1、新乡学院 2012-2013 学年第一学期先进制造技术考查试题考核题目：从下列任选一题，结合课程所学知识，撰写一篇正文不少于 4000 字的论文。1 计算机辅助设计技术（CAD）及其发展趋势2 计算机辅助技术（CAX）的内涵与体系结构3 反求工程及其在新产品开发中的应用4 可靠性设计及其机械加工中的应用5 常用优化算法的基本原理及其工程应用6 面向“X”的设计与并行设计7 铸造成形工艺的发展及展望8 塑性成形工艺的发展及展望9 高效切削技术的发展现状及其在工业领域应用10 精密切削技术的发展现状及其在工业领域应用11 绿色切削工艺技术的发展现状及其应用12 快速原型制造的本质及其工程实践13
2、纳米技术及其发展展望14 生物技术及其在制造领域的应用15 制造自动化技术发展展望16 世界工业机器人发展现状17 机械加工中的在线监测与故障诊断18 产品数据管理（PDM ）基本功能及其应用19 虚拟制造及其工业应用20 精益生产的内涵及发展考核要求：1、 正文不少于 4000 字，严格按照规定版式撰写（包括字体、字号、行间距等） ，要求题目、作者、摘要、关键词、正文、参考文献结构完整。论文撰写模板附后。2、 严禁完全照搬、照抄，至少要有 5 篇以上参考文献，并严格按照参考文献标注要求标注。3、 无错别字现象，词能达意，语句通顺，条例清晰。4、内容完整，层次明确，材料丰富，且具有较强的专业深
3、度。新乡学院 2012-2013 学年第一学期期终考试先进制造技术考核试题姓名： 孟凡艳 学号： 0905012030 班级： 09 机自本（2） 计算机辅助设计技术及发展趋势孟凡艳摘要：介绍计算机辅助设计系统的发展历程及发展趋势，分析其在开当今社会产业中的应用和存在的问题，以及分析计算机辅助设计系统的发展方向及趋势。关键词：计算机辅助设计；历史；应用；趋势；0 引言 计算机辅助设计（CAD）技术，作为电子信息技术的一个重要组成部分，是促进传统设计制造向现代设计制造发展的重要技术；是实现设计自动化，提高设计效率，增强产品竞争力的重要手段，是加速国民经济发展和国防现代化技术的一项关键性技术。本文
4、主要对计算机辅助设计技术及发展趋势进行简要的概括和总结。1 计算机辅助设计的发展历程1.1 计算机辅助设计的基本内容CAD 即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。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。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家工业技术水平的重要标志。CAD 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
5、 ，打印机，磁带机，以及各类软件。CAD 的 功 能 主 要 包 括 系 统 功 能 和 基 本 功 能 ， A.系 统 功 能 ： (1)设计组件重用；(2)简易的设计修改和版本控制功能；(3)设计的标准组件的自动产生； (4)设计是否满足要求和实际规则的检验；(5)无需建立物理原型的设计模拟；(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； (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； B.基 本 功 能 ： (1)编 辑 图 形 ;(2)标 注 尺 寸 ;(3)书 写 文 字 ;(4)图
6、层 管 理 功 能 ;(5)三 维 绘 图 ;(6)网 络 功 能 ;(7)数 据 交 换 ;1.2 计算机辅助设计的发展历史CAD 技术的发展和形成至今有 50 多年的历史了，自 20 世纪 50 年代在美国诞生了第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术，即 CAD 技术。到目前，CAD 的发展经历了四次技术革命。第一次 CAD 技术革命曲面造型系统， 随着计算机的发展，当三维曲面造型系统出现时，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的方式。第二次 CAD 技术革命实体造型技术，由于实
7、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 CAD 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。第三次 CAD 技术革命 参数化技术，在实体造型技术逐渐普及时，CAD 技术的研究又有了重大进展。第四次 CAD 技术革命变量化技术，由于计算机技术的不断成熟，使得现在的 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。综合应用多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能 CAD 新学科。目前 CAD 技术仍在不断发展，未来的 CAD 技术将为新产品设计提供一个综合性的环境支持系统，它能全面支持异地的，数字化
