(PM)為基礎，實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM和ERP的有機集成，在并行工程中PDM也是重要的基礎。因此，這類基礎性軟件也被國外的系統(tǒng)占領了市場

31、。而我們的CAD/CAPP/CAM集成技術又是建立在國外基礎系統(tǒng)上。 八 、結論 在模具CAD/CAM的應用方面，我國模具CAD/CAM的應用有了長足的發(fā)展，模具CAD/CAM技術已經(jīng)被廣泛應用于我國企業(yè)。 但總的來說，我國目前模具行業(yè)使用CAD/CAM技術還存在著許多弊端，模具CAD/CAM技術水平還處于高技術集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期，自主開發(fā)的模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平、商品化、市場化程度都不如發(fā)達國家。軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達國家的軟件尚有一些差距。CAD制造業(yè)信息化的縮影編者按：很多人也許并不知道，CAD技術從誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)展了近50年。無論是歐美還是中國

32、，不少企業(yè)的信息化，就是從CAD開始起步的；很多企業(yè)的高層管理者，就是從CAD上看到了信息化在企業(yè)當中的巨大價值，才決心在企業(yè)信息化上投入大量的人力物力。CAD可以說是制造業(yè)信息化發(fā)展的一個縮影。50多年過去，CAD的不斷進步，企業(yè)也在不停的發(fā)展。CAD的發(fā)展歷史是什么？未來都有哪些發(fā)展方向，這么多的CAD，企業(yè)將如何選擇？e-works將帶您走進CAD的世界，對這些問題逐一進行探究。1 回顧篇1.1 從計算機圖形學到二維CAD 談到CAD（Computer Aided Design計算機輔助設計）的發(fā)展歷史，就不得不談談計算機的發(fā)展。1946 年:ENIAC(Electronic Numer

33、ical Integrator And Computer)誕生 ，這是第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機。ENIAC的研制工作開始于1943 年，完成于1946 年，負責人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，這個大家伙重30 噸，用了18000 個電子管，功率25 千瓦，主要用于計算彈道和氫彈的研制。圖1. 這樣的場景能勾起很多退休工程師的回憶 自從有了計算機，工程技術人員就希望計算機除了進行“加減乘除或與非”的運算外，還能夠進行圖形的表達和處理。由于當時的技術限制，一直到60年代初，計算機都只能進行被動圖形處理。 上世紀60年代初，計算機圖形學成為了一門專門的學

34、科并日漸成熟，同時交互技術、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結構等新思想不斷提出，為CAD的應用和發(fā)展提供了理論基礎。此時，美國開始出現(xiàn)專門的CAD設備。這個時候的CAD，更多的是作為繪圖板的替代品出現(xiàn)，CAD的概念還處于計算機輔助“繪圖”Computer Aided Drawing(or Drafting)的階段，還遠遠沒有達到“輔助設計”的階段。圖2. 世界上第一臺人機交互圖形設備IBM2250 上世紀70年代，美國applicon公司第一個推出完整的CAD系統(tǒng)。出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的cadcam商品化系統(tǒng)。70年代末，美國cad工作站安裝數(shù)量超過12000臺，使用人數(shù)超過25萬。圖3. applicon

35、在屏幕上顯示的部分圖形 到了上世紀80年代，隨著個人計算機的迅速普及的同時，CAD技術也得到了快速發(fā)展，1982年劃時代的Autocad誕生，到1985年已經(jīng)售出10萬套。CAD開始進入到了普及階段，在80年代中后期，我國少數(shù)企業(yè)也開始逐步應用CAD。但是由于此時計算機價格昂貴，企業(yè)少數(shù)幾臺計算機一般都只作為特殊計算使用，因此CAD在我國尚未普及，更多的是一些民間愛好者。 上世紀90年代，隨著windows系列操作系統(tǒng)的日漸成熟以及計算機的價格下降，CAD開始走下神壇。1991年國務委員宋健提出“甩掉圖版”的口號正式拉開了我國CAD普及應用的序幕。由于windows 9598NT操作系統(tǒng)與工作

