CAD

CAD

計算機設計軟件
計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。 在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較,以決定最優方案;各種設計信息,不論是數字的、文字的或圖形的,都能存放在計算機的内存或外存裡,并能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計,将草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成;由計算機自動産生的設計結果,可以快速作出圖形,使設計人員及時對設計作出判斷和修改;利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。
    中文名:計算機輔助設計 外文名: 别名: 英文名:CAD-Computer Aided Design 簡稱:CAD 誕生:二十世紀60年代

概述

CAD即計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD),其概念和内涵正在不斷地發展中。1972年10月,國際信息處理聯合會(IFIP)在荷蘭召開的“關于CAD原理的工作會議”上給出如下定義:CAD是一種技術,其中人與計算機結合為一個問題求解組,緊密配合,發揮各自所長,從而使其工作優于每一方,并為應用多學科方法的綜合性協作提供了可能。CAD是工程技術人員以計算機為工具,對産品和工程進行設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱 。

人們根據系統功能的要求,用有限的特征來描述設計問題,通過形式化用計算機的數據結構來表達特征,并将用數據結構描述的"特征"數據存放在數據庫之中。這樣,"設計"過程變成了對數據庫的處理。這一過程可以看作是建模過程,模型被用來表示實際的或抽象的對象,是對被處理對象進行計算、分析、模拟和研究的基礎。因此,模型是實際結構在CAD系統中的具體體現,是計算機"認知"産品的基礎。我們知道,産品和工程結構本身能表現出來的屬性("特征")是無限的,但可用的計算機資源、人們的認識知識是有限的,我們隻能"認知"實際結構的部分屬性,隻能處理産品和工程結構設計的某些方面。

發展曆程

人類在表達思想、傳遞信息時,最初采用圖形,後來逐漸演化發展為具有抽象意義的文字。這是人類在信息交流上的一次偉大革命。在信息交流中,圖形表達方式比文字表達方式具有更多的優點。一幅圖紙能容納下許多信息,表達内容直觀,一目了然,在不同的民族與地區具有表達思想的相通性,而往往可以反映用語言、文字也難以表達的信息。

工程圖是工程師的語言。繪圖是工程設計乃至整個工程建設中的一個重要環節。然而,圖紙的繪制是一項極其繁瑣的工作,不但要求正确、精确,而且随着環境、需求等外部條件的變化,設計方案也會随之變化。一項工程圖的繪制通常是在曆經數遍修改完善後才完成的。

在早期,工程師采用手工繪圖。他們用草圖表達設計思想,手法不一。後來逐漸規範化,形成了一整套規則,具有一定的制圖标準,從而使工程制圖标準化。但由于項目的多樣性、多變性,使得手工繪圖周期長、效率低、重複勞動多,從而阻礙了建設的發展。于是,人們想方設法地提高勞動效率,将工程技術人員從繁瑣重複的體力勞動中解放出來,集中精力從事開創性的工作。例如,工程師們為了減少工程制圖中的許多繁瑣重複的勞動,編制了大量的标準圖集,提供給不同的工程以備套用。

工程師們夢想着何時能甩開圖闆,實現自動化畫圖,将自己的設計思想用一種簡潔、美觀标準的方式表達出來,便于修改,易于重複利用,提高勞動效率。

随着計算機的迅猛發展,工程界的迫切需要,計算機輔助繪圖(ComputerAidedDraw—ing)應運而生。早期的計算機輔助設計系統是在大型機、超級小型機上開發的,一般需要幾十萬甚至上百萬美元,往往隻有在規模很大的汽車、航空、化工、石油,電力、輪船等行業部門中應用,工程建設設計領域各單位則難以望其項背。進入80年代,微型計算機的迅速發展,使計算機輔助工程設計逐漸成為現實。計算機繪圖是通過編制計算機輔助繪圖軟件,将圖形顯示在屏幕上,用戶可以用光标對圖形直接進行編輯和修改。由微機配上圖形輸入和輸出設備(如鍵盤、鼠标、繪圖儀)以及計算機繪圖軟件,就組成一套計算機輔助繪圖系統。

由于高性能的微型計算機和各種外部設備的支持,計算機輔助繪圖軟件的開發也得到長足的發展。

在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較,以決定最優方案;各種設計信息,不論是數字的、文字的或圖形的,都能存放在計算機的内存或外存裡,并能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計,将草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成;由計算機自動産生的設計結果,可以快速作出圖形顯示出來,使設計人員及時對設計作出判斷和修改;利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。cad 能夠減輕設計人員的計算畫圖等重複性勞動,專注于設計本身,縮短設計周期和提高設計質量。

CAD施工圖制作

結合工程案例使學員迅速掌握CAD制圖軟件的應用及操作方法、培養學員熟練繪制平面布置圖、天花平面圖、各立面施工圖、剖面圖、等全套施工圖。1)Cad簡介和界面介紹 2)繪制簡單二維圖形對象 3)繪制複雜的二維圖形 4)使用面域與文字的創建 5)圖案填充與創建管理塊命令 6)使用圖形編輯命令 7)圖層的使用與管理 8)尺寸标注的創建與編輯 9)平面布置圖 10)天花圖 11)立面圖 12)剖面圖 13)标注、布局、輸出。

