CAD的發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢

1、CAD的發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢摘要：介紹計算機輔助設計系統(tǒng)的發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢，介紹其發(fā)展歷史，分析其在開當今社會產業(yè)中的應用和存在的問題，以及分析計算機輔助設計系統(tǒng)的發(fā)展方向及趨勢。關鍵詞：計算機輔助設計；歷史；現(xiàn)狀，應用；問題；發(fā)展方向；趨勢； 1計算機輔助設計系統(tǒng)的基本情況介紹1.1 CAD的基本情況CAD即計算機輔助設計（CAD-Computer Aided Design）利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。在工程和產品設計中， 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。它是綜合了計算機科學與工程設計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學 科。計算機輔助設計技術的水平

2、成了衡量一個國家工業(yè)技術水平的重要標志。CAD的系統(tǒng)組成：通常以具有圖形功能的交互計算機系統(tǒng)為基礎，主要設備有：計 算機主機，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描儀，打印機，磁帶機，以及各類軟 件。CAD的功能主要包括系統(tǒng)功能和基本功能，A.系統(tǒng)功能：（1）設計組件重用；（2）簡易的設計修改和版本控制功能；（3）設計的標準組件的自動產生；（4）設計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗；（5）無需建立物理原型的設計模擬；（6）裝配件（一堆零件或者其它裝配件）的自 動設計；（7）工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表；（8）設計到生產設備的直接輸出；（9）到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出；

3、B.基本功能：（1）編輯圖形;（2）標注尺寸;（3）書寫文字;（4）圖層管理功能;（5）三維繪圖;（6）網絡功能;（7）數據交換；1.2 CAD的發(fā)展歷史CAD技術的發(fā)展和形成至今有 50多年的歷史了，自20世紀50年代在美國誕生了第一 臺計算機繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術，即 CAD技術。到目前，CAD的發(fā)展經歷了四次技術革命。第一次CAD技術革命一一曲面造型系統(tǒng)，隨著計算機的發(fā)展，當三維曲面造型系統(tǒng)出現(xiàn)時，標志著計算機輔助設計技術從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實現(xiàn)以計算機完整描述產品零件的主要信息的方式。第二次CAD技術革命一一實體造型

4、技術，由于實體造型技術能夠精確表達零件的全部屬性，在理論上有助于CAD的模型表達，給設計帶來了驚人的方便性。它代表著未來CAD技術的發(fā)展方向。第三次 CAD技術革命 一一參數化技術，在實體造型技術逐漸普及時，CAD技術的研究又有了重大進展。第四次CAD技術革命一一變量化技術，由于計算機技術的不斷成熟，使得現(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。綜合應用多媒體技術和人工智能、專家系統(tǒng)等技術大大提高了自動化設計的程度，出現(xiàn)了智能CAD新學科。目前CAD技術仍在不斷發(fā)展，未來的 CAD技術將為新產品設計提供一個綜合性的環(huán)境支持系統(tǒng)，它能全面支 持異地的，數字化的，采用

5、不同的設計哲理與方法來設計工作。綜合四次革命的發(fā)展歷程，我們可以看出CAD發(fā)展的具體情況。（1）準備和誕生時期，（2）蓬勃發(fā)展和進入應用時期，作為CAD技術的基礎，計算機圖形學在這一時期得到了很快的發(fā)展。20世紀60年代中期出現(xiàn)了商品化的CAD設備，CAD技術開始進入了發(fā)展和應用階段。廣泛應用時期，20世紀70年代推出了以小型機為平臺的CAD系統(tǒng)。同時，圖形軟件和CAD應用支撐軟件也不斷充實提高。圖形設備相繼推出和完善。（4）突飛猛進時期，由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路、工作站等的出現(xiàn)使CAD系統(tǒng)的性能大大提高了一步。與此同時，圖形軟件更趨成熟，科學計算可視化等方面都已進入實用階段。（5）日趨成

6、熟的時期，這一時期的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：CAD標準化體系進一步完善；系統(tǒng)智能化成為又一個技術熱點；集成化成為CAD技術發(fā)展的一大趨勢；科學計算可視化、虛擬設計、 虛擬制造技術。2、計算機輔助設計系統(tǒng)的現(xiàn)狀2.1 CAD的現(xiàn)狀CAD技術在工程設計中有著很廣泛的應用，對于建筑設計這一領域，有著包括方案設 計、三維造型、建筑渲染圖設計、平面布景、建筑構造設計、小區(qū)規(guī)劃、日照分析、室內裝 潢等各類應用軟件。對于結構設計，計算機輔助設計軟件可以做到包括有限元分析、結構平面設計、結構計算和分析、高層結構分析、地基及基礎設計、鋼結構設計與加工等方面。此 外計算機輔助設計軟件還能應用于包括水、電、暖以

