计算机辅助设计软件(5)

计算机辅助设计软件

6 CAD 技术发展趋势

进入21 世纪，CAD 造型技术在理论上并没有出现人们期待已久的重大突破，但是在应用和实用技术方面还是取得了不少的进展，这表现在以下几个方面： 图形交互功能改进 CAD 软件是产品创新的工具。既为工具，则务求易学好用、得心应手，形成一个友好的、具有某种智能化的工作环境。这样的工作环境可以开拓使用者的思路，解放其大脑，让其集中精力于设计创作，而并非软件的操作次序或使用规则。

6.1 应用习惯改进

1.智能化的图标菜单

多层次的弹出式或下拉式菜单已不能满足使用者的需求。良好的菜单结构可以使设计周期提前20%～50%。智能化的图标菜单结构是CAD 软件今后的发展趋势。 好的菜单结构是：用户在图形操作区和菜单区之间移动光标的次数要尽量少，菜单层次要尽量少，菜单要直观、简洁、明了，菜单项排列要根据使用频率自动组合、调节位置，操作指令结构要十分简化。

2.“拖放式”造型 设计就是灵活的修改。

直观地、实时地对三维实体进行“拖放式”的设计与修改一直是设计人员追求的目标。在变量化技术的支持下，利用形状约束和尺寸约束可以分开处理的灵活性，已经实现了对零件上的常见特征直接以拖动方式直观、实时地进行图示化编辑修改的功能。今后的发展方向是实现智能化的、完全的“拖放式”造型。

3.动态导引器

目前在某些软件中，伴随光标而随时随地弹出菜单的操作模式已经越来越多。随着光标的移动，动态导引器自动拾取、判断所有的模型元素的种类及空间相对位置，理解使用者的设计意图，记忆常用的步骤，并提示使用者下一步可能要做的工作。这是软件智能化的一个很好的应用范例。

6.2 应用功能改进

1.发展功能高度集成化的CAX 体系 在CAD 软件中，软件改进主要有两种途径。一是改进整体性能，优化内部数据结构和算法，改进易用性；一是改进功能集成性，在一个软件体系结构下实现更多的应用功能集成。即用一个CAX 软件来快捷地、一路畅通地开发出客户所需要的产品。预计在市场上形成完善、强大的CAX 体系只需3～5 年的时间。 例如，从工业设计到结构设计一体化，即CAID

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与CAD 的集成，以确保设计人员可以完全自由地表达自己的意图，从产品外观到内部结构，来自由流畅地进行技术创新、性能或结构改进以及高级渲染着色。

2.知识融合技术 知识融合技术是能够进行自动化过程设计、管理可能性因素和实践性因素的一门技术。它让用户能够创建和保存自己的规则和过程，物理、化学或者在其它领域创建的工程规则都可以被集成，例如装配材料的花费、加工公差的极限、冲压的工序和模具注射过程等项目都可以保存和评估，并且大量实现自动化过程处理。用户可以方便地选择他们所需要的方案，就如同现在建造参数化特征一样简单。大量的过程自动化可以为工业界带来可重复利用过程的革命。

3.特定工业过程的智能向导 过程向导融合了业界特有的过程知识，把设计技术中复杂的因素连接到了自动的过程当中。例如EDS 的NX 软件有许多智能化的过程向导：注塑模具向导、级进模具向导、齿轮工程向导、冲压工程向导、焊接助理、加工专家顾问、强度向导、优化向导等。这些过程向导将极大地改进工作流程的效率，生产率可以成倍提高。

4.系统化造型 使用系统化造型，设计者能够通过改变产品中的任何零件，进行各种变型，来查看完整的产品及其生产过程。新一代的CAD 软件将参数化造型技术提升到了更为高级的系统和产品设计的层面上。系统级的设计参数可以由产品向下驱动其子系统、装配以及最终的零件。对于产品定义模板的修改将通过自动化的途径，控制并映射到所有相关的子系统和零部件之上。

6.3 系统功能改进

1.CAD 软件中加入PDM功能 具有PDM功能的CAD 软件正在逐渐为用户所认识和接受。实现设计协同是未来CAD 的主要发展方向之一。设计协同的虚拟会议可促进设计人员之间自由讨论、发表见解，团队能够把想法立体化，并立即见到在产品所有方面的结果。通过消除通讯瓶颈，设计协同功能能解决在工程师、供应商与客户间对关键产品设计问题的协调工作。当团队成员正工作在产品设计的方方面面，而且是位于不同国家、城市或设计团队时，设计协同使异地数据共享成为可能，即使位于同一办公楼的团队也能从实时共享与检查设计改变中获益。 2.PLM环境中的CAD 在PLM解决方案中，CAD 功能是其中必不可少的一个有机组成部分，简称为PLM3D。在PLM环境中的CAD功能与独立运行的CAD软件在使用的定位上有一定的层次上的差异。独立的CAD 软件强调数据的关联，具有 PDM 功能的CAD 软件强调数据的共享，而 PLM 中的CAD 功能则强调在产品

