1.2国内外研究现状及存在的问题

第二章 CAD技术的发展史与CATIA软件的介绍

    随着综合国力的进一步增强和加入世界贸易组织，我国已经逐步成为全球制造业的中心，并与国际制造业市场接轨，但是目前我国制造业在技术含量和生产附加值较高的产品方面仍然缺乏国际竞争力。我国政府提出：信息化带动工业化的战略构想。先进的CAD技术作为信息技术的一个组成部分，是促进新技术的开发和转化、降低消耗、缩短新产品开发以及工程建设周期、实现设计自动化、大幅度提高劳动生产率的重要手段，是制造企业提高自主开发能力和管理水平、参与国际合作和竞争的重要条件，是制造业信息化的领头羊，也是进一步向计算机集成系统发展的一个重要的基础。

2.1CAD技术的发展阶段

从CAD技术的发展过程来看，CAD三维造型技术的发展经历了线框造型、曲面造型、实体造型、参数化造型及变化造型技术五个阶段。

2.1.1线框造型阶段

在20世纪50年代后期，计算机技术的发展提高了计算机绘图的可行性。计算机绘图技术的出发点是以电子图纸为媒介，利用计算机绘图来摆脱费事、繁琐还有绘图精度比较低的纯手工绘图，这就是CAD技术的起源。

在此阶段，CAD的含义仅仅为计算机辅助绘图（Computer Aided Drawing），利用传统的三维视图方法来表达零件，而并非现在所讲的计算机辅助设计（Computer Aided Design）

二维CAD系统的二维图形表达能力很强大，如案绘制和编辑剖面线、尺寸的标注还有CAD的二次开发等等，可以很好的帮助绘图设计人员把要绘制的图纸规范化、美观，提高了图形绘制的效率，对以后的图纸修改还有管理有很大的方便，因此二维计算机绘图技术得到了很快的发展。

以二维计算机绘图技术为主要目标的算法在20世纪70年代末期基本发展成熟，其后作为CAD技术的一个分支平衡的发展起来。

2.1.2曲面造型阶段

二维计算机制图比较难描绘空间三维机构的详细运动还有很难检查产品装配干涉的问题，当采用二维计算机设计模式时，一般情况下是对产品进行试装、试调时才发现干涉或者设计的不合理等现象，在绘图设计的早期很难全部考虑整体机构的要求，所以会导致设计完成后修改工作量大、产品开发的周期长、成本过高等设计缺陷。

二十世纪七十年代，在汽车还有飞机等制造业中有大量的自由曲面的问题，在那时候只能采用多截面的视图、特称纬线的方法来近似的表达所设计的曲面。由于曲面造型是利用各种特称来描述曲面的，如平面、圆柱面、旋转面等，三视图的方法不能完整的表达零件的信息，因而按设计图纸制作出来的样品与设计者所想象的有很大的差异。法国索达飞机制造公司首先推出了一款三维造型系统CATIA，该系统的出现，标志着计算机辅助设计技术从传统的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机来完成描述产品零件的三维主要信息，同时也使得CAM技术有了实现的基础。

以曲面造型系统为代表的技术革新，使汽车、飞机开发的手段与传统的设计模式相比有了质的飞跃，新车型的开发速度大幅度的提高。

2.1.3实体造型阶段

 与线框模型和曲面模型相比，实体模型是最为完善的一种几何模型。采用这种模型，可以从CAD系统中得到工程应用所需要的各种信息，并将其用于NC编程、空气动力力学分析、有限元分析等。

在那个时候的计算机的低硬件条件下，提示造型的计算能力，还有显示能力很弱，在实际的应用当中，用它来做设计的不多，所以实体造型技术并没有推广出来。在推动这次技术革命的SDRC公司失去了一个大好的机会，在后来的十里，计算机的硬件性能越来越高越来越强，实体造型技术又一次被CAD系统所使用。一个叫CV的公司抓住了这次机会，首先取得了突破性的进展，它提出：集成各种各样的软件为大中小企业提供一个全方位解决方案的思路。采取了将软件的运行平台价格比较低的小机型转移等有利措施。CV成为了CAD领域的领头者，市场的份额直线上升。