第1章 機(jī)械CAD緒論

濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械CAD參考資料《機(jī)械CAD基本教程》余俊、周濟(jì)等編著華中理工大學(xué)出版社《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》倪明田編著北京大學(xué)出版社VC++6.0編程入門濟(jì)南大學(xué)網(wǎng)站--課件服務(wù)—機(jī)械學(xué)院輔導(dǎo)答疑:機(jī)械學(xué)院五樓計(jì)算機(jī)圖形圖像研究所周二晚8:00—9:00機(jī)械CAD原理與實(shí)踐緒論CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交互式工程繪圖系統(tǒng)原理參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)資料的程序處理工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)通用機(jī)械零部件的程序設(shè)計(jì)第一章緒論CAD技術(shù)發(fā)展概況CAD系統(tǒng)的硬件組成CAD系統(tǒng)的軟件組成CAD系統(tǒng)的類型CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.1CAD技術(shù)發(fā)展概況CAD(computeraideddesign)技術(shù)能充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算和快速繪圖的強(qiáng)大功能為工程設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)，因而發(fā)展迅速，目前已獲得了廣泛應(yīng)用。是人類在20世紀(jì)取得的重大科技成就之一，它幾乎推動(dòng)了一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，徹底改變了傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)繪圖方式，極大的提高了產(chǎn)品開發(fā)的速度和精度，使得科技人員的智慧和能力得到了延伸。據(jù)1989年美國(guó)國(guó)家工程科學(xué)院對(duì)人類25年間(1965—1989)當(dāng)代十項(xiàng)最杰出工程技術(shù)成就進(jìn)行評(píng)比的結(jié)果顯示，CAD技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用排在第4位。CAD自身作為信息產(chǎn)業(yè)的一部分也得到了迅猛的發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年全世界CAD的銷售總額已超過(guò)100億美元，年增長(zhǎng)率高達(dá)15％一20％，明顯高于其它產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)率。2002年機(jī)械類CAD/CAM/CAE市場(chǎng)約為人民幣104億元。2.應(yīng)用CAD技術(shù)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，能使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修工作快速而高效率地進(jìn)行，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。過(guò)去生產(chǎn)一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片，要花兩年時(shí)間，用CAD只要兩周即可完成；美國(guó)道格拉斯公司生產(chǎn)F15戰(zhàn)斗機(jī)，用CAD技術(shù)試制第一架飛機(jī)便解決了發(fā)動(dòng)機(jī)氣道和機(jī)艙密封等關(guān)鍵問(wèn)題；英國(guó)的三叉戟飛機(jī)比美國(guó)的波音747飛機(jī)早開工，卻晚一年完成，其原因就是美國(guó)的747采用了CAD技術(shù)；美國(guó)GM公司汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)，使新型汽車的設(shè)計(jì)周期由5年縮短為3年，新產(chǎn)品的可信度由20％提高到60％；法國(guó)一家公司在飛機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了CAD技術(shù)能在很短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出幾十個(gè)方案，供用戶進(jìn)行選擇，使新產(chǎn)品的性能提高了9％；以前波音公司的飛機(jī)維修手冊(cè)疊在一起有3米多厚，而現(xiàn)在一張光盤上可儲(chǔ)存1000多張圖樣信息。3.CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。在國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，時(shí)間就是金錢，而加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)在很大程度上取決于一個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)這兩大領(lǐng)域中心技術(shù)應(yīng)用的能力。（1）沈陽(yáng)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)，從而贏得了三峽工程的招標(biāo)項(xiàng)目。（2）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。（3）西北電力設(shè)計(jì)院用CAD系統(tǒng)建渭河電廠主廠房三維模型，對(duì)該廠原設(shè)計(jì)方案自動(dòng)校驗(yàn)，共查出6處隱藏在圖紙中的錯(cuò)誤，當(dāng)即進(jìn)行了修改。（4）寰球化工工程公司應(yīng)用CAD技術(shù)，在盤綿乙烯裝置工程中，進(jìn)行碰撞檢測(cè)后，使95%以上的錯(cuò)誤得以糾正，在總長(zhǎng)20多萬(wàn)米的管道設(shè)計(jì)中，施工結(jié)束后剩余鋼管不到10米。CAD技術(shù)在我國(guó)工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一些應(yīng)用實(shí)例CAD概念的實(shí)質(zhì)在于：（1）人機(jī)各盡所長(zhǎng)；（2）人機(jī)交互結(jié)合；（3）最佳設(shè)計(jì)效率。CAD技術(shù)的主要作用如下:

（1）提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。（2）能夠充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造性。（3）縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。CAD技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程1)準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期（50－60年代初）CAD技術(shù)處于被動(dòng)式的圖形處理階段。2)蓬勃發(fā)展和進(jìn)入應(yīng)用時(shí)期（60年代）

提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲(chǔ)符號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。60年代中期出現(xiàn)了許多商品化的CAD設(shè)備，60年代末，美國(guó)安裝的CAD工作站已達(dá)200多臺(tái)，可供幾百人使用。

3)廣泛使用的時(shí)期（70年代）

1970年美國(guó)Applicon公司第一個(gè)推出完整的CAD系統(tǒng)。出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD／CAM商品化系統(tǒng)。70年代末，美國(guó)CAD工作站安裝數(shù)量超過(guò)12000臺(tái)，使用人數(shù)超過(guò)2．5萬(wàn)。4)突飛猛進(jìn)的時(shí)期（80年代）

在這個(gè)時(shí)期，圖形系統(tǒng)和CAD／CAM工作站的銷售量與日俱增，美國(guó)實(shí)際安裝CAD系統(tǒng)至1988年發(fā)展到63000套。CAD／CAM技術(shù)從大中企業(yè)向小企業(yè)擴(kuò)展；從發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)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)。

5)開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時(shí)期（90年代）由于微機(jī)加視窗95／98／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(tái)，因此現(xiàn)在的CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性。圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。6)在CAD系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用正文、圖形、圖像、語(yǔ)音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動(dòng)化設(shè)計(jì)的程度，出現(xiàn)了智能CAD新學(xué)科。智能CAD把工程數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)及其專家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體，形成如下圖所示的結(jié)構(gòu)。

