数字化设计读书报告计算机辅助设计

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1、 计算机辅助设计 摘要：计算机辅助设计（Computer Aided Design）是利用计算机辅助工程设计人员进行工程和产品设计以实现最佳设计效果的一种技术。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改。他涉及的基础技术报过图形处理技术

2、、数学分析技术、工程数据管理与交换、文档处理、软件设计技术等。本次主要介绍cad技术的概念、基础技术、应用、发展及发展趋势、CAD组成、CAD系统硬件和软件的情况。关键词: CAD概念 CAD发展 硬件 软件 应用 数据结构 一、 CAD的基本概念 计算机辅助设计（Computer Aided Design）是利用计算机辅助工程设计人员进行工程和产品设计以实现最佳设计效果的一种技术。CAD技术是一门多学科的综合性应用科学，他涉及的基础技术报过图形处理技术、数学分析技术、工程数据管理与交换、文档处理、软件设计技术等。从方法学角度看，在cad中人与计算机亲密合作，在决定设计策略、星系处理及分析计算

3、等方面充分发挥各自所长，利用计算机高速而精确的运算功能、大容量存储和处理数据的能力、丰富而灵活的图形文字处理功能，与设计者创新思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来是设计者从繁琐重复性事物劳动中解脱出来，从而加快设计进程缩短设计周期提高设计质量。CAD是各种现代设计方法的综合应用，设计方法的研究设计理论的建立将为CAD技术的发展奠定必要的理论基础，而CAD技术的发展也必将进一步促进和推动设计方法学理论的研究。一个完善的CAD系统应该包括工程数据库、多功能的交互式图形程序库、应用程序库。应具备的功能为几何建模、图形处理、科学计算、数据处理、分析检验、文件编制、人工智能等二、 CAD技术的发展计

4、算机辅助设计是随着计算机硬件软件的发展而发展起来的自从第一台电子件算计1945年问世以来，利用计算机进行工程产品辅助技术的发展大体经历了如下几个阶段。 1.准备和酝酿时期（5060年代初）CAD技术处于被动式的图形处理阶段。2蓬勃发展和进入应用时期（60年代） 提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。60年代中期出现了许多商品化的CAD设备，60年代末，美国安装的CAD工作站已达200多台，可供几百人使用。3广泛使用的时期（70年代） 1970年美国Applicon公司第一个推出完整的CAD系统。出现了面向中小企业的CADCAM

5、商品化系统。70年代末，美国CAD工作站安装数量超过12000台，使用人数超过25万。4突飞猛进的时期（80年代） 在这个时期，图形系统和CADCAM工作站的销售量与日俱增，美国实际安装CAD系统至1988年发展到63000套。CADCAM技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用于产吕设计发展到用于工程设计和工艺设计。 5开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期（90年代） 由于微机加视窗9598NT操作系统与工作站加Unix操作系统在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。三CAD技术的应用

6、当前cad的应用主要有以下几个方面工程计算和分析、几何造型、绘图、工程数据库和设计文档。CAD技术在企业中的应用可以分为二维绘图、三维造型、零件设计、有限元分析和专用计算等。二维绘图技术在企业应用情况较好，这一方面得益于国家大力推进甩图板工程，另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件投资较大，所以采用的企业相对少一些，应用情况好的也相对少一些。零件设计、有限元分析和专用计算软件则普及率较低，由于这些系统都进行了一定的理论假设，所以其结果的可靠性稍低，应用难度也较大，只用于某些必须的场合。要进一步提高CAD技术的应用效果，以下几点是最关键的：1.建立局域网，将单机运行变

7、为在网络上运行。这一步，许多大企业已经实施了。建立网络，主要是实现资源的共享和保密。2.增加网络站点的容量，进一步提高普及率。有条件的企业争取达到一人一机的水平。3.针对企业实际进行深入的应用开发。可以和CAD软件公司合作开发针对企业的专门的设计、计算和绘图功能。4.加强对技术人员的技术培训。包括计算机基础知识、操作技能的培训和CAD软件的培训。企业应注重培养骨干，形成系统级和应用级两个梯队，使企业自身具有一定的开发能力，保证各类CAD系统的正常运行。5.在进一步扩大二维绘图系统的使用时，应将提高效率作为一个根本上的标准。实际上，各个CAD软件由于原理不同，绘图效率的差别是很大的，通用的、适用

