第1章
计算机辅助设计概述
1.1 计算机辅助设计的概念
计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），它是计算机科学技术发展和应用中的一门重要技术。所谓CAD技术，就是利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能来辅助工程师、设计师、建筑师等工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理的一门计算机应用技术，如制作模型、计算、绘图等。
计算机辅助设计对提高设计质量，加快设计速度，节省人力与时间，提高设计工作的自动化程度具有十分重要的意义。现在，它已成为工厂、企业和科研部门提高技术创新能力，加快产品开发速度，促进自身快速发展的一项必不可少的关键技术。
与计算机辅助设计（CAD）相关的概念有： CAE（Computer Aided Engineering ）：计算机辅助分析。就是把CAD设计或组织好的模型，用计算机辅助分析软件对原设计进行仿真设计成品分析，通过反馈的数据，对原CAD设计或模型进行反复修正，以达到最佳效果。
CAM（Computer Aided Manufacture ）：计算机辅助制造。就是把计算机应用到生产制造过程中，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工中心等都是计算机辅助制造的例子。CAM不仅能提高产品加工精度、产品质量，还能逐步实现生产自动化，对降低人力成本、缩短生产周期有很大的作用。
把CAD、CAE、CAM结合起来，使得一项产品由概念、设计、生产到成品形成，节省了相当多的时间和投资成本，而且保证了产品质量（如图1-1所示）。
CAD设计 CAE分析 否 是 CAM制造 产品
图1-1 计算机辅助设计过程
计算机辅助设计（CAD）技术是集计算、设计绘图、工程信息管理、网络通讯等计算机及其他领域知识于一体的高新技术，是先进制造技术的重要组成部分。其显著特点是：提高设计的自动化程序和质量，缩短产品开发周期，降低生产成本费用，促进科技成果转化，提高劳动生产效率，提
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高技术创新能力。
可见，计算机辅助设计（CAD）对工业生产、工程设计、机器制造、科学研究等诸多领域的技术进步和快速发展产生了巨大影响。
1.2 计算机辅助设计的范畴
计算机辅助设计（CAD）是一个涵盖范围很广的概念。概括来说，CAD的设计对象最初包括两大类，一类是机械、电子、汽车、航天、轻工和纺织产品等；另一类是工程设计产品等，如工程建筑。如今，CAD技术的应用范围已经延伸到诸如艺术等各行各业，如电影、动画、广告、娱乐和多媒体仿真（如：模拟霜冻植被受损的过程）等都属于CAD范畴。
CAD在机械制造行业的应用最早，也最为广泛。采用CAD技术进行产品设计不但可以使设计人员甩掉图板，更新传统的设计思想，实现设计自动化，降低产品的成本，提高企业及其产品在市场上的竞争能力；还可以使企业由原来的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和生产技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率。如今世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计，而且投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。
CAD在建筑方面的应用——计算机辅助建筑设计（CAAD），它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAD软件从最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件，CAD技术已开始被广泛采用，这不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约2%～5%的建设投资，而近几年来，每年仅在我国的基本建设投资就有几千亿元之多，如果全国近万个大小工程设计单位都采用CAD技术，则可以大大提高基本建设的投资效益。
CAD技术还被用于轻纺及服装行业中。以前，我国纺织品及服装的花样设计、图案的协调、色彩的变化、图案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢，效率低，而现在国际市场上对纺织品及服装的要求是批量小、花色多、质量高、交货要迅速，这使得我国纺织产品在国际市场上的竞争力不强。采用CAD技术以后，大大加快了我国纺织及服装企业走向国际市场的步伐。
如今，CAD技术已进入到人们的日常生活中，在电影、动画、广告和娱乐等领域大显身手。电影拍摄中利用CAD技术已有十余年的历史，美国好莱坞电影公司主要利用CAD技术构造布景，可以利用虚拟现实的手法设计出人工不可能做出的布景。这不仅能节省大量的人力、物力，降低电影的拍摄成本，而且还可以给观众造成一种新奇、古怪和难以想象的环境，获得极大的票房收入。
1.3 计算机辅助设计的现状与发展
计算机辅助设计（CAD）技术产生于20世纪60年代，到现在只是短短的40多年，但它的技术发展之快、应用之广、影响之大，令人瞩目，特别是进入20世纪90年代后，随着计算机软硬件技术取得了突飞猛进的发展，以及互联网的广泛应用，这都极大地促进了CAD技术的发展。CAD技
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术应用展现出广阔的应用前景，从早期的几个特殊行业的应用，到现在几乎遍及所有领域。
随着CAD技术的发展和人们需求的不断提高，人工智能等各类技术逐渐融入到CAD系统中，形成了基于各种知识的CAD系统（或智能CAD系统）。知识的应用使CAD系统的“设计”功能和设计自动化水平大大提高，对产品设计全过程的支持程度大大加强，促进了产品和工程的创新开发。
世界发达国家已把计算机辅助设计技术作为增强企业生产竞争力和促进发展的重要手段。我国在“八五”期间就实施了“国家CAD应用工程”计划，近10年来，我国加大了计算机辅助设计技术的研究、应用和推广，越来越多的设计单位和企业采用这一技术来提高设计效率、产品质量和改善劳动条件。目前，我国从国外引进的CAD软件有几十种，国内的一些科研机构、高校和软件公司也都立足于国内，开发出了自己的CAD软件，并投放市场，使CAD技术应用呈现出一片欣欣向荣的景象。