基本分類

根據模型的不同,CAD系統一般分為二維CAD和三維CAD系統。二維CAD系統一般将産品和工程設計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本……”等幾何元素的集合,系統内表達的任何設計都變成了幾何圖形,所依賴的數學模型是幾何模型,系統記錄了這些圖素的幾何特征。二維CAD系統一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數據接口和二次開發工具等幾部分組成。

三維CAD系統的核心是産品的三維模型。三維模型是在計算機中将産品的實際形狀表示成為三維的模型,模型中包括了産品幾何結構的有關點、線、面、體的各種信息。計算機三維模型的描述經曆了從線框模型、表面模型到實體模型的發展,所表達的幾何體信息越來越完整和準确,能解決“設計”的範圍越廣。其中,線框模型隻是用幾何體的棱線表示幾何體的外形,就如同用線架搭出的形狀一樣,模型中沒有表面、體積等信息。表面模型是利用幾何形狀的外表面構造模型,就如同在線框模型上蒙了一層外皮,使幾何形狀具有了一定的輪廓,可以産生諸如陰影、消隐等效果,但模型中缺乏幾何形狀體積的概念,如同一個幾何體的空殼。幾何模型發展到實體模型階段,封閉的幾何表面構成了一定的體積,形成了幾何形狀的體的概念,如同在幾何體的中間填充了一定的物質,使之具有了如重量、密度等特性,且可以檢查兩個幾何體的碰撞和幹涉等。由于三維CAD系統的模型包含了更多的實際結構特征,使用戶在采用三維CAD造型工具進行産品結構設計時,更能反映實際産品的構造或加工制造過程。

随着CAD技術的發展和人們需求的不斷提高,人工智能等各類技術逐漸融入到CAD系統中,形成了各種基于知識的CAD系統(或智能CAD系統)。知識的應用使CAD系統的“設計”功能和設計自動化水平大大提高,對産品設計全過程的支持程度大大加強,促進了産品和工程的創新開發。

單機CAD系統是安裝在一台計算機中,進行獨立工作的CAD系統。在經濟全球化和網絡技術高速發展的今天,基于因特網/企業内部網的網絡化CAD系統得到高速發展。網絡化CAD系統可以在網絡環境中由多人、異地進行産品的定義與建模、産品的分析與設計、産品的數據管理和數據交換等,是實現協同設計的重要手段,可為企業利用全球資源進行産品的快速開發提供支持。

專業化CAD應用系統是各專業根據各自的設計需要,利用通用CAD系統提供的二次開發工具或數據接口功能,将各類專業設計技術研制成CAD系統的各類設計工具和知識,從而使設計能直接按照專業設計的方法進行,大大提高了CAD系統的“設計”能力和效率。但這類CAD系統針對具體的專業進行開發,在專業設計方面不具備通用性。

應用概況

CAD/CAM(計算機輔助設計及制造)技術産生于本世紀50年代後期發達國家的航空和軍事工業中,随着計算機軟硬件技術和計算機圖形學技術的發展而迅速成長起來。1989年美國國家工程科學院将CAD/CAM技術評為當代(1964-1989)十項最傑出的工程技術成就之一。三十幾年來CAD技術和系統有了飛速的發展,CAD/CAM的應用迅速普及。在工業發達國家,CAD/CAM技術的應用已迅速從軍事工業向民用工業擴展,由大型企業向中小企業推廣,由高技術領域的應用向日用家電、輕工産品的設計和制造中普及。而且這一技術正在從發達國家'流向'發展中國家。

CAD是一個包括範圍很廣的概念,概括來說,CAD的設計對象有兩大類,一類是機械、電氣、電子、輕工和紡織産品;另一類是工程設計産品,即工程建築,國外簡稱AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今,CAD技術的應用範圍已經延伸到藝術、電影、動畫、廣告和娛樂等領域,産生了巨大的經濟及社會效益,有着廣泛的應用前景。

CAD在機械制造行業的應用最早,也最為廣泛。采用CAD技術進行産品設計不但可以使設計人員'甩掉圖闆',更新傳統的設計思想,實現設計自動化,降低産品的成本,提高企業及其産品在市場上的競争能力;還可以使企業由原來的串行式作業轉變為并行作業,建立一種全新的設計和生産技術管理體制,縮短産品的開發周期,提高勞動生産率。如今世界各大航空、航天及汽車等制造業巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術進行産品設計,而且投入大量的人力物力及資金進行 CAD/CAM軟件的開發,以保持自己技術上的領先地位和國際市場上的優勢。

