计算机辅助设计的发展与应用计算机科学技术专业.doc

计算机辅助设计的发展与应用 【摘要】计算机辅助设计(CAD)技术作为关键的共性技术.其广泛应用将促使人们思想观念、工作模式、生产方式的转变，由此对世界经济产生的影响，完全可以与十八世纪的工业革命相比拟。我国CAD软件的开发和应用与国外相比，还有较大的距离，但我们相信，随着知识产权意识的不断增强，随着我国改革开放的不断深入，具有自主版权的CAD软件将不断发展，并更加成熟和完善。与此同时，它也必将拥有更大的市场。本文研究了计算机辅助设计的发展与应用 【关键词】计算机；辅助设计；应用 计算机辅助设计CAD是指利用计算机系统辅助完成工程设计的设计绘图、修改、分析、优化和检验的过程。这一概念产生于七十年代，最初是在机械、电子等领域内的实现。随着32位高档微型机的问世，及高分辨率大屏幕显示器等硬件设备的出现，CAD技术进人普及及应用阶段，并且相继出现了CAM(计算机辅助制造)、CAI(计算机辅助教学)等项计算机应用技术。这些技术已引起人们普遍重视，并且开发出了很多实用系统，在生产实践中起到了减轻人类劳动强度和提高工作效率的作用。CAD引人土木工程领域·现在已经应用与规划设计、施工管理等工作中，收到了显著的经济效益。CAD技术已成为缩短生产周期、降低成本、提高工程和产品质量的重要手段。目前国内土建应用软件不断成熟，已广泛应用与工程设计实践中，随着计算机应用技术的发展，CAD正向标准化、集成化、智能化的方向发展，必将更好地为设计服务。 一、CAD技术在工业中的应用 我国早在二十世纪七十年代就已经开展了CAD技术的研究。 在八十年代，我国进行了大规模的CAD技术研究和开发。 在“九五”计划期间，国家科委将CAD应用作为四大工程之一（先进制造技术、先进信息工程、CIMS工程、CAD应用工程）。 随着科学技术的发展，CAD技术日益成熟， 已经广泛应用于工程技术、机械制造等领域，成为一个技术含量密集的产业，特别是在机械、农业、化工、航天、航空、军事、汽车、电力、船舶、建筑等行业中的应用已经较为普遍。CAD系统的应用解决了产品设计数字化问题， 影响和改变着工业的各个方面， 使传统的产品设计技术及方式发生了深刻的变革，大大提高了设计的质量和效率。CAM系统的应用解决了实际产品的加工制造问题， 提高了零部件的加工精度和产品的制造质量。 CAD技术的应用，充分发挥了计算机及外围设备的能力，把计算机的高速度、准确性和大存储量与技术人员的思维能力、综合分析能力结合起来，从而大幅提高了生产效率，缩短了产品的研发周期，提高了设计和制造的质量，节约了原材料和能源，加速了产品更新换代，提高了企业的竞争能力。近年来，一批反映时代潮流的商品化CAD软件在我国广泛使用，如Pro/E、CATIA、UG、Cimatron等。 另外，国内一些公司开发出了一批具有自主知识产权的CAD/CAM系统，如广州红地技术公司推出的金银花CAD系统、北航海尔公司开发的CAXA系列软件、武汉开目系列软件等。 这些系统已具有很强的实用性和先进性，价格大大低于国外软件，进一步促进了CAD技术在我国的应用和发展。 二、计算机辅助设计的发展 1、智能化 要使自己的产品、工程和系统的质量好、成本低、市场竞争力强，就需要用最好的设计、最好的加工和最好的管理，迫切需要总结国内外相关产品、工程和系统设计制造的经验教训，把成功的设计制造经验做成智能设计、智能制造系统去指导新产品、新工艺和新系统的设计制造，才能使自己的产品、工程和系统具有创造性。目前在智能CAD方面主要开展了以下几方面的工作。 2、多学科多功能综合产品设计技术 未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，还用到电磁学、光学、控制理论等，甚至要考虑到经济、心理、环境、卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求机械产品的动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠度、制造成本及制造周期的最佳组合。此外，计算机辅助材料设计将会渗入到该领域，形成从材料性能的预测、仿真，到整个产品性能的预测、仿真，集计算机辅助材料设计制备，到工程或产品的设计、仿真与优化于一体的新一代技术。 3、网络化 随着科技的发展，网络技术发展迅速，网络化应用计算机的各部门实现信息共享，协同作业提供了物质基础条件。我们将 CAD 的信息、编码、标准零部件等统一存储，管理和调用，用户就可通过网络共享其中的数据。在网络 CAD 技术的发展中，Internet/Web 技术将对 CAD 产生深远的影响，有助于提高和改善设计的工作效率与质量，充分体现群众的作用。这对提高生产力，进而使协同工作为可能，进而使得设计人员不受地理位置的限制，就能进行方案讨论和产品设计。 4、并行工程技术 并行工程英文名为Concurrent Engineering，简称CE。它是集成、并行的设计产品及其相关过程的系统方法。随着科技的进步，市场的竞争也越来越激烈。如何保持产品的竞争力，关系到企业的生存。并行工程设计的宗旨就是迅速准确地把握用户的需求，加强企业的组织管理，合理地利用资源，尽可能快地研制出新产品，从而提高产品的质量，缩短产品的生产周期。新一代 CAD 系统的核心是“并行产品设计新技 术 环 境 （ Concurrent Art-to Product Environment,CAPE）”。CAPE 的定义是在计算机网络环境内对产品开发的整个设计和管理过程进行描述和建模，强调并行工程和面向制造，采用 PDM（产品数据管理）技术，从软件结构、产品数据、面向目标的开发技术、产品建模和智能设计、质量控制等方面有所突破，为实现并行工程提供更完善的环境。 5、 虚拟技术 虚拟制造是借助计算机建模和仿真技术，模拟制造和装配的全过程，包括工艺设计、作业计划、生产调度、成本核算等，以便全面确定产品设计和生产过程的合理化。它是制造企业增强产品开发敏捷性、快速市场多元化需求的有效途径。虚拟技术产品是一种数字产品模型，它所代表的对象具有各种性能和特征。这些虚拟产品在它投入生产以前已存在，具有明显的可视性，可进行并行设计和分析，可与供应商、合作者交换信息，客户可进行评估并做出反应。CAD 虚拟环境使设计者处在自己想象的设计空间，亲临现场似的对产品和工程进行设计和布置，这样能够充分发挥设计者的聪明才智，使设计更加完善。 结论： 计算机辅助设计(CAD)技术.作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科学技术成果的开发与转化，促进传统产业川分件的更新和改造，实现设计现代化，增强企业及其产品在市场的竟争力，加速国民经济的发展和国防现代化的一项关键性高技术;也是进一步向计算机集成制造系统(CIMS)发展的重要技术基础。CAD技术包括二维工程绘图、三维几河设计、有限元分析、数控加工、仿真模拟、产品数据管理、网络数据库以及相关技术的系统集成。CAD技术的使用使产品和工程设计、制造的工作内容和方式都发生了根本性的变革，这一技术已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.美国工程科学院于1990年将CAD技术评为当代十项最杰出的工程技术成就之一。经过短短三十几年的发展，CAD技术已日趋势成熟、应用日益广泛，有力地促进了全球高新技术产业的发展及其新产品的不断更新换代。目前，CAD技术已广泛应用于机械制造、建筑工程、航空航天、轻工化纺、汽车轮船、电影电视、广告等各行各业中，其应用的深度和广度还在进一步拓展。