計算機(jī)輔助設(shè)計軟件

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè) 題 目： 計算機(jī)輔助設(shè)計軟件 學(xué)習(xí)中心： 河南鄭州奧鵬 層 次： 高中起點?？?專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 年 級： 2011 年秋季 學(xué) 號： 200904545943 學(xué) 生： 張彬 指導(dǎo)教師： 余子開 內(nèi)容摘要進(jìn)入21世紀(jì)以來，計算機(jī)輔助設(shè)（cad）計軟件在工程產(chǎn)品和設(shè)計中發(fā)揮的作用越來越大，它不僅可以提高設(shè)計者的設(shè)計精度和方便保存，而且降低了設(shè)計者的勞動強度，提高了工作效率，可以說，它已經(jīng)成為了設(shè)計者必不可少的一件利器。本文縱觀計算機(jī)輔助軟件的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用通過例舉一些現(xiàn)今常用的國內(nèi)外cad軟件的實例，闡述了當(dāng)今cad軟件的主流技

2、術(shù)，并且提出了選用適合自己的cad軟件的，最后結(jié)合cad的發(fā)展趨勢，提出了我國cad軟件的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞 cad；概述；主流技術(shù)；發(fā)展趨勢目錄內(nèi)容摘要i引言21 計算機(jī)輔助設(shè)計概述31.1 概述31.2. cad技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程41.4 cad支撐軟件62 cad技術(shù)現(xiàn)狀82.1 cad技術(shù)的特點82.2 cad技術(shù)的現(xiàn)狀82.3 cad系統(tǒng)的硬件環(huán)境83 當(dāng)今cad領(lǐng)域的主流技術(shù)103.1 基礎(chǔ)造型技術(shù)(參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計及特征造型技術(shù))103.2 cad的數(shù)據(jù)交換格式及標(biāo)準(zhǔn)化(dxf格式iges格式及step標(biāo)準(zhǔn))114 cad軟件舉例介紹。144.1 國產(chǎn)cad144.2 國外

3、cad軟件廠商155 系統(tǒng)軟件的選用原則176 cad 技術(shù)發(fā)展趨勢196.1 應(yīng)用習(xí)慣改進(jìn)196.2 應(yīng)用功能改進(jìn)196.3 系統(tǒng)功能改進(jìn)207 我國cad的發(fā)展前景22參考文獻(xiàn)27引言20世紀(jì)50年代在美國誕生第一臺計算機(jī)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(jī)輔助設(shè)計技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了cad的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計算機(jī)繪圖設(shè)備。70年代，完整的cad系統(tǒng)開始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了cad技術(shù)的發(fā)展。 80 年代，隨著強有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現(xiàn)，工程工作

4、站問世，cad技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80 年代中期以來，cad技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為cad 技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機(jī)輔助設(shè)計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)；固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機(jī)和并行處理技術(shù)在cad中的應(yīng)用，極大地提高了cad系統(tǒng)的性能；人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)引入cad，出現(xiàn)了智能cad技術(shù)，使cad系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設(shè)計過程更趨自動化。 現(xiàn)在，cad 已在電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計 、軟件開發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠

5、自動化、土木筑、地質(zhì)、計算機(jī)藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 1 計算機(jī)輔助設(shè)計概述1.1 概述計算機(jī)輔助設(shè)計(cad-computer aided design)簡稱cad.在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機(jī)可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機(jī)對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)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(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機(jī)完成；由計算機(jī)自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使設(shè)計人員及時對設(shè)計作出判斷和修改；利用計算機(jī)可以進(jìn)行與

6、圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。cad 能夠減輕設(shè)計人員的計算畫圖等重復(fù)性勞動，專注于設(shè)計本身，縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量。 人們根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，用有限的特征來描述設(shè)計問題，通過形式化用計算機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)特征，并將用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述的特征數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫之中。這樣，設(shè)計過程變成了對數(shù)據(jù)庫的處理。這一過程可以看作是建模過程，模型被用來表示實際的或抽象的對象，是對被處理對象進(jìn)行計算、分析、模擬和研究的基礎(chǔ)。因此，模型是實際結(jié)構(gòu)在cad系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)，是計算機(jī)認(rèn)知產(chǎn)品的基礎(chǔ)。我們知道，產(chǎn)品和工程結(jié)構(gòu)本身能表現(xiàn)出來的屬性（特征）是無限的，但可用的計算機(jī)資源、人們的認(rèn)識

7、知識是有限的，我們只能認(rèn)知實際結(jié)構(gòu)的部分屬性，只能處理產(chǎn)品和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的某些方面。 根據(jù)模型的不同，cad系統(tǒng)一般分為二維cad和三維cad系統(tǒng)。二維cad系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達(dá)的任何設(shè)計都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型，系統(tǒng)記錄了這些圖素的幾何特征。二維cad系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開發(fā)工具等幾部分組成。 三維cad系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計算機(jī)中將產(chǎn)品的實際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點、線、面、體的各種信息。計算機(jī)三維模型的描述經(jīng)歷了從線框模

8、型、表面模型到實體模型的發(fā)展，所表達(dá)的幾何體信息越來越完整和準(zhǔn)確，能解決“設(shè)計”的范圍越廣。其中，線框模型只是用幾何體的棱線表示幾何體的外形，就如同用線架搭出的形狀一樣，模型中沒有表面、體積等信息。表面模型是利用幾何形狀的外表面構(gòu)造模型，就如同在線框模型上蒙了一層外皮，使幾何形狀具有了一定的輪廓，可以產(chǎn)生諸如陰影、消隱等效果，但模型中缺乏幾何形狀體積的概念，如同一個幾何體的空殼。幾何模型發(fā)展到實體模型階段，封閉的幾何表面構(gòu)成了一定的體積，形成了幾何形狀的體的概念，如同在幾何體的中間填充了一定的物質(zhì)，使之具有了如重量、密度等特性，且可以檢查兩個幾何體的碰撞和干涉等。由于三維cad系統(tǒng)的模型包含了

9、更多的實際結(jié)構(gòu)特征，使用戶在采用三維cad造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，更能反映實際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程。 專業(yè)化cad應(yīng)用系統(tǒng)是各專業(yè)根據(jù)各自的設(shè)計需要，利用通用cad系統(tǒng)提供的二次開發(fā)工具或數(shù)據(jù)接口功能，將各類專業(yè)設(shè)計技術(shù)研制成cad系統(tǒng)的各類設(shè)計工具和知識，從而使設(shè)計能直接按照專業(yè)設(shè)計的方法進(jìn)行，大大提高了cad系統(tǒng)的“設(shè)計”能力和效率。但這類cad系統(tǒng)針對具體的專業(yè)進(jìn)行開發(fā)，在專業(yè)設(shè)計方面不具備通用性。1.2. cad技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過程 1準(zhǔn)備和醞釀時期（5060年代初）cad技術(shù)處于被動式的圖形處理階段。2蓬勃發(fā)展和進(jìn)入應(yīng)用時期（60年代） 提出了計算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲

10、符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為cad技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。60年代中期出現(xiàn)了許多商品化的cad設(shè)備，60年代末，美國安裝的cad工作站已達(dá)200多臺，可供幾百人使用。3廣泛使用的時期（70年代） 1970年美國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。 4突飛猛進(jìn)的時期（80年代） 在這個時期，圖形系統(tǒng)和cadcam工作站的銷售量與日俱增，美國實際安裝cad系統(tǒng)至1988年發(fā)展到63000套。cadcam技術(shù)從大中企業(yè)向小企業(yè)擴(kuò)展；從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展；從

11、用于產(chǎn)呂設(shè)計發(fā)展到用于工程設(shè)計和工藝設(shè)計。 5開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時期（90年代） 由于微機(jī)加視窗9598nt操作系統(tǒng)與工作站加unix操作系統(tǒng)在以太網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)成了cad系統(tǒng)的主流工作平臺，因此現(xiàn)在的cad技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性。圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。在cad系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動化設(shè)計的程度，出現(xiàn)了智能cad新學(xué)科。智能cad把工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、知識庫及其專家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體，形成如圖1示所示的結(jié)構(gòu)。 圖1 智能cad系統(tǒng) 1.3. cad系統(tǒng)的構(gòu)成及分類cad技術(shù)集

12、中體現(xiàn)在cad系統(tǒng)上，cad系統(tǒng)是最終用戶用來實現(xiàn)設(shè)計思想、加速產(chǎn)品和工程設(shè)計的信息化工具。1cad系統(tǒng)的構(gòu)成 cad系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖2所示，從其體系結(jié)構(gòu)講可分為三個層次，如圖3所示?；A(chǔ)由計算機(jī)、外圍設(shè)備和系統(tǒng)軟件組成。系統(tǒng)軟件在工作站上流行unix加motif操作系統(tǒng)，在微機(jī)上流行win95/98/nt操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件還包括支撐軟件、系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的工具軟件。支撐層包含了圖3中部所示內(nèi)容，隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，異地協(xié)同虛擬cad環(huán)境將是cad支撐層的重要發(fā)展趨勢。應(yīng)用層針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求有各自的cad專用軟件來支持相應(yīng)的cad工作。 圖2 cad系統(tǒng)的硬件基本組成圖3 cad系統(tǒng)的三層

13、結(jié)構(gòu)2cad系統(tǒng)的分類 cad系統(tǒng)作為計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要分支，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即：多用戶共享一臺計算機(jī)；一個用戶使用一臺計算機(jī)；一個用戶共享多臺計算機(jī)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看，cad系統(tǒng)大致可分為兩類，即集中式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。集中式系統(tǒng)要求有功能較強的計算機(jī)，一次投資大，使用起來不靈活，在80年代中期以前應(yīng)用比較廣泛。從工作站和高性能微機(jī)問世以后，大多數(shù)用戶采用工作站和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來代替這類集中式cad系統(tǒng)，形成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)。1.4 cad支撐軟件 cad支撐軟件主要包括：1設(shè)備驅(qū)動程序，如windows操作系統(tǒng)支持的設(shè)備驅(qū)動程序集，iso通過的標(biāo)準(zhǔn)程序庫cgi(computer graph

14、ics interface)，又如hp 公司提供的繪圖儀、打印機(jī)設(shè)備驅(qū)動程序等；2窗口管理系統(tǒng)，工作站上流行motif窗口系統(tǒng)；微機(jī)上win95、win98、winnt 窗口系統(tǒng)，微機(jī)上的窗口系統(tǒng)已代替了過去的dos操作系統(tǒng)，成為最大眾化的操作系統(tǒng)。窗口系統(tǒng)中包含了豐富的圖形用戶接口（gui）程序，多媒體用戶接口程序（mui）和網(wǎng)絡(luò)用戶接口程序（noi）；3漢字輸入輸出程序，除了中文之星專用漢字處理程序外，中文windows操作系統(tǒng)也已廣泛應(yīng)用；4二維計算機(jī)輔助設(shè)計繪圖系統(tǒng)；5三維線框、曲面、實體和特征統(tǒng)一表示的數(shù)字化建模系統(tǒng)；6三維真實圖形實時顯示系統(tǒng)；7產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)pdm（produc

15、t data management system）；8異地協(xié)同虛擬設(shè)計系統(tǒng)；9智能cad系統(tǒng)；2 cad技術(shù)現(xiàn)狀2.1 cad技術(shù)的特點 cad技術(shù)是一項綜合性的，集計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等計算機(jī)及其他領(lǐng)域知識于一體的高新技術(shù)；是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分；也是提高設(shè)計水平、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強行業(yè)競爭能力的一項關(guān)鍵技術(shù)。cad技術(shù)的特點是涉及面廣而復(fù)雜、技術(shù)變化快、競爭激烈，而且投資大、風(fēng)險高、產(chǎn)出高?，F(xiàn)代有名的cad軟件都是規(guī)模巨大、功能眾多、系統(tǒng)復(fù)雜，所以投資大、開發(fā)周期長，難以及時跟上硬件平臺和開發(fā)環(huán)境的迅速發(fā)展，以及廣大用戶需求的變化和不斷增長的要求。 2.2 cad技術(shù)的

16、現(xiàn)狀經(jīng)過四十多年的發(fā)展，cad技術(shù)有了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)在cad主要運行在工作站或微機(jī)平臺上。工作站雖然性能優(yōu)越，圖形處理速度快，但價格卻十分昂貴，這在一定程度上限制了cad技術(shù)的推廣。隨著pentium芯片和windowsnt操作系統(tǒng)的出現(xiàn)并流行，以前只能運行在工作站上的cad軟件現(xiàn)在也可以運行在微機(jī)上。由于微機(jī)的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)比工作站低，性能也不比中低檔工作站遜色多少，并且windowsnt操作系統(tǒng)的安全性與dos、windows3.x、windows95/98等操作系統(tǒng)相比有了很大提高。所以，微機(jī)平臺為普及cad應(yīng)用創(chuàng)造了絕好的條件。在此基礎(chǔ)上，cad軟件廠商展開了新一輪的競爭。一方面工作站上著名