計算機輔助建築設計(ComputerAidedArchitectureDesign,簡稱CAAD)是CAD在建築方面的應用,它為建築設計帶來了一場真正的革命。随着CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發展到如今的三維建築模型軟件,CAAD技術已開始被廣為采用,這不但可以提高設計質量,縮短工程周期,還可以節約2%至5%的建設投資,而近幾年來我國每年的基本建設投資都有幾千億元之多,如果全國大小近萬個工程設計單位都采用CAD技術,則可以大大提高基本建設的投資效益。

CAD技術還被用于輕紡及服裝行業中。以前我國紡織品及服裝的花樣設計、圖案的協調、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成,速度慢、效率低,而目前國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質量高、交貨要迅速,這使得我國紡織産品在國際市場上的競争力不強。采用CAD技術以後,大大加快了我國紡織及服裝企業走向國際市場的步伐。

如今,CAD技術已進入到人們的日常生活中,在電影、動畫、廣告和娛樂等領域大顯身手。電影拍攝中利用CAD技術已有十餘年的曆史,美國好來塢電影公司主要利用CAD技術構造布景,可以利用虛拟現實的手法設計出人工不可能做到的布景。這不僅能節省大量的人力、物力,降低電影的拍攝成本,而且還可以給觀衆造成一種新奇、古怪和難以想像的環境,獲得極大的票房收入。比如美國的《星球大戰》、《外星人》、《侏羅紀公園》等科幻片以及完全用三維計算機動畫制作的影片《玩具總動員》,都取得了極大的成功。轟動全球的大片《泰坦尼克》應用了大量的三維動畫制作,用計算機真實地模拟了泰克尼克航行、沉船的全過程。此外,動畫和廣告制作中也充分利用了計算機造型技術,實質上也是一種虛拟現實技術。虛拟現實技術還被用于各種模拟器及景物的實時漫遊、娛樂遊戲中。

近十年來,在CIMS工程和CAD應用工程的推動下,我國計算機輔助設計技術應用越來越普遍,越來越多的設計單位和企業采用這一技術來提高設計效率、産品質量和改善勞動條件。目前,我國從國外引進的CAD軟件有好幾十種,國内的一些科研機構、高校和軟件公司也都立足于國内,開發出了自己的CAD軟件,并投放市場,我國的CAD技術應用呈現出一片欣欣向榮的景象。

技術現狀

1.CAD技術的特點

CAD技術是一項綜合性的,集計算機圖形學、數據庫、網絡通訊等計算機及其他領域知識于一體的高新技術;是先進制造技術的重要組成部分;也是提高設計水平、縮短産品開發周期、增強行業競争能力的一項關鍵技術。CAD技術的特點是涉及面廣而複雜、技術變化快、競争激烈,而且投資大、風險高、産出高。現代有名的CAD/CAM軟件都是規模巨大、功能衆多、系統複雜,所以投資大、開發周期長,難以及時跟上硬件平台和開發環境的迅速發展,以及廣大用戶需求的變化和不斷增長的要求。

2.CAD系統的硬件環境

當前CAD系統的硬件環境主要是工程工作站及個人計算機。工作站是具有高速的科學計算、豐富的圖形處理及靈活的窗口與網絡管理功能的交互式計算機系統,它一般具有32位或64位字長的中央處理器(CPU),廣泛采用精簡指令(RISC),超标量、超流水線及超長指令技術,具有Unix操作系統和X窗口管理系統,在一個分布式的網絡環境下運行。目前流行的工作站主要有:Sun公司的SPARCStation10工作站,美國惠普(HP)公司的HP-PA工作站,DEC公司的Alpha工作站,SGI工作站及IBM公司的RS/6000工作站。工作站雖然性能優越,圖形處理速度快,但價格卻十分昂貴,這在當前一定程度上限制了CAD/CAM技術的推廣。

以前,個人計算機和工作站相比在計算、圖形、網絡及并行處理等方面均有較大的差别。個人計算機上運行的DOS及Windows等系統軟件在可靠性、安全性及效率等方面也不如工作站上的系統軟件。然而,随着計算機硬件技術的飛速發展,個人計算機的計算能力、圖形處理能力的不斷提高和操作系統的逐漸完善,使其與專業RISC/Unix工作站的性能差距逐漸縮小。尤其是Intel的PentiumPro和PentiumⅡ芯片以及Microsoft的 WindowsNT的發布,使得個人計算機在性能上完全具備了與中低檔工作站競争的實力,加之個人計算機價格低廉,這使其在普及CAD應用中起到了工作站所不能代替的作用。

3.當今CAD/CAM領域的主流技術

(1)基礎造型技術(參數化設計、變量化設計及特征造型技術)

在CAD技術發展的初期,CAD僅限于計算機輔助繪圖,随着計算機軟、硬件技術的飛速發展,CAD技術才從二維平面繪圖發展到三維産品建模,随之也就産生了三維線框造型、曲面造型以及實體造型技術。而如今參數化及變量化設計思想和特征造型則代表了當今CAD技術的發展方向。

