CAD發展歷程與前景分析

劉家念（天津市河西區職工大學，天津　300202）

CAD發展歷程與前景分析

劉家念
（天津市河西區職工大學，天津300202）

摘要：CAD技術經歷了五個階段的發展歷程，其作為一種綜合高新技術，在科技發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發展趨勢為集成化、網絡化、智能化、標準化。

關鍵詞：機械CAD優越性；發展歷程；發展趨勢

計算機輔助設計（CcomputerAided Design）的英文縮寫為CAD，是指在實踐生產設計過程中，借助計算機的系統功能，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展，CAD技術已經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技術具體運用到產物的一項綜合高新技術。

1　CAD的優越性

（1）CAD技術可以提高工作效率，縮短設計周期，與傳統的設計方法相比，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，與傳統的設計方法相比，它可以大幅度節省勞動力，并且優化設計可以節省原材料，其經濟效益是很可觀的。

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

2　CAD的發展歷程

截止到目前，CAD技術已經經過了50多年的歷程，縱觀CAD的整個發展歷程，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發表了“Sketchpad人機交互圖形系統”的論文，首次提出計算機圖形學，交互技術，分層存儲的數據結構新思想，實現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。這是CAD第一次用于具體對象上的系統，在那之后CAD的發展速度得到了迅猛的發展。

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

（4）高速發展階段，20世紀80年代開始，CAD技術進入了高速發展階段。隨著科學技術的迅速發展，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能夠滿足中、小型企業的承受能力，從此CAD技術不在被大企業壟斷。Autodesk公司1982年推出微機輔助設計與繪圖軟件系統AutoCAD，隨后多次更新版本，完善系統功能，在CAD發展的歷程中產生了巨大的影響。

（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，開始有為數不多的企業和高校研究計算幾何的數學理論、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，80年代中后期，CAD技術有了較大發展，人們逐漸意識到了這一技術的優勢。90年代初誕生了具有獨立版權的CAD系統，90年代中后期開發了應用于檔案管理及繪圖、分析計算的機械CAD軟件。隨著工業發展對科技的要求更高，國內對于CAD技術的開發、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、穩定性能差，沒有足夠的市場競爭優勢，CAD設計技術在制造業領域的應用比例不高。基于以上等個因素，使得CAD技術不能夠在我國機械制造業中發揮其巨大的作用。

4　機械CAD的發展趨勢

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展。

開放性主要體現在進戶端、系統的工作平臺、應用開發環境及與其他系統進行的信息交換等方面。對一個系統是否實用且能否轉化為現實生產力的基礎起到決定性作用。

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，進而使得其生產效率得以提高。二是CAD利用網絡計算的環境功能實現各地區、各領域之間的集成。三是將CAD技術中的算法、功能模塊及系統匯集在一起，并做成芯片來提高CAD整體系統的運行效率。

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展。智能CAD是在深入研究人類設計的思維模型的同時，將現有的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表達。這樣的CAD系統既高效，又給智能領域帶來新的技術手段。智能CAD的發展將深刻的影響著信息科學的發展。

現如今，支撐CAD的軟件正進入ISO標準和工業標準，零標準化方法和標準化部件庫也已成為CAD系統中必要的組成部分。我國應采取主動貫徹ISO10303《產品數據表達與交換標準》中所提倡的方針，針對國內現實的生產實際需求和發展前景，盡快實現統一協調自主開發軟件的數據模型。完善的標準化體系則是我國CAD軟件開發及技術應用實現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、網絡化、智能化更深層次的方向發展。在計算機圖形和幾何造型技術上由二維向三維發展，與圖形學發展相關的硬件也將成為人們研究、開發的一個重點。

結語

CAD技術的發展對科技進步、工業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品質量放到第一位，將研發周期縮短，提高市場競爭力，實現效益的最大化。因而研發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技術的快速發展也是實現這一目標的有力武器。

參考文獻

[1]陳琪，徐琳琳，高潔.CAD技術發展趨勢[J].制造業信息化，2002.

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

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A