CAD技術(shù)及其應(yīng)用課件

制造業(yè)信息化技術(shù)

之

CAD技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展

制造業(yè)信息化技術(shù)

之

1CAD概念

主要內(nèi)容1CAD技術(shù)的發(fā)展2CAD的應(yīng)用狀況3應(yīng)用CAD的效益4CAD技術(shù)的新發(fā)展5CAD概念主要內(nèi)容1CAD技術(shù)的發(fā)展2CAD的應(yīng)用狀況3應(yīng)2CAD技術(shù)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign）是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各項(xiàng)工作，如草圖繪制、零件設(shè)汁、裝配設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工程分析等；從兩個(gè)不同的方面進(jìn)行對CAD概念進(jìn)行理解：就目前CAD技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能而言，它是由在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上從事產(chǎn)品的幾何造型分析，完成產(chǎn)品幾何模型的建立，然后抽取模型中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和計(jì)算，例如有限元分析、仿真模擬等，根據(jù)計(jì)算結(jié)果決定是否對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，修改滿意后編輯全部設(shè)計(jì)文檔，輸出工程圖。CAD技術(shù)也是一項(xiàng)建模技術(shù)，它是將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型，并把建立的數(shù)據(jù)模型存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)供后續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)所共享，驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的全過程。CAD技術(shù)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAid3CAD技術(shù)的發(fā)展

（CAD技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段）：

1．形成期

1950年美國麻省理工學(xué)院采用陰極射線管（CRT）研制成功圖形顯示終端，實(shí)現(xiàn)了圖形的動態(tài)顯示，從此結(jié)束了計(jì)算機(jī)只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史。1950年美國麻省理工學(xué)院（MIT）研制出類似于示波器的圖形設(shè)備“旋風(fēng)I號”（WhirlwindI），用它可以顯示簡單圖形。整個(gè)50年代，人們大多采用電子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語言編程。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，為之配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能，CAD技術(shù)處于被動式的圖形處理階段。2．發(fā)展期

20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了光筆，從而開始了交互式繪圖。20世紀(jì)60年代初，開發(fā)了屏幕菜單點(diǎn)擊、功能鍵操作、光筆定位、圖形動態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)。1962年美國學(xué)者IvanSuthcrland開發(fā)出第一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)——Skechpad。此后，相繼出現(xiàn)了一大批CAD商品軟件。60年代未，美國安裝的CAD工作站已達(dá)200多臺，可供幾百人使用。但當(dāng)時(shí)．由于顯示器價(jià)格昂貴，CAD系統(tǒng)很難推廣應(yīng)用，到20世紀(jì)60年代未期，顯示技術(shù)產(chǎn)生了突破，顯樂器成本大幅下降，CAD系統(tǒng)的性能價(jià)格比大大提高，CAD用戶以每年30％的速度增加。形成CAD產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)70年代的CAD技術(shù)還是以二維繪圖和三維線框圖形系統(tǒng)為主。CAD技術(shù)的發(fā)展

