CAD研究现状与发展趋势.docx

CAD研究现状与发展趋向 CAD研究现状与发展趋向 CAD研究现状与发展趋向 CAD 的研究现状及发展趋向 计算机协助设计技术是电子信息技术的一个重要构成部分；是促使科研成就开发和转变、实现设计自动化、加速公民经济发展和国防现代化 的一项重点新技术；是提升产品和工程设计水平、降低耗费、缩短科研和新产品开发周期、大幅度提升劳动生产率的重要手段；是科研单位提升 自主研发能力和管理水平、参加国际竞争的重要条件；也是进一步向计算机协助制造、计算机集成制造系统发展的重要基础。 CAD 技术的发展与应用水平已经成为一个国家科学技术现代化和工业现代化的重要标记之一，它使产品设计工作的内容和方式发生了 根天性改革，完好改变了传统手工设计画图的方式，极大地提升了产品开发的速度，提升了设计精度。这一新技术的应用将人类的聪慧才华 和创办能力与计算机高速而精准的计算能力、大容量的储蓄和数据办理功能联合起来，使二者相辅相成。 初期的 CAD 也就是计算机画图，以达成图形的设计与绘制工作为主。经过 40 多年 的研究与应用， CAD 的见解已发生了实质飞奔，它不只包含图形办理 ，还包含见解设计、造型设计和原理样机设计等内容。它汲取和运用了更多的与设计技术相关系的科学技术和理论，以及优化设计、靠谱性设计、有限元分析 、价值分析和系统工程等知识。与传统设计方法比较， cad 完好改变了设计的方式，提出了 新的设计理念，把设计人员从繁琐、机械的设计工作中解脱出来 ，将精力和聪慧才华转移到创办性的设计过程中，大大提升了产品设计的精度和靠谱新，缩短了产品设计周期，降低了产品的成本。 1、CAD 建模技术的研究和发展 建模技术是 CAD 的核心技术，建模技术的研究、发展和应用，就代表了的研究、发展和应用。以下列图给出了建模技术的发展状况。图中明确显示了从  CAD 技术 50 年月至 今建模技术的发展经历了二维建模、三维几何建模（包含线框建模、曲面建模、实体建模）、特点建模（包含参数化和变量化建模）及产品集成建模的发展过程。 二维建模是最先的 CAD 技术用来解决二维画图问题的， 今后发展为三维的几何建模技 术。三维几何建模又分为线框建模、曲面建模和实体建模。线框建模是以线来结构三维物体，其主要算法是空间自由曲线的拟合和表达相对简单。曲面建模是由曲面来构 造三维物体，其主要算法是自由曲面或雕塑曲面的生成算法等，其算法较为复杂。实体建模是构成真切的实体，其算法比较复杂。在实体建模技术研究中提出了好多算法， 常用的有界限表示法 B-rep 和几何结构法 CSG 。为了一致几何建模的表示，还研究开发了新的算法 即非平均有理  B 样条（  NURBS  ）算法。这种算法在几何建模中起了重要的作用。随 着几何建模技术的发展和实质应用的要求，到  80 年月后期又出现了参数化和变量化的 建模技术。参数化建模技术一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数 来商定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显示对应关系， 设计结果的改正受尺寸驱动。这种 CAD 系统最早推出的是 PTC 公司的 Pro/Engineer 。变 量化建模技术是指设计对象的改正需要更大的自由度，经过求解一组拘束方程来确立 产品的尺寸和形状。拘束方程可以是几何关系，也可以是工程计算条件，设计结果的 SDRC 公司的 VGX 。这一技术应用到 改正受拘束方程的驱动。变量化建模的代表是 SDRC 产品 I-DEAS Master Series 系统中。 VGX 为 CAD 软件带来了空前的易用性。特点建模是 CAD 建模方法的一个新发展。特点建模是着眼于更好地表达产品圆满的功能和生产管 理信息，为成立产品的集成信息模型服务。特点包含了产品的特定几何形状、拓扑关系、典型功能、画图表示方法、制造技术和公差要求等。特点的引用直接表现了设计企图，使得成立的产品模型更简单为人理解和组织生产。 产品集成建模是面向产品生命周期的关系型产品模型的见解。这一见解的提出，较 好地解决了信息在设计、制造、查验和装置等环节的共享问题，圆满地描绘了产品在见解设计——装置设计——部件设计全过程中的各样属性和互相关系，实现了产品 生命周期中的内部描绘信息 （如产品设计、计划、加工、查验等信息） 和外面过程信息（如内部描绘信息所依靠的环境、知识和规则等） 的集成。这种产品集成建模技术仍在研究中。 2、数据管理技术的研究和发展 CAD  技术的研究和应用中，数据管理技术是其又一重要的技术，特别是在  CAD  集 成系统中更加重要。数据管理的研究开发经历了文件管理、数据库管理和产品数据管 理（ PDM ）三个阶段。在 70 年月以前，主要靠文件系统对数据进行管理；到 1968 年美 国 IBM 公司研制了第