提高CAD绘图效率的实践 精品.doc

（）任务书专业 班级 姓名 1、 课题名称： 提高CAD绘图效率的实践 二、课题应达到的要求：1. CAD的操作是属于人机对话，在多年的发展过程中，以由静态向动态发展，二维图形向 三维图形发展。 2. 能够完成产品的几何造型、设计、绘图、分析、管理及CAD技术在机械、电子、土木建 设等方面的应用。 3. CAD绘图效率快，精度高，便于个性化设计，广泛的被人们应用。 3、 工作内容和要求：计算机图形学自20世纪60年代初形成以来，已经发展成为一门成熟的学科。计算机辅助绘图是计算机应用中一个非常重要的的领域。同以前手工绘制工程图样相比用计算机作图不但绘图速度快，而且重复精度高，便于技术交流。在这次中阐述： 1.CAD的技术发展 2.CAD 对初学者的应用 3. CAD 在绘图方面应注意的问题 四、主要参考文献：1 胡建生.Auto CAD绘图及应用教程；_ _ 2 何冬隆.Auto CAD2000实体模拟与三维渲染_ 3 张云杰.Auto CAD建筑工程图设计专业教程 4 高志清.Auto CAD 建筑设计训练辅导 5 柏莉、张传记等.Auto CAD 土建工程制图 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日（）开题报告设计（题目）提高CAD绘图效率的实践一、选题的背景和意义： AutoCAD软件是美国Autodesk公司开发的产品，它将制图带入了个人计算机时代，现已成为全球领先的、使用最为广泛的计算机绘图软件之一，用于二维绘图、设计文档和基本三维设计。 由于AutoCAD制图功能强大，应用面广，现已在机械，建筑、汽车、电子、航天、造船、地质、服装等多个领域得到广泛应用，成为各专业工程技术人员的必备工具之一。提高CAD绘图效率可以从而提高产业效率，使各行业发展更加宽广！二、课题研究的主要内容：1.CAD的技术发展2.CAD 对初学者的应用3.CAD 在绘图方面应注意的问题三、主要研究（设计）方法论述： 通过查阅资料，了解CAD发展的历程和前景。通过查找资料和CAD专家的指导，了解CAD绘图方面的方法，技巧和经验，并发现和解决CAD绘图方面的问题，从而提高CAD绘图效率！四、设计（）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容8.18.5选题，查找、分析资料、完成开题报告8.68.7了解CAD的发展情况8.88.10了解CAD绘图技术和方法8.118.13研究初学者对CAD的运用8.148.17研究CAD绘图方面应该注意的问题8.188.21完成初稿，交给指导老师审阅8.228.23完善初稿8.248.25完成，定稿，答辩五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日第1章CAD的介绍1.1 CAD的功能分析 这部分阐述了CAD在各个方面的运用，与各个行业的联系。CAD在绘图方面基本功能和特性。1.1.1 CAD的基本功能和特性 CAD将制图带入了个人计算机时代，现已成为全球领先的、使用最为广泛的计算机绘图软件之一，用于二维绘图、设计文档和基本三维设计。由于AutoCAD制图功能强大，应用面广，现已在机械，建筑、汽车、电子、航天、造船、地质、服装等多个领域得到广泛应用，成为各专业工程技术人员的必备工具之一。 AutoCAD之所以成为一个功能齐全、应用广泛的通用图形软件包。首先它是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。而且AutoCAD具有丰富的绘图和绘图辅助功能，如实体绘制、关键点编辑、对象捕捉、标注、鸟瞰显示控制等，它的工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、信息交换、文本编辑、图像处理和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。其次它不仅在二维绘图处理更加成熟，三维功能也更加完善，可方便地进行建模和渲染。 AutoCAD系统是一种交互式软件包，用户通过界面来与图形软件包进行对话。用户可以通过多种多样途径与AutoCAD软件包实现对话，即除了采用键盘输入、屏幕菜单、鼠标、数字化仪器四种基本输入控制以外，还采取了高级用户界面(AdvancedUserInterface)，即采取类似视窗的界面。AutoCAD视窗上部第二行是菜单栏(MenuBar)，用户可以通过移动光标选择菜单栏中的菜单项，便出现下拉菜单。下拉菜单中的菜单项将是某类命令或子菜单项。选择子菜单项可以进一步选择其子命令。除菜单外，还可以将一些功能控制栏显示于AutoCAD视窗内，这些功能栏就是工具栏。工具栏为某类命令的集合，其控制操作类似菜单项的操作。1.1.2 CAD的系统功能1. (1)设计组件重用(Reuse of design ponents) (2)简易的设计修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning) (3)设计的标准组件的自动产生(Automatic generation of standard ponents of the design) (4)设计是否满足要求和实际规则的检验(Validation/verification of designs against specifications and design rules) (5)无需建立物理原型的设计模拟(Simulation of designs without building a physical prototype) (6)装配件(一堆零件或者其它装配件)的自动设计 (7)工程文档的输出，例如制造图纸，材料明细表(Bill of Materials) (8)设计到生产设备的直接输出 (9)到快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出. 2. 