计算机辅助设计将朝着标准化、智能化、集成化、网络化、三维化及多媒体虚拟化等方向发展，甩掉图板，实现全自动无纸化设计、生产和制造，是计算机辅助设计发展的最终目标。
1.4 计算机辅助设计的常用软件介绍
计算机辅助设计深入到各行各业，所使用的软件很多，在这里着重介绍应用较广泛的几个常用软件。
1．AutoCAD AutoCAD是美国Autodesk公司开发研究的一种通用计算机辅助设计软件包。Autodesk公司在1992年推出了AutoCAD的第一个版本V1.0，随后相继开发出多个版本，其中典型版本有R
14、AutoCAD 2000、AutoCAD 200
2、AutoCAD 2005等，目前最新的是AutoCAD 2009版。AutoCAD的功能越来越强大和完善，是当今世界上最为流行的计算机辅助设计软件之一。
2．Photoshop Photoshop是Adobe公司推出的一款功能十分强大、使用范围广泛的平面图像处理软件。目前，Photoshop是众多平面设计师进行平面设计，图形图像处理的首选软件。
3．CorelDraw CorelDraw是Corel公司出品的世界一流的平面矢量绘图软件，被专业设计人员广泛使用，它的集成环境（称为工作区）为平面设计提供了先进的手段和最方便的工具。在CorelDraw系列的软件包中，包含了CorelDraw、Corel Paint Photo两大软件和一系列的附属工具软件，可以完成一幅作品从设计、构图、草稿、绘制到渲染的全部过程。CorelDraw是系列软件包中的核心软件，可以在其集成环境中集中完成平面矢量绘图。
4．Pro/Engineer
Pro/Engineer系统是美国参数技术公司（PTC）的产品，它刚一面世（1988年），就以其先进的
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参数化设计、基于特征设计的实体造型而深受用户的欢迎。Pro/Engineer整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型，能将整个设计与生产过程集成在一起，它一共有20多个模块供用户选择。基于以上原因，Pro/Engineer在最近几年已成为三维机械设计领域里最富魅力的系统。
5．SolidWorks SolidWorks是由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发，最有代表性的三维CAD绘图软件，多用于外型设计。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，与Office兼容，具有较强的参数化特征造型功能。
6．CAXA电子图版
CAXA电子图板是由北京海尔软件有限公司于1996年研制开发的二维微机系统。CAXA电子图板以交互方式，对几何模型进行实时的构造、编辑和修改，并能保存各类拓朴信息。目前已在工程和产品设计绘图中得到广泛的应用，成为全国制图员计算机绘图技能考试的指定软件。
7．PICAD
PICAD系统及系列软件是中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发的具有自主版权的CAD软件。该软件具有智能化、参数化和较强的开放性，对特征点和特征坐标可自动捕捉及动态导航。PICAD是国内商品化最早、市场占有率最大的CAD支撑平台及交互式工程绘图系统。
8．高华CAD
高华CAD由清华大学和广东科龙（容声）集团联合创建，系列产品包括计算机辅助绘图支撑系统GHDRAFTING、机械设计及绘图系统GHMDS、工艺设计系统GHCAPP、三维几何造型系统GHGEMS、产品数据管理系统GHPDMS及自动数控编程系统GHCAM。高华CAD也是基于参数化设计的CAD/CAE/CAM集成系统，是全国CAD应用工程的主推产品之一，其中GHGEMS 5.0曾获第二届全国自主版权CAD支撑软件评测第一名。
9．清华XTMCAD 清华XTMCAD是清华大学机械CAD中心和北京清华艾克斯特CIMS技术公司共同开发的基于Windows 95和AutoCAD R12及R13二次开发的CAD软件。它具有动态导航、参数化设计及图库建立与管理功能，还具有常用零件优化设计、工艺模块及工程图纸管理等模块。作为Autodesk注册认可的软件增值开发商，可直接得到Autodesk公司的技术支持，其优势体现在对CIMS工程支持数据的交换与共享上。
10．开目CAD 开目CAD是华中科技大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件，它面向工程实际，模拟人的设计绘图思路，操作简便，机械绘图效率比AutoCAD高得多。开目CAD支持多种几何约束种类及多视图同时驱动，具有局部参数化的功能，能够处理设计中的过约束和欠约束的情况。开目CAD实现了CAD、CAPP、CAM的集成，适合我国设计人员的习惯，是全国CAD应用工程主推产品之一。
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1.5 小
结
本章主要介绍了计算机辅助设计的概念、范畴以及计算机辅助设计的现状与发展，同时还介绍了目前常用的计算机辅助设计软件。通过本章的学习，可以快速、全面地了解计算机辅助设计的相关知识，明确计算机辅助设计的作用和重要性，为后续学习AutoCAD 2007打下基础。
1.6 上机练习与习题
1．什么是计算机辅助设计？
2．现实生活中，你了解或者接触过的哪些应用属于计算机辅助设计范畴？ 3．你用过哪一种计算机辅助设计软件？ 4．你期待具备怎样的计算机辅助设计能力？
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模具CAD/CAM软件的应用与开发现状
模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAE在技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。
一、模具CAD/CAM发展概况
模具CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM 软件的发展进程。目前通用CAD/CAM 软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。随着互联网的普及，智能化(intelligent)、协同化(collaborative )、集成化(integrated)成为技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。
二、模具CAD/CAM的特点
