第1章计算机辅助设计概述

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1、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(ComputerAidedDesign,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來辅助工程师、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冇I-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

2、，加快产品开发速度，促进白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(ComputerAidedEngineering)：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止，以达到最佳效果。CAM(ComputerAidedManufacture)：计算机辅助制造。就是把计算机应用到生产制造过程屮，以代替人进行生产设备与操作的控制，如计算机数控机床、加工屮心等都是计

3、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，节省了相当多的时问和投资成木，而且保证了产品质量(如图1・1所示)。是图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。其显苦特点是：提高设计的白动化程序和质量，缩短产品开发周期，降低生

4、产成本费用，促进科技成果转化，提高劳动生产效率，提高技术创新能力。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U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。概括來说，CAD的设计对象最初包括两人类，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技术的应用范围己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

5、）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丿11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nJ以使企业由原來的串行式作业转变为并行作业，建立一种全新的设计和牛产技术管理体制，缩短产品的开发周期，提高劳动牛产率。如今世界各大航空、航天及汽车筹制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计，而•口.投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM软件的开发，以保持口己技术上的领先

6、地位利国际市场上的优势。CAD在建筑方面的应用一一计算机辅助建筑设计（CAAD）,它为建筑设计带來了一场真正的革命。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nJ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，而近几年來，每年仅在我国的基本建设投资就有几千亿元Z多，如果全国近万个大小工程设计单位都采用CAD技术，则可以人人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、

7、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竟争力不强。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FI常牛活中，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岀人工不nJ能做出的布景。这不仅能节省大量的人力、物力

8、，降低电影的拍摄成本，而且还可以给观众造成一种新奇、古怪和难以想彖的环境，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、影响之人，令人瞩目，特别是进入20世纪90年代厉，随着让算机软碾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,到现在儿乎遍及所有领域。随