17、的cad的軟件（如ug、catia）全功能地移植到微機(jī)平臺，使微機(jī)完全對等地實現(xiàn)了工作站環(huán)境的處理能力；另一方面cad軟件打破了原有unix環(huán)境的桎梏，在windows平臺上全面拓展。pentium以上處理器和nt環(huán)境已經(jīng)或者正在成為cad軟件運行和應(yīng)用的主流平臺。2.3 cad系統(tǒng)的硬件環(huán)境 當(dāng)前cad系統(tǒng)的硬件環(huán)境主要是工程工作站及個人計算機(jī)。工作站是具有高速的科學(xué)計算、豐富的圖形處理及靈活的窗口與網(wǎng)絡(luò)管理功能的交互式計算機(jī)系統(tǒng)，它一般具有32位或64位字長的中央處理器(cpu)，廣泛采用精簡指令(risc)，超標(biāo)量、超流水線及超長指令技術(shù)，具有unix操作系統(tǒng)和x窗口管理系統(tǒng)，在一個分布

18、式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行。目前流行的工作站主要有：sun公司的sparcstation10工作站，美國惠普(hp)公司的hp-pa工作站，dec公司的alpha工作站，sgi工作站及ibm公司的rs/6000工作站。工作站雖然性能優(yōu)越，圖形處理速度快，但價格卻十分昂貴，這在當(dāng)前一定程度上限制了cad技術(shù)的推廣。 以前，個人計算機(jī)和工作站相比在計算、圖形、網(wǎng)絡(luò)及并行處理等方面均有較大的差別。個人計算機(jī)上運行的dos及windows等系統(tǒng)軟件在可靠性、安全性及效率等方面也不如工作站上的系統(tǒng)軟件。然而，隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，個人計算機(jī)的計算能力、圖形處理能力的不斷提高和操作系統(tǒng)的逐漸完善，使其與專

19、業(yè)risc/unix工作站的性能差距逐漸縮小。尤其是intel的pentiumpro和pentium芯片以及microsoft的windowsnt的發(fā)布，使得個人計算機(jī)在性能上完全具備了與中低檔工作站競爭的實力，加之個人計算機(jī)價格低廉，這使其在普及cad應(yīng)用中起到了工作站所不能代替的作用。 3 當(dāng)今cad領(lǐng)域的主流技術(shù)3.1 基礎(chǔ)造型技術(shù)(參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計及特征造型技術(shù)) 在cad技術(shù)發(fā)展的初期，cad僅限于計算機(jī)輔助繪圖，隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，cad技術(shù)才從二維平面繪圖發(fā)展到三維產(chǎn)品建模，隨之也就產(chǎn)生了三維線框造型、曲面造型以及實體造型技術(shù)。而如今參數(shù)化及變量化設(shè)計思想和特

20、征造型則代表了當(dāng)今cad技術(shù)的發(fā)展方向。 傳統(tǒng)的cad繪圖軟件都是用固定的尺寸值定義幾何元素，要進(jìn)行圖面修改只有刪除原有的線條后重畫，而新產(chǎn)品的打樣設(shè)計不可避免的要進(jìn)行多次的修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化，而且大多數(shù)設(shè)計工作都是在原有設(shè)計基礎(chǔ)上的改進(jìn)。因此，新的cad系統(tǒng)都增加了參數(shù)化和變量化設(shè)計模塊，使得產(chǎn)品的設(shè)計圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動修改圖形，這可以減少大量的重復(fù)勞動，減輕設(shè)計工作量。 參數(shù)化設(shè)計一般是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系，參數(shù)的求解較簡單，參數(shù)與設(shè)計對象的控制尺寸有顯式對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動。生產(chǎn)中最

21、常用的系列化標(biāo)準(zhǔn)件就是屬于這一類型。變量化設(shè)計(variationaldesign)是指設(shè)計對象的修改需要更大的自由度，通過求解一組約束方程來確定產(chǎn)品的尺寸和形狀。約束方程可以是幾何關(guān)系，也可以是工程計算條件，設(shè)計結(jié)果的修改受到約束方程驅(qū)動。變量化設(shè)計允許尺寸欠約束的存在，這樣設(shè)計者便可以采用先形狀后尺寸的設(shè)計方式，將滿足設(shè)計要求的幾何形狀放在第一位而暫不用考慮尺寸細(xì)節(jié)，設(shè)計過程相對寬松。變量化設(shè)計可以用于公差分析、運動機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)、設(shè)計優(yōu)化、初步方案設(shè)計選型等，尤其在做概念設(shè)計時更顯得得心應(yīng)手。 談到變量化設(shè)計，就不能不提及美國sdrc公司的vgx技術(shù)。vgx是variationalgeomet

22、ryextended(超變量化幾何)的縮寫，是變量化技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。它的思想最早體現(xiàn)在sdrc公司的軟件產(chǎn)品i-deasmasterseries第一版的變量化構(gòu)圖中。vgx技術(shù)為cad軟件帶來了空前的易用性，設(shè)計人員可以非常直觀地、實時地進(jìn)行產(chǎn)品三維幾何模型的操作和修改，而且只需在一個主模型中，就可以動態(tài)地捕捉設(shè)計、分析和制造的意圖并一氣呵成地進(jìn)行操作。vgx技術(shù)極大地改進(jìn)了交互操作的直觀性及可靠性，從而使cad軟件更加易于使用，富有效率。 特征造型是cad建模方法的一個新里程碑，它是在cad/cam技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用達(dá)到一定的水平，要求進(jìn)一步提高生產(chǎn)組織的集成化和自動化程度的歷史進(jìn)程中孕

23、育成長起來的。過去的cad技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實體造型發(fā)展階段，都是著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力，亦即只描述了產(chǎn)品的幾何信息；而特征造型則是著眼于更好地表達(dá)產(chǎn)品完整的功能和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息模型服務(wù)。特征(feature)在這里作為一個專業(yè)術(shù)語，兼有形狀和功能兩種屬性，它包括產(chǎn)品的特定幾何形狀、拓?fù)潢P(guān)系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術(shù)和公差要求。特征造型技術(shù)使得產(chǎn)品的設(shè)計工作在更高的層次上進(jìn)行，設(shè)計人員的操作對象不再是原始的線條和體素，而是產(chǎn)品的功能要素。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計意圖，使得建立的產(chǎn)品模型更容易為人理解和組織生產(chǎn)，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品

