轉(zhuǎn)載CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢及主流軟件產(chǎn)品

1、.轉(zhuǎn)載 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢及主流軟件產(chǎn)品原文地址：CAD技術(shù)的開展趨勢及主流軟件產(chǎn)品 鶴虹星空CAD技術(shù)的開展趨勢及主流軟件產(chǎn)品發(fā)布日期：2005-6-17來自：轉(zhuǎn)載/劉曉1.引言計算機輔助設(shè)計Computer Aided Design，簡稱CAD技術(shù)產(chǎn)生于19世紀50年代后期。CAD技術(shù)作為出色的工程技術(shù)成就，已廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計的各個領(lǐng)域1。CAD系統(tǒng)的開展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法與消費形式發(fā)生深化的變化，產(chǎn)生了宏大的社會經(jīng)濟效益。目前，CAD技術(shù)研究熱點有計算機輔助概念設(shè)計、計算機支持的協(xié)同設(shè)計、海量信息存儲、管理及檢索、設(shè)計法研究及其相關(guān)問題、支持創(chuàng)新設(shè)計等?？梢灶A(yù)見CAD技術(shù)將

2、有新的飛躍，同時還會引起一場設(shè)計變革2。2.CAD市場狀況及主流軟件產(chǎn)品隨著Pentium芯片和Windows NT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/CAM軟件如今也可以運行在微機上。微機平臺為普及CAD應(yīng)用創(chuàng)造了絕好的條件。Pentium處理器和NT環(huán)境已經(jīng)或者正在成為CAD/CAM軟件運行和應(yīng)用的主流平臺11。在2D市場上占絕對優(yōu)勢的是Autodesk公司的AutoCAD軟件。3D市場的主流仍然是SolidEdge軟件、SolidWorks軟件，和UGII、CATIA、Pro/E、I-Deas的微機產(chǎn)品，再配合一些國產(chǎn)的3D軟件產(chǎn)品，國內(nèi)比較成熟的3D軟件有CAXA-M

3、E、GS-CAD、金銀花系統(tǒng)等軟件產(chǎn)品。2.1部分國產(chǎn)CAD軟件主要功能和技術(shù)特點舉例1高華CAD高華CAD是由清華大學開發(fā)的CAD系列產(chǎn)品，包括計算機輔助繪圖支撐系統(tǒng)ghdrafting、機械設(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、尺寸標注、標準件庫、圖像編輯等功能模塊。2gs-cad98 CAD系統(tǒng)gs-cad98是一個基于微機、中文windows95/n

4、t平臺的三維cad系統(tǒng)。該軟件是在國家"七五"重大攻關(guān)及863/cims主題目的產(chǎn)品開發(fā)成果的根底上，參照solidworks的用戶界面風格及主要功能開發(fā)完成的。它實現(xiàn)了三維零件設(shè)計與裝配設(shè)計，工程圖生成的全程關(guān)聯(lián)，在任一模塊中所做的變更，在其他模塊中都能自動地做出相應(yīng)變更。3CAXACAXA是北京北航海爾軟件原北京華正軟件工程研究所面向我國工業(yè)界推出的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面CAD/CAM軟件。CAXA包括CAXA電子圖板V2CAXA-EBV2、CAXA三維電子圖板V2CAXA-EB3DV2等繪圖軟件，CAXA實體設(shè)計V2、CAXA注塑模設(shè)計師V2CAXA-IM

5、D等設(shè)計類軟件，和CAXA制造工程師2000CAXA-ME2000等CAM軟件。4金銀花系統(tǒng)"金銀花Lonicera"系統(tǒng)來源于北京航空航天大學國家863/CIMS設(shè)計自動化工程實驗室，又經(jīng)過該實驗室和廣州紅地技術(shù)聯(lián)手進展了商品化、產(chǎn)業(yè)化的開發(fā)而成。該軟件主要應(yīng)用于機械產(chǎn)品設(shè)計和制造中，它可以實現(xiàn)設(shè)計/制造一體化和自動化。該軟件采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進的實體建模、參數(shù)化特征造型、二維和三維一體化、SDAI標準數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù)；具備機械產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃設(shè)計和數(shù)控加工程序自動生成等功能；同時還具有多種標準數(shù)據(jù)接口。目前金銀花系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括：機械設(shè)計平臺MDA、數(shù)控編