圖1

智能CAD系統(tǒng)智能CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.2CAD系統(tǒng)的硬件組成系統(tǒng)的基本構(gòu)成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分類圖形輸入設(shè)備圖形顯示設(shè)備繪圖輸出設(shè)備1.2.1系統(tǒng)的基本構(gòu)成計(jì)算機(jī)主機(jī)常用外圍設(shè)備圖形輸入設(shè)備圖形輸出設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備硬盤、光盤、軟盤、磁帶計(jì)算機(jī)主機(jī)中央處理器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備圖形終端繪圖機(jī)打印機(jī)……輸入設(shè)備鼠標(biāo)、鍵盤數(shù)字化儀掃描儀圖形輸入板……通訊設(shè)備串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口1.2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分類單機(jī)式系統(tǒng)集中式系統(tǒng)工作站式系統(tǒng)單機(jī)式系統(tǒng)這種系統(tǒng)為單用戶單任務(wù)環(huán)境，主機(jī)常采用PC機(jī)，通常只配一個(gè)圖形終端，以保證對(duì)操作命令的快速響應(yīng)。近年來(lái)32位字長(zhǎng)的微機(jī)在速度上、精度上、內(nèi)外存容量等方面已能滿足CAD應(yīng)用的要求，且價(jià)格越來(lái)越低；其次微機(jī)上的各種軟件滿足了用戶的大部分要求，因此微機(jī)系統(tǒng)在中小型企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鍵盤外存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)主機(jī)顯示器繪圖機(jī)打印機(jī)鼠標(biāo)集中式系統(tǒng)這種系統(tǒng)采用功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，可多個(gè)用戶使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，資源共享，但使用起來(lái)不方便。鍵盤圖形終端鍵盤圖形終端鍵盤圖形終端外存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)主機(jī)顯示器繪圖機(jī)打印機(jī)工作站式系統(tǒng)工作站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以開放式標(biāo)準(zhǔn)化的功能向用戶提供有效的網(wǎng)絡(luò)接口，操作系統(tǒng)也包含了完整的網(wǎng)絡(luò)功能，并以標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議為基礎(chǔ)。同時(shí)它還提供了一系列的數(shù)據(jù)通信功能，使工作站可與各類計(jì)算機(jī)連接工作.外存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器繪圖機(jī)打印機(jī)PC機(jī)圖形工作站圖形工作站圖形工作站圖形工作站PC機(jī)PC機(jī)PC機(jī)1.2.3圖形輸入設(shè)備鼠標(biāo)器機(jī)械式和光電式數(shù)字化儀圖形輸入板光筆掃描儀數(shù)字化儀圖形輸入板觸筆拾取器光筆矢量掃描系統(tǒng)的工作流程圖后處理掃描圖紙矢量化處理MIS文件光柵文件矢量文件格式轉(zhuǎn)換ＣＡＤ系統(tǒng)某種格式MIS文件1.2.4圖形顯示設(shè)備光柵掃描顯示器液晶顯示器光柵掃描顯示器陰極射線管矢量光柵轉(zhuǎn)換器幀緩沖存儲(chǔ)器顯示控制器光柵掃描顯示器的系統(tǒng)組成內(nèi)存顯示文件矢量光柵轉(zhuǎn)換器幀緩沖存儲(chǔ)器顯示控制器CRT陰極射線管陰極射線管一般是利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生高速的、經(jīng)過(guò)聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產(chǎn)生可見(jiàn)圖形的。陰極射線管---基本概念像素(Pixel:PictureCell)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素分辨率(Resolution)：CRT在水平或豎直方向單位長(zhǎng)度上能識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù)，單位通常為dpi（dotsperinch)。在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所能容納的像素個(gè)數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等射線穿透法影孔板法陰極射線管---產(chǎn)生彩色的常用方法射線穿透法原理：兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)，電子束轟擊穿透熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色電子束熒光涂層產(chǎn)生顏色低速電子束較低速電子束較高速電子束高速電子束影孔板法原理：影孔板被安裝在熒光屏的內(nèi)表面，用于精確定位像素的位置外層玻璃熒光涂層影孔板點(diǎn)狀影孔板工作原理紅、綠、蘭三基色三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近--〉像素）三支電子槍電子槍、影孔板中的一個(gè)小孔和熒光點(diǎn)呈一直線；每個(gè)小孔與一個(gè)像素（即三個(gè)熒光點(diǎn)）對(duì)應(yīng)如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個(gè)等級(jí)，則顯示器能同時(shí)顯示256*256*256=16M種顏色稱為真彩系統(tǒng)調(diào)節(jié)各電子槍發(fā)生的電子束中所含電子的數(shù)目，即可控制各色光點(diǎn)亮度。LCD顯示器LCD顯示器的優(yōu)點(diǎn)外觀小巧精致，厚度只有6.5-8cm左右。不會(huì)產(chǎn)生CRT那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒(méi)有電磁輻射，對(duì)人體健康沒(méi)有任何影響LCD顯示器的缺點(diǎn)壽命短、怕震動(dòng)、溫度敏感分辨率相對(duì)較低，色彩不夠鮮艷，且價(jià)格偏高。索尼公司的兩款LCD外形液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)是由六層薄板組成的平板式顯示器反射層水平極板水平網(wǎng)格線液晶層垂直網(wǎng)格線垂直極板觀察方向液晶顯示器的構(gòu)成LCD顯示器基本原理液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，它具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時(shí)，就會(huì)改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時(shí)通過(guò)它的光的折射角度就會(huì)發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩。液晶屏幕后面有一個(gè)背光，這個(gè)光源先穿過(guò)第一層偏光板，再來(lái)到液晶體上，而當(dāng)光線透過(guò)液晶體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來(lái)的光線，還得必須經(jīng)過(guò)一塊彩色濾光片以及第二塊偏光板。1.2.5繪圖輸出設(shè)備打印機(jī)針式打印機(jī)激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)電荷控制式噴墨打印機(jī)電場(chǎng)控制式噴墨打印機(jī)壓電式噴墨打印機(jī)氣泡式噴墨打印機(jī)筆式繪圖機(jī)平板式繪圖機(jī)滾筒式繪圖機(jī)噴墨繪圖機(jī)針式打印機(jī)把字符或者圖形離散成點(diǎn)陣，經(jīng)過(guò)打印頭驅(qū)動(dòng)電路，激勵(lì)打印頭出針敲擊色帶，色帶在打印紙上打印出字符或者圖形。打印頭分9針和24針兩種激光打印機(jī)激光打印機(jī)是利用電信號(hào)去調(diào)制激光束，激光束采用半導(dǎo)體激光器，所用電信號(hào)是由計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)，因此就得到了載有字符或圖形信息的激光束。這樣的激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)反射和聚焦、校正，最后沿著感光鼓的軸線勻速掃描在感光鼓上，從而形成字符或圖形。再立即加熱、定影，最后被固定在紙上輸出。激光打印機(jī)可分成6大系統(tǒng):供電系統(tǒng)直流控制系統(tǒng)接口系統(tǒng)激光掃描系統(tǒng)成像系統(tǒng)搓紙系統(tǒng)成像系統(tǒng)包括：布電、曝光、顯像、轉(zhuǎn)印、定影壓電式噴墨打印機(jī)