36、站加Unix操作系統(tǒng)環(huán)境下構成了CAD系統(tǒng)的主流工作平臺，因此現(xiàn)在的CAD技術和系統(tǒng)都具有良好的開放性，圖形接口、圖形功能日趨標準化CAD技術帶來的革命性的設計變遷人類發(fā)展歷程的背后是設計的發(fā)展歷史，而設計工具決定著設計的水平。在遠古時代，人類只能用粗糙的打制石器創(chuàng)作原始壁畫，設計的概念尚未形成;而刻刀與竹簡的繁瑣，鵝毛筆與羊皮卷的脆弱，木炭筆與莎草紙的易變，無一不讓設計工作成為一種漫長而又艱辛的歷程。甚至直到上世紀80年代，大量設計師還在使用快干鋼筆、丁字尺和硫酸紙進行簡單、低效率的重復作業(yè)，很少有時間從容考慮創(chuàng)新設計。是AutoCAD的誕生徹底改變了設計的方式，讓設計出現(xiàn)了質的飛躍。作為首

37、款可以在個人電腦上運行的計算機輔助設計(CAD)軟件，AutoCAD讓計算機技術走入設計師的日常工作，大幅提升了設計的速度與精確度，釋放了設計師的靈感，數(shù)字化的設計平臺與標準的設計格式也讓設計協(xié)作成為可能。20世紀50年代中期美國空軍的賽其(SAGE) 防空體系采用了世界上第一個圖形系統(tǒng)。1960年美國麻省理工學院的博士生Ivan Sutherland研制出世界上第一臺利用光筆的交互式圖形系統(tǒng)Sketchpad。（Sketchpad是第一個可以在顯示屏幕上直接構造圖形圖像的系統(tǒng)，不用再通過鍵盤向計算機輸入代碼和公式，更具革命性的是，它考慮到了在顯示屏幕上作某些改動后，存儲在計算機中的信息可以被

38、改變和更新。）20世紀60年代20世紀60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是簡單的線框式系統(tǒng)，它只能表達基本的幾何信息，不能有效地表達幾何數(shù)據(jù)間的拓撲關系。20世紀60年代末美國安裝的CAD工作站已達200多臺，可供幾百人使用。20世紀70年代法國人提出了貝塞爾算法，使得用計算機處理曲線及曲面問題變得可行。世界第一個三維造型系統(tǒng)在二維繪圖系統(tǒng)的基礎上上問世。20世紀70年代末美國CAD工作站安裝數(shù)量超過12000臺，使用人數(shù)超過2.5萬。這一時期典型的CAD系統(tǒng)：運行在16位小型機上，最大內存512KB，磁盤容量從200到300MB不等，售價125,000美元! 20世紀80年代由于PC機的應用，C

39、AD得以迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專門從事CAD系統(tǒng)開發(fā)的公司，但由于軟件價格昂貴，應用并不普遍。1982年這一年，計算機被時代雜志評選為“年度人物”。同一年，歐特克的16位員工推出了售價1000美元的AutoCAD?軟件。設計業(yè)由此而改變!一張容量為360Kb的軟盤，沒有菜單功能，所有命令需要背這就是問世之初的AutoCAD v1.0。盡管功能有限，但是作為一款能夠在個人電腦上運行的CAD軟件，AutoCAD在設計界刮起了一陣旋風，它讓數(shù)字化設計技術走近設計師，讓計算機輔助設計從計算機專業(yè)人員的專利成為設計師們日常工作的重要手段。1983年AutoCAD的德語版和法語版本問世。1984年第一個歐特克授

40、權培訓中心(ATC，Autodesk Training Centre)成立。1985年歐特克公司在美國加利福利亞圣拉菲爾市舉辦了第一次CAD Camp。歐特克公司銷售收入突破2700萬美元。1985年5月問世的AutoCAD V2.1新增了3D功能。1986年AutoCAD成為美國高校的必修課之一。AutoCAD全球銷量突破5萬張。1988年美國實際安裝CAD系統(tǒng)發(fā)展到63000套。1989年1989年美國國家工程科學院將CAD/CAM技術評為當代(1964-1989)十項最杰出的工程技術成就之一。 1990年年底時，AutoCAD全球銷量達50萬張。1991年歐特克攜旗下產(chǎn)品ArcCAD進軍