6、程系統(tǒng)NCP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計工具MPP。5開目CAD開目CAD是華中科技大學開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機平臺的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，機械繪圖效率比AutoCAD高得多。開目CAD支持多種幾何約束種類及多視圖同時驅(qū)動，具有部分參數(shù)化的功能，可以處理設(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，適宜我國設(shè)計人員的習慣，是全國CAD應(yīng)用工程主推產(chǎn)品之一。產(chǎn)品包括開目CAD、電氣CAD、機械零件、CAPP、PDM、BOM、MISERP、OA、進銷存、CRM等軟件。6InteCADInteCADTool是由武漢

7、天喻信息公司開發(fā)的具有完全獨立自主版權(quán)的二維機械CAD系統(tǒng)，它符合Windows系統(tǒng)標準，采用Windows界面風格，易學、易用。基于特征的設(shè)計思想使畫圖和改圖都無比快捷；是國內(nèi)最優(yōu)秀的多文檔、多窗口操作的機械CAD系統(tǒng)。InteSolid是天喻公司消費的產(chǎn)品造型與設(shè)計系統(tǒng)。它采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和先進的幾何造型器ACIS作為底層造型平臺，面向用戶的設(shè)計意圖通過零件造型、裝配設(shè)計和工程圖的生成來滿足產(chǎn)品設(shè)計與造型的需要，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。天喻信息公司產(chǎn)品包括InteCADTool、InteSolid、InteCAPP、InteCAST、IntePDM、InteAMS等軟件。7大恒CAD大恒通用機

8、械CAD系統(tǒng)HMCAD最早開發(fā)于1991年，是針對機械制造及設(shè)計行業(yè)的通用機械CAD系統(tǒng)。HMCAD系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，具有強大的參數(shù)化繪圖功能。是目前國內(nèi)公認的AutoCAD平臺上機械CAD軟件的代表。在作圖過程中，動態(tài)導(dǎo)航器會預(yù)測每一步的作圖意圖，引導(dǎo)用戶繪制準確的幾何圖形。隨后，利用系統(tǒng)的尺寸驅(qū)動功能，修改草圖上的尺寸獲得所需的準確設(shè)計。HMCAD已在全國范圍內(nèi)數(shù)千家企業(yè)中使用，廣泛分布在機械、冶金、航空航天、市政建立、電子、電氣等重要行業(yè)，具有良好的用戶根底。8XTMCADXTMCAD是由北京艾克斯特科技股份與清華大學機械CAD開發(fā)中心數(shù)十位博、碩士畢業(yè)生不懈努力開發(fā)出來的以A

9、utoCAD為平臺的新一代二維特征化參數(shù)化集成機械CAD系統(tǒng)：XTMCAD for AutoCAD。它具有動態(tài)導(dǎo)航、參數(shù)化設(shè)計及圖庫建立與管理功能，還具有常用零件優(yōu)化設(shè)計、工藝模塊及工程圖紙管理等模塊。當Autodesk推出Mechanical DesktopMDT后，作為Autodesk全球ADN成員的艾克斯特公司，推出了基于MDT的三維機械設(shè)計增強系統(tǒng)即XTMCAD 3D。其他產(chǎn)品有XTPDM、XTCAPP、TeamDesigner集成化柔性設(shè)計CAD系統(tǒng)、XTEDS電氣設(shè)計及仿真軟件、XTERP、XTGDES齒輪設(shè)計專家系統(tǒng)、DFMA面向制造與裝配的設(shè)計分析系統(tǒng)等。9PICADPICAD

10、系統(tǒng)是北京凱思博宏計算機應(yīng)用工程開發(fā)的具有自主版權(quán)的CAD軟件。該軟件具有智能化、參數(shù)化和較強的開放性，對特征點和特征坐標可自動捕捉及動態(tài)導(dǎo)航；系統(tǒng)提供部分圖形參數(shù)化、參數(shù)化圖素拼裝及可擴大的參數(shù)圖符庫；提供交互環(huán)境下的開放的二次開發(fā)工具；智能標注系統(tǒng)可自動選擇標注方式；首先推出全新的"所繪即所得"自動參數(shù)化技術(shù)；可回溯的、平安的歷史記錄管理器；是真正的面向?qū)ο蠛兔嫦蛱卣髟O(shè)計的CAD系統(tǒng)。凱思博宏公司還在企業(yè)現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)和CAD、PDM、OA、CAPP等領(lǐng)域開發(fā)完成了一系列產(chǎn)品、專用系統(tǒng)及綜合應(yīng)用系統(tǒng)。2.2國外CAD軟件1UnigraphicsUGUnigraphi

