2.3材料加工工艺CAD及其应用2.3.1概述2.3.1.1CAD概论及发展过程CAD是计算机辅助设计(英文ComputerAidedDesign)的简称。它是指利用计算机技术完成设计过程中的信息检索、方案构思、分析、计算、工程绘图和文件编制等工作。CAD中的“设计”包含内容广泛，几乎涉及所有学科。其中分析、计算及工程绘图是设计过程中的典型环节，CAD的典型含义就是计算机辅助完成包含以上典型设计环节的活动。CAD的概念及相关术语是1963年由美国麻省理工学院(MIT)24岁的研究生萨瑟兰德(I．E．Satherland)在他发表的博士论文“Sketchpad：一个人机通信的图形系统”中首次提出的。该系统中，设计者用光笔和键盘在图形显示器上实现选择、定位等交互功能及绘制直线、圆等图形，并可对图形进行变换和编辑。它为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。交互式图形生成技术的出现，促使了CAD／CAM技术的迅速发展。60年代中后期，美国的一些大公司开始重视这一技术，并投入相当资金对CAD实用系统进行开发。如美国通用汽车公司为汽车外形设计开发了DAC—I系统(DesignAugmentedbyComputer—1)，用以分析和综合车身的三维曲线设计。该系统是在大型计算机上运行的，成为该公司设计小车和卡车必不可少的工具；美国洛克希德航空公司开发飞机设计的CGADAM系统(ComputerGraphicsAugmentedDesignandManufacturing)，具有强度分析、绘图和数控编程等功能；贝乐实验室开发了Craphicl，用于电路方案设计和印制板的电路元件布局布线设计。这一时期的CAD系统的特点是规模庞大，价格昂贵，只有经济实力雄厚和技术力量较强的大型企业和研究单位才能研究和应用CAD技术。在70年代，随着大规模集成电路(IC)问世，CAD系统采用以超小型机为基础的集中分时方式，CAD系统开始商品化，但价格仍然很贵。在此期间出现了廉价的固体电路随机存储器，产生逼真图形的光栅扫描显示器、光笔和图形输入板等多种形式的图形输入设备，使计算机图形学算法研究进入新阶段，并出现了一批专营CAD／CAM系统硬件和软件的公司(如ComputerVistion、Intergraph、Calma、Applicm等)。这些CAD／CAM系统的特点是硬软件配套齐全。因此人们称它为“交钥匙”系统(TurnkeySystem)。这一时期内，CAD／CAM系统的应用主要集中在航空、电子和机械工业部门。同时他们对三维几何造型技术也开始进行研究。70年代末以后，32位工作站和微型计算机的出现对CAD／CAM技术的发展起了极大的推动作用。32位工作站之间可相互联网，以达共享系统内的资源和发挥各台计算机的特点。80年代中期，分布式联网的工作站已成为CAD的典型硬件环境，其性能价格比年复一年地迅速提高，光栅扫描显示器及其算法统治图形学硬、软件，CAD方法从绘图进入造型，实体模型系统成熟，计算机动画开始兴起，集成CAD系统开始商品化，CAD应用迅速发展，市场十分繁荣。到了90年代，CAD的硬件支撑已从工作站扩展到个人计算机(PC)，彩色图形显示系统的图形加速卡已成为或正在成为工作站和PC的通用设备，各种新的计算机图形输入输出设备的不断涌现，如三维彩色数字化仪，使得CAD造型的数据库建立越来越容易。CAD技术中的图形接口、图形功能日趋标准化，CAD技术逐渐多媒体化，使CAD技术进一步普及，质量更加提高。另外，人工智能(ArtificialIntelligence，简称A1)和专家系统技术在CAD中的应用大大提高了自动化设计的程度，出现了智能CAD(AICAD)，把工程数据库及其管理系统，知识库及专家系统，用户接口管理系统集于一体，形成一门新学科。以CAD为基础，目前已产生了一系列相关概念，如计算机辅助制造(CAM)，计算机辅助工程(CAE)，柔性制造系统(FMS)，快速成形技术(RP)、计算机集成制造系统(C1MS)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)及虚拟制造等等。我国在CAD技术方面的研究始于70年代中期。当时主要是研究开发二维绘图软件，主要研究单位是学校、研究院所。航空和造船业是CAD技术应用较早的部门。80年代初，有些大型企业和设计院成套地引进CAD／CAM系统，在此基础上进行二次开发后实际应用，取得一定成果。随着改革开放和发展商品经济的需要，在80年代中后期，我国的CAD／CAM技术有了较大的发展，目前该技术越来越受到人们的...
