劉家念（天津市河西區(qū)職工大學，天津　300202）

CAD發(fā)展歷程與前景分析

劉家念
（天津市河西區(qū)職工大學，天津300202）

摘要：CAD技術經(jīng)歷了五個階段的發(fā)展歷程，其作為一種綜合高新技術，在科技發(fā)展的進程中具有深遠的影響。我國CAD技術與世界先進國家進行比較，在技術研發(fā)的各方面及其應用領域上還存在著一定的不足，基于目前存在的問題，以后CAD發(fā)展趨勢為集成化、網(wǎng)絡化、智能化、標準化。

關鍵詞：機械CAD優(yōu)越性；發(fā)展歷程；發(fā)展趨勢

計算機輔助設計（CcomputerAided Design）的英文縮寫為CAD，是指在實踐生產(chǎn)設計過程中，借助計算機的系統(tǒng)功能，幫助設計人員進行設計方面相關活動的總稱。其涵蓋的內容非常廣泛，例如我們在設計過程中經(jīng)常涉及到的有限元分析、計算機模擬仿真、計算機二維和三維繪圖等。隨著科技的進步與發(fā)展，CAD技術已經(jīng)滲透到我們的郵電與電子、航空與航天、機械與紡織、建筑與船舶等領域，機械CAD即在機械設計過程中，2將CAD技術具體運用到產(chǎn)物的一項綜合高新技術。

1　CAD的優(yōu)越性

（1）CAD技術可以提高工作效率，縮短設計周期，與傳統(tǒng)的設計方法相比，其設計效率可提高3-5倍以上。隨著交互式圖形技術，特別是可視化技術的提高，其效率會有更明顯的增長。

（2）CAD技術可以降低成本，與傳統(tǒng)的設計方法相比，它可以大幅度節(jié)省勞動力，并且優(yōu)化設計可以節(jié)省原材料，其經(jīng)濟效益是很可觀的。

（3）CAD技術可以改進設計方法，提高設計質量。CAD的優(yōu)化設計方法有助于改進工藝參數(shù)和產(chǎn)品結構，另外數(shù)據(jù)庫中的信息、技術知識可以實現(xiàn)共享，為產(chǎn)品設計提供專業(yè)的科學的理論基礎。

2　CAD的發(fā)展歷程

截止到目前，CAD技術已經(jīng)經(jīng)過了50多年的歷程，縱觀CAD的整個發(fā)展歷程，可以分為這樣五個階段：

（1）初始準備階段，1959年12月在MIT召開的一次計劃會議上，明確提出了CAD的概念。

（2）研制試驗階段，1962年，美國MIT林肯實驗室的博士研究生I.E.Sutherland發(fā)表了“Sketchpad人機交互圖形系統(tǒng)”的論文，首次提出計算機圖形學，交互技術，分層存儲的數(shù)據(jù)結構新思想，實現(xiàn)了人機結合的設計方法。1964年美國通用汽車公司和IBM公司成功研制了將CAD技術應用于汽車前玻璃線性設計的DAC-I系統(tǒng)。這是CAD第一次用于具體對象上的系統(tǒng)，在那之后CAD的發(fā)展速度得到了迅猛的發(fā)展。

（3）技術商品化階段，20世紀70年代，CAD技術開始步入實用化，從二維技術發(fā)展到三維技術，開發(fā)CAD技術的軟件公司開始層出不窮。

（4）高速發(fā)展階段，20世紀80年代開始，CAD技術進入了高速發(fā)展階段。隨著科學技術的迅速發(fā)展，計算機的成本大幅度下降，計算機硬件和軟件的功能提高的同時價格不升反降，使CAD的硬件配置和軟件開發(fā)能夠滿足中、小型企業(yè)的承受能力，從此CAD技術不在被大企業(yè)壟斷。Autodesk公司1982年推出微機輔助設計與繪圖軟件系統(tǒng)AutoCAD，隨后多次更新版本，完善系統(tǒng)功能，在CAD發(fā)展的歷程中產(chǎn)生了巨大的影響。