24、信息模型的cad/capp/cam集成系統(tǒng)創(chuàng)造了前提。 3.2 cad的數(shù)據(jù)交換格式及標(biāo)準(zhǔn)化(dxf格式iges格式及step標(biāo)準(zhǔn)) 隨著cad技術(shù)的不斷發(fā)展和日益成熟以及各行業(yè)cad應(yīng)用的不斷深入，cad標(biāo)準(zhǔn)化工作越來越顯示出了它的重要性。cad標(biāo)準(zhǔn)化工作作為高新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的一部分，在cad技術(shù)工作中占有很重要的位置，國家科委工業(yè)司和國家技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)司于八五期間共同發(fā)布了cad通用技術(shù)規(guī)范，規(guī)定了我國cad技術(shù)各方面的標(biāo)準(zhǔn)，而其中cad數(shù)據(jù)交換問題是cad廣泛應(yīng)用后各行業(yè)所面臨的重要問題。由于cad數(shù)據(jù)的急劇膨脹，而不同的cad系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件又采用不同的數(shù)據(jù)格式，甚至各個cad系統(tǒng)中數(shù)

25、據(jù)元素的類型也不盡相同，這種狀況潛在地阻礙了cad技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。所以，如何能使企業(yè)的cad技術(shù)信息實現(xiàn)最大限度的共享并進(jìn)行有效的管理是標(biāo)準(zhǔn)化所面臨的非常重要的課題。 目前，在微機(jī)和工作站上用于數(shù)據(jù)交換的圖形文件標(biāo)準(zhǔn)主要有：autocad系統(tǒng)的dxf(dataexchangefile)文件，美國標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)的xf(dataexchangefile)文件，美國標(biāo)準(zhǔn)iges(initialgraphicsexchangespecification即初始圖形交換規(guī)范)及國際標(biāo)準(zhǔn)step(standardfortheexchangeofproductmodeldata)。其他一些較為重要的標(biāo)準(zhǔn)還有：

26、在esprit(歐洲信息技術(shù)研究與開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃)資助下的cad-i標(biāo)準(zhǔn)(僅限于有限元和外形數(shù)據(jù)信息)；德國的vda-fs標(biāo)準(zhǔn)(主要用于汽車工業(yè))；法國的set標(biāo)準(zhǔn)(主要應(yīng)用于航空航天工業(yè))等等。 autocad的dxf文件是具有專門格式的ascii碼文本文件，它比較好讀，易于被其它程序處理，主要用于實現(xiàn)高級語言編寫的程序與autocad系統(tǒng)的連接，或其他cad系統(tǒng)與autocad之間的圖形文件交換。由于autocad在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用極為廣泛，已經(jīng)深入到各行各業(yè)之中，所以它的數(shù)據(jù)文件格式已經(jīng)成為一種事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。dxf圖形數(shù)據(jù)交換文件為推廣應(yīng)用cad/cam技術(shù)提供了很大的便利，但由于dx

27、f文件開發(fā)較早，從現(xiàn)在的目光來看，它當(dāng)然存在很多的不足：它不能描述產(chǎn)品的完整幾何模型，難以進(jìn)一步發(fā)展；其信息定義不完整，它僅保留了原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的幾何和部分屬性信息，而大量的拓?fù)湫畔⒁巡粡?fù)存在；其信息描述方面也有許多缺陷，致使一些信息量過分冗長；文件格式比較復(fù)雜，而且也不盡合理。所以，autodesk公司近來強調(diào)了用二進(jìn)制的dwg和網(wǎng)絡(luò)上的dwf格式作為它的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，但二者的格式都不公開，因此很難再作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為其他cad系統(tǒng)所利用。 iges標(biāo)準(zhǔn)最早是ansi于80年代初制定的，是建筑在波音公司cad/cam集成信息網(wǎng)絡(luò)、通用電氣公司的中心數(shù)據(jù)庫和其他各種數(shù)據(jù)交換格式之上。其最初版本

28、僅限于描述工程圖紙的幾何圖形和注釋，隨后又將電氣、有限元、工廠設(shè)計和建筑設(shè)計納入其中。1988年6月公布的iges4.0又吸收了esp中的csg(constructivesolidgeometry，意譯為體素構(gòu)造法)和裝配模型，后經(jīng)擴(kuò)充又收入了新的圖形表示法、三維管道模型以及對fem(有限元模型)功能的改進(jìn)。而b-rep(邊界表示法)模型則在iges5.0中定義。然而，iges在文件結(jié)構(gòu)中卻又不合理地定義了直接存取的指針系統(tǒng)。其在應(yīng)用中暴露的主要問題有： 數(shù)據(jù)文件過大，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理時間過長； 某些幾何類型轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定； 只注意了圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而忽略了其他信息的轉(zhuǎn)換。 盡管如此，iges仍然是目前為

29、各國廣泛使用的事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式，我國于1993年9月起將iges3.0作為國家推薦標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)step是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)所屬技術(shù)委員會tc184(工業(yè)自動化系統(tǒng)技術(shù)委員會)下的“產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)外部表示”(externalrepresentationofproductmodeldata)分委員會sc4所制訂的國際統(tǒng)一cad數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。所謂產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)是指為在覆蓋產(chǎn)品整個生命周期中的應(yīng)用而全面定義的產(chǎn)品所有數(shù)據(jù)元素，它包括為進(jìn)行設(shè)計、分析、制造、測試、檢驗和產(chǎn)品支持而全面定義的零部件或構(gòu)件所需的幾何、拓?fù)?、公差、關(guān)系、屬性和性能等數(shù)據(jù)，另外，還可能包含一些和處理

30、有關(guān)的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品模型對于下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)、直接質(zhì)量控制、測試和進(jìn)行產(chǎn)品支持功能可以提供全面的信息。 step為產(chǎn)品在它的生命周期內(nèi)規(guī)定了惟一的描述和計算機(jī)可處理的信息表達(dá)形式。這種形式獨立于任何特定的計算機(jī)系統(tǒng)，并能保證在多種應(yīng)用和不同系統(tǒng)中的一致性。這一標(biāo)準(zhǔn)還允許采用不同的實現(xiàn)技術(shù)，便于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的存取、傳輸和歸檔。step標(biāo)準(zhǔn)是為cad/cam系統(tǒng)提供中性產(chǎn)品數(shù)據(jù)而開發(fā)的公共資源和應(yīng)用模型，它涉及到了建筑、工程、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣、電子工程及船體結(jié)構(gòu)等無所不包的所有產(chǎn)品領(lǐng)域。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享方面，step標(biāo)準(zhǔn)提供四個層次的實現(xiàn)方法：ascii碼中性文件；訪問內(nèi)存結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序界面；共享數(shù)據(jù)庫以及