（CAD技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段）：1．形43．成熟期

1973年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（SolidModeling）試驗(yàn)系統(tǒng)，并于1978年推出了第一代實(shí)體造型軟件，此后的二十年中實(shí)體造型技術(shù)成為CAD技術(shù)發(fā)展的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的CAD軟件系統(tǒng)。實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD／CAM商品化系統(tǒng)。。4．集成期在這個(gè)時(shí)期，圖形系統(tǒng)和CAD工作站的銷售量與日俱增。CAD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，從用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展到用于工程設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。CAD技術(shù)和系統(tǒng)的開放性取決于其所用計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件的開放性。在這個(gè)時(shí)期由于微機(jī)加Windows95／98／NT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。同時(shí)，CAD、CAM各自對設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所產(chǎn)生的巨大推動作用已被認(rèn)同，加之設(shè)計(jì)和制造自動化的需求，出現(xiàn)了集成化CAD/CAM系統(tǒng)3．成熟期1973年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（SolidM5CAD/CAM的應(yīng)用狀況近二十年中，CAD/CAM是發(fā)展最迅速的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)之一，也是應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的實(shí)用技術(shù)之—，它推動了制造領(lǐng)域的革命。1990年，美國國家工程科學(xué)院對人類25年（1964一1989）的工程成就進(jìn)行評比的結(jié)果中，CAD/CAM技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用在十大成就中居第六位：同時(shí)，這一新技術(shù)及其應(yīng)用水平也己成為衡量一個(gè)國家工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有80％以上的企業(yè)使用CAD/CAM技術(shù)；國內(nèi)也的70％的大中型企業(yè)使用了CAD/CAM技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的不斷發(fā)展，CAD/CAM系統(tǒng)的性能價(jià)格比不斷提高，使得CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大；1990年全世界CAD/CAM的銷售額已經(jīng)超過100億美元．并逐年增加，明顯高于其它產(chǎn)業(yè)的增長率。CAD/CAM的應(yīng)用狀況近二十年中，CAD/CAM是發(fā)展最迅6航空航天、造船、機(jī)床制造、汽車都是國內(nèi)外應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)較早的工業(yè)部門。首光是用于飛機(jī)、船體、機(jī)床、汽車零部件的外形設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行一系列的分析計(jì)算，如結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真模擬；最后根據(jù)CAD的幾何數(shù)據(jù)與加工要求令成數(shù)控加工紙帶。航天部門不僅CAD/CAM的實(shí)施與推廣應(yīng)用做得好，而且在計(jì)算機(jī)管理力面也有較高水平；造船行業(yè)利用CAD/CAM系統(tǒng)提高了船體鋼板下料的精度。每艘萬噸級的船舶僅此一項(xiàng)就書約鋼材約150～200t機(jī)床行業(yè)應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對用戶特殊要求的快速響應(yīng)制造，縮短了設(shè)計(jì)制造周期，提高了整機(jī)質(zhì)量；電子工業(yè)應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行印刷電路板生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了不采用CAD/CAM根本無法實(shí)現(xiàn)的集成電路生產(chǎn)；在土木建筑領(lǐng)域，CAD技術(shù)，可節(jié)省方案設(shè)計(jì)時(shí)問約90％、投標(biāo)時(shí)間30％、重復(fù)繪制作業(yè)費(fèi)90％；除此之外，CAD技術(shù)還可用于輕紡服裝行業(yè)的花紋圖案與色彩設(shè)計(jì)、款式設(shè)計(jì)、排料放樣及衣料裁剪；人文地質(zhì)領(lǐng)域的地理圖、地形圖、礦藏勘探圖、氣象圖、人口分布密度圖以及有關(guān)的等值線、等位面圖的繪制；電影電視中動畫片及特技鏡頭的制作等許多力面。航空航天、造船、機(jī)床制造、汽車都是國內(nèi)外應(yīng)用CAD/CAM技7我國在CAD/CAM技術(shù)方面的研究始于20世紀(jì)70年代中期，主要的研究單位是高等學(xué)校、當(dāng)時(shí)的研究內(nèi)容主要圍繞二維圖形軟件進(jìn)行開發(fā)，并在航空和造船工業(yè)首先獲得應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初，開始成套引進(jìn)國外CAD/CAM系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)．并應(yīng)用在少數(shù)大型企業(yè)和設(shè)計(jì)院所，取得了一定的成果。