計(jì)算機(jī)CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李煒華

【摘 要】在工程領(lǐng)域，隨著CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使工程設(shè)計(jì)人員如虎添翼，進(jìn)而拓寬了其施展才華的空間。本文就CAD技術(shù)在日常工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，通過(guò)分析以便在以后的應(yīng)用過(guò)程中能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，把CAD技術(shù)的應(yīng)用效果優(yōu)化，能為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)方便。

【關(guān)鍵詞】CAD技術(shù)；工程設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的社會(huì)實(shí)踐應(yīng)用，CAD技術(shù)以其簡(jiǎn)單、快捷高效、便于存儲(chǔ)和攜帶等優(yōu)點(diǎn)在工程設(shè)計(jì)中取得了良好的使用效果。文章首先對(duì)CAD軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單了解，然后分析了CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的一些優(yōu)勢(shì)，最后就CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。

一、CAD技術(shù)概述

CAD也就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，指的是設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)高速計(jì)算以及顯示圖形等的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用自身專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃與計(jì)算、綜合模擬和仿真演示、評(píng)價(jià)、繪圖以及管理等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱(chēng)。CAD技術(shù)因其縮短產(chǎn)品周期、降低生產(chǎn)成本、提高勞動(dòng)效率、提高技術(shù)創(chuàng)新能力、確保設(shè)計(jì)質(zhì)量以及促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化的六大優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、機(jī)器制造以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，是工廠、企業(yè)、科研部門(mén)等提升自身創(chuàng)新能力以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。同時(shí)，CAD技術(shù)的應(yīng)用水平能夠反映一個(gè)國(guó)家科學(xué)現(xiàn)代化以及工業(yè)現(xiàn)代化的水平。

二、CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)

1、勞動(dòng)強(qiáng)度降低，圖面清潔

手繪繪圖，工作人員常常手里拿著幾只不同粗細(xì)的墨筆，丁字尺、三角板、曲線板等工具不停的在手里更換，而且一旦畫(huà)錯(cuò)，修改非常費(fèi)事，甚至從頭來(lái)過(guò)，圖畫(huà)修修補(bǔ)補(bǔ)顯的臟亂。用CAD繪圖則可以一只鼠標(biāo)做你想做的任何事情。它有統(tǒng)一的線型庫(kù)、字體庫(kù)，圖面整潔統(tǒng)一。

2、設(shè)計(jì)工作的高效及設(shè)計(jì)成果的重復(fù)利用

CAD之所以高效，因其最偉大的功能之一：“COPY”。一些相近、相似的工程設(shè)計(jì)，圖紙只要簡(jiǎn)單修改一下就行了，或者直接套用，而你只需按幾下鍵盤(pán)、鼠標(biāo)。

3、精確提高

建筑設(shè)計(jì)的精確一般標(biāo)注到毫米，結(jié)構(gòu)計(jì)算的精確度也不是很高，施工時(shí)的精確度更低，但對(duì)于一些特型或規(guī)模大、復(fù)雜的建筑離開(kāi)了CAD困難將成倍增長(zhǎng)。CAD在日影分析、室內(nèi)聲場(chǎng)分析、燈光照度分析等方面的計(jì)算精度、速度也是手工計(jì)算無(wú)法比擬的

4、資料保管方便

CAD軟件制作的圖形、圖像文件可以直接存儲(chǔ)在軟盤(pán)、硬盤(pán)上資料的保管，調(diào)用極為方便。你可以將設(shè)計(jì)項(xiàng)目刻錄成光盤(pán)，數(shù)據(jù)至少可以保存50年。你可以將以前的圖紙通過(guò)掃描儀，數(shù)字化移入電腦，避免資料因受潮、蟲(chóng)蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失。

5、CAD在建筑表現(xiàn)圖上的優(yōu)勢(shì)

這也是CAD在建筑設(shè)計(jì)上最出風(fēng)頭的。CAD制作的建筑效果圖其透視關(guān)系、光影關(guān)系、建筑材料的質(zhì)感，都可真實(shí)再現(xiàn)，惟妙惟肖，再加上真實(shí)的樹(shù)木、人、天空、汽車(chē)配景，幾可亂真。如果再加上現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境照片融合更有說(shuō)服力。

6、設(shè)計(jì)理念的改變

CAD的智能化將部分取代設(shè)計(jì)師的一些設(shè)計(jì)工作，而CAD對(duì)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化起著巨大的推動(dòng)作用。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，跨地區(qū)合作設(shè)計(jì)，異地招投標(biāo)、設(shè)計(jì)評(píng)卷也將普及。

三、CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、實(shí)現(xiàn)了實(shí)體建模

在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，設(shè)計(jì)人員只能憑借自身的想象來(lái)構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，隨著CAD技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得實(shí)體設(shè)計(jì)這一想法得到了實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)中的圖形就猶如活生生的實(shí)物一般出現(xiàn)在人們眼前，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的零件可以在計(jì)算機(jī)中動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)動(dòng)，可以進(jìn)行虛擬的切割、打磨和焊接。設(shè)計(jì)者在與他人交流時(shí)一些復(fù)雜的圖形難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)清楚，這時(shí)運(yùn)用CAD技術(shù)繪制的圖形就可以使交流更加方便易懂。實(shí)體建模的實(shí)現(xiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)者繪畫(huà)技能的要求不再那么苛刻，CAD軟件為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)自有標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和零部件數(shù)據(jù)資源庫(kù)，還有特征體庫(kù)、緊固件庫(kù)等，還提供了構(gòu)造自由曲面的工具和方法，因此只要對(duì)模型進(jìn)行調(diào)用、編輯、修改、施加約束或復(fù)合操作，就可構(gòu)造出需要的工件。