31、共享知識庫。無疑，這將會給商業(yè)和制造業(yè)帶來一場大變革，而且step標(biāo)準(zhǔn)在下述幾個方面有著明顯的優(yōu)越性：一是經(jīng)濟(jì)效益顯著；二是數(shù)據(jù)范圍廣、精度高，通過應(yīng)用協(xié)議消除了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的二義性；三是易于集成，便于擴(kuò)充；四是技術(shù)先進(jìn)、層次清楚，分為通用資源(子標(biāo)準(zhǔn)40系列)、應(yīng)用資源(子標(biāo)準(zhǔn)100系列)和應(yīng)用協(xié)議(子標(biāo)準(zhǔn)200系列)三部分。如今，step標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國際公認(rèn)的cad數(shù)據(jù)文件交換全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，許多國家都依據(jù)step標(biāo)準(zhǔn)制訂了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。我國step標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作由csbtstc159/sc4完成，step標(biāo)準(zhǔn)在我國的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)號為gb16656。step標(biāo)準(zhǔn)存在的問題是整個體系極其龐大，標(biāo)準(zhǔn)的

32、制訂過程進(jìn)展緩慢，數(shù)據(jù)文件比iges更大。目前商用cad系統(tǒng)提供的step應(yīng)用協(xié)議還只有ap203“配置控制設(shè)計”，內(nèi)容包括產(chǎn)品的配置管理、曲面和線框模型、實體模型的小平面邊界表示和曲面邊界表示等以及ap214“汽車機(jī)械設(shè)計過程的核心數(shù)據(jù)”兩種。4 cad軟件舉例介紹。4.1 國產(chǎn)cad首先我們提一下國內(nèi)的cad軟件廠商。1.caxa電子圖板和caxa-me制造工程師caxa電子圖板和caxa-me制造工程師軟件的開發(fā)與銷售單位是北京北航海爾軟件有限公司(原北京航空航天大學(xué)華正軟件研究所)。該公司是從事cad/cae/cam軟件與工程服務(wù)的專業(yè)化公司。 caxa電子圖板是一套高效、方便、智能化

33、的通用中文設(shè)計繪圖軟件，可幫助設(shè)計人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計，適合所有需要二維繪圖的場合，使設(shè)計人員可以把精力集中在設(shè)計構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計、繪圖、信息電子化的要求。 caxa-me是面向機(jī)械制造業(yè)的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面cad/cam軟件。caxa制造工程師1.0版于1996年推出，caxa-me2.0版于1998年3月發(fā)布，caxa-me2000版業(yè)已發(fā)布。2.開目cad開目cad是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機(jī)平臺的cad和圖紙管理軟件，它面向工程實際，模擬人的設(shè)計繪圖思路，操作簡便，機(jī)械繪圖效率比autocad高

34、得多。開目cad支持多種幾何約束種類及多視圖同時驅(qū)動，具有局部參數(shù)化的功能，能夠處理設(shè)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(shè)計人員的習(xí)慣，是全國cad應(yīng)用工程主推產(chǎn)品之一。3.高華cad高華cad是由北京高華計算機(jī)有限公司推出的cad產(chǎn)品。該公司是由清華大學(xué)和廣東科龍(容聲)集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)建的一個專門從事cad/cam/pdm/mis集成系統(tǒng)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)企業(yè)。公司與國家cad支撐軟件工程中心緊密結(jié)合，堅持走自主版權(quán)的民族軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展道路，以用戶的需要就是我們的需要為承諾，在科研成果商品化方向邁出了可喜的一步。高

35、華cad系列產(chǎn)品包括計算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng)ghdrafting、機(jī)械設(shè)計及繪圖系統(tǒng)ghmds、工藝設(shè)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。其中g(shù)hmds是基于參數(shù)化設(shè)計的cad/cae/cam集成系統(tǒng)，它具有全程導(dǎo)航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫、圖像編輯等功能模塊。ghgems5.0曾獲第二屆全國自主版權(quán)cad支撐軟件評測第一名。4.2 國外cad軟件廠商國外cad廠商針對國內(nèi)來說，軟件產(chǎn)品研發(fā)的時間比較早，比較長，技術(shù)比國內(nèi)的技術(shù)稍顯成熟，并且三維軟件大部分都是國外廠商。提

36、到cad，目前企業(yè)用的最多的cad是歐特克的產(chǎn)品，autodesk公司是世界第四大pc軟件公司。autodesk公司的軟件產(chǎn)品已被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計、建筑設(shè)計、影視制作、視頻游戲開發(fā)以及web網(wǎng)的數(shù)據(jù)開發(fā)等重大領(lǐng)域。擁有全球最多的用戶。autodesk l 歐特克產(chǎn)品包括二維的autocad，是歐特克的主打產(chǎn)品，是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件l mdt是autodesk公司在pc平臺上開發(fā)的三維機(jī)械cad系統(tǒng)。它以三維設(shè)計為基礎(chǔ)，集設(shè)計、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體；為用戶提供了從設(shè)計到制造一體化的解決方案l 歐特克的inventor產(chǎn)品線是一系列用于三維機(jī)械設(shè)計、仿真、工裝模具創(chuàng)建和

37、設(shè)計交流的軟件ptc公司美國參數(shù)技術(shù)公司pro/engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(parametrictechnologycorporation，簡稱ptc)的產(chǎn)品。包含了工業(yè)設(shè)計(caid)模塊 ：工業(yè)設(shè)計模塊主要用于對產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計機(jī)械設(shè)計(cad)模塊：機(jī)械設(shè)計模塊是一個高效的三維機(jī)械設(shè)計工具功能仿真(cae)模塊：功能仿真(cae)模塊主要進(jìn)行有限元分析。能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)三個模塊。proe在曲面造型方面的功能比較強。法國達(dá)索dassault達(dá)索的cad產(chǎn)品有高端的catia，以及中低端的solidworks。其中，catia系統(tǒng)是法國達(dá)索(dassault)飛機(jī)公司

38、dassaultsystems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。catia系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的3d設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機(jī)械制造。所以catia在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用是非常廣泛的。其中，美國波音飛機(jī)公司的波音777飛機(jī)便是其杰作之一達(dá)索的另外一個產(chǎn)品solidworks，圖形界面友好，用戶上手快，深受廣大用戶喜愛。solidworks的用戶群在中國比較廣泛，教育行業(yè)用的也比較多。他有一個非常規(guī)范的教育認(rèn)證體系，并且是原廠認(rèn)證。西門子ugs西門子的ugs的cad軟件產(chǎn)品有ug和solidedge。ug是公司的拳頭產(chǎn)品。ug是集cad/cam一體