基本功能: (1)平面绘图,能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图 形对象。绘图辅助工具。AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕 捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直 线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿 不同方向定位点变得更加容易。 (2)编辑图形，CAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉 伸、延长、修剪、缩放对象等。 (3)标注尺寸，可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定. (4)书写文字,能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字 体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。 (5)图层管理功能，图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线 宽等特性。 (6)三维绘图，可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。 (7)网络功能，可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。 (8)数据交换,AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。 (9)二次开发，CAD允许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言Autolisp、 Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发.1.2 CAD绘图的系统组成 通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础，主要设备有：计算机主机，图形显示终端，图形输入板，绘图仪，扫描仪，打印机，磁带机，以及各类软件。 工程工作站一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。它有较强的计算能力，用规范的图形软件，有高分辨率的显示终端，可以联在资源共享的局域网上工作，已形成最流行的cad系统。个人计算机（pc）系统价格低廉，操作方便，使用灵活。80年代以后，pc机性能不断翻新，硬件和软件发展迅猛，加之图形卡、高分辨率图形显示器的应用，以及pc机网络技术的发展，由pc机构成的cad 系统已大量涌现，而且呈上升趋势。计算机所设计的二次曲面球面,图形输入输出设备 除了计算机主机和一般的外围设备外，计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。交互图形系统对cad 尤为重要。图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。常见的输入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、鼠标器、图形输入板和数字化仪。图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类。软拷贝设备指各种图形显示设备，是人机交互必不可少的；硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备，它把屏幕上的图像复印出来，以便保存。常用的图形显示有三种：有向束显示、存储管显示和光栅扫描显示。有向束显示应用最早，为了使图像清晰，电子束必须不断重画图形，故又称刷新显示，它易于擦除和修改图形，适于作交互图形的手段。存储管显示保存图像而不必刷新，故能显示大量数据，且价格较低。光栅扫描系统能提供彩色图像，图像信息可存放在所谓帧缓冲存储器里，图像的分辨率较高。cad软件 除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外，cad主要使用交互式图形显示软件、cad应用软件和数据管理软件3类软件。交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看，图形的变换、修改，以及相应的人机交互。cad 应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能 ,以完成面向各专业领域的各种专门设计。