計算機輔助設計的優缺點與發展

時間：2024-08-01 14:36:28 振濠計算機輔助設計

計算機輔助設計的優缺點與發展

　　CAD技術已廣泛地應用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，是必不可缺少的一部分。下面是小編為大家搜索整理的關于計算機輔助設計的優缺點與發展，歡迎參考閱讀!

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　　1、計算機輔助設計的發展

　　計算機輔助設計的研究構想發端于1950年，但最早記錄是在1963年。出現了這套以電腦主機、顯示屏、光電筆和鍵盤為工具的圖形畫線系統得到實現。這套圖形畫線系統開發和引進了許多計算機繪圖的基本思想和技術，使用戶可以運用電腦畫出直線、復雜曲線以及簡單的標準部件。但是最初僅僅被簡單的做為圖板的替代品，到70年代的時候CAD技術特點主要是交互式二維繪圖和三維線框模型，利用解析幾何的方法定義有關圖素(如點、線、圓等)來繪制或顯示直線、圓弧組成的圖形。這種初期的線框模型系統只能表達圖形的基本信息，無法實現計算機輔助工程分析(CAE)和計算機輔助制造(CAM)。直到后來的二維制圖過度到三維建模再到現在的集產品的構思、功能設計、結構分析、加工制造、數據管理于一體的智能CAD技術，計算機輔助設計經歷了一個漫長又曲折的發展歷程。在今天，CAD技術越來越廣泛的用于設計、生產中。

　　2、CAD 繪圖的優勢

　　1.繪圖快捷

　　我在教學過程中與學生們交流，大家都同感以前我們畫工程制圖是手工畫，畫一張完整的圖紙，要花費大量的時間和精力，而且要注意圖紙的整潔，線條的寬度，字體的美觀，令大家倍感疲憊。現在用CAD就完全沒有這方面的問題，粗細線條全用“特性”來規范，一目了然。尺寸也相當準確，在命令提示行里輸入多少就是多少，十分精準。畫線線連結的時候CAD尺寸方面的優勢就更加明顯，比如畫圓與直線相切的時候，手工繪圖只能憑感覺覺得差不多就畫上去，怎么看都不對稱。用CAD畫，打開對象捕捉就能把切點給抓進來，又快又準!尺寸標注更是快捷，方便。只要自己設計好標注格式，計算機就能按要求標出來。插入文字也很方便，在多行文本編輯器里輸入文字內容就能出來絕對標準的國標字，粗糙度、標題欄等做成塊就可以隨意插入，不用逐個地畫了，用起來確實很快!

　　2.保管方便

　　CAD軟件制作的圖形、圖象文件可以直接存儲在軟盤、硬盤上，資料的保管，調用極為方便。你可以將設計項目刻錄成光盤，數據至少可以保存50年。

　　3.三維創建更實用

　　機械設計師在設計時總是先構思后表達，由于腦海中構思出的產品形狀是三維的，因而直接建立反映產品真實幾何形狀的三維實體模型自然是理想的表達方式。這可使機械設計師更加專注于產品設計本身，而不是產品的圖形表示，符合機械設計師的創新意識。由于CAD三維設計得到的三維立體圖具有直觀、易于理解等特點，不僅能促進機械設計師的思維深入，有利于設計的擴展，而且也便于與他人進行交流。三維機械設計不僅可以方便地描述對象的形狀、大小和位置等幾何特征，而且還可以賦予設計對象以顏色、紋理等多種信息，達到對設計對象幾何形狀確切的數學描述和工作狀態的物理模擬，從而更充分、準確、全面、真實地表達設計者的意圖。

　　3、CAD技術的缺點

　　目前有些單位用CAD三維軟件做出的三維模型僅為效果圖，并沒有用在整體空間設計和受力分析，只是把用手工出圖轉變為計算機出圖的現狀。如果只停留在這個階段，就失去CAD輔助設計的作用。

　　設計師關注的往往是設計的局部，CAD制圖對全局的把握有一定影響，使得整個零件機構、建筑物的比例、體量失控。CAD的精確性，使得方案設計中需要的模糊性、隨機性被扼殺，設計缺乏靈感。另一方面CAD軟件功能的局限性以及設計師對軟件掌握的熟練程度，使得設計師好的靈感、創意不能通過CAD表達出來，設計師的思想、思路、靈感被束縛。

　　精通CAD技術的設計人員不足。大部分人員沒有受過專門的訓練，對它的功能了解不夠，可是在科技飛速發展的今天你學習的步伐永遠追不上電腦、外設、CAD軟件的更新、升級步伐。

　　其次，CAD對物質財力的浪費更甚。一個院所要想實現微機制圖其硬件設備如：電腦、工作站、繪圖儀、復印機、掃描儀、數字化儀、數碼相機、可錄光驅、UPS等的投資不菲，它的軟件投資也居高不下，再加上操作系統軟件、常用辦公軟件其花費驚人。

　　4、CAD技術的發展趨勢

　　隨著計算機性能的提高，網絡通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD技術必將有一個超乎想象的。個人根據查找資料認為CAD技術可能有幾大發展趨勢：

