| 单词 | 计算机辅助设计 |
| 释义 | 【计算机辅助设计】 拼译：computer aided design 简称CAD，是计算机应用的一个极为重要而又十分广泛的方面。对于CAD的含义，人们有各种不同的理解。起初，CAD技术几乎成了有限元结构分析的同义语。后来，CAD的重点转到了计算机绘图方面，很多人把CAD理解为计算机辅助绘图，很多商品化的CAD系统实际上就是计算机绘图系统。此外，也有人把CAD理解成用计算机进行“自动设计(DA)”。由于最优化设计是CAD技术的一个最重要方面，故也有人把它和CAD等同起来。1973年，国际信息处理联合会定义：CAD是将人和计算机的最好特性联系起来解决工程问题的技术。 CAD技术的发展始于20世纪50年代。当第1代计算机出现以后，它就被用来对滤波器一类线性电路进行分析设计。50年代末期，美国在数控机床上采用了数控纸带的自动图象传输装置。这种用计算机表示图形的处理技术在今天的CAD／CAM的发展中还有着重要作用。1963年，美国提出了在设计工作中使用CAD技术的设想，文中介绍的SKEXCHPAD是一个包括拓扑信息在内的图形处理软件，是最早实现人机间信息交换的CAD系统。在同一时期，美国通用汽车公司开发出用于汽车玻璃型线设计的DAC-Ⅰ系统。随后，美国洛克希德公司的CADAM系统和马库塔列鲁图形公司的CADD／GNC系统等实际应用于飞机工业。计算机绘图系统的发展，在短短的20多年中已经历了5代：第1代主要是二维绘图系统，其中有些具有符号与尺寸的标注功能；第2代考虑了非几何数据的管理；第3代具备三维描述、色彩以及与其他软件包(如有限元造型)接口的功能；第4代将功能扩展到包括曲面和实体造型；第5代是能够提供实体与曲面造型的集成软件系统，是功能很强的CAD系统。CAD工作站是CAD技术赖以发展和应用的硬软件支撑环境，由功能强性能好的计算机系统加上绘图仪、数字仪、高分辩率图形显示器、鼠标器等设备和CAD支撑软件所构成。CAD工作站大体可分为4类：(1)主机系统(Mainframe Based)——这类系统建立在中、大型计算机上，功能很强。上述的美国洛克希德航空公司的CADAM系统就是在IBM大型机环境下实现的系统。法国达索飞机公司在70年代末开发出的CATTA系统和美国CDC公司的ICEM系统也都属于这一类。(2)小型机成套系统(Turnkey System)——这类系统在70年代初开始出现，典型代表有美国的Computervisiion、Applicon、Intergraph、Calma、等。例如，Intergraph工作站以DEC VAX小型机为主机，可快速进行机械、电路、建筑等各种工程设计；Applicon工作站建立在VAX11／780超级小型机上，具有CAD／CAM／CAE系统各种可扩展的配置，可进行三维线框造型和实体造型、有限元分析，可对平面机械系统作静态、动态分析，还可设计印刷电路板和大规模集成电路。(3)工程工作站系统(Engineering Workstation Based)——这是分布式32位超级微型机工作站系统，其特点是：功能强、速度快、性能水平高，有网络功能与开放性(即标准化，可与其它系统互联通信)。Apollo和Sun工作站系统就属于这一类。(4)微机CAD系统——这种系统也叫低价系统(Low-costSystem)，是从80年代中期开始流行起来的。它是高性能微型计算机迅速发展的结果。其性能价格比很高，具有广阔的发展前景。高分辨率、多种颜色的显示器的发展，图形信息处理速度的提高和固化技术的应用，使工程工作站的图形功能不断增强。这是CAD技术发展的一个重要标志。例如，APOOLO公司的DN530，加上专用三维图形加速器，每秒可处理10万个三维向量，能够在三维立体模型上加颜色和阴影，能进行实时旋转。计算机网络技术应用于CAD系统也是CAD技术的一个新发展。将工作站联成网络，接到作为主机的大中型机上，使计算机的资源得到更充分的利用，也使工作站的功能进一步增强。工程数据库是高功能CAD系统的重要组成部分。它按照信息的自然联系来描述数据，是一个综合性通用数据的集合，具有数据结构化、较大的数据独立性和便于修改、补充、使用等特点。计算机辅助制造(Computer Aioded Manufacture)，简称CAM，是与CAD密切相联的一项技术。它的发展也始于20世纪50年代初。1952年数控机床(NC)研制成功，计算机控制的数控(CNC)和直接数控(DNC)技术就在此基础上迅速发展起来。1967年，出现了柔性制造系统(FMS)。CAD与CAM两种技术的结合，产生了CAD／CAM一体化系统。这种系统有很强的三维设计与造型功能，设计与造型所得的零部件三维数据，可直接传递给CAM系统，控制数控机床进行高质量加工。80年代出现的计算机集成制造系统(CIMS)是许多单独的CAD、CAM技术的有机结合，包括CNC、DNC计算机加工过程控制与综合生产管理、自动检测和机器人等等。它以一个独立的企业为对象，利用计算机和信息技术把从经营决策、生产管理、库存管理到设计、工艺、计划、加工、装配、检验和发货的全部生产过程，都集成和协调为一体，形成闭环反馈回路，使生产经营具有优化、柔性化和适时化的特征。人工智能与专家系统的理论与技术也将应用于这类系统，从而产生智能自动化集成系统，使设计与生产自动化水平进一步提高。在发达国家，CAD／CAM技术已广泛地应用于电子、机械、建筑、纺织、服装等行业及飞机、汽车和船舶制造业，应用于复杂电路的分析和设计、数字电路和系统的逻辑功能模拟，印刷板自动布局与布线、VLSI芯片的设计与布线制版、有限元分析、机械零部件的优化设计与制造、几何造型与绘图、建筑结构力学分析、建筑物造型设计与绘图等等方面，产生出显著的经济社会效益，表明这种技术的作用与生命力。【参考文献】：1 Fox R L．Optimization Method for Enbgineering Design．Addison-Wesley．19782 Foley J D，Van Dam A．Fundamentals of Interactive Computer Graphics．Addison-Wesley，19823 Michael E．Mortenson．Geometric Modeling．Jonh Wiley and Sons．19854 Besant C B，Lui C W K．Computer Aided Design and Manufacture，Ellis Horwood Limited，England，19865 余俊，等．机械CAD基本教程．武汉：华中工学院出版社，19876 孙家广，等．计算机辅助几何造型技术．北京；清华大学出版社，19907 应道宁，等．计算机绘图．杭州：浙江大学出版社，1990(合肥工业大学张佑生教授撰) |
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