傳統的CAD繪圖軟件都是用固定的尺寸值定義幾何元素,要進行圖面修改隻有删除原有的線條後重畫,而新産品的打樣設計不可避免的要進行多次的修改,進行零件形狀和尺寸的綜合協調、優化,而且大多數設計工作都是在原有設計基礎上的改進。因此,新的CAD系統都增加了參數化和變量化設計模塊,使得産品的設計圖可以随着某些結構尺寸的修改和使用環境的變化而自動修改圖形,這可以減少大量的重複勞動,減輕設計工作量。

參數化設計一般是指設計對象的結構形狀比較定型,可以用一組參數來約定尺寸關系,參數的求解較簡單,參數與設計對象的控制尺寸有顯式對應關系,設計結果的修改受尺寸驅動。生産中最常用的系列化标準件就是屬于這一類型。變量化設計(Variationaldesign)是指設計對象的修改需要更大的自由度,通過求解一組約束方程來确定産品的尺寸和形狀。約束方程可以是幾何關系,也可以是工程計算條件,設計結果的修改受到約束方程驅動。變量化設計允許尺寸欠約束的存在,這樣設計者便可以采用先形狀後尺寸的設計方式,将滿足設計要求的幾何形狀放在第一位而暫不用考慮尺寸細節,設計過程相對寬松。變量化設計可以用于公差分析、運動機構協調、設計優化、初步方案設計選型等,尤其在做概念設計時更顯得得心應手。

談到變量化設計,就不能不提及美國SDRC公司的VGX技術。VGX是VariationalGeometryExtended(超變量化幾何)的縮寫,是變量化技術發展的一個裡程碑。它的思想最早體現在SDRC公司的軟件産品I-DEASMasterSeries第一版的變量化構圖中。VGX技術為 CAD軟件帶來了空前的易用性,設計人員可以非常直觀地、實時地進行産品三維幾何模型的操作和修改,而且隻需在一個主模型中,就可以動态地捕捉設計、分析和制造的意圖并一氣呵成地進行操作。VGX技術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,富有效率。

特征造型是CAD建模方法的一個新裡程碑,它是在CAD/CAM技術的發展和應用達到一定的水平,要求進一步提高生産組織的集成化和自動化程度的曆史進程中孕育成長起來的。過去的CAD技術從二維繪圖起步,經曆了三維線框、曲面和實體造型發展階段,都是着眼于完善産品的幾何描述能力,亦即隻描述了産品的幾何信息;而特征造型則是着眼于更好地表達産品完整的功能和生産管理信息,為建立産品的集成信息模型服務。特征(feature)在這裡作為一個專業術語,兼有形狀和功能兩種屬性,它包括産品的特定幾何形狀、拓撲關系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術和公差要求。特征造型技術使得産品的設計工作在更高的層次上進行,設計人員的操作對象不再是原始的線條和體素,而是産品的功能要素。特征的引用直接體現了設計意圖,使得建立的産品模型更容易為人理解和組織生産,為開發新一代的基于統一産品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統創造了前提。

(2)CAD的數據交換格式及标準化(DXF格式、IGES格式及STEP标準)

随着CAD技術的不斷發展和日益成熟以及各行業CAD應用的不斷深入,CAD标準化工作越來越顯示出了它的重要性。CAD标準化工作作為高新技術标準化的一部分,在CAD技術工作中占有很重要的位置,國家科委工業司和國家技術監督局标準司于'八五'期間共同發布了《CAD通用技術規範》,規定了我國CAD 技術各方面的标準,而其中CAD數據交換問題是CAD廣泛應用後各行業所面臨的重要問題。由于CAD數據的急劇膨脹,而不同的CAD系統産生的數據文件又采用不同的數據格式,甚至各個CAD系統中數據元素的類型也不盡相同,這種狀況潛在地阻礙了CAD技術的進一步應用和發展。所以,如何能使企業的CAD技術信息實現最大限度的共享并進行有效的管理是标準化所面臨的非常重要的課題。

目前,在微機和工作站上用于數據交換的圖形文件标準主要有:AutoCAD系統的DXF(DataExchangeFile)文件,美國标準IGES (InitialGraphicsExchangeSpecification即初始圖形交換規範)及國際标準STEP (StandardfortheExchangeofProductmodeldata)。其他一些較為重要的标準還有:在ESPRIT(歐洲信息技術研究與開發戰略規劃)資助下的CAD-I标準(僅限于有限元和外形數據信息);德國的VDA-FS标準(主要用于汽車工業);法國的SET标準(主要應用于航空航天工業)等等。

AutoCAD的DXF文件是具有專門格式的ASCII碼文本文件,它比較好讀,易于被其它程序處理,主要用于實現高級語言編寫的程序與AutoCAD系統的連接,或其他CAD系統與AutoCAD之間的圖形文件交換。由于AutoCAD在世界範圍内的應用極為廣泛,已經深入到各行各業之中,所以它的數據文件格式已經成為一種事實上的工業标準。DXF圖形數據交換文件為推廣應用CAD/CAM技術提供了很大的便利,但由于DXF文件開發較早,從現在的目光來看,它當然存在很多的不足:它不能描述産品的完整幾何模型,難以進一步發展;其信息定義不完整,它僅保留了原有系統數據結構中的幾何和部分屬性信息,而大量的拓撲信息已不複存在;其信息描述方面也有許多缺陷,緻使一些信息量過分冗長;文件格式比較複雜,而且也不盡合理。所以,Autodesk公司近來強調了用二進制的DWG和網絡上的DWF格式作為它的數據傳輸标準,但二者的格式都不公開,因此很難再作為工業标準為其他CAD系統所利用。

