1、河南农业职业学院毕 业 论 文论文题目： CAD 的现状与未来发展趋势系别班级 电子信息工程系 高微 07-4 学 号 070201040110 学生姓名 马青松 指导教师 袁社锋 王红娟 张淑敏 2010年 6月CAD的现状与未来发展趋势摘 要随着正版化的日益来临，很多公司都在致力于 CAD 行业软件的研发，国内公司在这方面几乎是群雄并起。但都摆脱不了国外软件的模式和核心。CAD 应用软件是各工程类专业应用软件的重头戏。我国于 1992 年开始启动 CAD 应用工程,“九五”期间更是被列为国家科委攻关重中之重的项目。 关键词：CAD; 应用 ;现状；发展史; 新动态 The future d
2、evelopment of CADAbstractWith the increasingly threatfire, many companies are engaged in CAD software industry, domestic companies in this aspect is almost a. But all of the foreign software pattern and the core. The application of CAD software is software engineering application. China started in 1
3、992, CAD application engineering, the ninth five-year plan period was listed by the state science and technology commission is the most important key projectskey words：CAD, Application, current；A new dynamic目 录引言 1一、CAD 软件的简介 2（一）国内自主版权的优秀 CAD 软件 CAXA 电子图版 97 2（二）会思维的软件万图 Vellum 3.0 3二、国内 CAD的现状与未来发
4、展趋势 6（一）国内 CAD 的现状 6（二）CAD 的未来发展趋势 7结束语 9参考文献 10 1CAD的现状与未来发展趋势引 言随着 CAD 基础理论和应用技术的不断发展，对 CAD 系统的功能要求也越来越高。设计人员不再仅仅满足于借助 CAD 系统来达到“甩图版”的目的。而是希望它能从本质上减轻大量简单烦琐的工作量，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次思维活动中。由于三维 CAD 系统具有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为 CIMS 工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，使其取代传统的纯二维 CAD 系统已成为历史发展的必然。但是，由于经济实力、技术水平和习惯定
5、势等的影响，二维图纸不仅不会在短期内全部消亡，反而还会作为工程语言的载体长期存在并不断发展。据统计，从目前我国机械行业的 CAD 应用状态来看，基本呈现三角形结构。占据三角形底部的是已被广泛应用的基于 PC 平台的二维 CAD 系统，如：AutoDesk公司的 AutoCAD 系列，国内华正的 CAXA 电子图版、高华的 GHCAD、凯思的PICAD 等均拥有大量用户群。高居三角形顶端的是少量基于 UNIX 工作站的纯三维 CAD 系统，如：Euclid, Catia, Pro/E,SDRC/I-DEAS 等高端产品。主要被一些大中型企业所采用，但因其价格、系统开放性、软件本地化特性和用户素质
6、要求等众所周知的限制，多数企业并未使其发挥应有的作用。从企业应用的实际需求和市场分析来看，今后 CAD 的用户类型分布将发展为：从事纯二维绘图和设计的约占 25%，以适应上下游厂商对二维图形数据的需要。从事纯三维设计的将小于 25%,集中用于大型装配设计和复杂工程分析。既从事二维绘图又从事三维设计的将大于 50%,广泛用于零部件及其一般装配设计和分析。2CAD软件的简介CAD 应用软件是各工程类专业应用软件的重头戏。我国于 1992 年开始启动 CAD应用工程,“九五”期间更是被列为国家科委攻关重中之重的项目。几年来,CAD在各行各业中的应用日益广泛,国内自主版权的 CAD 产品也初具雏形。为