7、及及管道等各種設備設計。在城市規(guī)劃、城市交通設計，市政管線設計，交通工程設計，水利工程設計以及其他工程設計和管理等方 面，計算機輔助設計軟件也有著很廣泛的應用。2.2 CAD軟件介紹關于計算機輔助設計，不得不提到Auto CAD這款軟件，AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一個交互式繪圖軟件，是用于二維及三維設計、繪圖的系統(tǒng)工具，用戶可以使用它來創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出、共享及準確復用富含信息的設計圖形。AutoCAD已經成為一個功能強大、性能穩(wěn)定、市場占有率位居世界第一的CAD系統(tǒng)，在城市規(guī)劃、建筑、測繪、機械、電子、造船、汽車等許多行業(yè)得到了廣泛的應用。統(tǒng)計資料表明，目前世界

8、上 有75%的設計部門、500多萬的用戶應用此軟件，大約有50萬套AutoCAD軟件安裝在各企業(yè)中運行。Auto CAD軟件有如下基本功能： 繪制圖形；（2）編輯圖形；（3）圖形標注；（4）精確繪圖；（5）圖形輸出。由于 Auto CAD軟件有著很好的操作性和延展性，能處理很 多圖形設計問題，因此在社會生產過程中，市場占有率很高，有著很廣泛的應用。關于Auto CAD這款軟件，現(xiàn)做粗略介紹，打開軟件后，界面顯示包括：（1）標題欄；（2） 菜單欄：菜單是調用命令的一種方式。（3）工具欄：工具欄是調用命令的另一種方式，通過工具欄可以直觀、快捷的訪問一些常用的命令 ；（4）狀態(tài)欄;（5）繪圖窗口：繪

9、圖窗口是AutoCAD 中顯示、繪制圖形的主要場所 ;（6）命令行：命令行提供了調用命令的第三種方式，即用鍵盤 直接輸入命令;（7）工具選項板。3、計算機輔助設計系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展方向與趨勢3.1 CAD存在的問題與其發(fā)展方向與趨勢計算機輔助設計系統(tǒng)是一款人機交互的，用來解決圖形問題的很好的系統(tǒng)，而CAD目前存在的問題與其發(fā)展方向本身是一致的，一款系統(tǒng)的發(fā)展就是發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的過 程?？v觀目前CAD系統(tǒng)，存在的問題首先是:（1）操作性問題，要想使用好 CAD軟件需要一 個比較長的學習過程，還需要一定的知識技能基礎，所以，其發(fā)展趨勢注定要朝著操作的簡 便性、易學性方向發(fā)展；（2） CAD系

10、統(tǒng)的智能化，目前 CAD系統(tǒng)的智能化程度不是很高， 對于人除了計算機輔助外，還需要另外做相當大量的數據處理與評估，所以日后的CAD發(fā)展，還要求其與人工智能技術結合，形成CAD專家系統(tǒng)；（3）實體造型與仿真，在實體造型與仿真方面，CAD系統(tǒng)做的也不是很好，日常CAD軟件在應用過程中，仿真程度不夠高， 所以，以后的CAD系統(tǒng)要做到通過靜態(tài)和動態(tài)實體造型，更真實地描述三維物體的幾何信 息；在實體造型和計算機圖形學的基礎上，在計算機上建立工程設計的實際系統(tǒng)的計算機模型來代替實際系統(tǒng)的運行，以便對設計結果進行試驗和考核；(4) CAD系統(tǒng)的集成化；集成化是很多系統(tǒng)的發(fā)展方向，CAD系統(tǒng)也不例外，目前CA

11、D的發(fā)展方向可以用一下內容表示： CAD+CAM=CAD/CAM ； CAD/CAM+CAPP+CAT+PDM=CAE ，就目前現(xiàn)狀來說，集成化后 的最高層次就是計算機集成生產系統(tǒng)-CIMS。(注：CAM :計算機輔助制造； CAPP :計算機輔助工藝過程設計；CAT:計算機輔助翻譯；PDM :產品數據管理；CAE:計算機輔助工程；CIMS :計算機/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng))【補充】：關于國產計算機輔助設計系統(tǒng)的簡單介紹1. 介紹(1) 中望CAD:中望CAD，是國產CAD平臺軟件的領導品牌。其界面、操作習慣和命 令方式與AutoCAD保持一致，文件格式也可高度兼容，并具有國內領先的穩(wěn)定性和速度，是CAD正版化的首選解決方案。(2) 緯衡CAD:緯衡CAD軟件是完全擁有自主版權、基于微軟視窗操作系統(tǒng)的專業(yè)圖形設計CAD軟件，習慣于 AutoCAD 操作的用戶無需重新學習就可以使用緯衡CAD進行工作，與AutoCAD具有高度的兼容性。2. 國產 CAD與 Auto CAD的差距2010年7月，中國最大CAD軟件商之一的廣州中望龍騰軟件股份有限公司正