劉家念（天津市河西區(qū)職工大學(xué)，天津　300202）

CAD發(fā)展歷程與前景分析

劉家念
（天津市河西區(qū)職工大學(xué)，天津300202）

摘要：CAD技術(shù)經(jīng)歷了五個階段的發(fā)展歷程，其作為一種綜合高新技術(shù)，在科技發(fā)展的進程中具有深遠的影響。我國CAD技術(shù)與世界先進國家進行比較，在技術(shù)研發(fā)的各方面及其應(yīng)用領(lǐng)域上還存在著一定的不足，基于目前存在的問題，以后CAD發(fā)展趨勢為集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞：機械CAD優(yōu)越性；發(fā)展歷程；發(fā)展趨勢

計算機輔助設(shè)計（CcomputerAided Design）的英文縮寫為CAD，是指在實踐生產(chǎn)設(shè)計過程中，借助計算機的系統(tǒng)功能，幫助設(shè)計人員進行設(shè)計方面相關(guān)活動的總稱。其涵蓋的內(nèi)容非常廣泛，例如我們在設(shè)計過程中經(jīng)常涉及到的有限元分析、計算機模擬仿真、計算機二維和三維繪圖等。隨著科技的進步與發(fā)展，CAD技術(shù)已經(jīng)滲透到我們的郵電與電子、航空與航天、機械與紡織、建筑與船舶等領(lǐng)域，機械CAD即在機械設(shè)計過程中，2將CAD技術(shù)具體運用到產(chǎn)物的一項綜合高新技術(shù)。

1　CAD的優(yōu)越性

（1）CAD技術(shù)可以提高工作效率，縮短設(shè)計周期，與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，其設(shè)計效率可提高3-5倍以上。隨著交互式圖形技術(shù)，特別是可視化技術(shù)的提高，其效率會有更明顯的增長。

（2）CAD技術(shù)可以降低成本，與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，它可以大幅度節(jié)省勞動力，并且優(yōu)化設(shè)計可以節(jié)省原材料，其經(jīng)濟效益是很可觀的。

（3）CAD技術(shù)可以改進設(shè)計方法，提高設(shè)計質(zhì)量。CAD的優(yōu)化設(shè)計方法有助于改進工藝參數(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，另外數(shù)據(jù)庫中的信息、技術(shù)知識可以實現(xiàn)共享，為產(chǎn)品設(shè)計提供專業(yè)的科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

2　CAD的發(fā)展歷程

截止到目前，CAD技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了50多年的歷程，縱觀CAD的整個發(fā)展歷程，可以分為這樣五個階段：

（1）初始準(zhǔn)備階段，1959年12月在MIT召開的一次計劃會議上，明確提出了CAD的概念。

（2）研制試驗階段，1962年，美國MIT林肯實驗室的博士研究生I.E.Sutherland發(fā)表了“Sketchpad人機交互圖形系統(tǒng)”的論文，首次提出計算機圖形學(xué)，交互技術(shù)，分層存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)新思想，實現(xiàn)了人機結(jié)合的設(shè)計方法。1964年美國通用汽車公司和IBM公司成功研制了將CAD技術(shù)應(yīng)用于汽車前玻璃線性設(shè)計的DAC-I系統(tǒng)。這是CAD第一次用于具體對象上的系統(tǒng)，在那之后CAD的發(fā)展速度得到了迅猛的發(fā)展。

（3）技術(shù)商品化階段，20世紀70年代，CAD技術(shù)開始步入實用化，從二維技術(shù)發(fā)展到三維技術(shù)，開發(fā)CAD技術(shù)的軟件公司開始層出不窮。

（4）高速發(fā)展階段，20世紀80年代開始，CAD技術(shù)進入了高速發(fā)展階段。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機的成本大幅度下降，計算機硬件和軟件的功能提高的同時價格不升反降，使CAD的硬件配置和軟件開發(fā)能夠滿足中、小型企業(yè)的承受能力，從此CAD技術(shù)不在被大企業(yè)壟斷。Autodesk公司1982年推出微機輔助設(shè)計與繪圖軟件系統(tǒng)AutoCAD，隨后多次更新版本，完善系統(tǒng)功能，在CAD發(fā)展的歷程中產(chǎn)生了巨大的影響。

（5）全面普及階段，20世紀90年代開始，CAD技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為工程界一種重要的設(shè)計手段。