2、二維圖形CAD軟件

CAXA電子圖板是我國(guó)自主版權(quán)的CAD軟件系統(tǒng)，在我國(guó)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用。這是一款功能齊全的CAD系統(tǒng)，運(yùn)用交互圖形的方式，實(shí)時(shí)構(gòu)造、編輯、修改幾何模型，并且在此過(guò)程中對(duì)各類(lèi)拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行存儲(chǔ)，以便設(shè)計(jì)師隨時(shí)調(diào)用。CAXA電子圖板因其簡(jiǎn)單易學(xué)、智能設(shè)計(jì)、方便實(shí)用、體系開(kāi)放等特點(diǎn)獲得了數(shù)萬(wàn)用戶的青睞，在所有需要二維繪圖的設(shè)計(jì)過(guò)程中都可以進(jìn)行方便快捷的使用，提高設(shè)計(jì)師的工作效率，充分幫助其發(fā)揮自身的聰明才智以及創(chuàng)造性，促進(jìn)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范化。

3、三維CAD技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)圖紙看成是“點(diǎn)、線、圓、弧、文本……”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達(dá)的任何設(shè)計(jì)都變成了幾何圖形，這樣的設(shè)計(jì)往往缺乏立體效果。同時(shí)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，僅僅是依靠已有的資料進(jìn)行借鑒和改造，設(shè)計(jì)常規(guī)，易給人一種呆板的感覺(jué)。而三維CAD技術(shù)的應(yīng)用，就可以使方案在設(shè)計(jì)階段充分利用專(zhuān)家系統(tǒng)及現(xiàn)代科技新理論，可以在軟件中建立各種機(jī)構(gòu)，進(jìn)行構(gòu)型對(duì)比和設(shè)計(jì)創(chuàng)新。同時(shí)三維CAD技術(shù)在計(jì)算機(jī)中將產(chǎn)品的實(shí)際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點(diǎn)、線、面、體的各種信息，使模型從線框模型、表面模型到實(shí)體模型發(fā)展，從而使設(shè)計(jì)所表達(dá)的幾何體信息越來(lái)越完整和準(zhǔn)確，幫助設(shè)計(jì)者解決更加廣闊的設(shè)計(jì)范圍。

4、CAD技術(shù)在剖視圖中的應(yīng)用

剖視圖一般應(yīng)用于多孔槽的零部件，其形成使用遐想剖切面剖開(kāi)零部件的，圖中的虛線較多，形態(tài)較為復(fù)雜。因在剖視圖的繪制中，線條的交叉重疊較多，使得繪制者很難想象出實(shí)體的性質(zhì)，而利用CAD技術(shù)，能通過(guò)建立零件模型，利用繪圖中的剖切功能，進(jìn)行零部件的剖切，觀察零部件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，進(jìn)而繪制出剖視圖。同時(shí)，在利用CAD技術(shù)繪制剖視圖時(shí)，要采用不同的剖視方法，在零部件的不同位置進(jìn)行剖切，以加深對(duì)剖視圖繪制的理解。

5、CAD技術(shù)在畫(huà)法幾何中的應(yīng)用

在具體應(yīng)用上，利用坐標(biāo)方式輸入點(diǎn)繪制控件的點(diǎn)線面時(shí)，可以利用“視圖”中的“視口”來(lái)建立主視、左視、俯視、西南軸測(cè)的四個(gè)視口，可以利用“繪圖”中的“實(shí)體”功能來(lái)創(chuàng)建三維模型。在三維模型里，發(fā)揮其著色線和著色面的功能，選取相應(yīng)的線面。基于此來(lái)分析不同位置上線和面的投影線特性，將點(diǎn)線面的抽象知識(shí)融入到具體的三維實(shí)體圖中，起到學(xué)習(xí)物體投影的作用。

6、CAD技術(shù)在組合體視圖中的應(yīng)用

通常情況下，在機(jī)械視圖中組合體視圖的繪制中，是利用線面分析法和形體分析法來(lái)掌握線面的投影特點(diǎn)和基本幾何體的投影特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)照和分析實(shí)物模型來(lái)綜合和整理組合體的整體形狀和各個(gè)部分之間的聯(lián)系關(guān)系。在利用CAD計(jì)算繪制組合體視圖時(shí)，可以利用CAD三維實(shí)體的建模功能來(lái)進(jìn)行組合體的造型設(shè)計(jì)，具體可以根據(jù)組合方式，在已選定的一個(gè)造型平面上將各個(gè)基本幾何體構(gòu)造出來(lái)，進(jìn)而選擇和利用合適的坐標(biāo)軸將各個(gè)立體旋轉(zhuǎn)至所需要的方向，將各個(gè)組合部分移動(dòng)到準(zhǔn)備的位置后，進(jìn)行最后的組合操作以繪制出組合體?？梢?jiàn)利用CAD技術(shù)，通過(guò)形體進(jìn)行三維建模，能將數(shù)量大、形體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的繪制。

結(jié)束語(yǔ)

CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是非常廣泛的，它給工程設(shè)計(jì)人員的工作帶來(lái)了巨大的便利。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，科學(xué)技術(shù)是不斷發(fā)展的，每一個(gè)工程設(shè)計(jì)者都應(yīng)該運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，在各自的崗位發(fā)揮自己最佳的水平，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和優(yōu)良的設(shè)計(jì)。

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