一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的模具CAD/CAM系统应该具备下列特点:
(l)模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。模具设计中因为模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的。所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。否则，就无法输人关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制NC加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造型是模具CAD/CAM中的一个重要问题。
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(2)标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。为了便于实现模具CAD，减少数据的存储量，在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构，在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少数工作零件。
(3)设计准则的处理是模具CAD中的一个重要问题。人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。
三、模具CAD/CAM的优势
计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。
(1) CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。
(2) CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样可使材料利用率提高5%―7%。采用CAM可加工传统方法难以加工的复杂模具型面，可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM的经济效益有些可以估算、有些则难以估算。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。
(3) CAE/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
(4) 随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM/CAE一体化技术可以大大增加模具的可靠性，减少直至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率。
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四、模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因
传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品迅速更新换代和提高质量的要求。因此国内外企业纷纷采用模具CAD/CAM技术。模具行业采用模具CAD/CAM技术的主要理由是:
(1) 利用几何造型技术获得的几何模型可供后续的设计分析和数控编程等方面使用。
(2) 可以缩短新产品的试制周期，例如在汽车工业中，可缩短模具的设计制造周期。
(3) 提高产品质量的需要，如汽车车身表面等形状，需要利用计算机准备数据和完成随后的制造工作。
(4) 模具制造厂和用户对CAD/CAM的需要增加。例如，利用磁盘进行数据传送，用户要求模具制造单位能够交换信息和处理这些数据。
(5) 模具加工设备的效率不断提高，需要计算机辅助处理数据，以提高设备利用率。
(6) 在企业中建立联系各个部门的信息处理系统。
五、模具CAD/CAM技术在模典行业的应用现状
模具 CAD/CAM技术发展很快。应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都有比较成功的CAD/CAM系统。采用CAD/CAM技术是模具技术、生产革新化的措施，是模具技术发展的一个显著特点。
目前我国模具行业应用的模具CAD/CAM软件可以分为两大类:一是机械行业内通用的的CAD/CAM，如前面介绍的Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engneer等。二是专门针对模具行业开发的模具CAD/CAM系统，如:上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等。
(1) 国外模具CAD/CAM技术的应用现状
工业发达国家较大的模具生产厂家在CAD/CAM上进行了较大的投资，正大力开发这一技术。目前，应用CAD/CAM技术较普遍的为美、日、德等国。例如，日本丰田汽车公司于1965 年将数控用于模具加工。20世纪80 年代初期开始采用覆盖件冲模CAD/CAM系统。该系统包括设计覆盖件的NTDFB和CADEIT软件和加工凸、凹模的
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TINCA软件。利用三坐标测量仪测量粘土模型，并将数据送人计算机。将所得图形经平滑处理后，再把这些数据用于覆盖件设计、冲模的设计与制造。该系统有较强的三维图形功能，可在屏幕上反复修改曲面形状，使工件在冲压成形时不致产生工艺缺陷，从而保证了模具和工件的质量。模具型面的模型保存在数据库中，TINCA软件可利用这些数据，进行模具型面的数控加工。
(2) 国内模具CAD/CAM技术的应用现状
经过近几十年的发展，在国内的模具生产中，CAD/CAM技术已经得到广泛的应用。模具行业已引进相当数量的国外CAD/CAE系统， 如: Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engineer等。并配置了运行速度快、性能高的计算机。
但是对于国内一些大型模具企业，它们的CAD/CAM应用状况多停留在从国外购买先进的CAD/CAM系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低;对于国内一些中小型模具企业，它们的CAD/CAM应用很少，有些仅停留在以计算机代替画板绘图。所以有必要改善国内模具企业的CAD/CAM应用状况，使它们真正做到快速、准确地对市场做出反应，并使制造的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。