39、化的軟件，cam軟件的名稱是ugnx。ug最早應(yīng)用于美國麥道飛機(jī)公司。它是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。90年代初，美國通用汽車公司選中ug作為全公司的cad/cae/cam/cim主導(dǎo)系統(tǒng)。ug的曲面造型功能比較強大。solidedge是基于參數(shù)和特征實體造型的新一代機(jī)械設(shè)計cad系統(tǒng)，它是為設(shè)計人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實體造型系統(tǒng)。i-deasi-deas是美國sdrc公司開發(fā)的cad/cam軟件。國外許多著名公司，如波音、索尼、三星、現(xiàn)代、福特等公司均是sdrc公司的大客戶和合作伙伴。5 系統(tǒng)軟件的選用原則以上簡單介紹了種種cad軟件，但是應(yīng)該如何選擇合

40、適自己的軟件呢？我認(rèn)為一般應(yīng)考慮以下幾個因素：1 系統(tǒng)功能與能力配置 目前，市場上支持cad系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和支撐軟件很多，且大多采用了模塊化結(jié)構(gòu)和即插即用的連接與安裝方式。不同的功能通過不同的軟件模塊實現(xiàn)，通過組裝不同模塊的軟件構(gòu)成不同規(guī)模和功能的系統(tǒng)。因此，要根據(jù)系統(tǒng)的功能要求確定系統(tǒng)所需要的軟件模塊和規(guī)模。 2 軟件性能價格比 與硬件系統(tǒng)一樣，目前cad軟件的生產(chǎn)廠家和供貨商很多，同樣功能的軟件，不同廠家生產(chǎn)的在性能價格方面有較大的差異，不同供貨渠道，價格上也有一定的差異，因此，選定軟件產(chǎn)品時，也要進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)研與比較，選擇滿足要求、運行穩(wěn)定可靠、容錯性好、人機(jī)界面友好、具有良好性能價格比

41、的產(chǎn)品。同時，要注意欲購軟件的版本號，該版本推出的日期及與以前一版本比較的功能改進(jìn)等方面。 3與硬件匹配性 不同的軟件往往要求不同的硬件環(huán)境支持。如果軟、硬件都需配置，則要先選軟件，再選硬件，軟件決定著cad系統(tǒng)的功能。如果已有硬件，只配軟件，則要考慮硬件能力，配備相應(yīng)檔次的軟件。大多數(shù)軟件分工作站版和微機(jī)版，有的是跨平臺的，如autocad，ideas，proe，ug等分別有工作站版和微機(jī)版。4 二次開發(fā)能力與環(huán)境 為高質(zhì)、高效地充分發(fā)揮cad軟件作用，通常都需要進(jìn)行二次開發(fā)，要了解所選軟件是否具備二次開發(fā)的可能性，開放性程度，所提供的二次開發(fā)工具，進(jìn)行二次開發(fā)所需要的環(huán)境和編程語言。有的支

42、撐軟件提供專用的二次開發(fā)語言，有的采用通用的匯編語言進(jìn)行二次開發(fā)，前者的專業(yè)性強，學(xué)習(xí)和培訓(xùn)量大，但使用中效率較高，而后者則相反。 5開放性 所選軟件應(yīng)與cad系統(tǒng)中的設(shè)備、其它軟件和通用數(shù)據(jù)庫具有良好的接口、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和集成能力，具備驅(qū)動繪圖機(jī)及打印機(jī)等設(shè)備的接口，具備升級能力，便于系統(tǒng)的應(yīng)用和擴(kuò)展。 除此之外，與硬件系統(tǒng)設(shè)計一樣，也要考慮供應(yīng)商的發(fā)展變換趨勢、信譽、經(jīng)營狀況和售后服務(wù)能力，是否具有維護(hù)服務(wù)機(jī)構(gòu)、手段、維護(hù)服務(wù)響應(yīng)效率，能否提供有效的技術(shù)支持、培訓(xùn)、故障檢修和技術(shù)文檔資料，產(chǎn)品的市場占有率和已有用戶的反映情況等。6 可靠性 所選軟件應(yīng)在遇到一些極限處理情況和某些誤操作時，能

43、進(jìn)行相應(yīng)處理而不產(chǎn)生系統(tǒng)死機(jī)和系統(tǒng)崩潰。6 cad 技術(shù)發(fā)展趨勢 進(jìn)入21 世紀(jì)，cad 造型技術(shù)在理論上并沒有出現(xiàn)人們期待已久的重大突破，但是在應(yīng)用和實用技術(shù)方面還是取得了不少的進(jìn)展，這表現(xiàn)在以下幾個方面： 圖形交互功能改進(jìn) cad 軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具。既為工具，則務(wù)求易學(xué)好用、得心應(yīng)手，形成一個友好的、具有某種智能化的工作環(huán)境。這樣的工作環(huán)境可以開拓使用者的思路，解放其大腦，讓其集中精力于設(shè)計創(chuàng)作，而并非軟件的操作次序或使用規(guī)則。 6.1 應(yīng)用習(xí)慣改進(jìn)1.智能化的圖標(biāo)菜單 多層次的彈出式或下拉式菜單已不能滿足使用者的需求。良好的菜單結(jié)構(gòu)可以使設(shè)計周期提前20%50%。智能化的圖標(biāo)菜單結(jié)構(gòu)

44、是cad 軟件今后的發(fā)展趨勢。 好的菜單結(jié)構(gòu)是：用戶在圖形操作區(qū)和菜單區(qū)之間移動光標(biāo)的次數(shù)要盡量少，菜單層次要盡量少，菜單要直觀、簡潔、明了，菜單項排列要根據(jù)使用頻率自動組合、調(diào)節(jié)位置，操作指令結(jié)構(gòu)要十分簡化。 2.“拖放式”造型 設(shè)計就是靈活的修改。直觀地、實時地對三維實體進(jìn)行“拖放式”的設(shè)計與修改一直是設(shè)計人員追求的目標(biāo)。在變量化技術(shù)的支持下，利用形狀約束和尺寸約束可以分開處理的靈活性，已經(jīng)實現(xiàn)了對零件上的常見特征直接以拖動方式直觀、實時地進(jìn)行圖示化編輯修改的功能。今后的發(fā)展方向是實現(xiàn)智能化的、完全的“拖放式”造型。 3.動態(tài)導(dǎo)引器 目前在某些軟件中，伴隨光標(biāo)而隨時隨地彈出菜單的操作模式已

