【正文】 的總稱。 CAD 技術(shù)的發(fā)展和形成至今有 50 多年的歷史了，自 20 世紀(jì) 50 年代在美國誕生了第一臺計算機(jī)繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，即CAD 技術(shù)。到目前， CAD 的發(fā)展經(jīng)歷了四次技術(shù)革命。 第一次 CAD 技術(shù)革命──曲面造型系統(tǒng)， 在 60 年代出現(xiàn)的三維 CAD 系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)，它只能表達(dá)基本的幾何信息，不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。進(jìn)入70 年代，只能采用多截面視圖、特征緯線的方式來近似表達(dá)所設(shè)計的自由曲面。隨著計算機(jī)的發(fā)展，當(dāng)三 維曲面造型系統(tǒng)出現(xiàn)時，標(biāo)志著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實(shí)現(xiàn)以計算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息的方式。促使了第一次 CAD 技術(shù)革命的發(fā)生 第二次 CAD 技術(shù)革命──實(shí)體造型技術(shù)， 從 70 年代末到 80 年代初，隨著計算機(jī)技術(shù)的前進(jìn)，同時在 CAD 技術(shù)方面也進(jìn)行了許多開拓， 1979 年世界上出現(xiàn)了第一個完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型 CAD 軟件── IDEAS。由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于 CAD 的模型表達(dá)，給設(shè)計帶來了驚人的方便性。它代表著未來 CAD 技術(shù)的發(fā)展方 向。 第三次 CAD 技術(shù)革命 ─ — 參數(shù)化技術(shù)，在實(shí)體造型技術(shù)逐漸普及時， CAD 技術(shù)的研究又有了重大進(jìn)展。在 80 年代中期，人們提出了參數(shù)化實(shí)體造型方法。進(jìn)入 90 年代，參數(shù)化技術(shù)變得比較成熟起來，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計上存在的簡便易行的優(yōu)勢。 第四次 CAD 技術(shù)革命──變量化技術(shù)，由于計算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，使得現(xiàn)在的 CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性。圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。在 CAD 系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)大大提高了自動化設(shè)計的程度，出現(xiàn)了智能 CAD 新學(xué)科。智能 CAD 把工程數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、知識庫及其專PRO/E 油缸實(shí)體造型畢業(yè)論文 2 家系統(tǒng)、擬人化用戶接口管理系統(tǒng)集于一體。在 CAD 發(fā)展歷史中我們可以看到其技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展與探索之中，促使了 CAD 技術(shù)的繁榮。 目前 CAD 技術(shù)仍在不斷發(fā)展，未來的 CAD 技術(shù)將為新產(chǎn)品設(shè)計提供一個綜合性的環(huán)境支持系統(tǒng)，它能全面支持異地的，數(shù)字化的，采用不同的設(shè)計哲理與方法來設(shè)計工作。 CAD 系統(tǒng)既可以按系統(tǒng)的功能分類，也可以按系統(tǒng)中使用的計算機(jī)的性能和類型分類。目前， CAD 已在電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計 、軟件開發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè) 、工廠自動化、土木建筑、地質(zhì)、計算機(jī)藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 CAM 是指計算機(jī)輔助制造。它是計算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的系統(tǒng)，其核心是計算機(jī)數(shù)值控制 (數(shù)控 )。 CAM 作為整個集成系統(tǒng)的重要一級，向上與 CAD 實(shí)現(xiàn)無縫集成，向下智能、高效地為數(shù)控生產(chǎn) 提供 服務(wù)，這是 CAM 技術(shù) 在今后 發(fā)展 的主要理論依據(jù) 。 CAM 技術(shù)從產(chǎn)生發(fā)展到現(xiàn)在，無論是在硬件平臺，還是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上， CAM 在其功能和特點(diǎn)上都發(fā)生了較大的變化。從 CAM 的 發(fā)展歷程看， CAM 在其 基本處理方式與目標(biāo)對象上主要可分為兩個主要發(fā)展階段 ： 第一 階段的 CAM： APT。 20 世紀(jì) 60 年代 CAM 以大型機(jī)為主， 在專業(yè)系統(tǒng)上開發(fā)的編程機(jī)及部分編程軟件如： FANUC、 Semems 編程機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為專機(jī)形式，基本 的 處理方式是 以 人工或 計算機(jī) 輔助式直接計算數(shù)控刀路 為主 ， 而 編程目標(biāo)與對象也都是直接數(shù)控刀路 的 。因此其缺點(diǎn) 是功能 相對比較 差， 而且 操作困難， 只能 專機(jī)專用。 