11、cs Solutions公司開發(fā)的產(chǎn)品UG是一個功能強大的CAD/CAM軟件，針對于整個產(chǎn)品開發(fā)的全過程，從產(chǎn)品的概念設(shè)計直到產(chǎn)品建模、分析和制造過程，它提供給用戶一個靈敏的復(fù)合建模模塊。作為一流產(chǎn)品，UG提供了全系列的工具，包括針對計算機輔助工業(yè)設(shè)計CAID藝術(shù)級工具，并與功能強大的CAD/CAM/CAE解決方案嚴密集成。UG具有獨特的知識驅(qū)動自動化KDA的功能，使產(chǎn)品和過程的知識可以集成在一個系統(tǒng)里。2Pro/EngineerPro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司PTC的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，開發(fā)出來的第三代機械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品

12、Pro/Engineer軟件能將設(shè)計至消費全過程集成到一起，讓所有的用戶可以同時進展同一產(chǎn)品的設(shè)計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/Engineer采用技術(shù)指標化設(shè)計、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念明晰，符合工程人員的設(shè)計思想與習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完好而統(tǒng)一的模型。3I-DEASI-DEAS是美國SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。I-DEAS的新才能涉及針對各產(chǎn)品領(lǐng)域的增強。包括核心實體造型及設(shè)計、數(shù)字化驗證CA

13、E，數(shù)字化制造CAM、二維繪圖及三維產(chǎn)品標注。I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首，軟件內(nèi)含諸如構(gòu)造分析、熱力分析、優(yōu)化設(shè)計、耐久性分析等真正進步產(chǎn)品性能的高級分析功能。SDRC也是全球最大的專業(yè)CAM軟件消費廠商。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級產(chǎn)品，可以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動方式來加工極為復(fù)雜的工件外表，并可以對數(shù)控加工過程進展自動控制和優(yōu)化。4CATIACATIA系統(tǒng)是法國達索Dassault飛機公司DassaultSystems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)原由美國洛克希德公司開發(fā)，后并入美國

14、IBM公司根底上擴大開發(fā)的，在CAD方面購置原CADAM系統(tǒng)的源程序，在加工方面那么購置了有名的APT系統(tǒng)的源程序，形成了商品化的系統(tǒng)。CATIA采用先進的混合建模技術(shù)、在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)方便的修改才能、所有模塊具有全相關(guān)性、具有并行工程的設(shè)計環(huán)境、支持從概念設(shè)計直到產(chǎn)品實現(xiàn)的全過程。它也是世界上第一個實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化樣機開發(fā)DMU的軟件。CATIA系統(tǒng)如今已經(jīng)開展為集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，它具有統(tǒng)一的用戶界面、數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序接口，并擁有20多個獨立計價的模塊。5SolidEdgeSolidEdge的JupiterTechnology是IntergraphCo.

15、花了六年所開發(fā)出來的軟件平臺架構(gòu)。SolidEdge是真正Windows軟件，采用最新的STREAM技術(shù)，完全與Microsoft產(chǎn)品相兼容的真正技術(shù)指標化的三維實體造型系統(tǒng)。它利用邏輯推理和決策概念來動態(tài)捕捉工程師的設(shè)計意圖，STREAM技術(shù)易學、易用，通過改善用戶交互速度和效率，所以能比其它中檔CAD設(shè)計軟件產(chǎn)生更多的效益。Solid Edge采用Unigraphics Solutions的Parasolid V10造型內(nèi)核作為強大的軟件核心。SolidEdge利用相鄰零件的幾何信息，使新零件的設(shè)計可在裝配造型內(nèi)完成；模塑加強模塊直接支持復(fù)雜塑料零件造型設(shè)計；鈑金模塊使用戶可以快速簡捷地完

