計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。CAD能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索;設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成;利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 概述電子計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)，具有十分重要的意義。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)具有的運(yùn)算速度快，計(jì)算精度高，存儲(chǔ)容量大和具有邏輯判斷功能等特點(diǎn)與圖形顯示，自動(dòng)繪圖設(shè)備技術(shù)相結(jié)合，在人機(jī)交互作用下，“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”應(yīng)運(yùn)而生。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 定義

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖冊(cè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案;各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索;設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成;由計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來(lái)，使設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)作出判斷和修改;利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 發(fā)展概況

　　CAD作品圖冊(cè)20世紀(jì)50年代世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)在美國(guó)誕生，開始出現(xiàn)具有簡(jiǎn)單繪圖輸出功能的被動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。

　　60年代初期出現(xiàn)了cad的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備。

　　70年代，完整的cad系統(tǒng)開始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動(dòng)游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了cad技術(shù)的發(fā)展。

　　80年代，隨著強(qiáng)有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲(chǔ)器件的出現(xiàn)，工程工作站問(wèn)世，cad技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。

　　80年代中期以來(lái)，cad技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為cad技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用;系統(tǒng)構(gòu)造由過(guò)去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造聯(lián)成一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機(jī)和并行處理技術(shù)在cad中的應(yīng)用，極大地提高了cad系統(tǒng)的性能;人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)引入cad，出現(xiàn)了智能cad技術(shù)，使cad系統(tǒng)的問(wèn)題求解能力大為增強(qiáng)，設(shè)計(jì)過(guò)程更趨自動(dòng)化�，F(xiàn)在，cad已在電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動(dòng)化、土木建筑、地質(zhì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 系統(tǒng)組成

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖冊(cè)通常以具有圖形功能的交互計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，主要設(shè)備有：計(jì)算機(jī)主機(jī)，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描儀，打印機(jī)，磁帶機(jī)，以及各類軟件。

　　工程工作站

　　一般指具有超級(jí)小型機(jī)功能和三維圖形處理能力的一種單用戶交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它有較強(qiáng)的計(jì)算能力，用規(guī)范的圖形軟件，有高分辨率的顯示終端，可以聯(lián)在資源共享的局域網(wǎng)上工作，已形成最流行的cad系統(tǒng)。

　　個(gè)人計(jì)算機(jī)(pc)

　　系統(tǒng)價(jià)格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以后，pc機(jī)性能不斷翻新，硬件和軟件發(fā)展迅猛，加之圖形卡、高分辨率圖形顯示器的應(yīng)用，以及pc機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，由pc機(jī)構(gòu)成的cad 系統(tǒng)已大量涌現(xiàn)，而且呈上升趨勢(shì)。

　　圖形輸入輸出設(shè)備

　　除了計(jì)算機(jī)主機(jī)和一般的外圍設(shè)備外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要使用圖形輸入輸出設(shè)備。交互圖形系統(tǒng)對(duì)cad 尤為重要。圖形輸入設(shè)備的一般作用是把平面上點(diǎn)的坐標(biāo)送入計(jì)算機(jī)。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標(biāo)器、圖形輸入板和數(shù)字化儀。圖形輸出設(shè)備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類。軟拷貝設(shè)備指各種圖形顯示設(shè)備，是人機(jī)交互必不可少的;硬拷貝設(shè)備常用作圖形顯示的附屬設(shè)備，它把屏幕上的圖像復(fù)印出來(lái)，以便保存。常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、存儲(chǔ)管顯示和光柵掃描顯示。有向束顯示應(yīng)用最早，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，它易于擦除和修改圖形，適于作交互圖形的手段。存儲(chǔ)管顯示保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數(shù)據(jù)，且價(jià)格較低。光柵掃描系統(tǒng)能提供彩色圖像，圖像信息可存放在所謂幀緩沖存儲(chǔ)器里，圖像的分辨率較高。

　

  　cad軟件

　　除計(jì)算機(jī)本身的軟件如操作系統(tǒng)、編譯程序外，cad主要使用交互式圖形顯示軟件、cad應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件3類軟件。

　　交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應(yīng)的人機(jī)交互。cad 應(yīng)用軟件提供幾何造型、特征計(jì)算、繪圖等功能 ， 以完成面向各專業(yè)領(lǐng)域的各種專門設(shè)計(jì)。構(gòu)造應(yīng)用軟件的四個(gè)要素是：算法 、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶界面和數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理軟件用于存儲(chǔ) 、檢索和處理大量數(shù)據(jù)，包括文字和圖形信息。為此，需要建立工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。它同一般的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)類型更加多樣，設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)體關(guān)系復(fù)雜，庫(kù)中數(shù)值和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，設(shè)計(jì)者的操作主要是一種實(shí)時(shí)性的交互處理。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 基本技術(shù)