　　(1)隨著硬件在觸摸屏技術的方面的飛速發展，未來三維CAD技術的發展將與硬件的發展緊密的結合，將開發出更為靈活的設計軟件，通過指尖(或觸摸筆)在觸摸屏上的點擊、滑動等動作，可以方便的實現點、線面的設計，從而實現工程師對產品的設計。在該技術的支撐下，可以隨心所欲的按照自己的設計思路進行設計及修改。

　　(2)借鑒游戲技術的發展，一方面使得所設計產品更為逼真(實時渲染技術)，更加接近最終制造的產品;同時可以借鑒游戲操縱桿技術，實現更好的操作。另一方面，三維打印技術與CAD技術的完美結合將迅速縮短產品設計的周期，提高產品設計的質量。

　　(3)隨著網絡技術的發展，通過互聯網，工程師可以如網絡審圖(圈紅)、會簽等，實現異地的協同設計。

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　　一、CAD/CAM的重要性

　　在當今的市場競爭中，誰能滿足用戶的要求，誰就能占有優勢。人們對產品的質量，更新換代的速度，以及產品從設計、制造到投入市場的周期要求越來越高。為滿足消費者多樣化、個性化和中小批量化的要求，軟件必須設計周期短，生產更柔性。傳統的設計及批量生產方式面臨著嚴峻的挑戰。CAD/CAM技術就是為了滿足這些需求而采用的一種新方法。CAD/CAM的發展必將有利于發揮設計人員的創造性，提高企業的設計、生產及管理的水平，提高企業的市場競爭力。

　　計算機輔助設計及計算機輔助制造是計算機技術在機械加工領域中的主要兩個方面。它的出現使人們在產品的設計和產品生產中大大節省了時間，提高了效率，使產品的設計和制造實現了自動化，人們通過整個系統(CAD/CAM)實現了對產品的設計、制造全過程的信息進行處理。具體來說，CAD/CAM可以實現零件造型、計算分析、工程繪圖、結構分析、優化設計、計算機輔助工藝規程設計、計算機輔助編程、模擬仿真、工程數據管理、信息傳輸與交換、特征造型等。

　　二、CAD/CAM的發展過程和應用現狀

　　二十世紀四五十年代計算機的出現為CAD/CAM的發展奠定了物質基礎。六十年代美國人提出了人機交流、計算機圖形及交互技術等理論，從而為CAD/CAM技術的發展奠定了理論基礎。七十年代，交互計算機圖形學及計算機繪圖技術日趨成熟，并得到廣泛發展，面向中小企業的CAD/CAM開始出現。在制造領域，美國辛辛那提公司研制出了一種柔性制造系統(FMS)，但由于計算機技術的限制，其所能解決的問題只是一些簡單的產品設計制造問題。

　　八十年代由于各種新的技術發展，在制造領域出現了產品設計過程相關的輔助軟件，如計算機輔助工藝規劃(CAPP)、計算機輔助質量控制(CAQ)等。特別值得一提的是，在這些輔助技術的基礎上，八十年代后期出現了計算機集成制造系統(CIMS)，它將CAD/CAM技術推向了一個更高的層次。到了九十年代，CAD/CAM已經走出了它的初級階段，進一步向標準化、集成化、智能化發展。到了二十一世紀，CAD/CAM已經發展并應用于各行各業，其銷售收入也節節攀升，僅2002年其全球銷售額就達近100億美元，并且以每年10%左右的速度增長。綜上所述，我們不難發現CAD/CAM系統的社會需求量非常大，發展應用的前景也十分廣闊。

　　三、CAD/CAM在我國發展的情況

　　我國早在二十世紀七十年代就已經開展了CAD/CAM技術的研究。在八十年代，我國進行了大規模的CAD/CAM技術研究和開發。在“九五”計劃期間，國家科委將CAD應用作為四大工程之一(先進制造技術、先進信息工程、CIMS工程、CAD應用工程)。

　　四、CAD/CAM技術在工業中的應用

　　隨著科學技術的發展，CAD/CAM技術日益成熟，已經廣泛應用于工程技術、機械制造等領域，成為一個技術含量密集的產業，特別是在機械、農業、化工、航天、航空、軍事、汽車、電力、船舶、建筑等行業中的應用已經較為普遍。

　　CAD系統的應用解決了產品設計數字化問題，影響和改變著工業的各個方面，使傳統的產品設計技術及方式發生了深刻的變革，大大提高了設計的質量和效率。CAM系統的應用解決了實際產品的加工制造問題，提高了零部件的加工精度和產品的制造質量。CAD/CAM技術的應用，充分發揮了計算機及設備的能力，把計算機的高速度、準確性和大存儲量與技術人員的思維能力、綜合分析能力結合起來，從而大幅提高了生產效率，縮短了產品的研發周期，提高了設計和制造的質量，節約了原材料和能源，加速了產品更新換代，提高了企業的競爭能力。

　　近年來，一批反映時代潮流的商品化CAD/CAM軟件在我國廣泛使用，如Pro/E、CATIA、UG、Cimatron等。另外，國內一些公司開發出了一批具有自主知識產權的CAD/CAM系統，如廣州紅地技術公司推出的金銀花CAD系統、北航海爾公司開發的CAXA系列軟件、武漢開目系列軟件等。這些系統已具有很強的實用性和先進性，價格大大低于國外軟件，進一步促進了CAD/CAM技術在我國的應用和發展。

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