截面結(jié)構(gòu)示意圖三個(gè)主要部分：PZT材料(鉛和鋯的鈦酸鹽)制成的蓋板和墨水通道以及由聚酰亞胺膜片制成的噴嘴板。PZT通道基本結(jié)構(gòu)的截面圖打印頭外型圖氣泡式噴墨打印機(jī)由電路送到噴嘴的加熱電極上的電脈沖信號(hào)使加熱元件快速升溫，促使噴嘴內(nèi)鄰近的墨水汽化迅速形成氣泡。出于氣泡膨脹產(chǎn)生的壓力使墨水形成一個(gè)個(gè)墨滴從噴嘴中噴出。脈沖過(guò)后，墨水蒸汽凝聚，噴嘴內(nèi)的墨滴由于表面張力維持齊口的平面，因而內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓從墨水盒內(nèi)吸入一滴新的墨水。平板式繪圖機(jī)平板式繪圖機(jī)由繪圖平臺(tái)、導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、筆架等組成。從驅(qū)動(dòng)方式來(lái)看，平板式繪圖機(jī)通常分為兩種，一種是步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)的繪圖機(jī)，一種是平面電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繪圖機(jī)。機(jī)械傳動(dòng)的繪圖機(jī)具有x和y向兩組導(dǎo)軌，橫梁可沿x向?qū)к壱苿?dòng)，筆架則沿固定在橫梁上的y向?qū)к壱苿?dòng)，它們均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)裝置一般用鋼絲繩或齒輪齒條。滾筒式繪圖機(jī)滾筒式繪圖機(jī)由筆架、卷簡(jiǎn)、走紙機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等幾部分組成，是用兩只步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)繪圖紙和繪圖筆運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生圖形軌跡。主要特點(diǎn)是將橫梁沿x向的運(yùn)動(dòng)，由卷簡(jiǎn)帶動(dòng)紙的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)噴墨繪圖機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包含六部分：噴頭和墨盒清潔單元小車單元送紙單元傳感器單元輔助單元1.2.6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是用通信線路和通信設(shè)備將分散在不同地點(diǎn)并具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)相互聯(lián)接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有以下功能：①計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送；②網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)共享；③網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)上的軟件，包括各種語(yǔ)言處理程序、服務(wù)程序和應(yīng)用程序等實(shí)現(xiàn)共享；④網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備等硬件資源實(shí)現(xiàn)共享；⑤網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)可互為后備，以提高系統(tǒng)的可靠性；⑥網(wǎng)內(nèi)各站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷合理分配等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩種。廣域網(wǎng)用于地區(qū)之間的通信，距離可達(dá)幾百公里以至上千公里。而局域網(wǎng)用于一棟建筑物內(nèi)或分布面積跨度僅數(shù)公里內(nèi)的計(jì)算機(jī)間的通信。CAD系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)一般為局域網(wǎng)。