构造应用软件的四个要素是：算法 、数据结构、用户界面和数据管理。数据管理软件用于存储 、检索和处理大量数据，包括文字和图形信息。为此，需要建立工程数据库系统。它同一般的数据库系统相比有如下特点：数据类型更加多样，设计过程中实体关系复杂，库中数值和数据结构经常发生变动，设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。基本技术 主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统， 指用户在使用计算机系统进行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思 、边打样、边修改，随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。图形变换的主要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来；对图形作平移、旋转、缩放、透视变换 ；通过矩阵运算来实现图形变换。计算机设计自动化，计算机自身的cad，旨在实现计算机自身设计和研制过程的自动化或半自动化。研究内容包括功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言、系统级模拟、自动逻辑综合、逻辑模拟、微程序设计自动化、自动逻辑划分、自动布局布线，以及相应的交互图形系统和工程数据库系统。集成电路cad有时也列入计算机设计自动化的范围。1.3 CAD的概述1.3.1 CAD的产生50年代的后期，随着机技术的飞速发展，在计算机上进行绘图已不再是纸上谈兵，越来越多的人希望通过计算机技术来摆脱复杂、繁琐、费时的传统绘图。随即出现了CAD技术，它将制图带入了个人计算机时代，现已成为全球领先的、使用最为广泛的计算机绘图软件之一，用于二维绘图、设计文档和基本三维设计。1.3.2 CAD的定义计算机辅助设计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、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。1.3.3 CAD的发展历程 CAD(puter Aided Design)是计算机辅助设计的英文缩写，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（-puter Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（puter Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一体。 产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。 以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高.(1) 第一次CAD技术革命贵族化的曲面造型系统 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，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAM及CAE均无法实现。 进入70年代，正值飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。此间飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。设计者对自己设计的曲面形状能否满足要求也无法保证，所以还经常按比例制作油泥模型，作为设计评审或方案比较的依据。既慢且繁的制作过程大大拖延产了产品的研发时间，要求更新设计手段的呼声越来越高。 此时法国人提出了贝赛尔算法，使得人们在用计算机处理曲线及曲面问题时变得可以操作，同时也使得法国的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CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从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CAM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准确表达曲面的落后的工作方式。 此时的CAD技术价格极其昂贵(也许还有人记得，曾几何时，在国内租用一套CATIA的年租金即需1520万美元)，而且软件商品化程度低，开发者本身就是CAD大用户，彼此之间技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的军火商，在70年代冷战时期才有条件独立开发或依托某厂商发展CAD技术。例如：CADAM 由美国洛克希德(Lochheed)公司支持CALMA 由美国通用电气(GE)公司开发CV 由美国波音(Boeing)公司支持I-DEAS 由美国国家航空及宇航局(NASA)支持UG 由美国麦道(MD)公司开发CATIA 由法国达索(Dassault)公司开发这时的CAD技术主要应用在军用工业。