8、面较广的CAD软件由于要考虑多个行业的需要，自然较低，所以企业应选择适合自己专业的，专业级的CAD系统。例如，对于机械行业，企业应选择符合画法几何原理，适应工程师设计绘图习惯的CAD软件。只有这些软件才能够大大提高效率。6.应该明确二维绘图系统和三维造型系统的关系，摆正它们的地位。有的企业认为，只要使用三维造型系统，CAD的应用就万事大吉了，这是不正确的。二维CAD系统和三维CAD系统是一种互相协调、互相集成的关系，企业可以使用三维CAD系统进行复杂零件的设计和装配设计，而大量常规零件设计和各种图纸的输出工作则由二维CAD系统就可以完成。各种系统通过标准的文件接BANNED换数据。7.应用PD

9、M系统应注意结合企业的实际。PDM（产品数据管理系统）包括了图档管理、项目管理、产品结构管理、图纸修改过程的管理等。项目管理比较适应于按照工程项目来进行设计的设计院，设计院的设计分工比较细，工程相对比较大，对PDM中的项目管理需求大一些。对于企业需要的主要是图档的查询与管理，产品结构管理等。8.在应用CAD系统时，企业应考虑与CAPP、MIS、CAM的集成，注意选择能够提供系列化软件的软件公司，除保证数据的兼容性以外，更重要的是各模块之间功能的协调配合。例如PDM中审核CAD的图纸时，必须能够设定访问图纸的权限，使用一家公司的产品比较容易实现。9.在应用CAD系统时，企业应将软件公司的服务放在

10、一个重要地位来进行考虑。目前，大多数国外公司在中国的人员较少，有的公司甚至只有几个人，服务较差。而国内自主版权的CAD软件公司，一般都在全国建立了办事处，技术服务较好。经济实用的软件，同时建立相应的鼓励机制，促使工程技术人员自觉地甩掉图板，进行深层次的应用四、 CAD系统（1）CAD系统的硬件1主机及外围设备l2图形输入设备3图形输出设备4图形显示设备主机:中央处理机（CPU）和主存储器（内存）外存储器 :磁带机、磁盘、光盘、优盘、移动硬盘 输入输出设备 :键盘、打印机（针式打印机、激光打印机、喷墨打印机、静电式打印机）（2）CAD系统的软件CAD系统的软件分为三类:系统软件、支撑软件、应用软

11、件。系统软件：系统软件是管理和控制计算机各部分运行充分发挥各种设备的功能、为方便用户操作所提供的一些程序。系统软件包括操作系统、计算机语言、窗口系统、网络通讯及管理软件、数据库及数据库管理软件等支撑软件：支撑软件是在系统软件的基础上开发出来满足CAD用户一些共同需要。支撑用户进行CAD工作得通用性功能软件。支撑软件从功能上刻画分为三类：第一类解决几何图形的设计问题包括基本图形设计软件基本图形资源软件，几何造型软件；第二类解决工程分析与计算问题，如计算方法库、优化方法库、通用或专用的有限元分析及前后置处理程序、机构分析及机构综合软件、机械系统动态分析软件注塑模具分析软件；第三类解决文档写作与生成

12、问题如各种报告、表格、文件、说明书，可以进行文本和插图的各种编辑及汉字处理。典型的CAD支撑软件介绍 一、国外软件 Unigraphics(UG) UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导

13、系统，这进一步推动了UG的发展。1997年10月UnigraphicsSolutions公司与Intergraph公司签约，合并了后者的机械CAD产品，将微机版的SOLIDEDGE软件统一到Parasolid平台上。由此形成了一个从低端到高端，兼有Unix工作站版和WindowsNT微机版的较完善的企业级CAD/CAE/CAM/PDM集成系统。 SOLIDEDGE SOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windows平台上，而是充分利用Windows基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE icrosoftOffice兼容，与Windo

14、ws的OLE技术兼容，这使得设计师们在使用CAD系统时，能够进行Windows下，处理、电子报表、数据库操作等。 SOLIDEDGE具有友好的用户界面，它采用一种称为SmartRibbon的界面技术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。 SOLIDEDGE是基于数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。 3AutoCAD AutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM

15、工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。 AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLISP、ADS、ARX作为二次开发的工具。在许多实际应用领域(如机械、建筑、电子)中，一些软件开发商在AutoCAD的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。目前，Autodesk公司已经发布AutoCAD2000，它相当于AutoCADR15版。 4MDT MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体；为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。 MDT主要功能特点如下： ()基于特征的参数化实体造型。用户可十分方便地完成复杂三维实体造型，可以对模型进行灵活地编辑和修改。 ()基于NURBS的曲面型，可以构造各种各样的复杂曲面，以满足如模具设计等方面对复杂曲面的要求。