　　CAD作品圖冊(cè)主要包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)等。

　　在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，交互技術(shù)是必不可少的。交互式cad系統(tǒng)， 指用戶在使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，人和機(jī)器可以及時(shí)地交換信息。采用交互式系統(tǒng)，人們可以邊構(gòu)思 、邊打樣、邊修改，隨時(shí)可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果，非常直觀。

　　圖形變換的主要功能是把用戶坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來(lái);對(duì)圖形作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視變換 ;通過(guò)矩陣運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形變換。

　　計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化 計(jì)算機(jī)自身的cad，旨在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自身設(shè)計(jì)和研制過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。研究?jī)?nèi)容包括功能設(shè)計(jì)自動(dòng)化和組裝設(shè)計(jì)自動(dòng)化，涉及計(jì)算機(jī)硬件描述語(yǔ)言、系統(tǒng)級(jí)模擬、自動(dòng)邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化、自動(dòng)邏輯劃分、自動(dòng)布局布線，以及相應(yīng)的交互圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。集成電路 cad有時(shí)也列入計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的范圍。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 主要功能現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括:

　　(1)設(shè)計(jì)組件重用(Reuseofdesigncomponents)

　　(2)簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)

　　(3)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生(Automaticgenerationofstandardcomponentsofthedesign)

　　(4)設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn) (Validation/verificationofdesignsagainstspecificationsanddesignrules)

　　(5)無(wú)需建立物理原型的設(shè)計(jì)模擬(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)

　　(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動(dòng)設(shè)計(jì)

　　(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表(BillofMaterials)

　　(8)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出

　　(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機(jī)器的直接輸出

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 常用軟件AutoCAD ：用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)。

　　Pro/E：主要做3D設(shè)計(jì)繪圖軟件。

　　solidworks：也是3D繪圖軟件，多用于外型設(shè)計(jì)等。

　　MastCAM：可以3D繪圖更好的是可以做加工仿真可以生成CNC加工程序。

　　UG：3D繪圖設(shè)計(jì)軟件，可以和pro/E相提并論。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 繪圖功能CAD系統(tǒng)功能

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖冊(cè)現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的功能包括:

　　(1)設(shè)計(jì)組件重用(Reuse of design components)

　　(2)簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)

　　(3)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)組件的自動(dòng)產(chǎn)生(Automatic generation of standard components of the design)

　　(4)設(shè)計(jì)是否滿足要求和實(shí)際規(guī)則的檢驗(yàn)(Validation/verification of designs against specifications and design rules)

　　(5)無(wú)需建立物理原型的設(shè)計(jì)模擬(Simulation of designs without building a physical prototype)

　　(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動(dòng)設(shè)計(jì)

　　(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細(xì)表(Bill of Materials)

　　(8)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)設(shè)備的直接輸出

　　(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機(jī)器的直接輸出

　　CAD軟件介紹

　　AutoCAD是國(guó)際上著名的二維和三維CAD設(shè)計(jì)軟件，是美國(guó)Autodesk公司首次于1982年生產(chǎn)的自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)�，F(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上廣為流行的繪圖工具。.dwg文件格式成為二維繪圖的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)格式。

　　AutoCAD有著良好的用戶界面，它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能非常快的學(xué)會(huì)使用。AutoCAD擁有廣泛的適應(yīng)性和良好的兼容性，可以在各種PC系統(tǒng)和工作站上運(yùn)行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設(shè)備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標(biāo)器30多種，繪圖儀和打印機(jī)數(shù)十種，這就為AutoCAD的普及創(chuàng)造了條件。

　　浩辰CAD是著名的國(guó)產(chǎn)CAD設(shè)計(jì)軟件，由蘇州浩辰軟件股份有限公司開發(fā)，目前最新版本為浩辰CAD 2012。

　　浩辰CAD完美兼容AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式、二次開發(fā)接口與之基本一致，并根據(jù)國(guó)內(nèi)用戶需求開發(fā)大量使用工具，具有更高的性價(jià)比，此外浩辰CAD還可以提供針對(duì)勘察設(shè)計(jì)行業(yè)和制造業(yè)的全面解決方案。

　　2010年，浩辰獲得工信部資金支持，開發(fā)三維建筑協(xié)同設(shè)計(jì)軟件，2012年將推出集建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、日照、節(jié)能等專業(yè)軟件及協(xié)同設(shè)計(jì)和管理系統(tǒng)于一體的全套解決方案。