但受此项技术的吸引，一些民用主干工业，如汽车业的巨人也开始摸索开发一些曲面系统为自己服务，如：大众汽车公司 SURF福特汽车公司 PDGS雷诺汽车公司 EUCLID另外还有丰田、通用汽车公司等都开发了自己的CAD系统。由于无军方支持，开发经费及经验不足，其开发出来的软件商品化程度都较军方支持的系统要低，功能覆盖面和软件水平亦相差较大。 曲面造型系统带来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，新车型开发速度也大幅度提高，许多车型的开发周期由原来的6年缩短到只需约3年。CAD技术给使用者带来了巨大的好处及颇丰的收益，汽车工业开始大量采用CAD技术。80年代初，几乎全世界所有的汽车工业和航空工业都购买过相当数量的CATIA，其结果是CATIA跃居制造业CAD软件榜首，并且保持了许多年。最近几年，从造型理论上来说，CATIA并没有突破性的进展，CAD技术本身已相对落后。达索公司公布的96年营业额只有2.68亿美元，这并不足以使其稳据世界排名第二的位置。但其庞大用户群的巨大惯性以及由IBM提供的约3亿美元的强有力系统集成支持，使得它依然排在CAD行业前列。(2) 第二次CAD技术革命生不逢时的实体造型技术 80年代初，CAD系统价格依然令一般企业望而却步，这使得CAD技术无法拥有更广阔的市场。为使自己的产品更具特色，在有限的市场中获得更大的市场份额，以CV、SDRC、UG为代表的系统开始朝各自的发展方向前进。70年代末到80年代初，由于计算机技术的大跨步前进，CAE、CAM技术也开始有了较大发展。SDRC公司在当时星球大战计划的背景下，由美国宇航局支持及合作，开发出了许多专用分析模块，用以降低巨大的太空实验费用，同时在CAD技术方面也进行了许多开拓；UG则着重在曲面技术的基础上发展CAM技术，用以满足麦道飞机零部件的加工需求；CV和CALMA则将主要精力都放在CAD市场份额的争夺上。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。基于这样的共识，各软件纷纷仿效。一时间，实体造型技术呼声满天下。可以说，实体造型技术的普及应用标志CAD发展史上的第二次技术革命。 但是新技术的发展往往是曲折和不平衡的。实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强。由于以实体模型为前提的CAE本来就属于较高层次技术，普及面较窄，反映还不强烈；另外，在算法和系统效率的矛盾面前，许多赞成实体造型技术的公司并没有下大力量去开发它，而是转去攻克相对容易实现的表面模型技术。各公司的技术取向再度分道扬镳。实体造型技术也就此没能迅速在整个行业全面推广开。推动了此次技术革命的SDRC公司与幸运之神擦肩而过，失去了一次大飞跃的机会。在以后的10年里，随着硬件性能的提高，实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用。在这段矛盾碰撞、技术起伏跌宕时期，CV公司最先在曲面算法上取得突破，计算速度提高较大。 由于CV提出了集成各种软件，为企业提供全方位解决方案的思路，并采取了将软件的运行平台向价格较低的小型机转移等有利措施，一跃成为CAD领域的领导者，市场份额上升到第1位，兼并了CALMA公司，实力迅速膨胀。(3) 第三次CAD技术革命 一鸣惊人的参数化技术 正当CV公司业绩蒸蒸日上以及实体造型技术逐渐普及之时，CAD技术的研究又有了重大进展。如果说在此之前的造型技术都属于无约束自由造型的话，进入80年代中期，CV公司内部以高级副总裁为首的一批人提出了一种比无约束自由造型更新颍、更好的算法参数化实体造型方法。从算法上来说，这是一种很好的设想。它主要的特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。 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。是否马上投资发展这项技术呢？CV内部展开了激烈的争论。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。 策划参数化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(Parametric Technology Corp.)，开始研制命名为Pro/E的参数化软件。早期的Pro/E软件性能很低，只能完成简单的工作，但由于第一次实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到了它今后将给设计者带来的方便性。 80年代末，计算机技术迅猛发展，硬件成本大幅度下降，CAD技术的硬件平台成本从二十几万美元一下子降到只需几万美元。一个更加广阔的CAD市场完全展开，很多中小型企业也开始有能力使用CAD技术。由于他们设计的工作量并不大，零件形状也不复杂，更重要的是他们无钱投资大型高档软件，因此他们很自然地把目光投向了中低档的Pro/E软件。了解CAD市场的人都知道，它的分布几乎呈金字塔型。在高端的三维系统与低端的二维绘图软件之间事实上存在一个非常大的中档市场。PTC在起家之初即以瞄准这个充满潜力的市场，在旧时王榭堂前燕尚未来得及飞入寻常百姓家之时，迎合众多的中小企业上CAD的需求，一举进入了这块市场，获得了巨大的成功。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。