7、检阅这些成果,1997 年 7 月 610 日,全国首届 CAD 应用工程博览会在北京展览馆举办,建设部、石油部、机械部、电力部等 12 个行业展团,32 个省市展团和 40 余家CAD 软硬件供应商参展。展出内容丰富多采,各类 CAD 产品琳琅满目,既有近年来各行各业 CAD 应用成果的展示宣传,又有各类 CAD 软件产品的争奇斗艳,更有所谓 CAD/CAM 的全面解决方案。那些工程图纸扫描仪、绘图仪、打印机、图形工作站等硬件厂商,当然决不会放过这种专为工程 CAD 举办的博览会。这里请读者不必十分遗憾, 博览会上没有工程地质 CAD 的应用成果参展。本文特推举在博览会上出尽风头的两个 CA
8、D 软件,供工程地质 CAD 专家们欣赏。 （一）国内自主版权的优秀 CAD软件 CAXA电子图板 97 1997 年是国家科委命名的“CAD 年”,北航推出了 CAXA 电子图板 97 向“CAD 年”献礼,售价仅 490 元(AutoCAD12 至 14 版本售价 1.7-2.2 万元,国内其它 CAD 应用软件也都在万元以上),功能与其它同类产品完全相当,一举成为软件排行榜之首,被称为人人用得起的软件,在多年来 CAD 软件售价居高不下的环境下投了一枚重型炸弹。 CAXA 电子图板 97 的意义在于它是中国人自己的 CAD 软件,不但有自主版权,而且符合中国人的习惯,全部中文菜单和中文在
9、线帮助,不必忍受那些洋人的 CAD软件,要进行汉化或需特定的中文平台或中文外壳,去实现中文文字的标注,且还经常出现汉字标注发生困难的窘境。洋人的 CAD 软件与中文平台或中文外壳与西文操作系统之间的兼容性和系统设置的复杂性,更让一般用户想起来就头痛。显然,中国人自己的 CAD 软件,自己用起来得心应手。该软件宣传广告声称,软件全面采用国标设计,符合中老年工程师要求操作命令简单、自然和方便的特点,是人人学得会的傻瓜软件,工程师的好帮手。 CAXA 电子图板 97 对软硬件的环境要求很低,386/4M 以上 PC 机 DOS 操作系统即可,系统本身只占硬盘空间 12MB,具备图纸管理功能,可与其它
10、 CAD 系统的3图纸进行数据交换,可利用 DOS 平台上的其它汉字系统的各种输入法输入汉字。从以上这些功能和特点可以看出,CAXA 电子图板 97 的确是一个值得一试的好软件。 （二） 会思维的软件万图 Vellum 3.0 CAD 软件正朝着智能化方向发展。上海一家公司(嘉宝集团)作为美国Ashlar 公司软件的中国总代理,将智能化的 Vellum 软件引进国内,在本次 CAD博览会上展示了该软件。该软件被称为“会思维的软件”,其智能化表现在计算机可以感知人的意图。例如画一条直线,在终点处它会提示你与已经存在的图形的关系,自动捕捉所需要的某一位置,随时告诉操作者,请你选择线的中点、端点、弧
11、的切线、圆的中心等等,很能理解整个图形。 万图 Vellum 的 2D、3D 功能相互配合,对于那些机械工程师,可在几分钟内画出一个一般的机器零件的三视图和实体图,所要做的仅仅是用鼠标在屏幕上画出平面图,给出物体的厚度,实体就形成了。已经形成的实体你可以修改任意一个面的形状,形成复杂实体,一个指令,三视图就画成了。软件介绍声称,许多软件公司都曾试着开发在一纯线框几何图形上建造表面模型的智能化软件,但最后均以失败而告终。Vellum 成功了,它可以自动构造表面,可理解孔、槽、曲线和自由形状。 注意,这里的自由形状,可以理解为三维空间的任意曲面,其建模问题就是我们一直在探讨的技术难题。耳听为虚,眼
12、见为实。在 CAD 博览会上,笔者提出了请表演建立任意空间几何图形的要求,操作还不太熟练的演示者表示试试看。他先用鼠标勾画出一条任意曲线,在平行曲线方向拉伸一定距离,一个没有厚度的空间曲面建成了,给出厚度,则成为一等厚度的空间曲面实体。这一实体单从曲面的角度来看,还是较为规则的,尽管构成曲面的曲线是任意的,但整个空间体是在平行曲线的方向上是规则的,厚度是规则的。鉴于此,笔者提出修改已经建好的曲面体,于是,操作者用鼠标拉动曲面的任一点,一个非规则的扭曲面便形成了。能够达到这样的功能,对于建造和修改产状变化波状起伏的地质断层面是完全可能的。 为了验证非规则体在空间上的相交状态,操作者在旁边又画了一