經(jīng)過“六五”起步、“七五”攻關(guān)、“八五”推廣，我國的CAD/CAM應(yīng)用到20世紀(jì)90年代進(jìn)入全面推廣階段，在科技部的統(tǒng)一部署下、原機(jī)械部開展CAD應(yīng)用1550工程，培育了50家應(yīng)用示范企業(yè)，帶動了近500家CAD重點(diǎn)應(yīng)用企業(yè)，與此同時(shí)，科技部、國防科工委也重點(diǎn)扶持了一批民用、國防企業(yè)推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，如西安和成都飛機(jī)制造工業(yè)公司都建立廠飛機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)；北京第一機(jī)床廠是國內(nèi)推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)成效顯著的企業(yè)，1994年通過了國家科委組織的BYJC-CIMS應(yīng)用工程項(xiàng)目的驗(yàn)收，并于1995年獲得美國制造工程種師協(xié)會（ASME）頒發(fā)的“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)”。至20世紀(jì)90午代后期，我國CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用企業(yè)覆蓋了重型機(jī)械、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、電工電器、機(jī)床、航空航天、兵器、儀器儀表、建筑、服裝等行業(yè)，覆蓋面和普及率達(dá)到近70％，并形成了全國范圍內(nèi)的教育培訓(xùn)體系。我國在CAD/CAM技術(shù)方面的研究始于20世紀(jì)70年代中期，8在大力推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的同時(shí)，在各級政府和企業(yè)資助下，開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件系統(tǒng)，如清華大學(xué)高華CAD、華中科技大學(xué)開發(fā)的開目CAD、北京航空航大大學(xué)開發(fā)的華正CAD／CAM系統(tǒng)等，這使我國的CAD/CAM技術(shù)研究及應(yīng)用水平有了一個(gè)較大的提高。我國科學(xué)技術(shù)部在CAD應(yīng)用工程2000年規(guī)劃綱要中指出：“到2000年，在國民經(jīng)濟(jì)主要部門的科研、設(shè)計(jì)單位和企業(yè)中全面普及推廣CAD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)甩掉圖板’（指傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的描圖板），提高智能勞動效率．推廣我國CAD市場，扶持發(fā)展以CAD為突破口的我國自主創(chuàng)新的軟件產(chǎn)業(yè)，建它起我國的CAD產(chǎn)業(yè)”。重點(diǎn)在機(jī)械制造業(yè)的大中型骨干企業(yè)和科研單位中普及應(yīng)用CAD技術(shù)；同時(shí)，在全國各類企事業(yè)單價(jià)中大規(guī)模應(yīng)用CAD技術(shù)。在大力推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的同時(shí)，在各級政府和企業(yè)資助9應(yīng)用CAD／CAM的效益如前所述，CAD/CAM不僅本身作為一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生廠巨大的經(jīng)濟(jì)效益而且CAD/CAM的應(yīng)用，從多個(gè)方面為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)，能使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修工作快速而高效率地進(jìn)行。例如，過去生產(chǎn)一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片要花兩年的時(shí)間．而采用CAD/CAM技術(shù)只要兩用即可完成。美國道格拉斯公司開發(fā)F15戰(zhàn)斗機(jī)，用CAD/CAM技術(shù)設(shè)計(jì)、試制，生產(chǎn)第一架飛機(jī)即解決了發(fā)動機(jī)氣道和機(jī)艙密封等關(guān)鍵問題；美國采用CAD/CAM技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)波音747，要比英國的三叉戟飛機(jī)少用兩年時(shí)間；美國GM公司在汽車開發(fā)中應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，使得新型汽車的設(shè)計(jì)周期由5年縮短為3年。而且，新產(chǎn)品的可信度由20％提高到60％。1995年，制造業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)劃時(shí)代的創(chuàng)舉——波音777未經(jīng)生產(chǎn)樣機(jī)就獲得了訂貨。CAD/CAM技術(shù)（數(shù)字化預(yù)裝配）是實(shí)現(xiàn)這一創(chuàng)舉、確保飛機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一次成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。應(yīng)用CAD／CAM的效益如前所述，CAD/CAM不僅本身作為10我國杭州汽輪機(jī)動力集閉公司推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)．使得現(xiàn)有的90％產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣實(shí)現(xiàn)了CAD，每項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)財(cái)間從個(gè)月縮短為個(gè)月。沈陽變壓器廠用CAD技術(shù)輸出三峽工程項(xiàng)目三維彩色產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖和計(jì)算機(jī)分析的數(shù)據(jù)，從而贏得7三峽工程的招標(biāo)項(xiàng)目；滬東造船廠應(yīng)用CAD技術(shù)后，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備周期縮短1／3以上，造船的設(shè)計(jì)開發(fā)能力提高一倍．使其從粗放的造船模式向精密造船模式轉(zhuǎn)化；寰球化工工程公司應(yīng)用CAD技術(shù)．在盤納乙烯裝置工程中，進(jìn)行碰撞檢查后，使95％以上錯(cuò)誤得以糾正，在總長20多萬米的管道設(shè)計(jì)中，施工結(jié)束后剩余鋼管不到10米，鋼結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)廠房10萬個(gè)釘孔中，不對中的孔不到10個(gè)，這是人工設(shè)計(jì),絕對辦不到的。我國杭州汽輪機(jī)動力集閉公司推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)．使得現(xiàn)11美國科學(xué)研究院的工程技術(shù)委員會曾對CAD／CAM集成技術(shù)所能得到的效益進(jìn)行了測算