第二 階段的 CAM：曲面 CAM 系統(tǒng) 。在第一階段缺陷的基礎(chǔ)上，人們又不斷完善，創(chuàng)造出了曲面 CAM 系統(tǒng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般是 CAD/CAM 混合系統(tǒng)， 同時 較好地利用了 CAD 模型，以幾何信息作為最終的結(jié)果，自動生成加工刀路。 于是 在此基礎(chǔ)上， 自動化、智能化程度 取得了 較 大幅度 的 提高，具有代表性的是 UG、 DUCT、 Cimatron、 MarsterCAM 等。 其 基本特點(diǎn)是面向局部曲面的加工方式，表現(xiàn)為編程的難易程度與零件的復(fù)雜程度直接相關(guān)，而與產(chǎn)品的工藝特征、工藝復(fù)雜程度等沒有直接 的 相關(guān)關(guān)系。 科技在不斷的發(fā)展，因此 CAM 技術(shù)也是一個不斷發(fā)展的過程。通過提高 CAM 的技術(shù)，其自動化，智能化水平也不斷提高。由于第二階段的 CAM 存在一定的缺陷性，人們正在醞釀最新一代的 CAM。可以認(rèn)為是第三階段的 CAM： 新一代的 CAM 系統(tǒng)不僅可繼承并智能化判斷工藝 特征，而且具有模型對比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優(yōu)化，效率更高。同時面向整體模型的形式也具有對工件包括夾具的防過切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工藝要求，并開放工藝相關(guān)聯(lián)的工藝庫、知識庫、材料庫和刀具庫，使工藝知識積累、學(xué)習(xí)、運(yùn)用成為可能。 無論是 CAD 還是 CAM，都是我們需要學(xué)習(xí)并且運(yùn)用在專業(yè)知識上的輔助工具。通過了PRO/E 油缸實(shí)體造型畢業(yè)論文 3 解了 CAD 和 CAM 的發(fā)展史，更好的了解了 CAD 和 CAM 系統(tǒng)的功能，更加便于以后對它們的運(yùn)用。 CAD 是一個包括范圍很廣的概念 【 36】 ，概括來說， CAD 的設(shè)計 對象 【 7】 有兩大類，一類是機(jī)械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品；另一類是工程設(shè)計產(chǎn)品，即工程建筑，國外簡稱AEC(Architecture、 Engineering 和 Construction)。而如今， CAD 技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。 CAD 在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采用 CAD 技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計不但可以使設(shè)計人員 39。甩掉圖板 39。，更新傳統(tǒng)的設(shè)計思想，實(shí)現(xiàn)設(shè)計自動化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高勞動生產(chǎn)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 CADCAM 技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，而且投入大量的人力物力及資金進(jìn)行 CADCAM 軟件的開發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國際市場上的優(yōu)勢。 計算機(jī)輔助建筑設(shè)計 (ComputerAidedArchitectureDesign，簡稱 CAAD)是 CAD 在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計帶來了一場真正的革命。隨著 CAAD 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， CAAD 技術(shù)已開始被廣為采用，這不但可以提高設(shè)計質(zhì)量，縮短工程周期， 還可以節(jié)約 2%至 5%的建設(shè)投資，而近幾年來我國每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國大小近萬個工程設(shè)計單位都采用 CAD 技術(shù)，則可以大大提高基本建設(shè)的投資效益。 CAD 技術(shù)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(shè)計、圖案的協(xié)調(diào)、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，而目前國際市場上對紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速，這使得我國紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力 不強(qiáng)。采用 CAD 技術(shù)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(shù)已進(jìn)入到人們的日常生活中，在電影、動畫、廣告和娛樂等領(lǐng)域大顯身手。電影拍攝中利用 CAD 技術(shù)已有十余年的歷史，美國好來塢電影公司主要利用 CAD 技術(shù)構(gòu)造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)的手法設(shè)計出人工不可能做到的布景。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、古怪和難以想像的環(huán)境，獲得極大的票房收入。比如美國的《星球大戰(zhàn)》、《外星人》、《侏羅紀(jì)公園》等科幻片以及完全用三維計算機(jī)動畫制作的影片 《玩具總動員》，都取得了極大的成功。轟動全球的大片《泰坦尼克》應(yīng)用了大量的三維動畫制作，用計算機(jī)真實(shí)地模擬了泰克尼克航行、沉船的全過程。