16、成各種鈑金零件的設(shè)計；利用二維幾何圖形作為實體造型的特征草圖，實現(xiàn)三維實體造型，為從CAD繪圖升至三維實體造型的設(shè)計提供了簡單、快速的方法。6SolidWorks由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的SolidWorks是一套基于Windows平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以非常方便地實現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應(yīng)用于以規(guī)那么幾何形體為主的機械產(chǎn)品設(shè)計及消費準備工作中，其價位適中。該軟件采用Parasolid作為幾何平臺和DCM作為約束管理模塊，自頂向下基于特征的實體建模設(shè)計方法，可動態(tài)模擬裝配過程，自動生成裝配明

17、細表、裝配爆炸圖，動態(tài)裝配仿真、干預(yù)檢查、裝配形態(tài)控制，同時具有中英文兩種界面可供選擇其先進的特征樹構(gòu)造使操作更加簡便和直觀。7AutoCADAutoCAD是美國Autodesk公司為微機開發(fā)的一個交互式二維工程繪圖軟件，Autodesk公司是擁有全球用戶量最多的軟件供給商，也是全球規(guī)模最大的基于PC平臺的CAD和動畫及可視化軟件企業(yè)。AutoCAD是當今最流行的二維繪圖軟件，有強大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及二次開發(fā)等功能，同時有部分三維功能。AutoCAD提供AutoLISP、ARX等作為二次開發(fā)的工具。AutoCAD Mechanical是2D機械設(shè)計與工程用

18、的AutoCAD，含有智能的工程圖與詳細視圖的制作才能，擁有增強的設(shè)計與分解工具，內(nèi)建IGES轉(zhuǎn)換器，可以在Autodesk Streamline提供的主機效勞上，共享設(shè)計資料，進展工程合作。8MDTMDT是Autodesk公司在PC平臺上開發(fā)的三維機械CAD系統(tǒng)。它以三維設(shè)計為根底，集設(shè)計、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體。MDT基于特征的參數(shù)化實體造型、基于NURBS的曲面造型、可以比較方便地完成幾百甚至上千個零件的大型裝配、提供相關(guān)聯(lián)的繪圖和草圖功能、提供完好的模型和繪圖的雙向聯(lián)結(jié)。該軟件與AutoCAD完全融為一體，用戶可以方便地實現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD用戶向

19、三維晉級提供了一個較好的選擇。2.3 CAE軟件1MSC系列MSC.Software Corporation簡稱MSC創(chuàng)立于1963年,總部設(shè)在美國洛杉磯，是享譽全球最大的工程校驗，有限元分析和計算機仿真預(yù)測應(yīng)用軟件CAE供給商，也是世界最著名最權(quán)威最可靠的大型通用構(gòu)造有限元分析軟件MSC.NASTRAN的開發(fā)者。MSC公司的MSC.NASTRAN軟件始終作為美國聯(lián)邦航空管理局FAA飛行器適航證領(lǐng)取的唯一驗證軟件。MSC.NASTRAN是世界上功能最全面、性能超群、應(yīng)用最廣泛的大型通用構(gòu)造有限元分析軟件，也是全球CAE工業(yè)標準的原代碼程序?？梢杂行Ы鉀Q各類大型復(fù)雜構(gòu)造的強度、剛度、屈曲、模態(tài)、

20、動力學、熱力學、非線性、噪聲學、流體-構(gòu)造耦合、氣動彈性、超單元、慣性釋放及構(gòu)造優(yōu)化等問題。通過MSC.NASTRAN的分析可確保各個零部件及整個系統(tǒng)在最合理的環(huán)境下正常工作，獲得最正確性能。2ANSYSANSYS軟件是融構(gòu)造、流體、電磁場、聲場和耦合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級CAD工具之一。ANSYS軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。分析計算模塊包括構(gòu)造分析可進展線性分析、非線性分析和高度非線性分析、流體動力學分析、電磁場分析、

21、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的互相作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析才能；3I-DEAS有限元分析功能I-DEAS有限元建模和預(yù)覽分析結(jié)果。直接從I-DEAS零件主模型、裝配體主模型或從其它CAD系統(tǒng)模型自動生成有限元網(wǎng)格。線性求解器Model Solution Linear用于線性構(gòu)造熱場和流場有限元分析的模塊，以多種固定形式給出求解參數(shù)和輸出結(jié)果，使運行簡化。非線性求解器Model Solution Non-Linear用于載荷、材料特性、接觸條件或構(gòu)造剛度隨位移變化的非線性條件下的有限元分析非線性求解器支持幾何非線性、材料非線性、面面接觸及它們綜合的分析；還支