41、建筑設計領域。1993年適用于Dos系統(tǒng)的歐特克3D Studio(v 3版)發(fā)運，該產(chǎn)品可用于AutoCAD繪圖以創(chuàng)作復雜的動畫。AutoCAD第12版是首次應用于windows平臺的軟件版本，它需要8 MB內存和34硬盤空間以完成安裝。 用于windows系統(tǒng)的AutoCAD 第12版是有史以來CAD程序中最成功的一個版本。1994年年底，AutoCAD全球銷量達100萬份，遙遙領先其他競爭對手。（市場份額第二的Cadkey： 18萬張， MicroStation ：15.5萬張）1995年歐特克推出第一款面向機械制造行業(yè)的軟件Mechanical Desktop.歐特克成長為世界第5大軟

42、件公司。1996年AutoCAD LT 銷售超過25萬張。1997年三維變量化技術問世。變量化技術既保持了參數(shù)化技術的原有優(yōu)點，同時又克服了它的許多不足之處。它的成功應用為CAD 技術的發(fā)展提供了更大的空間和機遇。1999年這一年推出的AutoCAD R15.0已經(jīng)能夠支持三維建模和高質量的渲染功能AUtoCAD銷量突破200萬張。 2006年AutoCAD2007可以輕松而快速的進行外觀圖形的創(chuàng)作和修改，致力于提高3D設計效率.2009年在最新版的AutoCAD2010中，三維設計功顯著提升，自由形狀設計,，參數(shù)化繪圖， PDF集成等新增功能可幫助用戶解決最具挑戰(zhàn)性的設計難題?，F(xiàn)在，Auto

43、CAD 2010還支持三維打印。計算機輔助設計cad結業(yè)論文 窗體頂端窗體底端計算機輔助 設計( 設計(CAD) ) 結業(yè)論文 指導老師:洪慧平 學院班級:材料學院 0911 班 學生:辛景景 學號:40930327 學號: 40930327 目錄前言 1第一章: 計算機輔助設計 1 第二章 : CADCAM 發(fā)展概況 2第三章:三維(3D)包裝計算機輔助設計4 第四章:國產(chǎn)化服裝CAD系統(tǒng)計算機輔助服裝設計6 第五章:計算機輔助設計與 城市規(guī)劃7 前言計算機輔助繪圖 (Computer Aided Drafting) 是一門新型的計算機輔助設計實用技術, 隨著現(xiàn)代制造技術和工藝的普及和發(fā)展,

44、 這門技術已經(jīng)得到越來越廣泛的應用, 工程技術人 員掌握這門技術已變得越來越重要. 隨著中國經(jīng)濟加入世界貿易組織, 中國經(jīng)濟與全球經(jīng)濟一體化必將進一步推動我國實現(xiàn) 四個現(xiàn)代化的進程.而重視產(chǎn)品的研制和開發(fā),將計算機系統(tǒng)應用于產(chǎn)品設計和制造流程, 可以極大地提高產(chǎn)品的設計效率和質量. 第一章: 計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)計算機輔助設計是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作.簡稱 CAD. 在工程和產(chǎn)品設計中,計算機可以幫助設計人員擔負計算,信息存儲和制圖等項工作. 在設計工作中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算, 分析和比較, 以決定和

45、選取最優(yōu)方案;各種設計信息,不論是數(shù)字的,文字的或圖形的,都能存放在計算機的內存 或外存里,并能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計,將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作 可以交給計算機完成;由計算機自動產(chǎn)生的設計結果,可以快速作出圖形顯示出來,使設計 人員及時對設計作出判斷和修改;利用計算機可以進行與圖形的編輯,放大,縮小,平移和 旋轉以及及其復雜的操作等有關的圖形數(shù)據(jù)加工工作. CAD 軟件的合理引用能夠減輕設計人員的勞動,縮短設計周期和提高設計質量. 第二章 : CADCAM 發(fā)展概況1946 年,美國麻省理工學院(MIT)研制成功世界上第一臺電子計算機,他的高運算能 力和大容量的信息存儲能力,