六、我国模具CAD/CAM软件自主开发和二次开发情况
我国模具CAD/CAE的开发开始于20 世纪70年代末，发展也很迅速。在微机平台上开发CAD/CAM软件方面我国与国外起点差不多，都是使用Visual C++，OpenGL等工具进行软件开发，国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的，有自己特色，符合中国用户习惯的CAD/CAE软件或模块，其中有一些成果已经得到了推广和使用。国内开发适合模具行业的CAD/CAM软件，主要采用两种途径――在现有CAD/CAM平台上进行二次开发和开发拥有自主版权的CAD/CAM系统。
(1) 基于现有模具CAD/CAM平台二次开发成果
华中科技大学1997推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系统，HSC2.0系统以AUTOCAD 软件包为图形支撑平台，包括模具结构设计子系统，结构及工艺参数计算较核子系统，塑料流动、冷却等子系统等。合肥工业大学基于AUTOCAD与MDT的三维参数化注射模系统IPMCADV4.0。
(2) 自行开发的拥有自主版权的模其CAD/CAM系统
由北京北航海尔软件有限公司推出的三维电子图板和CAXA―ME制造工程师2000，能进行3D零件设计与NC加工，其特点是基于3D参数化的特征设计，实现了实体、
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曲面和NC加工的协调与统一。上海交通大学中模公司开发的金属塑性成型三维有限元仿真系统，其刚(粘)塑性有限元分析器和动态边界处理技术达到了国际先进水平。吉林金网格模具工程研究中心所开发的冲压模具CAD/CAE/CAM一体化系统。浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统GS一CAD98。金银花(Lonicera)系统是由广州红地技术有限公司开发的基于STEP标准的CAD/CAM系统。开目CAD是华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件。中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发了具有自主版权的PICAD系统及系列软件。这些软件已经在许多模具行业中的企业得到推广和应用。
七、我国模具CAD/CAM软件应用与开发中存在的主要不足
近几年来，我 国CAD/CAM系统的开发和应用取得了一些成绩，国内已初步形成了CAD/CAM 商品化软件市场。在CAD/CAM软件应用与开发存在的不足主要有以下几点:
(l) 不少的企业对CAD的认识还仅仅停留在绘图阶段，缺乏设计方法和设计理论的指导，从而使CAD产生的效益尚未得到充分发挥。
(2) CAD/CAM软件应用人员层次不齐，不能让CAD软件得到的高效率应用。
(3) 在引进模具CAD/CAM技术时存在着盲目性倾向，许多企业没有充分考虑各种CAD/CAM软件的特点，购买回来的CAD/CAM软件不能完全适用于本企业的产品设计与开发工作。
(4) 引进的模具CAD/CAE系统的二次开发跟不上，致使引进软件的效率不能完全发挥。
(5) 国内模具CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化、商品化过渡的时期，自主开发的模具CAD/CAM系统商品化程度不够高，功能和稳定方面与国外先进软件还有很大差距。
(6) 我国CAD技术开发创新少、仿制多。没有创新就没有竞争力，只仿制就不能开发出有竞争力的产品。从我国二维CAD到目前研制的三维CAD都存在这一问题。
(7) 我国CAD软件的开发缺乏理论和算法的研究。CAD技术是一项综合性的高新技术，涉及面广而复杂，技术变化快，竞争激烈。
(8) 信息集成技术落后。信息技术的广泛集成是以产品数据管理(PDM)和过程管理(PM)为基础，实现CAD/CAPP/CAM和ERP的有机集成，在并行工程中PDM也是重要的基
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础。因此，这类基础性软件也被国外的系统占领了市场。而我们的CAD/CAPP/CAM集成技术又是建立在国外基础系统上。
八、结论
在模具CAD/CAM的应用方面，我国模具CAD/CAM的应用有了长足的发展，模具CAD/CAM技术已经被广泛应用于我国企业。
但总的来说，我国目前模具行业使用CAD/CAM技术还存在着许多弊端，模具CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，自主开发的模具CAD/CAM软件的开发水平、商品化、市场化程度都不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距。
CAD——制造业信息化的缩影
编者按：很多人也许并不知道，CAD技术从诞生到现在，已经发展了近50年。无论是欧美还是中国，不少企业的信息化，就是从CAD开始起步的；很多企业的高层管理者，就是从CAD上看到了信息化在企业当中的巨大价值，才决心在企业信息化上投入大量的人力物力。CAD可以说是制造业信息化发展的一个缩影。50多年过去，CAD的不断进步，企业也在不停的发展。CAD的发展历史是什么？未来都有哪些发展方向，这么多的CAD，企业将如何选择？e-works将带您走进CAD的世界，对这些问题逐一进行探究。
1 回顾篇
1.1 从计算机图形学到二维CAD
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谈到CAD（Computer Aided Design计算机辅助设计）的发展历史，就不得不谈谈计算机的发展。1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)诞生 ，这是第一台真正意义上的数字电子计算机。ENIAC的研制工作开始于1943 年，完成于1946 年，负责人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，这个大家伙重30 吨，用了18000 个电子管，功率25 千瓦，主要用于计算弹道和氢弹的研制。
图1.这样的场景能勾起很多退休工程师的回忆