22、持加載自動步長控制和彎曲分析等復(fù)雜問題。4UG/FEAUG/FEA是一個與UG/Scenario for FEA前和后處理功能嚴密集成的有限元解算器，優(yōu)越的單元技術(shù)和強大的數(shù)字方法是UG/FEA的根底，稀少的矩陣數(shù)字法，大大地增加理解算速度和減少需要的磁盤空間量，使數(shù)字處理快速的有效。UG/FEA支持概念分析的廣泛的各種分析類型，這些包括線性靜態(tài)，標準模態(tài)，穩(wěn)態(tài)熱傳遞，線性屈從和支持裝配件包括間隙分析，對薄壁零件和梁的尺寸優(yōu)化作為可選項功能是有效支持的材料類型包括各向同性，各向異性和正交Orthotrapic異性。2.4虛擬產(chǎn)品開發(fā)軟件1ADAMS美國MDIMechanical Dynamic

23、s Inc.公司開發(fā)的ADAMSAutomatic Dynamic Analysis of Mechanical System軟件，是世界上最具權(quán)威性的，使用范圍最廣的機械系統(tǒng)動力學分析軟件。用戶使用ADAMS軟件，可以自動生成包括機-電-液一體化在內(nèi)的、任意復(fù)雜系統(tǒng)的多體動力學數(shù)字化虛擬樣機模型，能為用戶提供從產(chǎn)品概念設(shè)計、方案論證、詳細設(shè)計、到產(chǎn)品方案修改、優(yōu)化、試驗規(guī)劃甚至故障診斷各階段、全方位、高精度的仿真計算分析結(jié)果，從而到達縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)本錢、進步產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力的目的。2DenebDeneb的ENVISION提供了一個高級的、基于物理的3D環(huán)境。它對涉及構(gòu)造、機械和人

24、員動作的應(yīng)用進展設(shè)計、檢驗和建立快速的原型。ENVISION VP虛擬樣機ENVISION VP的基于物理的模型中包括了支持虛擬環(huán)境的動態(tài)特性。這個環(huán)境支持基于仿真的設(shè)計。在這個環(huán)境中，用戶可以快速、高效的對產(chǎn)品進展設(shè)計、建造、測試和操作。這個環(huán)境中還支持多產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計。并具有如下特點：實時動態(tài)分析、并行工程、基于仿真的培訓、人體工程、IGRIP交互產(chǎn)品和過程開發(fā)、QUEST離散事件仿真標準。3EAI產(chǎn)品EAIEngineering Animation，Inc.公司在這方面那么處于領(lǐng)先位置。它是一家專注于三維可視化技術(shù)的美國公司，其產(chǎn)品用于滿足汽車、重型裝備、航空航天及其它制造業(yè)的用戶工程設(shè)

25、計中三維可視化、數(shù)字原型等方面的需要。它提供的基于設(shè)計工程組的設(shè)計環(huán)境，使用戶可方便地使整個工程工程可視化，分析研究整個裝配過程，方便地閱讀設(shè)計發(fā)生變化所產(chǎn)生的結(jié)果，并進展實時通訊，其選項使整個過程更加逼真。EAI的產(chǎn)品適用于多種平臺，與眾多的流行CAD軟件能無縫連接。4visualNastran Desktop系列軟件visualNastran Desktop系列軟件前身為Working Model系列軟件，是由美國MSC公司開發(fā)的基于微機平臺的系列虛擬樣機分析仿真系統(tǒng)，主要包括機構(gòu)分析、動態(tài)仿真和有限元分析等專業(yè)功能。visualNastran系列軟件包括：集成運動學/動力學仿真和有限元分