46、使得很多數(shù)值分析方法能在計算機上完成.之后,人們不斷將 計算機引入設計制造領域. 1952 年,世界第一臺數(shù)控機床在美國 MIT 試制成功,通過改變數(shù)控程序就可實現(xiàn) 對不同零件的加工.之后,MIT 研制開發(fā)了 APT 自動編程語言,通過描述走刀軌跡的方法來 實現(xiàn)計算機輔助數(shù)控編程.在次基礎上人們聯(lián)想到,能否不描述走刀軌跡,而通過直接描述 零件本身來實現(xiàn)數(shù)控編程?這就是 CAD 的最初概念.人們設想如何通過直接自動運行各個 程序來實現(xiàn)計算機輔助設計過程,并能由此解決不同復雜程度的生產(chǎn)計算問題的各個過程. 此間 CAD 處于準備孕育階段,因整個 20 世紀 50 年代電子計算機仍處于電子管時代,計

47、算 機主要用于科學計算,且使用的是計算機語言編程,圖形設計僅具有輸出功能. 1963 年,美國 MIT 學者 I.E.Sutherland 有關人機對話圖形通信系統(tǒng)的論文問世,研 制成功了世界上第一套實時交互功能的二維 SKETCHPAD 系統(tǒng).該系統(tǒng)允許設計者操作光筆 和鍵盤,在熒光屏上顯示圖形,實現(xiàn)人機交互作業(yè).這項成果標志著 CAD 技術的誕生,為 以后 CAD 技術的發(fā)展提供了基本條件和理論基礎.此后陸續(xù)出現(xiàn)了許多商品化的 CAD 系統(tǒng) 與設備:美國 IBM 公司開發(fā)了以大型機為基礎的 CAD/CAM 系統(tǒng),具有繪圖,數(shù)控編程和強 度分析功能;通用汽車公司為實現(xiàn)各個階段的汽車設計,研制

48、了 CAD-1 系統(tǒng);洛克西德公司 出臺了 CADCAM 系統(tǒng)等. 1966 年又出現(xiàn)了采用通用計算機直接控制多臺數(shù)控機床的 DNC 系 統(tǒng). 1978 年前后,CAD/CAM 技術發(fā)展趨于成熟.伴隨計算機硬件的發(fā)展,以小型機, 微型機為主機的 CAD 系統(tǒng)逐漸引入市場.為了適應設計與加工的要求,三維幾何處理技術 應運而生,出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的 CAD/CAM 商品化軟件系統(tǒng).英國莫林公司研制的由計算 機集中控制的自動化制造系統(tǒng),包含 6 臺加工中心和一條自動運輸線,可進行連續(xù)作業(yè),并 可用計算機編制 NC 程序, 作業(yè)計劃, 統(tǒng)計報表等; 美國辛辛那提公司成功地研制了一條 FMS 柔性制造系

49、統(tǒng). 1980 年以后,CAD/CAM 技術進入迅速發(fā)展期.計算機外圍設備已逐漸成為系列產(chǎn) 品,超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使計算機硬件成本大幅度下降.相應的軟件技術(如優(yōu)化設 計,有限元設計,數(shù)據(jù)庫技術等)迅速提升,出現(xiàn)了很多商品化軟件,推動了 CAD/CAM 技 術的應用和推廣,并使其他發(fā)達國家向發(fā)展中國家發(fā)展,從大型企業(yè)向中小型企業(yè)發(fā)展,從 軍用產(chǎn)品設計向工程產(chǎn)品設計發(fā)展, 他還使一些與制造過程密切相關的計算機輔助技術得以 發(fā)展,如計算機輔助工藝規(guī)程(CAPP) ,計算機輔助工裝與夾具設計,計算機輔助質量控制 (CAQ)等. 1990 年以后,CAD/CAM 技術一改過去的單一功能,單一領域

50、,單一內容的運行模式, 轉向集成化,智能化,標準化的方向發(fā)展.系統(tǒng)的繼承,是為了實現(xiàn)資源共享,實現(xiàn)產(chǎn)品生 產(chǎn)與組織管理的高度自動化,提高產(chǎn)品的市場競爭能力,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,加速新產(chǎn)品對 市場需求的響應.為此,國際標準化組織及一些工業(yè)發(fā)達國家都在從事標準接口的開發(fā);同 時,面向對象技術,并行工程思想,人工智能技術,計算機集成制造系統(tǒng),快速成型技術, 敏捷制造技術的研究,又極大地推進了 CAD/CAM 技術更高水平的發(fā)展.出現(xiàn)了計算機輔助 設計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機集成制造系統(tǒng);固化技術,網(wǎng)絡技術,多處理機和并行處 理技術在 CAD 中的應用, 極大地提高了 cad 系統(tǒng)的性能; 人工智能和