自从有了计算机，工程技术人员就希望计算机除了进行“加减乘除或与非”的运算外，还能够进行图形的表达和处理。由于当时的技术限制，一直到60年代初，计算机都只能进行被动图形处理。
上世纪60年代初，计算机图形学成为了一门专门的学科并日渐成熟，同时交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想不断提出，为CAD的应用和发展提供了理论基础。此时，美国开始出现专门的CAD设备。这个时候的CAD，更多的是作为绘图板的替代品出现，CAD的概念还处于计算机辅助“绘图”Computer Aided Drawing(or Drafting)的阶段，还远远没有达到“辅助设计”的阶段。
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图2.世界上第一台人机交互图形设备IBM2250 上世纪70年代，美国applicon公司第一个推出完整的CAD系统。出现了面向中小企业的cad／cam商品化系统。70年代末，美国cad工作站安装数量超过12000台，使用人数超过2．5万。
图3.applicon在屏幕上显示的部分图形
到了上世纪80年代，随着个人计算机的迅速普及的同时，CAD技术也得到了快速发展，1982年划时代的Autocad诞生，到1985年已经售出10万套。CAD开始进入到了普及阶段，在80年代中后期，我国少数企业也开始逐步应用CAD。但是由于此时计算机价格昂贵，企业少数几台计算机一般都只作为特殊计算使用，因此CAD在我国尚未普及，更多的是一些民间爱好者。
上世纪90年代，随着windows系列操作系统的日渐成熟以及计算机的价格下降，CAD开始走下神坛。1991年国务委员宋健提出“甩掉图版”的口号正式拉开了我国CAD普及应用的序幕。由于windows 95／98／NT操作系统与工作站加Unix操作系统环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性，图形接口、图形功能日趋标准化
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CAD技术带来的革命性的设计变迁
人类发展历程的背后是设计的发展历史，而设计工具决定着设计的水平。在远古时代，人类只能用粗糙的打制石器创作原始壁画，设计的概念尚未形成;而刻刀与竹简的繁琐，鹅毛笔与羊皮卷的脆弱，木炭笔与莎草纸的易变，无一不让设计工作成为一种漫长而又艰辛的历程。甚至直到上世纪80年代，大量设计师还在使用快干钢笔、丁字尺和硫酸纸进行简单、低效率的重复作业，很少有时间从容考虑创新设计。是AutoCAD的诞生彻底改变了设计的方式，让设计出现了质的飞跃。作为首款可以在个人电脑上运行的计算机辅助设计(CAD)软件，AutoCAD让计算机技术走入设计师的日常工作，大幅提升了设计的速度与精确度，释放了设计师的灵感，数字化的设计平台与标准的设计格式也让设计协作成为可能。
20世纪50年代中期美国空军的赛其(SAGE) 防空体系采用了世界上第一个图形系统。
1960年
美国麻省理工学院的博士生Ivan Sutherland研制出世界上第一台利用光笔的交互式图形系统Sketchpad。（Sketchpad是第一个可以在显示屏幕上直接构造图形图像的系统，不用再通过键盘向计算机输入代码和公式，更具革命性的是，它考虑到了在显示屏幕上作某些改动后，存储在计算机中的信息可以被改变和更新。）
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20世纪60年代
20世纪60年代出现的三维CAD系统只是简单的线框式系统，它只能表达基本的几何信息，不能有效地表达几何数据间的拓扑关系。
20世纪60年代末
美国安装的CAD工作站已达200多台，可供几百人使用。
20世纪70年代
法国人提出了贝塞尔算法，使得用计算机处理曲线及曲面问题变得可行。世界第一个三维造型系统在二维绘图系统的基础上上问世。
20世纪70年代末
美国CAD工作站安装数量超过12000台，使用人数超过2.5万。
这一时期典型的CAD系统：运行在16位小型机上，最大内存512KB，磁盘容量从200到300MB不等，售价125,000美元!
20世纪80年代
由于PC机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司，但由于软件价格昂贵，应用并不普遍。
1982年
这一年，计算机被《时代》杂志评选为“年度人物”。同一年，欧特克的16位员工推出了售价1000美元的AutoCAD?软件。设计业由此而改变!
一张容量为360Kb的软盘，没有菜单功能，所有命令需要背——这就是问世之初的AutoCAD v1.0。尽管功能有限，但是作为一款能够在个人电脑上运行的CAD软件，AutoCAD在设计界刮起了一阵旋风，它让数字化设计技术走近设计师，让计算机辅助设计从计算机专业人员的专利成为设计师们日常工作的重要手段。
1983年
AutoCAD的德语版和法语版本问世。
1984年
第一个欧特克授权培训中心(ATC，Autodesk Training Centre)成立。
1985年
欧特克公司在美国加利福利亚圣拉菲尔市举办了第一次CAD Camp。
欧特克公司销售收入突破2700万美元。
1985年5月问世的AutoCAD V2.1新增了3D功能。
1986年
AutoCAD成为美国高校的必修课之一。 AutoCAD全球销量突破5万张。
1988年
美国实际安装CAD系统发展到63000套。
1989年
1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM技术评为当代(1964-1989)十项最杰出的工程技术
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成就之一。
1990年
年底时，AutoCAD全球销量达50万张。
1991年
欧特克携旗下产品ArcCAD进军建筑设计领域。
1993年
适用于Dos系统的欧特克3D Studio(v 3版)发运，该产品可用于AutoCAD绘图以创作复杂的动画。
AutoCAD第12版是首次应用于windows平台的软件版本，它需要8 MB内存和34硬盘空间以完成安装。 用于windows系统的AutoCAD 第12版是有史以来CAD程序中最成功的一个版本。
1994年
年底，AutoCAD全球销量达100万份，遥遥领先其他竞争对手。（市场份额第二的Cadkey： 18万张， MicroStation ：15.5万张）
1995年
欧特克推出第一款面向机械制造行业的软件Mechanical Desktop.