13、个实体,将其移动到与扭曲体相交并穿过扭曲体,居然完全成功,天衣无缝。至于三维实体4在空间上的任意旋转,实体的网格化和表面质感化,不同颜色、光源和放大缩小等功能,在此软件中更是信手拈来,十分方便。 可以说,万图 Vellum 的可视化三维空间实体的建模和编辑修改功能,完全可以与第三十届国际地质大会上展出的工作站级别的软件(已在本刊 97 年第 2期作了介绍)相比,但 Vellum 仅在奔腾级的 PC 机上即可运行(见下页万图Vellum 的系统要求表),这样的硬件要求我们是可以达到的,或者说配置这样的硬件环境,已经不困难了。 如果说第三十届国际地质大会上展出的工作站级别的 CAD 软件的价格难以
14、接受,那么万图 Vellum 的价格也许是可以接受的(单机版基本上与 AutoCAD R14 相当或略高,多用户共享版平摊后一个用户 6000 元左右, 有汉化版),但绝对的比AutoCAD 功能更强大,操作简单得多。 据代理商神吹,上海嘉宝集团是电机大型股分制企业,本与电脑行业风马牛不相干,而是出于机械设计 CAD 应用的需要,鉴于对 AutoCAD 功能的强烈不满,深信世界上一定还有更好的 CAD 软件,特派出专家代表团去美国寻宝。代表团到了美国,在 Internet 上查到 Vellum 信息后直奔 Ashlar 公司,当即引进消化汉化,之后确认如此优秀的 CAD 软件,不向国内用户介绍
15、,简直就是一种技术犯罪。为此,电机集团真是有胆有识,专门组建了嘉宝颐和电脑公司,一方面进行商业汉化,另一方面垄断了 Vellum 在中国的市场,成为 Ashlar 公司 Vellum 软件在中国的总代理。问及为什么美国众多软件硬件厂商都打入了中国市场,而 Ashlar 公司如此优秀的 CAD 软件却没有自己来开辟中国市场?答曰:中国市场盗版软件太多,打进来油水不大。Ashlar 公司 Vellum CAD 软件的入侵,听起来颇具故事情节。故事告诉我们,这就是改革开放后市场经济的基本规律和典型实例。可以相信,由于 Vellum 软件本身的强大优势和嘉宝集团的市场头脑及人才优势,Vellum 在中
16、国 CAD 市场上将获得成功;国内 CAD 用户也多了一个可供选择的商品软件,这对于动摇 AutoCAD 在中国 CAD 市场上的垄断地位无疑是一把撒手锏。 5万图 Vellum3.0 的系统要求: Windows 环境 最低要求 建议要求CPU Pentium 处理器 Pentium166 处理器或更好内存 32M RAM 64M RAM显存 4M Video RAM 4M Video RAM硬盘 20M 可用硬盘 20M 以上可用硬盘光驱 CD ROM 驱动器 CD ROM 驱动器操作系统Windows NT4.0 或 Windows 95Windows NT4.0 或更高版本可选设备 激
17、光打印机、针式打印机 激光打印机、针式打印机Macintosh 环境 最低要求 建议要求CPUPower Macintosh 601 处理器Power Macintosh 604 处理器或更好内存 32M RAM 64M RAM显存 4M Video RAM 4M Video RAM硬盘 20M 可用硬盘 20M 以上可用硬盘光驱 CD ROM 驱动器 CD ROM 驱动器操作系统 Mac 7.5 Mac 7.5 或更高版本可选设备 激光打印机、针式打印机 激光打印机、针式打印机6国内 CAD 软件的现状与未来发展方向（一）国内 CAD软件的现状CAD 软件的应用如此广泛，在国民经济中占有重要
18、地位，遗憾的是中国的 CAD 软件市场几乎全部被国外软件所垄断，仅美国 AutoDesk 公司每年在中国的销售额就超过 2 亿元人民币，预计在 2006 年该公司在中国的销售额要超过 8 亿元人民币。国外软件的垄断不仅仅导致中国外汇大量流失，也使中国的关键工程项目的脖子掐在国外软件公司手里。而且由于国外软件公司的垄断，使得国内CAD 软件的产品价格高居不下，以目前广泛使用的 AutoCAD 为例，每套价格高达 3 万元，这还不包括以后每年不菲的升级费用，大大超出了中国企业的承受能力。无论是从减少国家外汇流失，还是减少中国企业的成本支出，或者是从国家战略安全的角度来讲，中国都必须要推广自己的自主