美國科學(xué)研究院的工程技術(shù)委員會曾對CAD／CAM集成技術(shù)所能12CAD／CAM技術(shù)的新發(fā)展制造業(yè)面臨的市場形勢當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，世界經(jīng)濟(jì)格局變化已大，市場競爭日益激烈。產(chǎn)品需求向個(gè)性化、多樣化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的制造模式不能適應(yīng)瞬息萬變的市場需求。世界性的激烈競爭使得市場變化得太快，以至企業(yè)的自我調(diào)整變化的速度跟不上市場變化速度，這是影響企業(yè)生成和發(fā)展的世界性問題。在這種情況下，多品種、變批量的制造模式正逐漸取代傳統(tǒng)的制造模式。新的制造模式和競爭策略要求企業(yè)追求更完善的T、Q、C、S，即上市時(shí)間（TimetoMarket）短、質(zhì)量（Quality）高、成本（Cost）低及售后服務(wù)（Service）完善，這給產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造帶來了很大的壓力。CAD／CAM技術(shù)的新發(fā)展制造業(yè)面臨的市場形勢13人類已經(jīng)步入知識經(jīng)濟(jì)和信息化的時(shí)代，隨著世界自由貿(mào)易體制的不斷完善，全球統(tǒng)一大市場的形成以及全球信息高速公路網(wǎng)絡(luò)和交通運(yùn)輸體系的建立，制造業(yè)將得以借助全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)通汛和多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球或異地制造資源（知識、人才潰金、軟件、設(shè)備等）的共享與互補(bǔ)。制造業(yè)、制造產(chǎn)品和制造技術(shù)走向國際化，制造自動化系統(tǒng)也進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)化、全球化方向發(fā)展?；谝蛱鼐W(wǎng)的全球制造將在不久的將來變成現(xiàn)實(shí)，敏捷制造企業(yè)和虛擬公司將應(yīng)運(yùn)而生，真正的虛擬制造系統(tǒng)和敏捷制造系統(tǒng)也在21世紀(jì)面世。人類已經(jīng)步入知識經(jīng)濟(jì)和信息化的時(shí)代，隨著世界自由貿(mào)易體制的不14為了適應(yīng)未來制造業(yè)的發(fā)展，對CAD／CAM及其相關(guān)技術(shù)提出了新的需求：1）集成化更強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成、資源集成、過程集成、技術(shù)集成及人員集成。2）智能化應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、發(fā)貨、支持用戶到產(chǎn)品報(bào)廢回收等）各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程包括組織、管理、計(jì)劃、調(diào)度、控制等）各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與制造系統(tǒng)的融合及人的智能的充分發(fā)揮。3）網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的實(shí)現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議、信息通信接口、系統(tǒng)操作控制策略等是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。4）分布式并行處理技術(shù)分布式并行處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中各種問題的協(xié)同求解、獲得系統(tǒng)的全局最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)決策。5）多學(xué)科、多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅涉及到機(jī)械科學(xué)的理論與知識（力學(xué)、材料、工藝等），而且還涉及到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等。不僅要考慮技術(shù)因素，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等方面因素。機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以追求機(jī)電產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。6）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多媒體技術(shù)及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中的幾何仿真、物理仿真、制造過程仿真及使用過程仿真．7）人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)將人、機(jī)器和環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來研究，發(fā)揮系統(tǒng)的最佳效益：研究的重點(diǎn)是：人機(jī)環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)及集成技術(shù)、人在系統(tǒng)中的作用及發(fā)揮、人機(jī)柔性交互技術(shù)、人機(jī)智能接口技術(shù)、清潔制造等。為了適應(yīng)未來制造業(yè)的發(fā)展，對CAD／CAM及其相關(guān)技術(shù)提出了15ThankYou!ThankYou!16制造業(yè)信息化技術(shù)