　　中望CAD是另一種國(guó)產(chǎn)CAD設(shè)計(jì)軟件，由廣州中望龍騰軟件股份有限公司開發(fā)并在2001年推出了第一個(gè)版本，目前最新版本為中望CAD 2011。

　　中望CAD兼容普遍使用的AutoCAD，在界面、功能、操作習(xí)慣、命令方式、文件格式上與之基本一致，但具有更高的性價(jià)比和更貼心的本土化服務(wù)，深受用戶歡迎，被廣泛應(yīng)用于通信、建筑、煤炭、水利水電、電子、機(jī)械、模具等勘察設(shè)計(jì)和制造業(yè)領(lǐng)域。

　　中望公司在2010年斥資千萬(wàn)美元收購(gòu)了美國(guó)著名的三維CAD/CAM設(shè)計(jì)軟件公司：VX，并在2010年8月份推出了中望3D2010版，從此中望公司開始涉及三維CAD設(shè)計(jì)軟件領(lǐng)域。

　　MicroStation是國(guó)際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設(shè)計(jì)軟件，第一個(gè)版本由Bentley兄弟在1986年開發(fā)完成。其專用格式是DGN，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。

　　MicroStation是Bentley 工程軟件系統(tǒng)有限公司在建筑、土木工程、交通運(yùn)輸、加工工廠、離散制造業(yè)、政府部門、公用事業(yè)和電訊網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域解決方案的基礎(chǔ)平臺(tái)。

　　MicroStation具有很強(qiáng)大的兼容性和擴(kuò)展性，可以通過(guò)一系列第三方軟件實(shí)現(xiàn)諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation發(fā)布在線三維展示案例。

　　CAD模型數(shù)據(jù)

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖冊(cè)CAD設(shè)計(jì)軟件會(huì)提供一些模型，但更多的模型需要從網(wǎng)上下載的，國(guó)內(nèi)一些論壇和平臺(tái)也會(huì)提供相關(guān)模型下載，不過(guò)內(nèi)容準(zhǔn)確度和豐富性尚待完善。

　　但如果企業(yè)有多種CAD系統(tǒng)并行的局面，那么就需要配置統(tǒng)一的、具備跨平臺(tái)能力的零部件數(shù)據(jù)資源庫(kù)，將標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和外購(gòu)件庫(kù)內(nèi)的模型數(shù)據(jù)以CAD原始數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出到三維構(gòu)型系統(tǒng)當(dāng)中去，如主流的Autodesk Inventor，SolidWorks, CATIA, SolidEdge, Pro/E, AutoCAD, UG NX, Onespace等，更快的幫助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)工作，提升效率�；�于互聯(lián)網(wǎng)的PLM零部件數(shù)據(jù)資源平臺(tái)——PARTcommunity似以云之力構(gòu)建了龐大而豐富的三維模型，在國(guó)外，這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)被稱為“零部件圖書館”或“數(shù)據(jù)資源倉(cāng)庫(kù)”。在歐美和日本的PLM用戶中，PARTcommunity(簡(jiǎn)稱PCOM)的知名度一點(diǎn)都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

　　2010年年初PARTcommunity 2.0 (簡(jiǎn)稱PCOM 2.0)正式在德國(guó)上線，其簡(jiǎn)體中文PCOM 2.0站點(diǎn)正式落戶北京(linkable.partcommunity)，平臺(tái)由北京翎瑞鴻翔科技有限公司與德國(guó)卡迪納斯有限公司共同合作開發(fā)，其提供數(shù)百家國(guó)內(nèi)外廠商的產(chǎn)品模型供注冊(cè)用戶免費(fèi)下載和使用，能夠滿足用戶的不同需要，例如國(guó)產(chǎn)浩辰CAD，ZWCAD, 天河CAD，CAXA等等。對(duì)于部分引進(jìn)再研發(fā)的國(guó)產(chǎn)建模系統(tǒng)，如Thinkdesign (Think3), VX等，PARTsolutions也提供原始格式數(shù)據(jù)接口。

　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) - 設(shè)計(jì)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)自身的cad，旨在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自身設(shè)計(jì)和研制過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。研究?jī)?nèi)容包括功能設(shè)計(jì)自動(dòng)化和組裝設(shè)計(jì)自動(dòng)化，涉及計(jì)算機(jī)硬件描述語(yǔ)言、系統(tǒng)級(jí)模擬、自動(dòng)邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設(shè)計(jì)自動(dòng)化、自動(dòng)邏輯劃分、自動(dòng)布局布線，以及相應(yīng)的交互圖形系統(tǒng)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。集成電路 cad有時(shí)也列入計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的范圍。

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