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全生命周期内的数据的管理，以及基于这些数据而工作的各地、各企业、各部门、各工作组之间的协同。 在PLM 的中性CAD 数字化模装中，利用JT 格式，可实现多CAD 数据来源的虚拟产品的整机大装配，以及对零部件厂商的协作管理，还可以以PLM3D 来作为数字化工厂布置的基础数据，也可以作为后期产品维护/维修的仿真数据。

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7 我国CAD的发展前景

我国CAD技术的应用起步于20世纪60年代末,经过40多年的研究、开发与推广应用,CAD技术已经广泛应用于国内各行各业。综合来看,CAD技术的在国内的应用主要有以下几个特点:

(1)起步晚、市场份额小

我国 CAD技术应用从20世纪80年代开始,“七五”期间国家支持对24个重点机械产品进行了 CAD的开发研制工作,为我国 CAD技术的发展奠定了一定的基础。国家科委颁布实施的863计划也大大促进了 CAD技术的研究和发展。“九五”期间国家科委又颁发了《1995～2000年我国 CAD应用工程发展纲要》,将推广和应用 CAD技术作为改造传统企业的重要战略措施。有些小企业由于经济实力不足、技术人才缺乏,CAD技术还不能够完全应用到生产实践中。国内研发的CAD软件在包装和功能上与发达国家还存在差距,市场份额小。

(2)应用范围窄、层次浅

CAD技术在企业中的应用在CAD方面主要包括二维绘图、三维造型、装配造型、有限元分析和优化设计等。其中CAD二维绘图技术在企业应用情况较好,这一方面得益于国家大力推进“甩图板”工程,另一方面是由于二维绘图技术解决的是所有企业的共性问题。三维造型软件由于早期没有推出微机版本,需要在工作站环境中工作,投资较大,所以只有部分大企业有所应用。在CAM方面,目前企业普遍应用的只是数控程序编制,国内企业已经开始广泛使用华中数控系统、南京SKY系统、日本FUNUC系统、德国SIEMENS系统。而广义的 CAM只有少数大型企业采用,中小企业极少应用。

(3)功能单一、经济效益不突出

CAD技术在企业中的应用只是单元的智能技术应用,是从企业生产的几个侧面来提高效率。功能分散的CAD技术其效果是有限的,只有将 CAD、CAPP、CAM、PDM等技术集成在一起,综合应用在设计与制造生产的过程中 ,才能产生显着的经济效益三、 CAD系统的发展方向

CAD是当今流行的最优秀的计算机辅助绘图软件之一，是工程技术人员从事设计与绘图的得力工具。CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。CAD自从美国Aoutodesk公司1982年推出以来，经过二十余年的发展，CAD的版本不断升级，功能也随之不断增强。经过我国计算

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机工程人员的努力，现在国产CAD也达到了与国际接近的水准，推出了绘图功能更强大、人机界面友好更易于使用、提供了更多平台支持、允许用户进行多次开发、提供了更可靠的硬件接口等等，逐渐开始能够与国外巨头分庭抗礼，这对于已能根据自身特定需求提出要求的“准成熟”我国用户而言，无疑增添了更多的选择。

由于现在已经是全球网络化、信息化的时代，用户未来的发展需求对CAD产品、软件企业和应用水平都提出了越来越高的要求，主要表现在以下五个方面。

首先，用户不再需要单一的CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM的软件，需要一个具有支持他们专业化、能够配套的软件产品，CAD要转化，需要各种不同类型的专业产品。第二，基于网络环境的面向工程数据库要发展。第三是要发展面向互联网环境的多媒体用户界面。第四是智能化。软件开发侧重于功能性、水平性，但是不注意用户方便性，而市场化特别需要这个。第五，发展CAD产业，就要加强服务网络体系。

但是，在使用国产CAD平台软件之后，一些客户发现，部分厂家给我们包装了太多的所谓“概念”和“功能”，给人有点华而不实，避重就轻的感觉。客户需要的实实在在的应用，却被其忽略。国产平台要想更好地满足设计师的需要，不但要追上国外产品的技术水准，更要在应用性上有更多的“中国的特色”--而这种突破是要建立在应用的“实用性”上的。在此方面，也不乏佼佼者例如：天瑜、中望、浩辰等等，由于本人平时用浩辰软件比较多，所以现在就以浩辰CAD为例。

在浩辰新近推出的浩辰ICAD平台软件ICAD2008i中，实用性的提升让笔者和广大同行惊叹。在此，目前国内CAD应用的关键需求之一——复杂图形对象的偏移技术，用浩辰ICAD平台软件与国内市场另外几个同为平台级的CAD软件进行比较，以窥探不同CAD软件在“实用性”方面的差异。

复杂对象偏移技术：判断CAD系统是否成熟的关键因素之一。

在我们的日常设计中，创建与修改图形对象是CAD系统中最基本、最常用的功能之一，其完成效果与质量是评价一个CAD系统是否成熟的关键因素之一，而偏移是修改图形对象操作中一个比较复杂的修改操作。

偏移是指创建形状与被选定图形对象形状平行的新图形对象，偏移的基本要求是在保证图形形状相似的前提下，新对象必须与源对象平行，即不能相交。从

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