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摘 要 随着计算机科学与信息技术的发展,机械制造“一体化”不断发展.计算机辅助几何设计对制造业的变革产生了深远的影响.
关 键 词 机械制造；一体化；CAD
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-006-2
经过二十世纪计算机科学技术的高速发展,机电一体化在机械制造行业内开始广泛应用,计算机辅助几何设计（CAD）技术依靠强有力的计算速度和高效率的图形处理能力,在工程界辅助机械设计和制造师进行高效率和极具创新性的工程和产品设计.可以说,在未来的几十年来,一体化技术和计算机辅助几何设计的水平会成为影响一个国家工业水平的关键因素.
1.CAD技术的发展
CAD技术在20世纪50年代兴起,随着计算机绘图技术的进步而发展.传统的CAD技术出发点是用通俗的三视图技术（即我们熟知的前视图,左视图,俯视图）来表达零件结构,最初的二维计算机几何设计技术就是通过二维图纸来交流技术与产品,但还不能完全表达三维实体,主要是通过较简单的线框造型来表示三维结构,但是这种初期的造型技术只能表达基础的结构信息,无法清楚表达其几何结构之间的拓扑关系,更无法实现CAM（计算机辅助制造）与CAE（计算机辅助计算）,如图1.
随着计算机图形算法的进步,人们开始能够在计算机上操作曲线与曲面问
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为了进一步的探索计算机辅助设计与计算机辅助计算的一体化技术,在1979年SDRC公司开发了世界上第一台完全基于实体造型技术并集成计算机辅助设计与计算机辅助计算功能的软件——I-DEAS.实体造型技术相比曲面造型系统能更加准确体现产品的结构信息,终于在理论上实现了CAD、CAM、CAE的统一模型表达,很大程度提高了机械设计的工作效率.实体造型技术的发展与应用也为计算机辅助设计历史翻开了新的一页.但是由于实体造型技术需要耗用海量的计算机内存来进行数据处理,受计算机硬件发展的限制,实体造型技术未能迅速在整个行业广泛应用.
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到了20世纪80年代中期,计算机辅助设计技术出现了参数化实体造型这一新的方向.其主要的特征在于：基于特征、全尺寸约束等.随着计算机技术的快速发展,计算机硬件成本大度下降,CAD技术也广泛在中小企业内应用,参数化技术进一步发展与完善,使得其在通用零部件设计上的特点得到了充分体现.
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在参数化技术的基础上,变量化技术在继承其主要优点的同时,进行了更进一步的优化与创新.变量化技术的应用为CAD技术的发展带来了更大空间和机遇.目前的CAD技术基础理论主要是以PRO/E（即目前的CERO前身）为代表的参数化造型技术和SDRC公司的I-DEAS为代表的变量化造型理论,这两大技术都是基于实体造型技术的计算机辅助几何设计技术.
CAD技术的优点在于：
1）能够有效减少机械设计人员的绘图工作量.
2）减少技术人员各工序间的协调与技术交流时间.
3）减少直接设计费用.
4）提高设计和制造精度.
5）便于企业的内部管理和对外技术交流与联系.
7）能够更加广泛应用标准和标准设计,建立标准库.
2.CAD系统组成与常用CAD软件
本篇论文来源 http://www.sxsky.net/jisuanji/jsjgl/408654.html
CAD系统是以计算机硬件上运行,主要由系统和支撑软件组成,并以应用软件为主的面向设计问题的数据处理系统.
CAD的基本功能包括快速数据运算与几何建模功能、信息存储和快速检索及处理能力等.
系统软件主要是用于计算机的正常运行、操作和计算机程序的翻译与运行,包括windows 7,UNIX以及语言编译系统VB、C++等,支撑软件则是为CAD/CAE而开发的通用软件,计算机分析软件ANSYS/ABAQUS/MARC等,图形支撑软件AutoCAD/Catia等.
世界现在的主流CAD软件如图2.其中CATIA是美国达索公司开发的世界一流CAD/CAM软件.其形成了产品生命周期的CAD/CAM/CAE/PDM的一体化体系,为数字化企业提供电子商务的完整工具,完成了产品从初步设计到售后服务的全过程仿真.能够为机械设计制造及生物能源等各行各业提供各类完整的解决手段.
美国参数技术公司（PTC）的PRO/E的特点是面向对象的参数化建模方法,具有统一的数据库管理功能,其集成了产品设计制造与装配、模具设计与加工、逆向开发与钣金模具制造、产品数据信息处理等模块.且带有多种图形文件接口.其主要是用于机械设计与制造加工企业.
Solidworks也是达索公司推出的针对机械设计与制造加工行业的图形设计软件,其具有操作简单,界面使用方便,菜单可读性强等特点,具有各类数据接口且各类格式通用转换,装配体设计技术采用自上而下的装配方法.
此外,UG的CAM模块,AutoCAD在二维CAD绘图领域都各具特色.
3.结论
CAD技术是计算机信息科学与工程设计相结合形成的新兴科技,作为工程中最有影响的技术之一,在航空航天,机械工程、车辆工程、船舶工程、土木建筑等各行业内广泛应用.在未来,计算机辅助几何设计未来的发展趋势主要体现在智能化,集成化,标准化,协同化/网络化这四个方面.
智能化：通过人工智能理论,将人工智能技术与CAD结合,使计算机学会人类的思考模式和智能决策行为.
协同化/网络化：借助网络技术,进行异地与异时的协同工作与交流,缩短产品设计周期.
集成化：系统内部各模块高度集成.
参考文献
[1]童秉枢.现代CAD技术[M].北京：清华大学出版社,2000.
[2]唐荣锡.CAD/CAM技术[M].北京：北京北航出版社,1994.
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