IGES标準最早是ANSI于80年代初制定的,是建築在波音公司CAD/CAM集成信息網絡、通用電氣公司的中心數據庫和其他各種數據交換格式之上。其最初版本僅限于描述工程圖紙的幾何圖形和注釋,随後又将電氣、有限元、工廠設計和建築設計納入其中。1988年6月公布的IGES4.0又吸收了ESP中的CSG(ConstructiveSolidGeometry,意譯為體素構造法)和裝配模型,後經擴充又收入了新的圖形表示法、三維管道模型以及對 FEM(有限元模型)功能的改進。而B-rep(邊界表示法)模型則在IGES5.0中定義。然而,IGES在文件結構中卻又不合理地定義了直接存取的指針系統。其在應用中暴露的主要問題有:

數據文件過大,數據轉換處理時間過長;

某些幾何類型轉換不穩定;

隻注意了圖形數據轉換而忽略了其他信息的轉換。

盡管如此,IGES仍然是目前為各國廣泛使用的事實上的國際标準數據交換格式,我國于1993年9月起将IGES3.0作為國家推薦标準。

産品模型數據交換标準STEP是國際标準化組織(ISO)所屬技術委員會TC184(工業自動化系統技術委員會)下的“産品模型數據外部表示” (ExternalRepresentationofProductModelData)分委員會SC4所制訂的國際統一CAD數據交換标準。所謂産品模型數據是指為在覆蓋産品整個生命周期中的應用而全面定義的産品所有數據元素,它包括為進行設計、分析、制造、測試、檢驗和産品支持而全面定義的零部件或構件所需的幾何、拓撲、公差、關系、屬性和性能等數據,另外,還可能包含一些和處理有關的數據。産品模型對于下達生産任務、直接質量控制、測試和進行産品支持功能可以提供全面的信息。

STEP為産品在它的生命周期内規定了惟一的描述和計算機可處理的信息表達形式。這種形式獨立于任何特定的計算機系統,并能保證在多種應用和不同系統中的一緻性。這一标準還允許采用不同的實現技術,便于産品數據的存取、傳輸和歸檔。STEP标準是為CAD/CAM系統提供中性産品數據而開發的公共資源和應用模型,它涉及到了建築、工程、結構、機械、電氣、電子工程及船體結構等無所不包的所有産品領域。在産品數據共享方面,STEP标準提供四個層次的實現方法:ASCII碼中性文件;訪問内存結構數據的應用程序界面;共享數據庫以及共享知識庫。無疑,這将會給商業和制造業帶來一場大變革,而且STEP标準在下述幾個方面有着明顯的優越性:一是經濟效益顯著;二是數據範圍廣、精度高,通過應用協議消除了産品數據的二義性;三是易于集成,便于擴充;四是技術先進、層次清楚,分為通用資源??議(子标準200系列)三部分。如今,STEP标準已經成為國際公認的CAD數據文件交換全球統一标準,許多國家都依據STEP标準制訂了相應的國家标準。我國STEP标準的制訂工作由CSBTSTC159/SC4完成,STEP标準在我國的對應标準号為GB16656。STEP标準存在的問題是整個體系極其龐大,标準的制訂過程進展緩慢,數據文件比IGES更大。目前商用CAD系統提供的STEP應用協議還隻有AP203“配置控制設計”,内容包括産品的配置管理、曲面和線框模型、實體模型的小平面邊界表示和曲面邊界表示等以及AP214“汽車機械設計過程的核心數據”兩種。

軟件介紹

一.引進的國外主要軟件 

(一) AUTOCAD

AutoCAD是由美國Autodesk歐特克公司于二十世紀八十年代初為微機上應用CAD技術而開發的繪圖程序軟件包,經過不斷的完善,現已經成為國際上廣為流行的繪圖工具。

AutoCAD具有良好的用戶界面,通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環境,讓非計算機專業人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發技巧,從而不斷提高工作效率。

 AutoCAD具有廣泛的适應性,它可以在各種操作系統支持的微型計算機和工作站上運行,并支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設備40多種,以及數字儀和鼠标器30多種,繪圖儀和打印機數十種,這就為AutoCAD的普及創造了條件。