26、析功能的仿真系統(tǒng)；三維機械運動學/動力學分析仿真系統(tǒng)；二維機械運動學/動力學原理分析、概念設(shè)計系統(tǒng)；部件裝配級三維有限元分析系統(tǒng)；部件裝配級三維有限元分析和設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)；三維機械動力學/運動學模型真實感閱讀器；三維機械動力學/運動學模型閱讀器等。3.CAD技術(shù)的開展趨勢從上述CAD產(chǎn)品的開展過程可以看出，CAD技術(shù)經(jīng)歷了二維平面圖形設(shè)計，交互式圖形設(shè)計、三維線框模型設(shè)計、三維實體造型設(shè)計、自由曲面造型設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計、特征造型設(shè)計等開展過程3。近年來，又出現(xiàn)了許多先進技術(shù)，如變量化技術(shù)、虛擬產(chǎn)品建模技術(shù)等。隨著互連網(wǎng)的普及，集成化Integrated、智能化Intelligent、協(xié)同化Col

27、laborative成為CAD技術(shù)新的開展特點。使CAD技術(shù)得以更廣泛的應(yīng)用，開展成為支持協(xié)同設(shè)計、異地設(shè)計和信息共享的網(wǎng)絡(luò)CAD4。3.1變量化設(shè)計環(huán)境先進的超變量幾何Variational Geometry eXtended，VGX技術(shù)是一種現(xiàn)代CAD的核心技術(shù)。VGX提供了三維變量化控制技術(shù)，貫穿于2維草圖設(shè)計、3維零件造型、直到裝配體設(shè)計全過程。提供變量化草繪、建立變量方程、設(shè)計變量特征的才能。直接修改與基于設(shè)計歷程修改相結(jié)合，可隨時靈敏地修改原約束、建立新約束和刪除舊約束，或進展與造型順序無關(guān)的尺寸標注，而不必關(guān)心設(shè)計順序。VGX可在欠約束情況下進展任意幾何與工程約束的自由創(chuàng)新設(shè)計，

28、可在復(fù)雜的曲面邊緣上自動生成凸緣。VGX完全一體化的變量化設(shè)計環(huán)境，支持統(tǒng)一的線框、裁剪曲面和實體造型。VGX技術(shù)擴展了變量化產(chǎn)品構(gòu)造，允許用戶對一個完好的三維數(shù)字產(chǎn)品從幾何造型、設(shè)計過程、特征，到設(shè)計約束，都可以進展實時直接操作。而且，隨著設(shè)計的深化，VGX可以保存每一個中間設(shè)計過程的產(chǎn)品信息。VGX為用戶提出了一種交互操作模型的三維環(huán)境，設(shè)計人員在零部件上定義關(guān)系時，不再關(guān)心二維設(shè)計信息如何變成三維，從而簡化了設(shè)計建模的過程。設(shè)計人員可以針對零件上的任意特征直接進展圖形化的編輯、修改，這就使得用戶對其三維產(chǎn)品的設(shè)計更為直觀和實時。用戶在一個主模型中，就可以實現(xiàn)動態(tài)地捕捉設(shè)計、分析和造的意圖

29、。VGX技術(shù)極大地改進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，效率更高。3.2虛擬產(chǎn)品建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實Virtual Reality,VR技術(shù)在CAD中的應(yīng)用也已經(jīng)開場，可以進展各類具有沉浸感的可視化模擬，用以驗證設(shè)計的正確性和可行性。還可以在設(shè)計階段模擬零部件的裝配過程，檢查所用零部件是否適宜和正確。在概念設(shè)計階段，支持人機工程學，檢驗操作時是否舒適、方便，可用于方案選比。虛擬制造Virtual Manufacturing，VM是實際制造過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)。即利用各方面仿真與虛擬現(xiàn)實等技術(shù)構(gòu)造一個虛擬的、集成的、有機的制造環(huán)境，在此環(huán)境下，產(chǎn)品開發(fā)人員通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)

30、，快速地、并行地進展產(chǎn)品開發(fā)5。虛擬制造是在計算機中生成產(chǎn)品的虛擬原型取代物理原型進展測試、仿真、分析以得出其性能、可制造性、可維護性、可裝配性以及本錢、外觀等的評價，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)本錢、進步企業(yè)快速響應(yīng)的才能6。虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品的虛擬原型或虛擬樣機的過程?；谔摂M樣機的試驗仿真分析，可以在真實制造之前發(fā)現(xiàn)問題，并得以解決。虛擬樣機是集產(chǎn)品幾何信息變量特征、設(shè)計歷程、工程約束方程，工藝信息尺寸、坐標系、公差配合、形位公差、材料及物理屬性和加工工藝信息等為一體的完好的信息主模型。3.3 CAD/CAM/CAE/PDM集成技術(shù)許多企業(yè)已經(jīng)建立了CAD、CAM、CAE、CA