19、平台的 CAD 软件，实现 CAD 软件的自主研发和应用。国家一向重视自主平台的 CAD 软件的研发，通过资助大学研究和科技攻关项目扶持了一批 CAD 软件，如华中理工大学开目 CAD，北京航天航空大学 CAXA,广州红地公司开发的金银花 MDA CAD 等，这些软件部分的解决了企业设计的功能性问题（可以完成企业的设计要求） ，但始终存在以下两个问题：1，很难直接兼容国际标准文件格式 DWG（有些虽然提供了转换工具，但功能差到用户不能接受） ，阻碍了客户与 AutoCAD 使用者的交流，尤其是世界经济一体化的情况下，与不同国家间的文件交流。2，在界面、易用性和操作习惯方面很难做到与AutoCA
20、D 一致。在 AutoCAD 已成为事实标准的情况下，用户不可能再花成本去学习新的与 AutoCAD 不兼容的其他软件。随着中国加入 WTO，国家逐步深化知识产权战略，大力推进企业软件正版化，以此同时，国外软件厂商查处盗版的力度也不断加大，CAD 软件应用掀起了正版化浪潮，巨大的市场需求不断涌现！在国家版权保护环境不断改善、企业软件正版化不断深入的宏观背景下中望 CAD 从 2002 年起，连续 5 年保持 50的高增长速度，2008 年销售收入和利7润增长将有可能超过 80。业务发展呈现良好势头。中望 CAD 在业内的影响力不断增大，已经成为广大 CAD 使用企业“替代 AutoCAD，解决
21、 CAD 软件合法化”的首选品牌，截至 2008 年 12 月，中望 CAD 在国内拥有 15 万正版用户，是国内 CAD 平台市场上除 AutoCAD 外，装机量最大的 CAD 品牌软件。其客户范围涵盖了勘勘设计、装饰、园林、电子电器、模具、机械、造船、汽车、学校等各个不同行业。在 CAD 平台正版市场，中望 CAD 的市场占有率达到 30。而且随着中望 CAD 技术水平的提升，服务和品牌的树立，越来越多的大型企业、上市公司开始批量采购中望 CAD，这其中包括国家甲级勘察设计院广州市设计院、长江船舶设计院、京移通信设计院；汽车行业的翘楚广州本田汽车、江铃汽车，世界低压电器制造商德力西集团、上
22、广电集团、远大集团等均成为中望 CAD 忠实用户，更有大量珠三角和长三角的中小型企业采用中望 CAD 正版解决方案。配合业务的高速增长，中望龙腾公司除了广州总部、广州研发中心外，在北京、上海设立全资直属分公司，为客户提供总部级的技术支持和服务；在长春、成都、杭州、武汉等地设立常驻机构。同时中望龙腾公司与全国 200 余家经销商建立了长期稳固的合作关系，有效覆盖了市场，也为将来中望 CAD 的更快发展奠定了基础。（二）CAD 的未来发展趋势 由于 Internet/Intranet 企业);“企业级应用的发展,CAD 软件的发展除了上述的智能化以外,正在朝着网络化方向迈进。传统的 CAD 软件产
23、品在升级版权中增加了网络功能,可在 CAD 软件里浏览 Web 主页、发 E-mail、查看网上图纸,在网上与同事或用户共享图纸资料,挂接网络地址(URL)等等。今年上半年 Autodesk 公司向全球发布的 AutoCAD R14 即具备这种网络功能。GIS 系统中的一员,MapInfo 新的网络版本也提供了 Web 浏览功能。本文介绍的万图 Vellum3.0,更是运行于 NT 上的网络 CAD 软件。在计算机就是网络,网络就是计算机的今天;在全球将被网络一网打尽的明天,CAD 软件的网络版本具有其特别的意义和强大的生命力。8毫无疑问,企业级的网络具有 Internet/Intranet
24、的若干应用方面的功能优势,但此仅为网络优势的一个方面;另一方面则是计算机应用中成本的大幅度降低。由于 PC 软件硬件的交替升级,拓宽了 PC 的应用范围,单机的性能价格比大幅度提高,给 PC 的普及应用打下了物质基础,但同时也给单位和企业级的应用增加了升级成本和维护成本。我们知道,PC 是个好东西,易学易用,娃娃也会玩个天翻地覆,然而,要真正把 PC 玩通,不是唬你,可不是一般用户能做到的,单是 DOS 系统的 autoexec.bat、config.sys、汉字系统和 CAD 系统的配置文件、windows 系统中的 ini 文件,就足以把一般用户搞晕头转向,还不说系统破坏或崩溃后的判断与处