之

CAD技術(shù)及其應(yīng)用與發(fā)展

制造業(yè)信息化技術(shù)

之

17CAD概念

主要內(nèi)容1CAD技術(shù)的發(fā)展2CAD的應(yīng)用狀況3應(yīng)用CAD的效益4CAD技術(shù)的新發(fā)展5CAD概念主要內(nèi)容1CAD技術(shù)的發(fā)展2CAD的應(yīng)用狀況3應(yīng)18CAD技術(shù)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign）是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各項(xiàng)工作，如草圖繪制、零件設(shè)汁、裝配設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工程分析等；從兩個(gè)不同的方面進(jìn)行對CAD概念進(jìn)行理解：就目前CAD技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能而言，它是由在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上從事產(chǎn)品的幾何造型分析，完成產(chǎn)品幾何模型的建立，然后抽取模型中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和計(jì)算，例如有限元分析、仿真模擬等，根據(jù)計(jì)算結(jié)果決定是否對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，修改滿意后編輯全部設(shè)計(jì)文檔，輸出工程圖。CAD技術(shù)也是一項(xiàng)建模技術(shù)，它是將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型，并把建立的數(shù)據(jù)模型存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)供后續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)所共享，驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的全過程。CAD技術(shù)CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAid19CAD技術(shù)的發(fā)展

（CAD技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段）：

1．形成期

1950年美國麻省理工學(xué)院采用陰極射線管（CRT）研制成功圖形顯示終端，實(shí)現(xiàn)了圖形的動態(tài)顯示，從此結(jié)束了計(jì)算機(jī)只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史。1950年美國麻省理工學(xué)院（MIT）研制出類似于示波器的圖形設(shè)備“旋風(fēng)I號”（WhirlwindI），用它可以顯示簡單圖形。整個(gè)50年代，人們大多采用電子管計(jì)算機(jī)，用機(jī)器語言編程。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，為之配置的圖形設(shè)備僅具有輸出功能，CAD技術(shù)處于被動式的圖形處理階段。2．發(fā)展期

20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了光筆，從而開始了交互式繪圖。20世紀(jì)60年代初，開發(fā)了屏幕菜單點(diǎn)擊、功能鍵操作、光筆定位、圖形動態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)。1962年美國學(xué)者IvanSuthcrland開發(fā)出第一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)——Skechpad。此后，相繼出現(xiàn)了一大批CAD商品軟件。60年代未，美國安裝的CAD工作站已達(dá)200多臺，可供幾百人使用。但當(dāng)時(shí)．由于顯示器價(jià)格昂貴，CAD系統(tǒng)很難推廣應(yīng)用，到20世紀(jì)60年代未期，顯示技術(shù)產(chǎn)生了突破，顯樂器成本大幅下降，CAD系統(tǒng)的性能價(jià)格比大大提高，CAD用戶以每年30％的速度增加。形成CAD產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)70年代的CAD技術(shù)還是以二維繪圖和三維線框圖形系統(tǒng)為主。CAD技術(shù)的發(fā)展