欧特克成长为世界第5大软件公司。
1996年
AutoCAD LT 销售超过25万张。
1997年
三维变量化技术问世。变量化技术既保持了参数化技术的原有优点，同时又克服了它的许多不足之处。它的成功应用为CAD 技术的发展提供了更大的空间和机遇。
1999年
这一年推出的AutoCAD R15.0已经能够支持三维建模和高质量的渲染功能
AUtoCAD销量突破200万张。
2006年
AutoCAD2007可以轻松而快速的进行外观图形的创作和修改，致力于提高3D设计效率.
2009年
在最新版的AutoCAD2010中，三维设计功显著提升，自由形状设计,，参数化绘图， PDF集成等新增功能可帮助用户解决最具挑战性的设计难题。现在，AutoCAD 2010还支持三维打印。
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第1章
计算机辅助设计概述
计算机辅助设计cad结业论文
计算机辅助 设计( 设计(CAD) ) 结业论文
指导老师:洪慧平
学院班级:材料学院 0911 班
学生:辛景景
学号:40930327 学号: 40930327
目录
前言………………………………………………………… 1
第一章: 计算机辅助设计……………………………… ………………………………1 第二章 : CAD\CAM 发展概况 …………………………2 第三章:三维(3D)包装计算机辅助设计…………………4 第四章:国产化服装CAD系统计算机辅助服装设计……6 第五章:计算机辅助设计与 城市规划……………………7
前言
计算机辅助绘图 (Computer Aided Drafting) 是一门新型的计算机辅助设计实用技术, 随着现代
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AutoCAD 2007应用基础教程
制造技术和工艺的普及和发展, 这门技术已经得到越来越广泛的应用, 工程技术人 员掌握这门技术已变得越来越重要. 随着中国经济加入世界贸易组织, 中国经济与全球经济一体化必将进一步推动我国实现 四个现代化的进程.而重视产品的研制和开发,将计算机系统应用于产品设计和制造流程, 可以极大地提高产品的设计效率和质量.
第一章: 计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 计算机辅助设计是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作.简称 CAD.在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算,信息存储和制图等项工作.
在设计工作中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算, 分析和比较, 以决定和 选取最优方案;各种设计信息,不论是数字的,文字的或图形的,都能存放在计算机的内存 或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作 可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形显示出来,使设计 人员及时对设计作出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑,放大,缩小,平移和 旋转以及及其复杂的操作等有关的图形数据加工工作.
CAD 软件的合理引用能够减轻设计人员的劳动,缩短设计周期和提高设计质量.
第二章 : CAD\CAM 发展概况
1946 年,美国麻省理工学院(MIT)研制成功世界上第一台电子计算机,他的高运算能 力和大容量的信息存储能力,使得很多数值分析方法能在计算机上完成.之后,人们不断将 计算机引入设计制造领域.
1952 年,世界第一台数控机床在美国 MIT 试制成功,通过改变数控程序就可实现 对不同零件的加工.之后,MIT 研制开发了 APT 自动编程语言,通过描述走刀轨迹的方法来 实现计算机辅助数控编程.在次基础上人们联想到,能否不描述走刀轨迹,而通过直接描述 零件本身来实现数控编程?这就是 CAD 的最初概念.人们设想如何通过直接自动运行各个 程序来实现计算机辅助设计过程,并能由此解决不同复杂程度的生产计算问题的各个过程.此间 CAD 处于准备孕育阶段,因整个 20 世纪 50 年代电子计算机仍处于电子管时代,计算 机主要用于科学计算,且使用的是计算机语言编程,图形设计仅具有输出功能.
1963 年,美国 MIT 学者 I.E.Sutherland 有关人机对话图形通信系统的论文问世,研 制成功了世界上第一套实时交互功能的二维 SKETCHPAD 系统.该系统允许设计者操作光笔 和键盘,在荧光屏上显示图形,实现人机交互作业.这项成果标志着 CAD 技术的诞生,为 以后 CAD 技术的发展提供了基本条件和理论基础.此后陆续出现了许多商品化的 CAD 系统 与设备:美国 IBM 公司开发了以大型机为基础的 CAD/CAM 系统,具有绘图,数控编程和强 度分析功能;通用汽车公司为实现各个阶段的汽车设计,研制了 CAD-1 系统;洛克西德公司 出台了 CADCAM 系统等.1966 年又出现了采用通用计算机直接控制多台数控机床的 DNC 系 统.