3　機械CAD在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國在CAD技術(shù)上的研究較國外要晚一些，20世紀70年代，開始有為數(shù)不多的企業(yè)和高校研究計算幾何的數(shù)學(xué)理論、工程制圖的方法和布局、布線的計算方法。80年代初開始引進了CAD成套系統(tǒng)，80年代中后期，CAD技術(shù)有了較大發(fā)展，人們逐漸意識到了這一技術(shù)的優(yōu)勢。90年代初誕生了具有獨立版權(quán)的CAD系統(tǒng)，90年代中后期開發(fā)了應(yīng)用于檔案管理及繪圖、分析計算的機械CAD軟件。隨著工業(yè)發(fā)展對科技的要求更高，國內(nèi)對于CAD技術(shù)的開發(fā)、研究和應(yīng)用取得了較大的進展。但是與世界先進國家進行比較，在技術(shù)研發(fā)的各方面及其應(yīng)用領(lǐng)域上還存在著一定的不足。國內(nèi)的CAD軟件多功能性比較差，集成化程度不高、穩(wěn)定性能差，沒有足夠的市場競爭優(yōu)勢，CAD設(shè)計技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用比例不高?；谝陨系葌€因素，使得CAD技術(shù)不能夠在我國機械制造業(yè)中發(fā)揮其巨大的作用。

4　機械CAD的發(fā)展趨勢

隨著CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷普及，CAD技術(shù)正向著集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和開放性的方向發(fā)展。

開放性主要體現(xiàn)在進戶端、系統(tǒng)的工作平臺、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境及與其他系統(tǒng)進行的信息交換等方面。對一個系統(tǒng)是否實用且能否轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的基礎(chǔ)起到?jīng)Q定性作用。

集成化包括三個方面含義，一是CAD功能將多種集成形式匯集成一體，成為各應(yīng)用領(lǐng)域一體化的解決方法，推動各領(lǐng)域信息化進程，進而使得其生產(chǎn)效率得以提高。二是CAD利用網(wǎng)絡(luò)計算的環(huán)境功能實現(xiàn)各地區(qū)、各領(lǐng)域之間的集成。三是將CAD技術(shù)中的算法、功能模塊及系統(tǒng)匯集在一起，并做成芯片來提高CAD整體系統(tǒng)的運行效率。

為滿足各領(lǐng)域?qū)AD應(yīng)用的實踐要求，CAD必然朝著智能化方向發(fā)展。智能CAD是在深入研究人類設(shè)計的思維模型的同時，將現(xiàn)有的CAD技術(shù)、智能技術(shù)很好的相結(jié)合應(yīng)用到其中，并利用信息技術(shù)實現(xiàn)表達。這樣的CAD系統(tǒng)既高效，又給智能領(lǐng)域帶來新的技術(shù)手段。智能CAD的發(fā)展將深刻的影響著信息科學(xué)的發(fā)展。

現(xiàn)如今，支撐CAD的軟件正進入ISO標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，零標(biāo)準(zhǔn)化方法和標(biāo)準(zhǔn)化部件庫也已成為CAD系統(tǒng)中必要的組成部分。我國應(yīng)采取主動貫徹ISO10303《產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換標(biāo)準(zhǔn)》中所提倡的方針，針對國內(nèi)現(xiàn)實的生產(chǎn)實際需求和發(fā)展前景，盡快實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)自主開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)模型。完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系則是我國CAD軟件開發(fā)及技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)與世界接軌所必須完成的一項任務(wù)。

今后CAD技術(shù)將會朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化更深層次的方向發(fā)展。在計算機圖形和幾何造型技術(shù)上由二維向三維發(fā)展，與圖形學(xué)發(fā)展相關(guān)的硬件也將成為人們研究、開發(fā)的一個重點。

結(jié)語

CAD技術(shù)的發(fā)展對科技進步、工業(yè)技術(shù)改革有著深遠的影響。面對更加激烈的市場競爭，國內(nèi)各領(lǐng)域應(yīng)將提高產(chǎn)品質(zhì)量放到第一位，將研發(fā)周期縮短，提高市場競爭力，實現(xiàn)效益的最大化。因而研發(fā)出代表世界先進水平的機械CAD軟件，才能逐步縮短與國外的差距，同時CAD技術(shù)的快速發(fā)展也是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有力武器。

參考文獻

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[2]段清.CAD技術(shù)在機械工程設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用[J].山西科技，2005（05）.

中圖分類號：TP391

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