（CAD技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段）：1．形203．成熟期

1973年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（SolidModeling）試驗(yàn)系統(tǒng)，并于1978年推出了第一代實(shí)體造型軟件，此后的二十年中實(shí)體造型技術(shù)成為CAD技術(shù)發(fā)展的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的CAD軟件系統(tǒng)。實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD／CAM商品化系統(tǒng)。。4．集成期在這個(gè)時(shí)期，圖形系統(tǒng)和CAD工作站的銷售量與日俱增。CAD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，從用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展到用于工程設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。CAD技術(shù)和系統(tǒng)的開放性取決于其所用計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件的開放性。在這個(gè)時(shí)期由于微機(jī)加Windows95／98／NT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。同時(shí)，CAD、CAM各自對設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所產(chǎn)生的巨大推動作用已被認(rèn)同，加之設(shè)計(jì)和制造自動化的需求，出現(xiàn)了集成化CAD/CAM系統(tǒng)3．成熟期1973年誕生了第一個(gè)實(shí)體造型（SolidM21CAD/CAM的應(yīng)用狀況近二十年中，CAD/CAM是發(fā)展最迅速的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)之一，也是應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的實(shí)用技術(shù)之—，它推動了制造領(lǐng)域的革命。1990年，美國國家工程科學(xué)院對人類25年（1964一1989）的工程成就進(jìn)行評比的結(jié)果中，CAD/CAM技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用在十大成就中居第六位：同時(shí)，這一新技術(shù)及其應(yīng)用水平也己成為衡量一個(gè)國家工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有80％以上的企業(yè)使用CAD/CAM技術(shù)；國內(nèi)也的70％的大中型企業(yè)使用了CAD/CAM技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的不斷發(fā)展，CAD/CAM系統(tǒng)的性能價(jià)格比不斷提高，使得CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大；1990年全世界CAD/CAM的銷售額已經(jīng)超過100億美元．并逐年增加，明顯高于其它產(chǎn)業(yè)的增長率。CAD/CAM的應(yīng)用狀況近二十年中，CAD/CAM是發(fā)展最迅22航空航天、造船、機(jī)床制造、汽車都是國內(nèi)外應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)較早的工業(yè)部門。首光是用于飛機(jī)、船體、機(jī)床、汽車零部件的外形設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行一系列的分析計(jì)算，如結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真模擬；最后根據(jù)CAD的幾何數(shù)據(jù)與加工要求令成數(shù)控加工紙帶。航天部門不僅CAD/CAM的實(shí)施與推廣應(yīng)用做得好，而且在計(jì)算機(jī)管理力面也有較高水平；造船行業(yè)利用CAD/CAM系統(tǒng)提高了船體鋼板下料的精度。每艘萬噸級的船舶僅此一項(xiàng)就書約鋼材約150～200t機(jī)床行業(yè)應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對用戶特殊要求的快速響應(yīng)制造，縮短了設(shè)計(jì)制造周期，提高了整機(jī)質(zhì)量；電子工業(yè)應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行印刷電路板生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了不采用CAD/CAM根本無法實(shí)現(xiàn)的集成電路生產(chǎn)；在土木建筑領(lǐng)域，CAD技術(shù)，可節(jié)省方案設(shè)計(jì)時(shí)問約90％、投標(biāo)時(shí)間30％、重復(fù)繪制作業(yè)費(fèi)90％；除此之外，CAD技術(shù)還可用于輕紡服裝行業(yè)的花紋圖案與色彩設(shè)計(jì)、款式設(shè)計(jì)、排料放樣及衣料裁剪；人文地質(zhì)領(lǐng)域的地理圖、地形圖、礦藏勘探圖、氣象圖、人口分布密度圖以及有關(guān)的等值線、等位面圖的繪制；電影電視中動畫片及特技鏡頭的制作等許多力面。航空航天、造船、機(jī)床制造、汽車都是國內(nèi)外應(yīng)用CAD/CAM技23我國在CAD/CAM技術(shù)方面的研究始于20世紀(jì)70年代中期，主要的研究單位是高等學(xué)校、當(dāng)時(shí)的研究內(nèi)容主要圍繞二維圖形軟件進(jìn)行開發(fā)，并在航空和造船工業(yè)首先獲得應(yīng)用，20世紀(jì)80年代初，開始成套引進(jìn)國外CAD/CAM系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)．并應(yīng)用在少數(shù)大型企業(yè)和設(shè)計(jì)院所，取得了一定的成果。經(jīng)過“六五”起步、“七五”攻關(guān)、“八五”推廣，我國的CAD/CAM應(yīng)用到20世紀(jì)90年代進(jìn)入全面推廣階段，在科技部的統(tǒng)一部署下、原機(jī)械部開展CAD應(yīng)用1550工程，培育了50家應(yīng)用示范企業(yè)，帶動了近500家CAD重點(diǎn)應(yīng)用企業(yè)，與此同時(shí)，科技部、國防科工委也重點(diǎn)扶持了一批民用、國防企業(yè)推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，如西安和成都飛機(jī)制造工業(yè)公司都建立廠飛機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)；北京第一機(jī)床廠是國內(nèi)推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)成效顯著的企業(yè)，1994年通過了國家科委組織的BYJC-CIMS應(yīng)用工程項(xiàng)目的驗(yàn)收，并于1995年獲得美國制造工程種師協(xié)會（ASME）頒發(fā)的“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)”。