計算機輔助設計概述

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1、第1章計算機輔助設計概述第1章計算機輔助設計概述1.1計算機輔助設計的概念計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD），它是計算機科學技術發(fā)展和應用中的一門重要技術。所謂CAD技術，就是利用計算機快速的數值計算和強大的圖文處理功能來輔助工程師、設計師、建筑師等工程技術人員進行產品設計、工程繪圖和數據管理的一門計算機應用技術，如制作模型、計算、繪圖等。計算機輔助設計對提高設計質量，加快設計速度，節(jié)省人力與時間，提高設計工作的自動化程度具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，它已成為工廠、企業(yè)和科研部門提高技術創(chuàng)新能力，加

2、快產品開發(fā)速度，促進自身快速發(fā)展的一項必不可少的關鍵技術。與計算機輔助設計（CAD）相關的概念有：CAE（ComputerAidedEngineering）：計算機輔助分析。就是把CAD設計或組織好的模型，用計算機輔助分析軟件對原設計進行仿真設計成品分析，通過反饋的數據，對原CAD設計或模型進行反復修正，以達到最佳效果。CAM（ComputerAidedManufacture）：計算機輔助制造。就是把計算機應用到生產制造過程中，以代替人進行生產設備與操作的控制，如計算機數控機床、加工中心等都是計算機輔助制造的例子。CAM不僅

3、能提高產品加工精度、產品質量，還能逐步實現(xiàn)生產自動化，對降低人力成本、縮短生產周期有很大的作用。把CAD、CAE、CAM結合起來，使得一項產品由概念、設計、生產到成品形成，節(jié)省了相當多的時間和投資成本，而且保證了產品質量（如圖1-1所示）。圖1-1計算機輔助設計過程計算機輔助設計（CAD）技術是集計算、設計繪圖、工程信息管理、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·5·第1章計算機輔助設計概述。其顯著特點是：提高設計的自動化程序和質量，縮短產品開發(fā)周期，降低生產成本費用，促進科技成果轉化

4、，提高勞動生產效率，提高技術創(chuàng)新能力。可見，計算機輔助設計（CAD）對工業(yè)生產、工程設計、機器制造、科學研究等諸多領域的技術進步和快速發(fā)展產生了巨大影響。1.2計算機輔助設計的范疇計算機輔助設計（CAD）是一個涵蓋范圍很廣的概念。概括來說，CAD的設計對象最初包括兩大類，一類是機械、電子、汽車、航天、輕工和紡織產品等；另一類是工程設計產品等，如工程建筑。如今，CAD技術的應用范圍已經延伸到諸如藝術等各行各業(yè)，如電影、動畫、廣告、娛樂和多媒體仿真（如：模擬霜凍植被受損的過程）等都屬于CAD范疇。CAD在機械制造行業(yè)的應用最早，

5、也最為廣泛。采用CAD技術進行產品設計不但可以使設計人員甩掉圖板，更新傳統(tǒng)的設計思想，實現(xiàn)設計自動化，降低產品的成本，提高企業(yè)及其產品在市場上的競爭能力；還可以使企業(yè)由原來的串行式作業(yè)轉變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設計和生產技術管理體制，縮短產品的開發(fā)周期，提高勞動生產率。如今世界各大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采用CAD/CAM技術進行產品設計，而且投入大量的人力、物力及資金進行CAD/CAM軟件的開發(fā)，以保持自己技術上的領先地位和國際市場上的優(yōu)勢。CAD在建筑方面的應用——計算機輔助建筑設計（CAAD），它為建筑

6、設計帶來了一場真正的革命。隨著CAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟件，CAD技術已開始被廣泛采用，這不但可以提高設計質量，縮短工程周期，還可以節(jié)約2%～5%的建設投資，而近幾年來，每年僅在我國的基本建設投資就有幾千億元之多，如果全國近萬個大小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(yè)中。以前，我國紡織品及服裝的花樣設計、圖案的協(xié)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，而現(xiàn)在國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多

7、、質量高、交貨要迅速，這使得我國紡織產品在國際市場上的競爭力不強。采用CAD技術以后，大大加快了我國紡織及服裝企業(yè)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技術已有十余年的歷史，美國好萊塢電影公司主要利用CAD技術構造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實的手法設計出人工不可能做出的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、物力，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新奇、古怪和難以想象的環(huán)境，獲得極大的票房收入。1.3計算機輔助設計的現(xiàn)狀與發(fā)展計算機輔助設計（CAD

8、）技術產生于20世紀60年代，到現(xiàn)在只是短短的40·5·第1章計算機輔助設計概述多年，但它的技術發(fā)展之快、應用之廣、影響之大，令人矚目，特別是進入20世紀90年代后，隨著計算機軟硬件技術取得了突飛猛進的發(fā)展，以及互聯(lián)網的廣泛應用，這都極大地促進了CAD技術的發(fā)展。CAD技術應用展現(xiàn)出廣闊的