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CAD(Computer Aided Design)——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),，是利用計(jì)算機(jī)軟件及其相關(guān)的硬件設(shè)備,，通過強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力,，幫助工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行計(jì)算分析,、信息存儲(chǔ),、圖形繪制,、實(shí)物模擬等各項(xiàng)工作的一種技術(shù)和方法,。 CAD誕生于20世紀(jì)60年代,，美國麻省理工學(xué)院于1963年首次提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù),、分層存儲(chǔ)符號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新的思想,，到了60年代中后期,，專用CAD系統(tǒng)開始問世，標(biāo)志著CAD技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入初步應(yīng)用階段,，但由于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)施的昂貴,，只有美國通用汽車公司和美國波音航空公司使用自行開發(fā)的交互式繪圖系統(tǒng)。 隨著時(shí)間的推移,，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和普及,，CAD歷經(jīng)了五次重大技術(shù)革命。 第一次CAD技術(shù)革命——曲面造型 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),。這種初期的線框造型系統(tǒng)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,，計(jì)算機(jī)先后出現(xiàn)了鼠標(biāo)和光柵掃描圖形顯示器,，使繪圖更便于操作，圖形顯示分辨率不斷提高,，給CAD技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了平臺(tái),。 此間飛機(jī)及汽車制造中遇到了大量的自由曲面問題，當(dāng)時(shí)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(jì)的自由曲面,。由于三視圖方法表達(dá)的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)完成后,，制作出來的樣品與設(shè)計(jì)者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況,。 這時(shí)法國人提出了貝賽爾算法，使得人們?cè)谟糜?jì)算機(jī)處理曲線及曲面問題時(shí)變得可以操作,，同時(shí)也使得法國的達(dá)索飛機(jī)制造公司的開發(fā)者們,，能在二維繪圖系統(tǒng)CADAM的基礎(chǔ)上，開發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法,，推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA,。 它的出現(xiàn)，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息,，同時(shí)也使得具有繪圖、二維線框模型建立,、三維結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)加工功能的CAM技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ),。曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命，改變了以往只能借助油泥模型來近似準(zhǔn)確表達(dá)曲面的落后的工作方式,。 第二次CAD技術(shù)革命——實(shí)體造型 80年代初，CAD系統(tǒng)價(jià)格依然令一般企業(yè)望而卻步,，這使得CAD技術(shù)無法擁有更廣闊的市場,。為使自己的產(chǎn)品更具特色,，在有限的市場中獲得更大的市場份額，以CV,、SDRC,、UG為代表的系統(tǒng)開始朝各自的發(fā)展方向前進(jìn)。 SDRC公司在當(dāng)時(shí)美國的星球大戰(zhàn)計(jì)劃的背景下,，由美國宇航局支持及合作,，開發(fā)出了許多專用分析模塊。有了表面模型,，CAM的問題可以基本解決,。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性,，基于對(duì)于CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索,，SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE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,，在理論上有助于統(tǒng)一CAD,、CAE、CAM的模型表達(dá),，給設(shè)計(jì)帶來了驚人的方便性,。實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志CAD發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命。 第三次CAD技術(shù)革命——參數(shù)化技術(shù) 進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期,，CV公司內(nèi)部以高級(jí)副總裁為首的一批人提出了參數(shù)化實(shí)體造型方法,。從算法上來說，這是一種很好的設(shè)想,，它的主要特點(diǎn)是：基于特征,、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān),、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改,。但可惜的是：最終在CV公司內(nèi)部否決了參數(shù)化技術(shù)方案。 策劃參數(shù)化技術(shù)的這些人在新思想無法實(shí)現(xiàn)時(shí),，集體離開了CV公司,，自行成立了“參數(shù)技術(shù)公司”，開始研制命名為Pro/E的參數(shù)化軟件,。早期的Pro/E軟件性能很低,，只能完成簡單的工作，但是由于第一次實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng)零件設(shè)計(jì)修改,，使人們看到了它今后給設(shè)計(jì)者帶來的方便性,。 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(jì)上存在的簡便易行的優(yōu)勢,。參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。 第四次CAD技術(shù)革命——變量化技術(shù) 參數(shù)化技術(shù)的成功應(yīng)用,，使得它在90年代前后幾乎成為CAD業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn),，但是其存在的缺陷導(dǎo)致重新開發(fā)一套完全參數(shù)化的造型系統(tǒng)困難很大，只能是在原有模型技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部,、小塊的修補(bǔ),。這種把線框模型、曲面模型及實(shí)體模型疊加在一起的復(fù)合建模技術(shù),，并非完全基于實(shí)體,，只是主模型技術(shù)的雛形，難以全面應(yīng)用參數(shù)化技術(shù),。 SDRC的決策者們權(quán)衡利弊,，以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了一種更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量化技術(shù),，作為開發(fā)方向,。從1990至1993年，歷經(jīng)3年時(shí)間,，投資一億多美元,，將軟件全部重新改寫，推出全新體系結(jié)構(gòu)的IDEAS Master Series軟件,。 90年代后期,，隨著PC機(jī)硬件設(shè)備的快速發(fā)展以及Windows操作系統(tǒng)的日益壟斷，以Windows為平臺(tái)的CAD軟件快速發(fā)展,。與Windows無縫連接,、價(jià)格低廉、易學(xué)易用的中,、低端CAD軟件不斷涌現(xiàn),。Solid Edge、SolidWorks等一系列三維CAD軟件基本上全盤繼承變量化技術(shù),，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展,。變量化技術(shù)已經(jīng)成為CAD軟件公認(rèn)的發(fā)展方向。 第五次CAD技術(shù)革命——同步建模技術(shù) 進(jìn)入21世紀(jì)以后,，SiemensPLM Software推出的創(chuàng)新的同步建模技術(shù)——交互式三維實(shí)體建模隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的普及,，可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)化技術(shù)的應(yīng)用使同步化,，交互式建模技術(shù)進(jìn)入一個(gè)成熟的,、突破性的飛躍期。 同步建模技術(shù)在參數(shù)化、基于歷史記錄建模的基礎(chǔ)上前進(jìn)了一大步,，同時(shí)與先前技術(shù)共存,。同步建模技術(shù)實(shí)時(shí)檢查產(chǎn)品模型當(dāng)前的幾何條件，并且將它們與設(shè)計(jì)人員添加的參數(shù)和幾何約束合并在一起,，以便評(píng)估、構(gòu)建新的幾何模型并且編輯模型,，無需重復(fù)全部歷史記錄,。 利用其智能模型交互操作，同步建模技術(shù)用戶變得輕松自如,，將降低他們對(duì)嵌入在模型中的永久幾何約束的依賴,。設(shè)計(jì)人員可以選擇不用這類嵌入式約束來編輯初始模型，因?yàn)樗麄冎劳浇＜夹g(shù)將識(shí)別明顯的幾何約束并且對(duì)其進(jìn)行智能管理,。該演變的影響將帶來產(chǎn)品開發(fā)過程的根本變化,。
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發(fā)表于 2017-7-20 10:41:20
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