1. AutoCADV(ersion)1.0:1982.11正式出版,容量為一張360Kb的軟盤,無菜單,命令需要背,其執行方式類似DOS命令。

2. AutoCAD V1.2:1983.4出版,具備尺寸标注功能。

3. AutoCADV1.3:1983.8,具備文字對齊及顔色定義功能,圖形輸出功能。

4. AutoCADV1.4:1983.10,圖形編輯功能加強。

5. AutoCADV2.0:1984.10,圖形繪制及編輯功能增加,如:MSLIDE VSLIDE DXFIN DXFOUT VIEW SCRIPT等等.至此,在美國許多工廠和學校都有AutoCAD拷貝。

 6. AutoCADV2.17- V2.18:1985年出版,出現了Screen Menu,命令不需要背,Autolisp初具雛形,二張360K軟盤。

 7. AutoCADV2.5:1986.7, Autolisp有了系統化語法,使用者可改進和推廣,出現了第三開發商的新興行業,五張360K軟盤。

8. AutoCADV2.6:1986.11,新增3D功能, AutoCAD已成為美國高校的inquired course。

 9. AutoCADR(Release)9.0:1988.2,出現了狀态行 下拉式菜單. 至此, AutoCAD開始在國外加密銷售。

10. AutoCADR10.0:1988.10,進一步完善R9.0, Autodesk公司已成為千人企業。

11. AutoCADR11.0:1990.8,增加了AME(Advanced Modeling Extension),但與AutoCAD分開銷售 。

12. AutoCADR12.0:1992.8,采用DOS與WINDOWS兩種操作環境,出現了工具條。

 13. AutoCADR13.0:1994.11, AME納入AutoCAD之中。

14. AutoCADR14.0:1997.4,适應Pentium機型及Windows95/NT操作環境,實現與Internet網絡連接,操作更方便,運行更快捷,無所不到的工具條,實現中文操作。

 15. AutoCAD2000(AutoCADR15.0):1999,提供了更開放的二次開發環境,出現了Vlisp獨立編程環境.同時,3D繪圖及編輯更方便。

AutoCAD的發展可分為初級階段、發展階段、高級發展階段、完善階段和進一步完善階段五個階段。

初級階段

AutoCAD 1.2——1983年4月

AutoCAD 1.3——1983年8月

AutoCAD 1.4——1983年10月

AutoCAD 2.0——1984年10月

發展階段

AutoCAD 2.17——1985年5月

AutoCAD 2.18——1985年5月

AutoCAD 2.5——1986年6月

AutoCAD 9.0——1987年9月

AutoCAD 9.03——

高級發展階段

AutoCAD 10.0——1988年8月

開始出現圖形界面的對話框,CAD的功能已經比較齊全。

AutoCAD 11.0——1990年

AutoCAD 12.0——1992年

Dos版的最高頂峰,具有成熟完備的功能,提供完善的AutoLisp語言進行二次開發,許多機械建築和電路設計的專業CAD就是在這一版本上開發的。這一版本具有許多即使現在的版本也不具備的特性,例如實體爆炸後得到的是3Dface,而不是像現在版本這樣變成面實體——還是實體,不像3Dface那樣可以對頂點進行單獨拉伸。

完善階段

AutoCAD R13——1996年6月

AutoCAD R14——1998年1月

AutoCAD 2000——1999年1月

進一步完善階段

AutoCAD 2002(R15.6)——2001年6月

AutoCAD 2004(R16.0)——2003年3月

AutoCAD 2005(R16.1)——2004年3月

AutoCAD 2006(R16.2)——2005年3月

AutoCAD 2007(R17.0)——2006年3月

AutoCAD 2008(R17.1)——2007年3月

(二)Pro/Engineer

Pro/Engineer系統是美國參數技術公司(ParametricTechnologyCorporation簡稱PTC)的産品,它剛一面世 (1988年),就以其先進的參數化設計、基于特征設計的實體造型而深受用戶的歡迎,随後各大CAD/CAM公司也紛紛推出了基于約束的參數化造型模塊。此外,Pro/Engineer一開始就建立在工作站上,使系統獨立于硬件,便于移植;該系統用戶界面簡潔,概念清晰,符合工程人員的設計思想與習慣。 Pro/Engineer整個系統建立在統一的數據庫上,具有完整而統一的模型,能将整個設計至生産過程集成在一起,它一共有20多個模塊供用戶選擇。基于以上原因,Pro/Engineer在最近幾年已成為三維機械設計領域裡最富有魅力的系統,其銷售額和用戶群仍以最快的速度向前發展,而且PTC公司不久前又将Computervision(簡稱CV)公司收購于旗下,更加壯大了PTC的實力。

(三)I-DEASMasterSeries5

I-DEASMasterSeries是美國SDRC(StructuralDynamicsResearchCorporation)公司自1993年推出的新一代機械設計自動化軟件,也是SDRC公司在CAD/CAE/CAM領域的旗艦産品,并以其高度一體化、功能強大、易學易用等特點而著稱。I- DEASMasterSeries5于今年6月20日在美國首次展示,其最大的突破在于VGX技術的面市,極大地改進了交互操作的直觀性和可靠性。另外,該版本還增強了複雜零件設計、高級曲面造型以及有限元建模和耐用性分析等模塊的功能。在我國,正式使用I-DEASMasterSeries軟件的用戶已經超過400家,居于三維實體機械設計自動化軟件的主導地位。由于SDRC公司早期是以工程與結構分析為主逐步發展起來的,所以工程分析是該公司的特長。 SDRC公司近期還集中了優勢力量大力加強數控加工功能的開發。