踌躇满志的PTC先行挤占低端的AutoCAD市场，致使在几乎所有的CAD公司营业额都呈上升趋势的情况下，Autodesk公司营业额却增长缓慢，市场排名连续下挫；继而PTC又试图进入高端CAD市场，与CATIA、I-DEAS、CV、UG等群雄逐鹿，一直打算进入汽车及飞机制造业市场。目前，PTC在CAD市场份额排名上已名列前茅。 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。(4) 第四次CAD技术革命更上层楼的变量化技术 参数化技术的成功应用，使得它在90年前后几乎成为CAD业界的标准，许多软件厂商纷纷起步追赶。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、EUCLID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，包括CAM、PIPING和CAE接口等，在CAD方面也做了许多应用模块开发。重新开发一套完全参数化的造型系统困难很大，因为这样做意味着必须将软件全部重新改写，何况他们在参数化技术上并没有完全解决好所有问题。因此他们采用的参数化系统基本上都是在原有模型技术的基础上进行局部、小块的修补。考虑到这种参数化化的不完整性以及需要很长时间的过渡时期，CV、CATIA、UG在推出自己的参数化技术以后，均宣传自己是采用复合建模技术，并强调复合建模技术的优越性。 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，才能被系统接受，而大量的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上和非参数化技术上均不具备优势，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。 90年以前的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； 但是否一定要走参数化这华山一条路呢？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处。首先，全尺寸约束这一硬性规定就干扰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时，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，失去了某些约束的几何特征也会造成系统数据混乱。实事上，全约束是对设计者的一种硬性规定。 一定要全约束吗？一定要以尺寸为设计的先决条件吗？欠约束能否将设计正确进行下去？沿着这个思路，在对现有各种造型技术进行了充分地分析和比较以后，一个更新颖大胆的设想产生了。SDRC的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术变量化技术，作为今后的开发方向。SDRC的决策者们权衡利弊，同意了这个方案，决定在公司效益 正好之时，抓住机遇，从根本上解决问题，否则日后落后无疑。于是，从1990至1993年，历经3年时间，投资一亿多美元，将软件全部重新改写，于1993年推出全新体系结构的I-DEAS Master Series软件。在早期出现的大型CAD软件中，这是唯一一家在90年代将软件彻底重写的厂家。 众所周知，已知全参数的方程组去顺序求解比较容易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学处理和在软件实现上的难度是可想而知的。SDRC攻克了这些难题，并就此形成了一整套独特的变量化造型理论及软件开发方法。在I-DEAS Master Series(以下简称I-DEAS MS)软件系列中，变量化的理念是按如下步骤一步步实现的： I-DEAS MS 1 用主模型技术统一数据表达，变量化构画草图；I-DEAS MS 2 变量化截面整形；I-DEAS MS 3 变量化方程；I-DEAS MS 4 变量化扫掠(曲面)；I-DEAS MS 5 变量化三维特征，VGX； 变量化技术既保持了参数化技术的原有的优点，同时又克服了它的许多不利之处。它的成功应用，为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。而且SDRC这几年业务的快速增长，也证明了它走的这条当时看起来是充满风险的研发道路是绝对正确的。也许DaraTech的96CAD市场评论是对的：看起来SDRC要飞黄腾达了。事实上，I-DEAS MS1发布时，SDRC市场排名仅位居第9，而在此以后，SDRC每年的排位都要超越一、两位同行，截止到去年，SDRC的市场排名已上升至第3位。无疑，变量化技术成就了SDRC，也驱动了CAD发展的第四次技术革命。 以史为鉴，可知兴衰。众多CAD厂商的成败无一不与其技术发展密切相关。 温故而知新,CAD技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了CAD/ CAM/CAE整体技术的提高以及制造手段的更新。技术发展，永无止境。没有一种技术是常青树，CAD技术一直处于不断的发展与探索之中。正是这种此消彼长的互动与交替，造就了今天CAD技术的兴旺与繁荣，促进了工业的高速发展。今天，越来越多的人认识到CAD是一种巨大的生产力，不断加入到用户行列之中。