1978 年前后,CAD/CAM 技术发展趋于成熟.伴随计算机硬件的发展,以小型机, 微型机为主机的 CAD 系统逐渐引入市场.为了适应设计与加工的要求,三维几何处理技术 应运而生,出现了面向中小
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企业的 CAD/CAM 商品化软件系统.英国莫林公司研制的由计算 机集中控制的自动化制造系统,包含 6 台加工中心和一条自动运输线,可进行连续作业,并 可用计算机编制 NC 程序, 作业计划, 统计报表等; 美国辛辛那提公司成功地研制了一条 FMS 柔性制造系统.
1980 年以后,CAD/CAM 技术进入迅速发展期.计算机外围设备已逐渐成为系列产 品,超大规模集成电路的出现,使计算机硬件成本大幅度下降.相应的软件技术(如优化设 计,有限元设计,数据库技术等)迅速提升,出现了很多商品化软件,推动了 CAD/CAM 技 术的应用和推广,并使其他发达国家向发展中国家发展,从大型企业向中小型企业发展,从 军用产品设计向工程产品设计发展, 他还使一些与制造过程密切相关的计算机辅助技术得以 发展,如计算机辅助工艺规程(CAPP) ,计算机辅助工装与夹具设计,计算机辅助质量控制 (CAQ)等.
1990 年以后,CAD/CAM 技术一改过去的单一功能,单一领域,单一内容的运行模式, 转向集成化,智能化,标准化的方向发展.系统的继承,是为了实现资源共享,实现产品生 产与组织管理的高度自动化,提高产品的市场竞争能力,缩短产品研发周期,加速新产品对 市场需求的响应.为此,国际标准化组织及一些工业发达国家都在从事标准接口的开发;同 时,面向对象技术,并行工程思想,人工智能技术,计算机集成制造系统,快速成型技术, 敏捷制造技术的研究,又极大地推进了 CAD/CAM 技术更高水平的发展.出现了计算机辅助 设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统;固化技术,网络技术,多处理机和并行处 理技术在 CAD 中的应用, 极大地提高了 cad 系统的性能; 人工智能和专家系统技术引入 cad, 出现了智能 CAD 技术,使 CAD 系统的问题求解能力大为增强,设计过程更趋自动化.现 在,cad 已在电子和电气,科学研究,机械设计 ,软件开发,机器人,服装业,出版业, 工厂自动化,土木筑,地质,计算机艺术等各个领域得到广泛应用. AutoCAD 是美国 Autodesk 公司开发的计算机辅助设计软件,是目前市场上最受欢迎的 工程设计和绘图软件之一.推广 AutoCAD 软件的应用,在实践中学习软件,是培养中,高 等职业技术人才实际能力的最有效的方法
附录:AutoCAD 的发展
1.AutoCADV(ersion)1.0:1982.11 正式出版,容量为一张 360Kb 的软盘,无菜单, 命令需要背,其执行方式类似 DOS 命令.
2.AutoCAD V1.2:1983.4 出版,具备尺寸标注功能.
3.AutoCADV1.3:1983.8,具备文字对齐及颜色定义功能,图形输出功能. 4.AutoCADV1.4:1983.10,图形编辑功能加强.
5.AutoCADV2.0: 1984.10,图形绘制及编辑功能增加,如:MSLIDE VSLIDE DXFIN DXFOUT VIEW SCRIPT 等等.至此,在美国许多工厂和学校都有 AutoCAD 拷贝.
6.AutoCADV2.17- V2.18:1985 年出版,出现了 Screen Menu,命令不需要背,Autolisp 初具雏形,二张 360K 软盘.
7.AutoCADV2.5: 1986.7, Autolisp 有了系统化语法,使用者可改进和推广,出现了第三 开发商的新兴行业,五张 360K 软盘.
8.AutoCADV2.6: 1986.11,新增 3D 功能, AutoCAD 已成为美国高校的 inquired course.
9.AutoCADR(Release)9.0: 1988.2,出现了状态行 下拉式菜单.至此, AutoCAD 开始在 国外加密销售.
10.AutoCADR10.0:1988.10,进一步完善 R9.0, Autodesk 公司已成为千人企业.
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11.AutoCADR11.0:1990.8,增加了 AME(Advanced Modeling Extension),但与 AutoCAD 分开销售 .
12.AutoCADR12.0:1992.8,采用 DOS 与 WINDOWS 两种操作环境,出现了工具条. 13.AutoCADR13.0:1994.11, AME 纳入 AutoCAD 之中.
14.AutoCADR14.0:1997.4,适应 Pentium 机型及 Windows95/NT 操作环境,实现与 Internet 网络连接,操作更方便,运行更快捷,无所不到的工具条,实现中文操作.
15.AutoCAD2000(AutoCADR15.0):1999,提供了更开放的二次开发环境,出现了 Vlisp 独立编程环境.同时,3D 绘图及编辑更方便.
进一步完善阶段
AutoCAD 2002(R15.6)——2001 年 6 月
AutoCAD 2004(R16.0)——2003 年 3 月
AutoCAD 2005(R16.1)——2004 年 3 月
AutoCAD 2006(R16.2)——2005 年 3 月
AutoCAD 2007(R17.0)——2006 年 3 月
AutoCAD 2008(R17.1)——2007 年 3 月
AutoCAD 2009 (R17.2)——2008 年 3 月份 . 第三章:三维(3D)包装计算机辅助设计
利用计算机实现三维(3D)包装装满辅助设计,是一项崭新的技术.目前,我国在这方面 还处于比较落后的状态.大部分装满设计.仍热采用手工镧作方式,还没有对包装装满计算 机辅助设计进行深入的研究,在高等院校还没有开展有关这项技术的教学.