此外，動畫和廣告制作中也充分利用了計算機(jī)造型技術(shù)，實(shí)質(zhì)上也是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還被用于各種模擬器及景物的實(shí)時漫游、娛樂游戲中。 PRO/E 油缸實(shí)體造型畢業(yè)論文 4 近十年來，在 CIMS 工程和 CAD 應(yīng)用工程的推動下，我國計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)應(yīng)用越來越普遍，越來越多的設(shè)計單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來提高設(shè)計效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件。目前，我國從國外引進(jìn)的 CAD 軟件有好幾十種，國內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)、高校和 軟件公司也都立足于國內(nèi)，開發(fā)出了自己的 CAD 軟件，并投放市場，我國的 CAD 技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。 第二節(jié) CAD/CAM 的技術(shù)現(xiàn)狀 一 CAD 技術(shù)的特點(diǎn) CAD 技術(shù) 【 7】 是一項(xiàng)綜合性的，集計算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊等計算機(jī)及其他領(lǐng)域知識于一體的高新技術(shù)；是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分；也是提高設(shè)計水平、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、增強(qiáng)行業(yè)競爭能力的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 CAD 技術(shù)的特點(diǎn)是涉及面廣而復(fù)雜、技術(shù)變化快、競爭激烈，而且投資大、風(fēng)險高、產(chǎn)出高?，F(xiàn)代有名的 CADCAM 軟件都是規(guī)模巨大、功能眾多、 系統(tǒng)復(fù)雜，所以投資大、開發(fā)周期長，難以及時跟上硬件平臺和開發(fā)環(huán)境的迅速發(fā)展，以及廣大用戶需求的變化和不斷增長的要求。 二 CAD 系統(tǒng)的硬件環(huán)境 當(dāng)前 CAD 系統(tǒng)的硬件環(huán)境主要是工程工作站及個人計算機(jī)。工作站是具有高速的科學(xué)計算、豐富的圖形處理及靈活的窗口與網(wǎng)絡(luò)管理功能的交互式計算機(jī)系統(tǒng)，它一般具有 32 位或64 位字長的中央處理器 (CPU)，廣泛采用精簡指令 (RISC)，超標(biāo)量、超流水線及超長指令技術(shù)，具有 Unix 操作系統(tǒng)和 X 窗口管理系統(tǒng)，在一個分布式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行。目前流行的工作站主要有： Sun 公司的 SPARCStation10 工作站，美國惠普 (HP)公司的 HPPA 工作站，DEC 公司的 Alpha 工作站， SGI 工作站及 IBM 公司的 RS6000 工作站。工作站雖然性能優(yōu)越，圖形處理速度快，但價格卻十分昂貴，這在當(dāng)前一定程度上限制了 CADCAM 技術(shù)的推廣。 以前，個人計算機(jī)和工作站相比在計算、圖形、網(wǎng)絡(luò)及并行處理等方面均有較大的差別。個人計算機(jī)上運(yùn)行的 DOS 及 Windows 等系統(tǒng)軟件在可靠性、安全性及效率等方面也不如工作站上的系統(tǒng)軟件。然而，隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，個人計算機(jī)的計算能力、圖形處理能力的不斷提高 和操作系統(tǒng)的逐漸完善，使其與專業(yè) RISCUnix 工作站的性能差距逐漸縮小。尤其是 Intel 的 PentiumPro 和 PentiumⅡ芯片以及 Microsoft 的 WindowsNT 的發(fā)布，使得個人計算機(jī)在性能上完全具備了與中低檔工作站競爭的實(shí)力，加之個人計算機(jī)價格低廉，這使其在普及 CAD 應(yīng)用中起到了工作站所不能代替的作用。 三 當(dāng)今 CADCAM領(lǐng)域的主流技術(shù) PRO/E 油缸實(shí)體造型畢業(yè)論文 5 （一） 基礎(chǔ)造型技術(shù) (參數(shù)化設(shè)計、變量化設(shè)計及特征造型技術(shù) ) 在 CAD 技術(shù)發(fā)展的初期， CAD 僅限于計算機(jī)輔助繪圖，隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展， CAD 技術(shù)才從二維平面繪圖發(fā)展到三維產(chǎn)品建模，隨之也就產(chǎn)生了三維線框造型、曲面造型以及實(shí)體造型技術(shù)。而如今參數(shù)化及變量化設(shè)計思想和特征造型則代表了當(dāng)今 CAD技術(shù)的發(fā)展方向。 傳統(tǒng)的 CAD 繪圖軟件都是用固定的尺寸值定義幾何元素，要進(jìn)行圖面修改只有刪除原有的線條后重畫，而新產(chǎn)品的打樣設(shè)計不可避免的要進(jìn)行多次的修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化，而且大多數(shù)設(shè)計工作都是在原有設(shè)計基礎(chǔ)上的改進(jìn)。因此，新的 CAD 系統(tǒng)都增加了參數(shù)化和變量化設(shè)計模塊，使得產(chǎn)品的設(shè)計圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動修 改圖形，這可以減少大量的重復(fù)勞動，減輕設(shè)計工作量。 參數(shù)化設(shè)計一般是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系，參數(shù)的求解較簡單，參數(shù)與設(shè)計對象的控