愿CAD技术的发展伴随着人们对它认识及应用水平的提高，日新月异，更上一层楼.1.3.4 CAD前沿技术与发展趋势(1) 图形交互技术 CAD软件是产品创新的工具,务求易学好用,得心应手。一个友好的、智能化的工作环境可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。因此,智能化图标菜单、“拖放式”造型、动态导航器等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，笔输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。 (2) 智能CAD技术 CAD/CAM系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求.设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员，同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误，回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技法和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品、新工程和新系统的设计制造,这样才能使我们的产品、工程和系统有创造性。 (3)虚拟现实技术 虚拟现实技术在CAD中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。 1.4 CAD技术在各个行业方面的应用 CAD是一个包括范围很广的概念，概括来说，CAD的设计对象有两大类，一类是机械、电气、电子、轻工和纺织产品；另一类是工程设计产品，即工程建筑，国外简称AEC(Architecture、Engineering和Construction)。而如今，CAD技术的应用范围已经延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域，产生了巨大的经济及社会效益，有着广泛的应用前景。 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。 计算机辅助建筑设计(puterAidedArchitectureDesign，简称CAAD)是CAD在建筑方面的应用，它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAAD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，CAAD技术已开始被广为采用，这不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节约2%至5%的建设投资，而近几年来我国每年的基本建设投资都有几千亿元之多，如果全国大小近万个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，而目前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，美国好来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到的布景。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、古怪和难以想像的环境，获得极大的票房收入。比如美国的星球大战、外星人、侏罗纪公园等科幻片以及完全用三维计算机动画制作的影片玩具总动员，都取得了极大的成功。轰动全球的大片泰坦尼克应用了大量的三维动画制作，用计算机真实地模拟了泰克尼克航行、沉船的全过程。此外，动画和广告制作中也充分利用了计算机造型技术，实质上也是一种虚拟现实技术。虚拟现实技术还被用于各种模拟器及景物的实时漫游、娱乐游戏中。 第2章CAD技术对初学者的应用2.1 初学者学习CAD的方法 对于刚接触CAD的朋友，开始可能CAD绘图难以上手，面对很多陌生的按键无从下手，下面列举了一些对初学者有用的学习心得！ 学习CAD最好的方法之一就是多练习。初学者请不要看太多太杂的书，那是会误人子弟的 ，先找本系统正规的学，很多人用了很久CAD，都是只对部分功能熟悉而已，不系统还是不够的。看help,不要因为他们很难而我们自己是初学者所以就不看；帮助永远是最好的参考手册，虽然帮助的文字有时候很难看懂，总觉得不够直观。最根本的你要先了解最基础知识。不要放过任何一个看上去很简单的小问题他们往往并不那么简单，或者可以引伸出很多知识点；不会举一反三你就永远不等于会了CAD。会用CAD画图，并不能说明你会设计，设计是需要积累的。学CAD并不难，3DSMAX，MAYA等等也不过如此难的是长期坚持实践和不遗余力的博览群书。看再多CAD的书，是学不全CAD的。把时髦的技术挂在嘴边，还不如把过时的技术记在心里。不要看到别人的作品第一句话就说：给个教程吧！你应该想这个是怎么做出来的。当你自己想出来，再对照别人的教程的时候，你就知道自己和别人的思路的差异。在任何时刻都不要认为自己手中的书已经足够了。看得懂的书，请仔细看；看不懂的书，请硬着头皮看。别指望看第一遍书就能记住和掌握什么请看第二遍、第三遍。请把书上的例子亲手到电脑上实践，即使配套光盘中有源文件；把在书中看到的有意义的例子扩充； 并将其切实的运用到自己的工作中。