三種局域網(wǎng)形式

工作站計(jì)算機(jī)工作站總線工作站工作站繪圖機(jī)計(jì)算機(jī)繪圖機(jī)工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站繪圖機(jī)

a)星型網(wǎng)b)環(huán)型網(wǎng)工作站c）總線型1.3CAD系統(tǒng)的軟件組成CAD軟件分三個(gè)層次：系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件1、系統(tǒng)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行自動(dòng)管理和控制，它處于整個(gè)軟件的核心內(nèi)層，主要包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。2、支撐軟件是幫助人們高效率開發(fā)應(yīng)用軟件的軟件工具系統(tǒng)，亦稱為軟件開發(fā)工具，是CAD的核心技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用軟件支撐軟件圖形開發(fā)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言操作系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件的特點(diǎn)：(1)能夠切實(shí)可行地解決具體工程問(wèn)題，給出直接用于設(shè)計(jì)的最終結(jié)果；(2)符合規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和工程設(shè)計(jì)中的習(xí)慣；(3)充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件資源，具有較高的效率；(4)具有較好的設(shè)備無(wú)關(guān)性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無(wú)關(guān)性，便于運(yùn)行于各類硬件環(huán)境以及與不同軟件的連接；(5)使用方便，具有良好的人機(jī)交互界面；(6)運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充，具有良好的再開發(fā)性。3、應(yīng)用軟件是用戶利用計(jì)算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件和支撐軟件，自行編制的用于解決各種實(shí)際問(wèn)題的程序。1.4CAD系統(tǒng)的類型CAD系統(tǒng)以是否具有人機(jī)對(duì)話功能分為交互型和自動(dòng)型交互型適用于目標(biāo)難以用目標(biāo)函數(shù)來(lái)定量描述的設(shè)計(jì)問(wèn)題自動(dòng)型適用于設(shè)計(jì)目標(biāo)用明確的目標(biāo)函數(shù)來(lái)定量描述的問(wèn)題，分為自動(dòng)設(shè)計(jì)型、信息檢索型和逐步逼近型自動(dòng)型---自動(dòng)設(shè)計(jì)型系統(tǒng)這種系統(tǒng)又稱最佳規(guī)劃型，其工作方式是把設(shè)計(jì)對(duì)象的全部問(wèn)題均歸結(jié)為數(shù)學(xué)描述式，然后建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，再將目標(biāo)函數(shù)的求解過(guò)程編制成程序存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。系統(tǒng)存儲(chǔ)著各種有關(guān)數(shù)據(jù)資料，程序運(yùn)行時(shí)可從中檢索出有關(guān)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)人員向系統(tǒng)輸入原始數(shù)據(jù)后，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)完成全部處理，輸出已經(jīng)優(yōu)化的最終結(jié)果輸入原始數(shù)據(jù)目標(biāo)函數(shù)分析目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化輸出結(jié)果程序庫(kù)優(yōu)化庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)型---信息檢索型系統(tǒng)將某種定型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化圖紙變成圖形信息存入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，在需要時(shí)可按要求，從中自動(dòng)檢索出最佳的標(biāo)準(zhǔn)圖形，這種主要以信息檢索的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的系統(tǒng)稱為信息檢索設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要適用于已有具體設(shè)計(jì)和已標(biāo)準(zhǔn)化的一些產(chǎn)品。系統(tǒng)的建立步驟為：(1)整理以往某種類型產(chǎn)品的圖紙，結(jié)合將來(lái)可能的發(fā)展，匯總成幾種標(biāo)準(zhǔn)圖形；(2)對(duì)于某一規(guī)格的產(chǎn)品，建立能提供選擇最佳標(biāo)準(zhǔn)圖形的檢索系統(tǒng)：(3)按標(biāo)準(zhǔn)圖形信息和附屬信息一起建庫(kù)。適用于已經(jīng)規(guī)格化的定型產(chǎn)品設(shè)計(jì),使用效果好不適用于新產(chǎn)品開發(fā)難于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)圖形的設(shè)計(jì)只適合于特定對(duì)象，大量的專用程序沒(méi)有通用性，經(jīng)濟(jì)效果不夠理想輸入設(shè)計(jì)要求、條件輸入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格代碼最佳標(biāo)準(zhǔn)零部件選擇輸出結(jié)果設(shè)計(jì)人員審核、確定決定尺寸及材料自動(dòng)繪圖輸出設(shè)計(jì)結(jié)束設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)圖信息標(biāo)準(zhǔn)件基本零部件其它零部件附屬信息自動(dòng)型---逐步逼近型系統(tǒng)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，常常是在計(jì)算與繪圖之間多次反復(fù)，逐步完善的過(guò)程。這是由于一些設(shè)計(jì)過(guò)程是不確定的，要由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員參與、作出判斷和修改。