45、經(jīng)越來越多。隨著光標(biāo)的移動，動態(tài)導(dǎo)引器自動拾取、判斷所有的模型元素的種類及空間相對位置，理解使用者的設(shè)計意圖，記憶常用的步驟，并提示使用者下一步可能要做的工作。這是軟件智能化的一個很好的應(yīng)用范例。 6.2 應(yīng)用功能改進(jìn) 1.發(fā)展功能高度集成化的cax 體系 在cad 軟件中，軟件改進(jìn)主要有兩種途徑。一是改進(jìn)整體性能，優(yōu)化內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，改進(jìn)易用性；一是改進(jìn)功能集成性，在一個軟件體系結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)更多的應(yīng)用功能集成。即用一個cax 軟件來快捷地、一路暢通地開發(fā)出客戶所需要的產(chǎn)品。預(yù)計在市場上形成完善、強大的cax 體系只需35 年的時間。 例如，從工業(yè)設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計一體化，即caid 與cad

46、的集成，以確保設(shè)計人員可以完全自由地表達(dá)自己的意圖，從產(chǎn)品外觀到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來自由流暢地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、性能或結(jié)構(gòu)改進(jìn)以及高級渲染著色。 2.知識融合技術(shù) 知識融合技術(shù)是能夠進(jìn)行自動化過程設(shè)計、管理可能性因素和實踐性因素的一門技術(shù)。它讓用戶能夠創(chuàng)建和保存自己的規(guī)則和過程，物理、化學(xué)或者在其它領(lǐng)域創(chuàng)建的工程規(guī)則都可以被集成，例如裝配材料的花費、加工公差的極限、沖壓的工序和模具注射過程等項目都可以保存和評估，并且大量實現(xiàn)自動化過程處理。用戶可以方便地選擇他們所需要的方案，就如同現(xiàn)在建造參數(shù)化特征一樣簡單。大量的過程自動化可以為工業(yè)界帶來可重復(fù)利用過程的革命。 3.特定工業(yè)過程的智能向?qū)?過程向?qū)诤狭?/p>

47、業(yè)界特有的過程知識，把設(shè)計技術(shù)中復(fù)雜的因素連接到了自動的過程當(dāng)中。例如eds 的nx 軟件有許多智能化的過程向?qū)В鹤⑺苣＞呦驅(qū)?、級進(jìn)模具向?qū)?、齒輪工程向?qū)?、沖壓工程向?qū)?、焊接助理、加工專家顧問、強度向?qū)А?yōu)化向?qū)У?。這些過程向?qū)O大地改進(jìn)工作流程的效率，生產(chǎn)率可以成倍提高。 4.系統(tǒng)化造型 使用系統(tǒng)化造型，設(shè)計者能夠通過改變產(chǎn)品中的任何零件，進(jìn)行各種變型，來查看完整的產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程。新一代的cad 軟件將參數(shù)化造型技術(shù)提升到了更為高級的系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計的層面上。系統(tǒng)級的設(shè)計參數(shù)可以由產(chǎn)品向下驅(qū)動其子系統(tǒng)、裝配以及最終的零件。對于產(chǎn)品定義模板的修改將通過自動化的途徑，控制并映射到所有相關(guān)的子系

48、統(tǒng)和零部件之上。6.3 系統(tǒng)功能改進(jìn) 1.cad 軟件中加入pdm功能 具有pdm功能的cad 軟件正在逐漸為用戶所認(rèn)識和接受。實現(xiàn)設(shè)計協(xié)同是未來cad 的主要發(fā)展方向之一。設(shè)計協(xié)同的虛擬會議可促進(jìn)設(shè)計人員之間自由討論、發(fā)表見解，團(tuán)隊能夠把想法立體化，并立即見到在產(chǎn)品所有方面的結(jié)果。通過消除通訊瓶頸，設(shè)計協(xié)同功能能解決在工程師、供應(yīng)商與客戶間對關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)計問題的協(xié)調(diào)工作。當(dāng)團(tuán)隊成員正工作在產(chǎn)品設(shè)計的方方面面，而且是位于不同國家、城市或設(shè)計團(tuán)隊時，設(shè)計協(xié)同使異地數(shù)據(jù)共享成為可能，即使位于同一辦公樓的團(tuán)隊也能從實時共享與檢查設(shè)計改變中獲益。 2.plm環(huán)境中的cad 在plm解決方案中，cad 功

49、能是其中必不可少的一個有機(jī)組成部分，簡稱為plm3d。在plm環(huán)境中的cad功能與獨立運行的cad軟件在使用的定位上有一定的層次上的差異。獨立的cad 軟件強調(diào)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，具有 pdm 功能的cad 軟件強調(diào)數(shù)據(jù)的共享，而 plm 中的cad 功能則強調(diào)在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)的管理，以及基于這些數(shù)據(jù)而工作的各地、各企業(yè)、各部門、各工作組之間的協(xié)同。 在plm 的中性cad 數(shù)字化模裝中，利用jt 格式，可實現(xiàn)多cad 數(shù)據(jù)來源的虛擬產(chǎn)品的整機(jī)大裝配，以及對零部件廠商的協(xié)作管理，還可以以plm3d 來作為數(shù)字化工廠布置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以作為后期產(chǎn)品維護(hù)/維修的仿真數(shù)據(jù)。7 我國cad的發(fā)展前景

50、我國cad技術(shù)的應(yīng)用起步于20世紀(jì)60年代末,經(jīng)過40多年的研究、開發(fā)與推廣應(yīng)用,cad技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各行各業(yè)。綜合來看,cad技術(shù)的在國內(nèi)的應(yīng)用主要有以下幾個特點: (1)起步晚、市場份額小 我國 cad技術(shù)應(yīng)用從20世紀(jì)80年代開始,“七五”期間國家支持對24個重點機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行了 cad的開發(fā)研制工作,為我國 cad技術(shù)的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。國家科委頒布實施的863計劃也大大促進(jìn)了 cad技術(shù)的研究和發(fā)展?！熬盼濉逼陂g國家科委又頒發(fā)了19952000年我國 cad應(yīng)用工程發(fā)展綱要,將推廣和應(yīng)用 cad技術(shù)作為改造傳統(tǒng)企業(yè)的重要戰(zhàn)略措施。有些小企業(yè)由于經(jīng)濟(jì)實力不足、技術(shù)人才缺乏,c