25、理系统需随时调试到最佳工作状态等等经验与技巧。这里决没有故意将计算机神秘化的意思, 仅仅是为了说明精通 PC 有一定的难度。鉴于此,业界早已提出了 NC(net computer)的概念,并已成为当今 Wintel 与 SUN、Oracle等两大阵容争斗的焦点。进入网络时代,一个单位或企业的 CAD 或其它应用软件要升级,只在网络服务器上升级换代,不必每台机去升级维护,整体上显然降低了成本,提高了效益。硬件同样如此,在强大的网络上,PC 不必频繁升级淘汰,作为客户端应用,只需充分共享和利用网络服务器的功能,这就是简单易用少升级低成本的 NC。就像单位的内部电话改国际国内直拨时,只需更换总机,不
26、需更新每个办公室的电话机一样。综上所述,CAD 软件的现状是单机与网络并存,初步具备了智能化功能。在智能化方面,发展方向是人工智能与 CAD 相结合的产物-智能 CAD(Intelligent CAD,即 ICAD),ICAD 将有力地支持强烈依赖于设计者思维的可行性设计和概念设计,其高度智能化集成化可以使一般设计者设计出大师级产品。在网络化方面,用 PC、NC 也可设计出工作站级别的复杂产品。9结束语踉踉跄跄地忙碌了几个月，我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行，也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全
27、、外观粗糙、底层代码的不合理数不胜数。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师张淑敏老师，虽然我们是在即将快要毕业之时才认识，但她却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。在此，特向她道声谢谢。10参 考 文 献1、 宁汝新，徐弘山.机械制造中的 CAD/CAM 技术.北京:北京理工大学出版社,19912、 任仲贵.CAD/CAM
28、 原理.北京:清华大学出版社,19923、 蔡颖等.CAD/CAM 原理与应用.北京:机械工业出版社,2003.64、 焦振学.先进制造技术.北京:北京理工大学出版社,19975、 机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.北京:机械工业出版社,19946、 刘瑞梃.计算机系统导论.北京:高等教育出版社,19947、 孙文焕.计算机辅助设计和制造技术.西安:西北工业大学出版社,19948、 陈贺.微机 CAD 教程.北京:学苑出版社,19949、 冯辛安.CAD/CAM 技术概论.北京:机械工业出版社,199510、 周济.CAD 基础及应用.北京:机械工业出版社 199511、 唐晓青.
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30、少昌等. 计算机辅助机械设计技术基础.北京: 清华大学出版社,199120、 江涛.计算机绘图与辅助设计基础.上海:复旦大学出版社,199321、 刘维新,孟嗣宗.机械最优化设计.北京:清华大学出版社,198622、 戴同.CAD/CAPP/CAM 基本教程.北京:机械工业出版社,198723、 李德庆,吴锡英.计算机辅助制造.北京:19921124、 唐荣锡.CAD/CAM 技术.北京:北京航空航天大学出版社,199025、 杜裴,黄乃康.计算机辅助工艺过程设计原理.北京:机械工业出版社,199026、 李福生等.数控机床程序编制自动编程.北京: 机械工业出版社,198827、 周正寅.CAD/CAM 系统的三度开发与两次转移.计算机辅助设计与制造,1995,1128、 周广仁,张树有.计算机绘图技术综述.计算机辅助设计与制造,1995,629、 庞士宗.CAD/CAM 软件市场简略.计算机辅助设计与制造,1996,9