將這類產(chǎn)品的數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)圖及設(shè)計(jì)處理程序存入系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員將設(shè)計(jì)信息，如功率、材料、結(jié)構(gòu)要求、尺寸等輸入系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)處理后，以數(shù)據(jù)或圖形形式輸出，供設(shè)計(jì)人員判斷、修改。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的不斷修正和系統(tǒng)不斷的進(jìn)行處理，由設(shè)計(jì)者作出最后判斷。必要時(shí)可以通過(guò)修改系統(tǒng)程序，再輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。循環(huán)上述過(guò)程，直至得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果為止。開始設(shè)計(jì)輸入產(chǎn)品修改信息計(jì)算、分析處理顯示圖形、數(shù)據(jù)輸出結(jié)果滿意？YN交互式系統(tǒng)交互型設(shè)計(jì)系統(tǒng)是目前在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中較為完善的一種形式。由設(shè)計(jì)者描述出設(shè)計(jì)模型，并由計(jì)算機(jī)對(duì)有關(guān)產(chǎn)品的大量資料進(jìn)行檢索；由計(jì)算機(jī)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)和公式進(jìn)行高速運(yùn)算；通過(guò)草圖或標(biāo)準(zhǔn)圖的顯示，設(shè)計(jì)者在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)圖形輸入設(shè)備和人機(jī)對(duì)話語(yǔ)言直接對(duì)圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)修改；計(jì)算機(jī)根據(jù)修改的指令，再次作出響應(yīng)，并重新組織顯示。這樣一種具有人機(jī)交互作用或者對(duì)話式的反復(fù)作業(yè)過(guò)程的系統(tǒng)，稱為交互型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。1.5CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前工業(yè)企業(yè)正面臨著市場(chǎng)全球化、制造國(guó)際化和品種需求多樣化的新挑戰(zhàn)，各企業(yè)間圍繞著時(shí)間、質(zhì)量和成本的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。由此出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造技術(shù)、系統(tǒng)和新的生產(chǎn)管理方法，如并行工程、及時(shí)生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，所有這些先進(jìn)制造技術(shù)和系統(tǒng)都與CAD系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。目前CAD系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1．CAD系統(tǒng)應(yīng)用面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期要求產(chǎn)品信息模型能夠容易地在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)（從概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)到工藝設(shè)計(jì)和數(shù)控編程）間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。要求能支持集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程），幫助產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。而以往的CAD系統(tǒng)主要面向產(chǎn)品生命周期中的某個(gè)環(huán)節(jié)。

2．CAD系統(tǒng)應(yīng)充分考慮產(chǎn)品信息的繼承性要求能方便地獲取全部歷史數(shù)據(jù)，最充分地利用已經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)過(guò)的產(chǎn)品信息。在用CAD系統(tǒng)進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中很少一部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而絕大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往產(chǎn)品的信息。CAD系統(tǒng)應(yīng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的產(chǎn)品。這不僅大大縮短了產(chǎn)品周期、還提高了產(chǎn)品的一次成熟性。

3．CAD系統(tǒng)應(yīng)滿足并行設(shè)計(jì)的要求產(chǎn)品可以容易地被分解為一些模塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，組織分散在各地的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員分工進(jìn)行產(chǎn)品各零部件的設(shè)計(jì)和制造，然后進(jìn)行組裝和集成。這種系統(tǒng)包括：（1）提供以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的會(huì)議系統(tǒng)，使開發(fā)組成員易于實(shí)現(xiàn)半結(jié)構(gòu)化通信及在一個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)分布計(jì)算；（2）建立及維持產(chǎn)品過(guò)程及源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一模型，以使用戶能透明地提取及瀏覽分布在企業(yè)各個(gè)不同地方的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的信息；（3）對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)