(四)CATIA

CATIA系統是法國達索(Dassault)飛機公司DassaultSystems工程部開發的産品。該系統是在CADAM系統(原由美國洛克希德公司開發,後并入美國IBM公司)基礎上擴充開發的,在CAD方面購買原CADAM系統的源程序,在加工方面則購買了有名的APT系統的源程序,并經過幾年的努力,形成了商品化的系統。CATIA系統如今已經發展為集成化的CAD/CAE/CAM系統,它具有統一的用戶界面、數據管理以及兼容的數據庫和應用程序接口,并擁有20多個獨立計價的模塊。該系統的工作環境是IBM主機以及RISC/6000工作站。如今CATIA系統在全世界30多個國家擁有近 2000家用戶,美國波音飛機公司的波音777飛機便是其傑作之一。

(五)EUCLID

EUCLID軟件是法國MATRA公司信息部的産品,它是由法國國家科學研究中心為英法聯合研制的協和号超音速客機而開發的軟件。該軟件具有統一的面向對象的分布式數據庫,在三維實體、複雜曲面、二維圖形及有限元分析模型間不需作任何數據的轉換工作。由于數據是彼此引用,而不是簡單的複制,所以用戶在修改某部分設計時,其他相關數據會自行更新。該軟件主要在SGI、DEC、Sun和HP工作站上運行,據稱現在近40個國家中有1200家以上的用戶,其主要用戶有:法國MATRA公司、雷諾汽車公司、YEMA公司,德國奔馳汽車公司、大衆/奧迪汽車公司,美國通用動力公司,日本Nissan汽車公司、NEC 公司,瑞士OMEGA手表公司等。

(六)Unigraphics(UG)

UG起源于美國麥道(MD)公司的産品,1991年11月并入美國通用汽車公司EDS分部。如今EDS是全世界最大的信息技術(IT)服務公司,UG由其獨立子公司UnigraphicsSolutions開發。UG是一個集CAD、CAE和CAM于一體的機械工程輔助系統,适用于航空航天器、汽車、通用機械以及模具等的設計、分析及制造工程。該軟件可在HP、Sun、SGI等工作站上運行,自稱安裝總數近3萬台。UG采用基于特征的實體造型,具有尺寸驅動編輯功能和統一的數據庫,實現了CAD、CAE、CAM之間無數據交換的自由切換,它具有很強的數控加工能力,可以進行2軸~2.5軸、3軸~5軸聯動的複雜曲面加工和镗銑。UG還提供了二次開發工具GRIP、UFUNG、ITK,允許用戶擴展UG的功能。UG自90年初進入中國市場,至今已裝機 2000台套左右。

(七)SolidWorks

SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統,是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發的,其價格僅為工作站CAD系統的四分之一。該軟件采用自頂向下的設計方法,可動态模拟裝配過程,它采用基于特征的實體建模,自稱100%的參數化設計和100%的可修改性,同時具有中英文兩種界面可供選擇其先進的特征樹結構使操作更加簡便和直觀。該軟件于1996年8月由生信國際有限公司正式引入中國,由于其基于Windows平台,而且價格合理,在我國具有廣闊的市場前景。

二.中國CAD軟件

1.CAXA

CAXA在制造業的客戶中是非常有名的.我們在制造業的客戶中,尤其是在北方的制造業企業中,是非常有影響力的。在機械行業中有一個制圖員的考試,CAXA就是制圖行會指定的設計軟件之一。也是我們制造業的同事在做單時的有力競争者。

CAXA是在國家甩圖闆運動時期,中國的第一批國産CAD廠商.CAXA依托北航大學的科研實力,開發出了中國第一款完全自主研發的CAD産品.擁有完全自主的知識産權。

CAXA有着一整套的設計管理軟件的解決方案,産品線非常的全,從設計到管理,CAXA都有着相應的産品,并且它們之間的配合也是非常緊密的.CAXA在教育市場上也是非常成功的,在很久前它就成立了CAXA大學,專門負責教學考試認證方面的業務,目前在全國的大學裡應用也是非常的廣,具有一定的權威性.在它的網站上我們也能看到,它的業務中,教育行業占有很大的比例.

電子圖闆(CAXA的CAD軟件)的運行快速穩定,但是在操作習慣,保存格式,軟件标準等方面和AUTOCAD都是不相同的。CAXA是采用完全不同于AUTOCAD的操作習慣,采用EXB的保存格式,但是它自身設置了大量的機械零件圖庫,這點很受用戶的歡迎.