51、ad技術(shù)還不能夠完全應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。國內(nèi)研發(fā)的cad軟件在包裝和功能上與發(fā)達(dá)國家還存在差距,市場份額小。 (2)應(yīng)用范圍窄、層次淺 cad技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用在cad方面主要包括二維繪圖、三維造型、裝配造型、有限元分析和優(yōu)化設(shè)計等。其中cad二維繪圖技術(shù)在企業(yè)應(yīng)用情況較好,這一方面得益于國家大力推進(jìn)“甩圖板”工程,另一方面是由于二維繪圖技術(shù)解決的是所有企業(yè)的共性問題。三維造型軟件由于早期沒有推出微機(jī)版本,需要在工作站環(huán)境中工作,投資較大,所以只有部分大企業(yè)有所應(yīng)用。在cam方面,目前企業(yè)普遍應(yīng)用的只是數(shù)控程序編制,國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始廣泛使用華中數(shù)控系統(tǒng)、南京sky系統(tǒng)、日本funuc系統(tǒng)、德國s

52、iemens系統(tǒng)。而廣義的 cam只有少數(shù)大型企業(yè)采用,中小企業(yè)極少應(yīng)用。 (3)功能單一、經(jīng)濟(jì)效益不突出 cad技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用只是單元的智能技術(shù)應(yīng)用,是從企業(yè)生產(chǎn)的幾個側(cè)面來提高效率。功能分散的cad技術(shù)其效果是有限的,只有將 cad、capp、cam、pdm等技術(shù)集成在一起,綜合應(yīng)用在設(shè)計與制造生產(chǎn)的過程中 ,才能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益三、 cad系統(tǒng)的發(fā)展方向 cad是當(dāng)今流行的最優(yōu)秀的計算機(jī)輔助繪圖軟件之一，是工程技術(shù)人員從事設(shè)計與繪圖的得力工具。cad技術(shù)作為成熟的普及技術(shù)已在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，并已成為企業(yè)的現(xiàn)實生產(chǎn)力。cad自從美國aoutodesk公司1982年推出以來，經(jīng)過二十余

53、年的發(fā)展，cad的版本不斷升級，功能也隨之不斷增強。經(jīng)過我國計算機(jī)工程人員的努力，現(xiàn)在國產(chǎn)cad也達(dá)到了與國際接近的水準(zhǔn)，推出了繪圖功能更強大、人機(jī)界面友好更易于使用、提供了更多平臺支持、允許用戶進(jìn)行多次開發(fā)、提供了更可靠的硬件接口等等，逐漸開始能夠與國外巨頭分庭抗禮，這對于已能根據(jù)自身特定需求提出要求的“準(zhǔn)成熟”我國用戶而言，無疑增添了更多的選擇。 由于現(xiàn)在已經(jīng)是全球網(wǎng)絡(luò)化、信息化的時代，用戶未來的發(fā)展需求對cad產(chǎn)品、軟件企業(yè)和應(yīng)用水平都提出了越來越高的要求，主要表現(xiàn)在以下五個方面。首先，用戶不再需要單一的cad/cae/cam/capp/pdm的軟件，需要一個具有支持他們專業(yè)化、能夠配套

54、的軟件產(chǎn)品，cad要轉(zhuǎn)化，需要各種不同類型的專業(yè)產(chǎn)品。第二，基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的面向工程數(shù)據(jù)庫要發(fā)展。第三是要發(fā)展面向互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的多媒體用戶界面。第四是智能化。軟件開發(fā)側(cè)重于功能性、水平性，但是不注意用戶方便性，而市場化特別需要這個。第五，發(fā)展cad產(chǎn)業(yè)，就要加強服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系。但是，在使用國產(chǎn)cad平臺軟件之后，一些客戶發(fā)現(xiàn)，部分廠家給我們包裝了太多的所謂“概念”和“功能”，給人有點華而不實，避重就輕的感覺。客戶需要的實實在在的應(yīng)用，卻被其忽略。國產(chǎn)平臺要想更好地滿足設(shè)計師的需要，不但要追上國外產(chǎn)品的技術(shù)水準(zhǔn)，更要在應(yīng)用性上有更多的“中國的特色”-而這種突破是要建立在應(yīng)用的“實用性”上的。在此方面，

55、也不乏佼佼者例如：天瑜、中望、浩辰等等，由于本人平時用浩辰軟件比較多，所以現(xiàn)在就以浩辰cad為例。在浩辰新近推出的浩辰icad平臺軟件icad2008i中，實用性的提升讓筆者和廣大同行驚嘆。在此，目前國內(nèi)cad應(yīng)用的關(guān)鍵需求之一復(fù)雜圖形對象的偏移技術(shù)，用浩辰icad平臺軟件與國內(nèi)市場另外幾個同為平臺級的cad軟件進(jìn)行比較，以窺探不同cad軟件在“實用性”方面的差異。 復(fù)雜對象偏移技術(shù)：判斷cad系統(tǒng)是否成熟的關(guān)鍵因素之一。 在我們的日常設(shè)計中，創(chuàng)建與修改圖形對象是cad系統(tǒng)中最基本、最常用的功能之一，其完成效果與質(zhì)量是評價一個cad系統(tǒng)是否成熟的關(guān)鍵因素之一，而偏移是修改圖形對象操作中一個比較

56、復(fù)雜的修改操作。 偏移是指創(chuàng)建形狀與被選定圖形對象形狀平行的新圖形對象，偏移的基本要求是在保證圖形形狀相似的前提下，新對象必須與源對象平行，即不能相交。從技術(shù)上講，偏移是一個比較困難的操作，其完成的效果不但嚴(yán)重影響著圖紙的質(zhì)量，其操作的速度與圖紙設(shè)計的效率也密切相關(guān)。 國內(nèi)對象偏移技術(shù)難點：復(fù)雜對象偏移。 目前，許多國產(chǎn)cad系統(tǒng)在簡單圖形偏移實現(xiàn)都沒有問題，但對于復(fù)雜一點的圖形對象，如復(fù)雜的二維多段線與樣條曲線進(jìn)行偏移，許多會做出錯誤地處理，導(dǎo)致生成錯誤的圖形，甚至個別的都無法偏移。例如：1、驅(qū)動裝置2、支重輪3、履帶架4、張緊緩沖裝置5、鏈軌及履帶板6、導(dǎo)向輪 在我們實際圖形編輯過程中，解決此問題“技巧”是先偏移圖形對象，然后修剪或延伸其端點。然而，這又需要花費更多的時間去手動進(jìn)行修改，極大地影響了工作效率，筆者對此深有體會。 二次剪裁偏移技術(shù)：解決復(fù)雜圖形偏移兩大癥結(jié)