近年来,研究者在这方面了一些工作,探 索了包装装满现代化,工业化的途径,初步掌 握了包装装满计算机辅助设计的形式构成规 律,商标构成规律,以及色彩,字体,形象构 成规律 f 研究了包装装满量化的规棒和开设包 装装满计算机辅助设计谭程的条件及内容.
包装装满实现计算机辅助设计,可使用的 支持软件有多种.
CAD,3D MAX,photoshop 包装装满是造型,构图,色彩,纹案,图样和字体的缘台设 计艺术,造形决定包装的骨骼体裁.构图体现
包装的形象风格,色彩代表包装的精神风貌,字体直接反映包装的内窖本质.但他们之 间又有着相互影响,相辅辅成的作用.在计算机辅助设计中,笔者将包装装满设计分为三步 进行:首先是用 cad,3dmax 软件实现造形设计,即包装箱体的.第二步用 PHOTOSH0P 软 件进行构图,色彩,字体辱方面的设计. 真实感图形绘制是当前计算机图形学的一个重要研究领域.真实感图形的显示是使用计 算机产生同照片那样的黑白图像或彩色图像.它建立在对物体及自然界的数学描述基础上或 建立在计算机对人眼所观察的物体与自然界的模拟上.自从 60 年代中期以来,一直在探讨 具有真实感的计算机图形显示方法.利用计算机绘制真实感图形在很多领域都很重要.例如 在包装产品的计算机辅助设计中, 设计者总希望看一下他的初步设计究竟是什么样子, 特别 是产品外形设计,希望有一足够逼真的图像,以便让人来评价一下他的设计.过去往往用人 工绘图或制作实物模型来检查设计效果,而且随着方案的修改要反复绘图或反复制作模型, 耗费大量人力物力.而采用计算机图形显示技术, 就可以很方便地在屏幕上显示产品的真实 感图像.如发现不合适的地方,可在屏幕上直接对产品外形
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进行交互式修改.这种技术太大 节约了人力和物力,并使设计周期缩短,质量提高.
第四章:国产化服装CAD系统计算机辅助服装设计
国产化服装 CAD 系统计算机辅助服装设计是先进的 ff 算机技术对古老的服装行业的冲 击, 是现代科技向传统服装生产方式及工艺过程的挑战.为了迎接新时代的挑战,改革服 装现有的生产方式 推动我国服装工业的发展, 提高我国服装产品及服装 CAD 系统在国际 市场上的竞争能力,1985 年国家科委将" 火 ff 划"中的研制国产化服装 CAD 系统的任务 下达给南京 工学院(现东 南大学)服装 CAD 研 制小组.以上简 单介绩了我 们研制的国 产 化 服 装 CAD 系统.以 及它和国内 外同类系统的比较.东南大学服装 CAD 小组在完善二维服装 CAD 系统的基础上, 还进行着 服装 CAD 系计产品的开发."服装彩色图像分析系统" 的主要功能是进行服装效果图的设 计, 系统指供外形图设计,图案设计和配色,调色等功能, 在外形图上加上用户满意的色 彩和图案以后,就得到一幅逼真的服装效果图."三维非接触体测量系统" 用图像处理的方 法, 在一分钟内即可得到人体模型数据, 以及人体各部主要尺寸, 测量数据可用于人体 体型调查和三维服装设计等.此外, 我们准备和国外技术合作, 将国产化服装 CAD 系统 打入国际市场,引进国外先进技术满足国内服装 CAD/CAM 用户的需要.为了在我国服装 行业.大力推广国产化服装 CAD 系统.
第五章: 第五章:计算机辅助设计与 城市规划
在世纪交会,千年转折之际,总 结昨天的经验与教训,剖析今天的问 题与机遇, 以期 21 世纪里能够更为自 觉 地把 我们 的星 球——人 类的 家园 ——营建得更加美好,宜人.与会者 认为,新世纪的特点和我们的行动纲 领是:变化的时代,纷繁的世界,共 同的议题,协调的行动.一,认识时 代 1, 世纪: 20 "大发展"和"大破坏" 20 世纪既是人类从未经历过的伟大而进 步的时代,又是史无前例的患难与迷 惘的时代.20 世纪以其独 特的方式丰富了建筑史: 大 规模的技术和艺术革新造 就了丰富的建筑设计作品, 在两次世界大战后医治战 争创伤及重建中, 建筑师的 卓越作用意义深远.Cad 制 图的应用必不可少, 设计人 员通常用草图开始设计, 将 草图变为工作图的繁重工 作可以交给计算机完成; 由 计算机自动产生的设计结果, 可以快速作出图形显示出来, 使设计人员及时对设计作出判断 和修改.使工程图达到尽善尽美.
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