8、的，采用不同的设计哲理与方法来设计工作。综合四次革命的发展历程，我们可以看出 CAD 发展的具体情况。(1) 准备和诞生时期，(2)蓬勃发展和进入应用时期，作为 CAD 技术的基础，计算机图形学在这一时期得到了很快的发展。20 世纪 60 年代中期出现了商品化的 CAD 设备，CAD 技术开始进入了发展和应用阶段。(3)广泛应用时期，20 世纪 70 年代推出了以小型机为平台的 CAD 系统。同时，图形软件和 CAD 应用支撑软件也不断充实提高。图形设备相继推出和完善。(4) 突飞猛进时期，由于大规模和超大规模集成电路、工作站等的出现使 CAD 系统的性能大大提高了一步。与此同时，图形软件更趋
9、成熟，科学计算可视化等方面都已进入实用阶段。(5)日趋成熟的时期，这一时期的发展主要体现在以下几个方面：CAD 标准化体系进一步完善；系统智能化成为又一个技术热点；集成化成为 CAD 技术发展的一大趋势；科学计算可视化、虚拟设计、虚拟制造技术。2 计算机辅助设计系统的发展现状2.1 计算机辅助设计现状CAD 技术在工程设计中有着很广泛的应用，对于建筑设计这一领域，有着包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面布景、建筑构造设计、小区规划、日照分析、室内装潢等各类应用软件。对于结构设计，计算机辅助设计软件可以做到包括有限元分析、结构平面设计、结构计算和分析、高层结构分析、地基及基础设计、钢结构
10、设计与加工等方面。此外计算机辅助设计软件还能应用于包括水、电、暖以及及管道等各种设备设计。在城市规划、城市交通设计，市政管线设计，交通工程设计，水利工程设计以及其他工程设计和管理等方面，计算机辅助设计软件也有着很广泛的应用。2.2 现代 CAD 系统的功能（1）设计组件重用(Reuse of design components) (1)简易的设计修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning) (2)设计的标准组件的自动产生(Automatic generation of standard components of the desig
11、n) (3)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) (4)无需建立物理原型的设计模拟(Simulation of designs without building a physical prototype) (5)装配件(一堆零件或者其它装配件)的自动设计 (6)工程文档的输出，例如制造图纸，材料明细表(Bill of Materials) (7)设计到生产设备的直接输出 (8)到快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出2.3 计算机辅助设计软件现
12、代计算机辅助设计软件众多，厂家根据用户需求研究开发了不同类型的设计软件，可以分为二维设计软件和三维设计软件。二维设计软件应用最广泛的是美国 Autodesk 公司开发的一个交互式绘图软件 Autodesk：是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。AutoCAD 已经成为一个功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一的 CAD 系统，在城市规划、建筑、测绘、机械、电子、造船、汽车等许多行业得到了广泛的应用。统计资料表明，目前世界上有 75%的设计部门、 500 多万的用户应用此软件，大约有 50 万套AutoCAD 软
13、件安装在各企业中运行。三维设计软件应用最多的有：UG 、sliodwork、Proe等等，篇幅有限不再一一介绍。3 计算机辅助设计的发展趋势3.1 开放性计算机辅助设计的开放性是决定其能否真正实用化。能否使之转化为生产力的基础。CAD 技术的开放性主要体现在系统的工作平台、应用接口、应用开发环境以及其他系统的信息交换等等。3.2 集成化计算机辅助设计的集成化是促进其发展的关键，集成就是向企业提供一体化的解决方案。集成的出发点在于：企业各个环节是不可分割的，必须统一考虑；企业的整个生产过程就是信息的采集、传递以及加工生产的过程。从企业实施来看，一般是效益驱动、总体规划、分步实施、重点突破，先推广
14、单元技术，再集成技术。3.3 智能化要真正的使产品、过程和系统的质量好、成本低、市场竞争力强，就需要最好的设计，最好的加工，最好的管理，就十分需要总结国内外产品、过程和系统设计经验和教训，把成功的设计制造经验做成智能设计、智能制造系统去指导新产品、新过程和新系统的设计制造，这样才使公司的产品、过程和系统更具有创新性。3.4 标准化完善的 CAD 标准化体系是指导标准化管理部门进行 CAD 技术标准化决策的重要依据，是开发制定 CAD 相关标准的基础，是促进 CAD 技术普及应用的约束手段。4. 总结与展望21 世纪是一个科技的时代，也是一个提倡节约型发展的社会，利用计算机辅助设计可以大大提高了工作效率和设计精度，同时也减少了资源浪费，所以整个社会的发展必然离不开计算机的辅助设计。我相信，随着社会的进一步发展，计算机辅助设计会应用的更加广泛，人们的生活更加绿色和谐。参考文献1 孙家广， 工程设计 CAD 及自动化CAD 技术的发展趋势，1997-52 李明琪， 石油规划设计 CAD 技术的一些发展趋势 ，1992 年 4 月第二期第三卷3 盛晓敏，邓朝晖 主编 先进制造技术 ，北京：机械工业出版社4 王翔宇， 机械 CAD 的发展及应用. 黑龙江科技信息， 2008.75 百度百科词条计算机辅助设计：
