CAD技术应用前景

CAD技术应用前景王耕CAD技术应用前景CAD的概念CAD技术的发展CAD应用软件CAD的应用前景CAD的概念CAD（ComputerAidedDesign）即计算机辅助设计，其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。CAD的概念从广义上说，CAD技术包括二维工程绘图、三维几何设计、有限元分析、数控加工、仿真模拟、产品数据管理、网络数据库以及上述技术的集成技术等。概括来说，CAD的设计对象有两大类，一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品，即工程建筑，国外简称AEC(Architecture、Engineering和Construction)。CAD的概念CAD技术，作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，促进传统产业和学科的更新和改造，实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上竟争能力加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术，也是进一步向计算机集成制造(CIMS)发展的重要技术基础。CAD技术的使用使产品和工程设计、制造的工作内容和方式发生了根本性变革，这一技术成为工业发达国家制造业保持竞争优势、开拓市场的重要手段。CAD技术的发展CAD技术产生于上世纪50年代后期，主要应用于汽车、航空和军事工业中。然后，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。到80年代后期，CAD技术和系统有了飞速的发展，应用迅速普及。在工业发达国家，CAD技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电、轻工产品的设计和制造中普及。而且这一技术正在从发达国家'流向'发展中国家。CAD技术的发展如今，CAD技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。美国好来坞电影公司主要利用CAD技术构造布景，可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做到的布景。比如美国的《星球大战》、《外星人》、《侏罗纪公园》等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片《玩具总动员》，都取得了极大的成功。轰动全球的大片《泰坦尼克》应用了大量的三维动画制作，用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外，动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。我国CAD技术发展状况我国CAD技术的研究起步于70年代，当时仅有少数大型企业和科研单位及部分高校参加，进展速度很慢。近几年来，CAD技术有了较快的发展，表现在：1、少数企业已建立起较完整的CAD/CAM系统2、中小企业开始使用CAD/CAM技术3、已自行开发了大量实用的CAD/CAM软件4、厂商已能为CAD/CAM提供微机和工程工作站。5、引进国外成套的CAD/CAM设备CAD软件一、国外软件Unigraphics(UG)SOLIDEDGEAutoCADMDTSolidWorksCimatronPro/Engineer二、国内软件高华CAD金银花系统CAXA电子图板和CAXA-ME制造工程师开目CADGS-CAD98Unigraphics(UG)UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。1997年10月UnigraphicsSolutions公司与Intergraph公司签约，合并了后者的机械CAD产品，将微机版的SOLIDEDGE软件统一到Parasolid平台上。由此形成了一个从低端到高端，兼有Unix工作站版和WindowsNT微机版的较完善的企业级CAD/CAE/CAM/PDM集成系统。SOLIDEDGESOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windows平台上，而是充分利用Windows基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容，与Windows的OLE技术兼容，这使得设计师们在使用CAD系统时，能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。SOLIDEDGE具有友好的用户界面，它采用一种称为SmartRibbon的界面技术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。AutoCADAutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX作为二次开发的工具。在许多实际应用领域(如机械、建筑、电子)中，一些软件开发商在AutoCAD的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。目前，Autodesk公司已经发布AutoCAD2008。SolidWorksSolidWorks是生信国际有限公司推出的基于Windows的机械设计软件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际CAD/CAE/CAM/PDM市场同步。该公司提倡的基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统是以Windows为平台，以SolidWorks为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。SolidWorks是微机版参数化特征造型软件的新秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的1/4～1/5向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。SolidWorks是基于Windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。Pro/EngineerPro/Engineer系统是美国参数技术公司(简称PTC)的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD产品Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。Pro/Engineer系统主要功能如下:(1)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。(2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。(3)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。(4)容易使用，可以极大地提高设计效率。Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/Engineer建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。高华CAD高华CAD是由北京高华计算机有限公司推出的CAD产品。公司与国家CAD支撑软件工程中心紧密结合，坚持走自主版权的民族软件产业的发展道路，在科研成果商品化方向迈出了可喜的一步。高华CAD系列产品包括计算机辅助绘图支撑系统GHDrafting、机械设计及绘图系统GHMDS、工艺设计系统GHCAPP、三维几何造型系统GHGEMS、产品数据管理系统GHPDMS及自动数控编程系统GHCAM。其中GHMDS是基于参数化设计的CAD/CAE/CAM集成系统，它具有全程导航、图形绘制、明细表的处理、全约束参数化设计、参数化图素拼装、尺寸标注、标准件库、图像编辑等功能模块。GHGEMS5.0曾获第二届全国自主版权CAD支撑软件评测第一名。开目CAD开目CAD是华中科技大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件，它面向工程实际，模拟人的设计绘图思路，操作简便，机械绘图效率比AutoCAD高得多。开目CAD支持多种几何约束种类及多视图同时驱动，具有局部参数化的功能，能够处理设计中的过约束和欠约束的情况。开目CAD实现了CAD、CAPP、CAM的集成，适合我国设计人员的习惯，是全国CAD应用工程主推产品之一。CAD技术的发展趋势现在，随着计算机性能成数量级的提高，其价格成倍地下降；随着“网络通讯的普及化”、“信息处理的智能化”、“多媒体技术的实用化”，随着CAD技术的普及应用越来越广泛；CAD技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD技术的发展趋势，对于我国CAD软件行业开发适销对路的产品，对于企业正确选型和规划自身的CAD应用系统，都有非常深远的意义。开放集成智能标准化一、开放是基础CAD系统目前广泛建立在Windows和UNIX开放式操作系统平台上，在Java、LINUX平台上也有CAD产品；此外，CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开放其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。CAD系统的开放性是决定其能否真正达到实用化、能否真正使之转化为现实生产力的基础。CAD系统的开放性主要体现在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境以及与其他系统的信息交换等方面。1、工作平台2、用户接口3、二次开发环境1、工作平台目前，CAD系统的工作平台分为工作站加Unix/Window操作系统和微机加Win95/Win98操作系统两种。WinNT虽然能兼顾两种操作系统的功能，但它并不是一个独立的平台。传统的DOS操作系统由于缺乏良好的开放性和用户友好性，肯定被Windows操作系统取代。工作站和微机作为两种系列的计算机互相补充，不会由一种取代另一种。网络计算机（NC）虽然呼声很高，但从其设计的初衷来看，暂时不可能成为CAD的工作平台。由于高性能的微机已经完全适用与CAD相关的各部分工作，从而使CAD系统（含硬、软件）的性能价格比能被绝大多数企业所接受。近年将电视、网络通讯和计算集成于一体的家庭型微机也同样是CAD的工作平台。2、用户接口传统CAD系统的用户界面是被动式的文字提示、键盘输入；九十年代本地语言的命令、菜单及图符使CAD系统进入交互工作方式；参数化设计与多媒体技术的深入开发，自适应的智能界面开始使用，如超文本性质的在线帮助使CAD系统的初学者与专家之间差别大大缩小，自然语言理解和识别、语言命令的使用提高了用户的工作效率，减轻了劳动强度；动态导航、约束驱动等绘图功能大大提高了绘图速度和精度。3、二次开发环境要使企业真正用好CAD系统、使之变成现实生产力，必