31、PP等軟件平臺，并應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的各個環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品的全生命周期中，CAD系統(tǒng)用于產(chǎn)品的設(shè)計，CAE系統(tǒng)用于產(chǎn)品分析，CAPP/CAM系統(tǒng)用于產(chǎn)品的加工消費，PDM系統(tǒng)用于管理與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)和過程，ERP系統(tǒng)管理企業(yè)的人、財、物、信息等企業(yè)資源7。這些系統(tǒng)假設(shè)互相獨立,那么較難發(fā)揮企業(yè)的整體效益。隨著企業(yè)消費的開展，需要進展以產(chǎn)品為核心和以企業(yè)經(jīng)營流程為核心的集成環(huán)境，這就需要CAD、PDM、ERP集成系統(tǒng)的支持。如何保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性、完好性、唯一性、最新性及共享性，是集成系統(tǒng)的核心問題。這就要求建立集成產(chǎn)品信息模型，它可以容易地在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)間進展轉(zhuǎn)換。要求能支持集成地、并行地

32、設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程，幫助產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開場就考慮產(chǎn)品從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、本錢、進度方案和用戶要求。目前PC級CAD軟件大都提出了CAD/CAM/CAE/PDM軟件集成的解決方案。3.4智能CAD技術(shù)設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動領(lǐng)域，CAD系統(tǒng)將引入知識工程，從而產(chǎn)生智能CAD系統(tǒng)。智能CAD是CAD開展的必然方向。智能設(shè)計Intelligent Design和基于知識庫系統(tǒng)Knowledge based system的工程是出如今產(chǎn)品處理開展過程中的新趨勢8。在運用知識化、信息化的根底上，建立基于知識的設(shè)計倉庫Design Repository

33、，它能及時準確地向設(shè)計人員提供產(chǎn)品開發(fā)所需的信息與幫助，利用Web機制，可以實現(xiàn)信息共享與交換，解決了產(chǎn)品設(shè)計中對知識的需求的問題。從數(shù)據(jù)庫Database到數(shù)據(jù)倉庫Data Warehouse到知識庫Knowledge Repository，從單純的數(shù)據(jù)集到應(yīng)用一定的規(guī)那么從數(shù)據(jù)中進展知識的挖掘，到讓數(shù)據(jù)自身具有自我學習、積累才能，這是一個對數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用逐步深化的過程。智能CAD軟件采用動態(tài)導(dǎo)航技術(shù)，用戶甚至會覺得設(shè)計過程中有一位同事在指點提示，用戶的設(shè)計工作就是在與這位同事的交流中完成的。3.5協(xié)同技術(shù)計算機支持協(xié)同工作Computer Supported Cooperative Wor

34、k，CSCW作為一項支持并行工程的使能技術(shù)，在現(xiàn)代CAD環(huán)境中得以實現(xiàn)，協(xié)同機制構(gòu)造一種"虛擬工作空間"，開發(fā)成員圍繞一個共同任務(wù)協(xié)同地進展工作。這要求CAD軟件可以很好地解決協(xié)同設(shè)計中的各種沖突，包括基于規(guī)那么的沖突消解、基于實例的沖突消解、基于約束的沖突消解及沖突協(xié)商；Internet/Intranet上進展群體成員間多媒體信息傳輸；異構(gòu)環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸與工具集成；設(shè)計群體中人人交互技術(shù)，包括利用白板、語音、視頻等工具進展電子會議等。產(chǎn)品協(xié)同商務(wù)CPC解決方案是一個完全建立在Internet平臺、CORBA和Java技術(shù)的根底上的產(chǎn)品。CPC定義為一類采用Internet技術(shù)的軟件和效勞，它允許企業(yè)或個人個體在產(chǎn)品的整個生命周期中協(xié)作開發(fā)、消費、管理產(chǎn)品9。CPC將所有產(chǎn)品和過程生命周期內(nèi)的企業(yè)功能和資源集成在一起。CPC產(chǎn)品能用來為產(chǎn)品開發(fā)和管理的協(xié)同建立一個廣義的企業(yè)信息根底設(shè)施，CPC根底設(shè)施建立在如今用于