至20世紀(jì)90午代后期，我國CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用企業(yè)覆蓋了重型機(jī)械、礦山機(jī)械、工程機(jī)械、電工電器、機(jī)床、航空航天、兵器、儀器儀表、建筑、服裝等行業(yè)，覆蓋面和普及率達(dá)到近70％，并形成了全國范圍內(nèi)的教育培訓(xùn)體系。我國在CAD/CAM技術(shù)方面的研究始于20世紀(jì)70年代中期，24在大力推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的同時(shí)，在各級政府和企業(yè)資助下，開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件系統(tǒng)，如清華大學(xué)高華CAD、華中科技大學(xué)開發(fā)的開目CAD、北京航空航大大學(xué)開發(fā)的華正CAD／CAM系統(tǒng)等，這使我國的CAD/CAM技術(shù)研究及應(yīng)用水平有了一個(gè)較大的提高。我國科學(xué)技術(shù)部在CAD應(yīng)用工程2000年規(guī)劃綱要中指出：“到2000年，在國民經(jīng)濟(jì)主要部門的科研、設(shè)計(jì)單位和企業(yè)中全面普及推廣CAD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)甩掉圖板’（指傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的描圖板），提高智能勞動效率．推廣我國CAD市場，扶持發(fā)展以CAD為突破口的我國自主創(chuàng)新的軟件產(chǎn)業(yè)，建它起我國的CAD產(chǎn)業(yè)”。重點(diǎn)在機(jī)械制造業(yè)的大中型骨干企業(yè)和科研單位中普及應(yīng)用CAD技術(shù)；同時(shí)，在全國各類企事業(yè)單價(jià)中大規(guī)模應(yīng)用CAD技術(shù)。在大力推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的同時(shí)，在各級政府和企業(yè)資助25應(yīng)用CAD／CAM的效益如前所述，CAD/CAM不僅本身作為一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生廠巨大的經(jīng)濟(jì)效益而且CAD/CAM的應(yīng)用，從多個(gè)方面為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)，能使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修工作快速而高效率地進(jìn)行。例如，過去生產(chǎn)一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片要花兩年的時(shí)間．而采用CAD/CAM技術(shù)只要兩用即可完成。美國道格拉斯公司開發(fā)F15戰(zhàn)斗機(jī)，用CAD/CAM技術(shù)設(shè)計(jì)、試制，生產(chǎn)第一架飛機(jī)即解決了發(fā)動機(jī)氣道和機(jī)艙密封等關(guān)鍵問題；美國采用CAD/CAM技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)波音747，要比英國的三叉戟飛機(jī)少用兩年時(shí)間；美國GM公司在汽車開發(fā)中應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，使得新型汽車的設(shè)計(jì)周期由5年縮短為3年。而且，新產(chǎn)品的可信度由20％提高到60％。1995年，制造業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)劃時(shí)代的創(chuàng)舉——波音777未經(jīng)生產(chǎn)樣機(jī)就獲得了訂貨。CAD/CAM技術(shù)（數(shù)字化預(yù)裝配）是實(shí)現(xiàn)這一創(chuàng)舉、確保飛機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一次成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。應(yīng)用CAD／CAM的效益如前所述，CAD/CAM不僅本身作為26我國杭州汽輪機(jī)動力集閉公司推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)．使得現(xiàn)有的90％產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣實(shí)現(xiàn)了CAD，每項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)財(cái)間從個(gè)月縮短為個(gè)月。沈陽變壓器廠用CAD技術(shù)輸出三峽工程項(xiàng)目三維彩色產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖和計(jì)算機(jī)分析的數(shù)據(jù)，從而贏得7三峽工程的招標(biāo)項(xiàng)目；滬東造船廠應(yīng)用CAD技術(shù)后，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備周期縮短1／3以上，造船的設(shè)計(jì)開發(fā)能力提高一倍．使其從粗放的造船模式向精密造船模式轉(zhuǎn)化；寰球化工工程公司應(yīng)用CAD技術(shù)．在盤納乙烯裝置工程中，進(jìn)行碰撞檢查后，使95％以上錯(cuò)誤得以糾正，在總長20多萬米的管道設(shè)計(jì)中，施工結(jié)束后剩余鋼管不到10米，鋼結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)廠房10萬個(gè)釘孔中，不對中的孔不到10個(gè)，這是人工設(shè)計(jì),絕對辦不到的。我國杭州汽輪機(jī)動力集閉公司推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)．使得現(xiàn)27美國科學(xué)研究院的工程技術(shù)委員會曾對CAD／CAM集成技術(shù)所能得到的效益進(jìn)行了測算

美國科學(xué)研究院的工程技術(shù)委員會曾對CAD／CAM集成技術(shù)所能28CAD／CAM技術(shù)的新發(fā)展制造業(yè)面臨的市場形勢當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，世界經(jīng)濟(jì)格局變化已大，市場競爭日益激烈。產(chǎn)品需求向個(gè)性化、多樣化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的制造模式不能適應(yīng)瞬息萬變的市場需求。世界性的激烈競爭使得市場變化得太快，以至企業(yè)的自我調(diào)整變化的速度跟不上市場變化速度，這是影響企業(yè)生成和發(fā)展的世界性問題。在這種情況下，多品種、變批量的