CAXA在設計軟件的時候,沒有考慮到商業化的因素,在CAXA上市之前,AUTOCAD早已經充斥着整個大陸地區的CAD市場,作為最早出現在大陸的CAD軟件,也是一款相對成熟的軟件。這時的絕大多數的設計師都在狂熱的研究着,使用着AUTOCAD,從而在這個過程中,大家也開始習慣于AUTOCAD 的操作方式,操作習慣等等,而同時,各個企業單位有實力的人員,和一些二次開發廠商,也開始在AUTOCAD 基礎上開發出了大量的專業軟件,大大的方便了設計師的工作。但是這些優秀的軟件,都不能在CAXA上來使用。随着時間的發展,CAXA也開始主意到了這方面的問題,在CAXA的不斷更新中,CAXA也開始兼容DWG的圖紙格式,操作雖然還是和AUTOCAD不一緻,但是也更容易讓用戶接受.自身的圖庫是它的優勢,它也是在不斷的更新,加大這方面的優勢.

電子圖闆現在的緻命缺點就是它的操作習慣還是和AUTOCAD不一樣,雖然現它說已經兼容DWG圖紙格式,但是在轉換格式時,會出現一些意外的錯誤.還有就是它現在還是隻局限于制造業,在AEC它的影響力幾乎為零。

公司網址:www.caxa.com.cn

2. 浩辰CAD

浩辰軟件自主知識産權産品有:CAD平台軟件和CAD專業軟件。其中CAD平台軟件接近國際領先水平。CAD專業軟件包含:建築、結構、給排水、暖通、電氣、機

械等,是國内惟一擁有一體化整體解決方案的廠商。在自身提供全套一體化解決方案的前提下,基于業界領先的GRX技術的接口式二次開發使用戶對專業軟件的選擇空間大大增加。這種既保證當前方案“一體可用”又能提供自由選擇專業軟件及專業軟件自由升級的“傻瓜”解決方案,是客戶利益最大化與産業環境開放良性發展的最佳結合。浩辰對二次開發接口技術GRX的戰略性投入将深遠的影響到國産CAD産業鍊的發展。 

浩辰CAD行業解決方案在勘察設計行業、制造業和教育培訓行業得到長周期、大用戶量、高負荷的應用。浩辰CAD全球擁有15萬注冊用戶。北京城建院使用浩辰CAD設計北京地鐵、城鐵;凱蒂克采用浩辰CAD設計鳥巢膜結構……因為浩辰CAD客戶量大,應用好被中國勘察設計協會樹立為(中設協字2007第33号)全面推廣品牌,并且專門成立了業界惟一的一個政府二級行業協會“浩辰用戶聯席會”。 公司網址:www.gstarcad.com

3. 中望CAD

 中望CAD是中望公司自主研發的CAD平台軟件,擁有獨立的知識産權.也是目前國産CAD中知名度最大的CAD軟件.目前已經經曆了6 個版本的更新. 主要用于二維制圖,兼有部分三維功能。中望CAD兼容目前普遍使用的AutoCAD,功能和操作習慣與之基本一緻,但具有更高的性價比和更貼心的本土化服務,深受用戶歡迎,被廣泛應用于建築、裝飾、電子、機械、模具、汽車、造船等各領域。同時,在中望CAD平台上,中望公司還開發了基于自身平台的一系列二次開發軟件,建築,結構,水暧電,機械等等.涵蓋了幾乎所有行業。能夠為企業提供一整套的最優秀CAD正版化解決方案。

4. 堯創CAD

V2.0堯創CAD是優秀的國産CAD軟件之一,它與AutoCAD全面兼容,功能強大,性價比高。堯創CAD包含國際優秀CAD軟件強大的繪圖、标注、編輯修改等基礎功能,包含機械符号、序号和明細、局部放大、參數化系列件圖庫等豐富的專業機械行業實用功能,V7及其以上版本創造性地融入了開目CAD人工智能原理和遵循畫法幾何原則,更接近中老年中國工程師的繪圖習慣,也讓傳統的繪圖思路更開放,更靈活,更高效。公司網址:www.yaocsoft.com.cn

三維CAD軟件與機械行業的關系

   

自2003年CAXA推出具有完全自主知識産權的國産三維CAD軟件以來,經過多年的技術創新和應用積累,在智能裝配、智能拖拽、智能圖庫等技術上取得了重大突破 ,獲得了26項發明技術專利,在産品應用方面逐步形成“建模快”、“裝配快”、“出圖快”等“快”的應用特色,并已在裝備、汽車零部件、電子電器等行業超過5000家企業得到深入應用。

    近幾年來三維CAD在應用需求和應用程度上都在快速增長,國産CAXA三維CAD進步水平非常高,這對于促進機械行業的産品創新、提高研發設計水平、提升産品質量都有很大的作用,對于兩化融合也會起到非常好的促進作用。

CAD軟件許可證的監控與調度優化:Lanmantech公司研發的licManager産品充分研究識别IBM  LUM及其他主流授權機制并利用LMT核心計算模式在不影響軟件許可證本身授權機制的基礎上對許可證進行閑置識别、資源調度從而提高許可證的使用率。它的解決方案已被多家世界500強企業所采用。并且可以為企業節省30%左右的許可證費用。

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