（5）全面普及階段，20世紀90年代開始，CAD技術在設計領域得到了廣泛應用，成為工程界一種重要的設計手段。

3　機械CAD在我國的應用現(xiàn)狀

我國在CAD技術上的研究較國外要晚一些，20世紀70年代，開始有為數(shù)不多的企業(yè)和高校研究計算幾何的數(shù)學理論、工程制圖的方法和布局、布線的計算方法。80年代初開始引進了CAD成套系統(tǒng)，80年代中后期，CAD技術有了較大發(fā)展，人們逐漸意識到了這一技術的優(yōu)勢。90年代初誕生了具有獨立版權的CAD系統(tǒng)，90年代中后期開發(fā)了應用于檔案管理及繪圖、分析計算的機械CAD軟件。隨著工業(yè)發(fā)展對科技的要求更高，國內對于CAD技術的開發(fā)、研究和應用取得了較大的進展。但是與世界先進國家進行比較，在技術研發(fā)的各方面及其應用領域上還存在著一定的不足。國內的CAD軟件多功能性比較差，集成化程度不高、穩(wěn)定性能差，沒有足夠的市場競爭優(yōu)勢，CAD設計技術在制造業(yè)領域的應用比例不高?；谝陨系葌€因素，使得CAD技術不能夠在我國機械制造業(yè)中發(fā)揮其巨大的作用。

4　機械CAD的發(fā)展趨勢

隨著CAD技術應用領域的不斷普及，CAD技術正向著集成化、智能化、標準化和開放性的方向發(fā)展。

開放性主要體現(xiàn)在進戶端、系統(tǒng)的工作平臺、應用開發(fā)環(huán)境及與其他系統(tǒng)進行的信息交換等方面。對一個系統(tǒng)是否實用且能否轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的基礎起到?jīng)Q定性作用。

集成化包括三個方面含義，一是CAD功能將多種集成形式匯集成一體，成為各應用領域一體化的解決方法，推動各領域信息化進程，進而使得其生產(chǎn)效率得以提高。二是CAD利用網(wǎng)絡計算的環(huán)境功能實現(xiàn)各地區(qū)、各領域之間的集成。三是將CAD技術中的算法、功能模塊及系統(tǒng)匯集在一起，并做成芯片來提高CAD整體系統(tǒng)的運行效率。

為滿足各領域對CAD應用的實踐要求，CAD必然朝著智能化方向發(fā)展。智能CAD是在深入研究人類設計的思維模型的同時，將現(xiàn)有的CAD技術、智能技術很好的相結合應用到其中，并利用信息技術實現(xiàn)表達。這樣的CAD系統(tǒng)既高效，又給智能領域帶來新的技術手段。智能CAD的發(fā)展將深刻的影響著信息科學的發(fā)展。

現(xiàn)如今，支撐CAD的軟件正進入ISO標準和工業(yè)標準，零標準化方法和標準化部件庫也已成為CAD系統(tǒng)中必要的組成部分。我國應采取主動貫徹ISO10303《產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換標準》中所提倡的方針，針對國內現(xiàn)實的生產(chǎn)實際需求和發(fā)展前景，盡快實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調自主開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)模型。完善的標準化體系則是我國CAD軟件開發(fā)及技術應用實現(xiàn)與世界接軌所必須完成的一項任務。

今后CAD技術將會朝著集成化、網(wǎng)絡化、智能化更深層次的方向發(fā)展。在計算機圖形和幾何造型技術上由二維向三維發(fā)展，與圖形學發(fā)展相關的硬件也將成為人們研究、開發(fā)的一個重點。

結語

CAD技術的發(fā)展對科技進步、工業(yè)技術改革有著深遠的影響。面對更加激烈的市場競爭，國內各領域應將提高產(chǎn)品質量放到第一位，將研發(fā)周期縮短，提高市場競爭力，實現(xiàn)效益的最大化。因而研發(fā)出代表世界先進水平的機械CAD軟件，才能逐步縮短與國外的差距，同時CAD技術的快速發(fā)展也是實現(xiàn)這一目標的有力武器。

參考文獻

[1]陳琪，徐琳琳，高潔.CAD技術發(fā)展趨勢[J].制造業(yè)信息化，2002.

[2]段清.CAD技術在機械工程設計中的發(fā)展與應用[J].山西科技，2005（05）.

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A