51、專家系統(tǒng)技術引入 cad, 出現(xiàn)了智能 CAD 技術,使 CAD 系統(tǒng)的問題求解能力大為增強,設計過程更趨自動化. 現(xiàn) 在,cad 已在電子和電氣,科學研究,機械設計 ,軟件開發(fā),機器人,服裝業(yè),出版業(yè), 工廠自動化,土木筑,地質,計算機藝術等各個領域得到廣泛應用. AutoCAD 是美國 Autodesk 公司開發(fā)的計算機輔助設計軟件,是目前市場上最受歡迎的 工程設計和繪圖軟件之一.推廣 AutoCAD 軟件的應用,在實踐中學習軟件,是培養(yǎng)中,高 等職業(yè)技術人才實際能力的最有效的方法 附錄:AutoCAD 的發(fā)展 1. AutoCADV(ersion)1.0:1982.11 正式出版,容量為

52、一張 360Kb 的軟盤,無菜單, 命令需要背,其執(zhí)行方式類似 DOS 命令. 2. AutoCAD V1.2:1983.4 出版,具備尺寸標注功能. 3. AutoCADV1.3:1983.8,具備文字對齊及顏色定義功能,圖形輸出功能. 4. AutoCADV1.4:1983.10,圖形編輯功能加強. 5. AutoCADV2.0: 1984.10,圖形繪制及編輯功能增加,如:MSLIDE VSLIDE DXFIN DXFOUT VIEW SCRIPT 等等.至此,在美國許多工廠和學校都有 AutoCAD 拷貝. 6. AutoCADV2.17- V2.18:1985 年出版,出現(xiàn)了 Scr

53、een Menu,命令不需要背,Autolisp 初具雛形,二張 360K 軟盤. 7. AutoCADV2.5: 1986.7, Autolisp 有了系統(tǒng)化語法,使用者可改進和推廣,出現(xiàn)了第三 開發(fā)商的新興行業(yè),五張 360K 軟盤. 8. AutoCADV2.6: 1986.11,新增 3D 功能, AutoCAD 已成為美國高校的 inquired course. 9. AutoCADR(Release)9.0: 1988.2,出現(xiàn)了狀態(tài)行 下拉式菜單. 至此, AutoCAD 開始在 國外加密銷售. 10. AutoCADR10.0:1988.10,進一步完善 R9.0, Autod

54、esk 公司已成為千人企業(yè). 11. AutoCADR11.0:1990.8,增加了 AME(Advanced Modeling Extension),但與 AutoCAD 分開銷售 . 12. AutoCADR12.0:1992.8,采用 DOS 與 WINDOWS 兩種操作環(huán)境,出現(xiàn)了工具條. 13. AutoCADR13.0:1994.11, AME 納入 AutoCAD 之中. 14. AutoCADR14.0:1997.4,適應 Pentium 機型及 Windows95/NT 操作環(huán)境,實現(xiàn)與 Internet 網(wǎng)絡連接,操作更方便,運行更快捷,無所不到的工具條,實現(xiàn)中文操作. 1

55、5. AutoCAD2000(AutoCADR15.0):1999,提供了更開放的二次開發(fā)環(huán)境,出現(xiàn)了 Vlisp 獨立編程環(huán)境.同時,3D 繪圖及編輯更方便. 進一步完善階段 AutoCAD 2002(R15.6)2001 年 6 月 AutoCAD 2004(R16.0)2003 年 3 月 AutoCAD 2005(R16.1)2004 年 3 月 AutoCAD 2006(R16.2)2005 年 3 月 AutoCAD 2007(R17.0)2006 年 3 月 AutoCAD 2008(R17.1)2007 年 3 月 AutoCAD 2009 (R17.2)2008 年 3 月份 . 第三章:三維(3D)包裝計算機輔助設計 利用計算機實現(xiàn)三維(3D)包裝裝滿輔助設計,是一項嶄新的技術.目前,我國在這方面 還處于比較落后的狀態(tài).大部分裝滿設計.仍熱采用手工鑭作方式