cad技术的发展过程

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1、第三节CAD技术的发展过程 CAD技术的纵向发展概况，如图1-3示 一、第一次CAD技术革命—曲面造型系统 60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几体数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAE及CAM均无法实现。进入70年代，飞机和汽车工业中遇到了大量的自由曲面问题，随着法国人提出了贝赛尔算法，使人们用计算机处理由线及曲面问题变得可行，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统

2、CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术以单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAD技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似表达曲面的落后的工作方式。 二、第二次CAD技术革命—实体造型技术 图1-3源于50年代末的CAD技术发展 有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基

3、于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件——I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。实体造型技术的普及应用标志着CAD发展史上的第二次技术革命。 三、第三次CAD技术革命——参数化技术进入80年代中期，CV公司提出了一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法—参数化实体造型方法，该算法主要具有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动

4、设计修改。当时的参数化技术方案还处于一种发展的初级阶段，很多技术难点有待于攻克。由于参数化技术核心算法与以往的系统有本质差别，若采用参数化技术，必须将全部软件重新改写，投资及开发工作量必然很大。当时CAD技术主要应用在航空和汽车工业，这些工业中自由曲面的需求量非常大，参数化技术还不能提供解决自由曲面的有效工具(如实体曲面问题等)，更何况当时CV的软件在市场上几乎呈供不应求之势，于是CV公司内部否决了参数化技术方案。策划参数技术的这些人在新思想无法实现时集体离开了CV公司，另成立了一个参数技术公司(ParametricTechnologyCorp.PTC)

5、，开始研制命名为Por/ENGINEERR的参数化软件。可以认为，参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。 四、第四次CAD技术革命—变量化技术参数化技术的成功应用，使它在90年代前后几乎成为CAD业界的标准，但是技术理论上的认可并非意味着实践上的可行性。由于CATIA、CV、UG、EUCLIDF都在原来的非参数化模型基础上开发或集成了许多其它应用软件，CV、CATIA、UG在推出自己的复合建模技术。这种把线框模型、曲面模型及实体模型叠加在一起的复合建模技术，并非完全基于实体，只是“主模型”技术的“雏形”，难以全面应用参数化技术。由于参数化

6、技术和非参数化技术内核本质不同，用参数化技术造型后进入非参数化系统还要进行内部转换极易导致数据丢失或其它不利条件。这样的系统由于其在参数化技术的和非参数化技术上不具备优势，系统整体竞争力自然不高，只能依靠某些实用性模块上的特殊能力来增强竞争力。可是30年的CAD软件技术发展也给了我们这样一点启示：决定软件先进性及生命力的主要因素是软件基础技术，而并非特定的应用技术。1990年以前SDRC公司已经摸索了几年参数化技术，当时也面临同样的抉择：要么它同样采用逐步修补方式，继续将其I-DEAS软件“参数化”下去，这样做风险小但必然导致产品的综合竞争力不高；要么就

7、是全部改写。积数年对参数化技术的研究经验以及对工程设计过程的深刻理解，SDRC的开发人员发现了参数化技术尚有许多不足之外。首先，“全尺寸约束”这一硬性规定就干忧和制约着设计者创造力及想象力的发挥。全尺寸约束，即设计者在设计初期及全过程中，必须将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变，一切以尺寸(即所谓的“参数”)为出发点。一旦所设计的零件形状过于复杂，面对满屏幕的尺寸，如何改变这些尺寸以达到所需要的形状就很不直观；再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改变，失去了某些约束特征也会造成系统数据混乱。 从1990到

8、1993年，历经三年时间，投资一亿多美元，将软件全部重新改写，于1993年推出全