不要漏掉书中任何一个练习请全部做完并记录下思路。当你用CAD到一半却发现自己用的方法很拙劣时，请不要马上停手；请尽快将余下的部分粗略的完成以保证这个设计的完整性，然后分析自己的错误并重新设计和工作。别心急，用CAD确实不容易；水平是在不断的实践中完善和发展的。每学到一个CAD难点的时候，尝试着对别人讲解这个知识点并让他理解你能讲清楚才说明你真的理解了。记录下在和别人交流时发现的自己忽视或不理解的知识点.2.2 CAD初学者如何提高工作效率2.2.1 熟悉对CAD中基本操作命令快捷图标的使用 这一点大多数人都知道，古人云：熟能生巧。基本命令与快捷图标便是CAD中大家最熟悉的，也应该能熟练掌握了，所以不详谈了。 2.2.2 PGP文件修改 大家都知道LINE命令在MAND输入时可简化为L，为何会如此呢？因为在ZWCAD和AUTOCAD中均有一个加密文件，ACAD.PGP中定义了LINE命令的简写，先找出这个文件打开它。找到“These examples include most frequently used mands.”的提示语，在其下的几行文字就可对简写的定义，记住它的左列是简写命令的文字实现你可以根据你的需要进行修改（当然是你比较熟悉的英文缩写喽），它的右列是默认的命令请不要随意修改。相信这能为你提高一定的速度。2.2.3 对图形夹点操作 夹点，你用过吗？当你用鼠标左键点击图形，图形上便会出现许多方框这些就是夹点。通过控制夹点便能进行一些基本的编辑操作。如：COPY，MOVE，改变图形所在的图层等基本操作。而且不同的图形，还有其特殊的操作。如：直线有延伸操作。 2.2.4 大量使用修改命令 对于CAD绘图工作人员来说，一幅图60%70%是修改只有30%40%是作图，这一点并不难理解。从图形构成来看图形只有直线与曲线这两种，而曲线又由大量的圆进行剪切而成的，所以一张图最终由直线和圆组成。既然如此作图只需先画圆或直线并确定其位置，然后再进行一系列操作，如OFFSET，TRIM， FILLET，ARRAY，CHAMFER来实现图形。 如一个轴承的绘图，只需两条互相垂直的直线，而后进行OFFSET，FILLET，CHAMFER等一系列操作便能精确的完成轴承的绘制。 2.2.5 构建图块来简化绘图工作 图块是CAD操作中比较核心的工作，许多程序员与绘图工作者都建立了各种各样的图块。由于他们的工作给我们的带来了简便，我们能像砖瓦一样使用这些图块。如工程制图中建立各个规格的齿轮与轴承；建筑制图中建立一些门、窗、楼梯、台阶等以便在绘制时方便调用。 在这些图块中其中的柔性块最容易被调用，它其实是用Auto LISP/Visual LISP编写的程序。如要学习我推荐Visual LISP使用教程这本书。我主要介绍图形外部块的建立和调用。 1 建立图样原型的DWG文件并保存（在WBLOCK命令下的操作，要建立图块的基点，以便以后调用） 2 从INSERTION中向需要图块的图形中加入图块。 通过这两部就能建立并运用图块了。图块的运用将进一步提高绘图的速度。 2.3 清晰，准确，高效 清晰：我们要表达的东西必须清晰，好的图纸，看上去一目了然。一眼看上去，就能分得清哪是墙、哪是窗、哪是留洞、哪是管线、哪是设备；尺寸标注、文字说明等清清楚楚，互不重叠。除了图纸打印出来很清晰以外，在显示器上显示时也必须清晰。图面清晰除了能清楚的表达设计思路和设计内容外，也是提高绘图速度的基石。 准确：200宽的墙体不能画成240；留洞不能尺寸上标注的是1000X2000，而实际量量是1250X2100；更常见的错误是分明是3000宽的一条线，量出来却是2999.87。制图准确不仅是为了好看，更重要的是可以直观的反映一些图面问题，对于提高绘图速度也有重要的影响，特别是在图纸修改时。我们在使用CAD绘图时，无时无刻都应该把以上两点铭刻在心。只有做到这两点，才能够说绘图方面基本过关了。 图面要“清晰”、“准确”，在绘图过程中，同样重要的一点就是“高效”了。能够高效绘图，好处不用多说，如果每人都能提高20的绘图效率，可能每个项目经理和部室主管都会笑不动了。 清晰、准确、高效是CAD软件使用的三个基本点。在CAD软件中，除了一些最基本的绘图命令外，其他的各种编辑命令、各种设置定义，可以说都是围绕着清晰、准确、高效这三方面来编排的。我们在学习CAD中的各项命令、各种设置时，都要思考一下，它们能在这三个方面起到那些作用；在使用时应该注重什么；在什么情况和条件下，使用这些命令最为合适。 2.4 CAD图层设置的原则2.4.1 在够用的基础上越少越好不管是什么专业，什么阶段的图纸，图纸上所有的图元可以用一定的规律来组织整理。比如说，建筑专业的图纸，就平面图而言，可以分为：柱、墙、轴线、尺寸标注、一般标注、门窗看线、家具等。也就是说，建筑专业的平面图，就按照柱、墙、轴线、尺寸标注、一般汉字、门窗看线、家具等来定义图层，然后，在画图的时候，分别应该在哪个类别的，就把该图元放到相应得图层中去。 只要图纸中所有的图元都能有适当的归类办法了，那么图层设置的基础就搭建好了。但是，图元分类是不是越细越好呢？不对。比如说，建筑平面图上，有门和窗，还有很多台阶、楼梯等的看线，那是不是就分成门层、窗层、台阶层、楼梯层呢？不对。图层太多的话，会给我们接下来在绘制过程中反而造成不便。就像门、窗、台阶、楼梯，虽然不是同一类的东西，但又都属于看线，那么就可以用同一个图层来管理。因此，图层设置的第一原则是在够用的基础上越少越好。两层含义，1、够用；2、