CAD的运用

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摘 要：在计算机支撑的产品信息可视化背景，按照设计产品的创新和设计规律，从cad的优劣势以及为补充CAD的不足，而过渡到三维CAD。三维CAD拥有了一些二维CAD所没有的功能。并说明了三维CAD的重要模块CAE及其CAE的作用。

关键词：CAD的优势和劣势 三维CAD CAE

一个CAD是由硬件部分和软件部分组成，想要充分使用 CAD，必须要有高性能的硬件和高性能的软件。在现代大型企业中，单机CAD的工作方式已经逐渐不能满足广大用户的要求，CAD技术一般都在网络环境下使用。其主要功能是：设计组件重用，简易的设计修改和版本控制功能，设计的标准组件的自动产生，设计是否满足要求和实际规则的检验等等。

CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更普及，应用范围也逐渐变广。

CAD的实现技术从那个时候起经过了许多演变。这个领域刚开始的时候主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸。计算机技术的发展使得计算机在设计活动中得到更有技巧的应用。如今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者的专业知识中更“智能”的部分。

CAD软件制作的图形、图像可以直接储存在软盘、硬盘中，保管和调用极为方便。CAD的智能化将取代设计师的一些设计工作，而CAD对设计的标准化、产业化起着巨大的推动作用。随着信息技术和网络技术的发展，跨地区合作设计，异地招投标、设计审评也将普及。在第一时间接受科技信息，与世界同步。

由于电脑屏幕的大小限制，设计师关注的往往是设计的局部，对全局的把握有一定的影响，使整个建筑物的比例、体量失控。CAD是一个对精确性要求很高的软件，这样容易使得方案设计模糊性、随机性被扼杀，设计缺乏灵感。另一方面CAD软件自身功能的局限性以及设计师对软件的熟练程度，使设计师的灵感、创意不能完全通过CAD表现出来。

随着计算机的不断飞速发展，CAD技术也正从二维CAD向三维CAD过渡。三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形、工程数据库管理、生成设计文件等功能。三维CAD诞生以来，已经广泛应用于机械、建筑、化工、航空航天等领域，也使得产品的设计效率得以迅速提高。我国已经完全普及了二维CAD，相当一部分CAD运用较早的企业已经从二维CAD向三维CAD转换，且都取得了良好的经济效益和社会效益。

比起二维CAD来，三维CAD具有很大的优势。从设计方案的三维模型可以方便的得到主视图、俯视图、左视图以及任何角度的投影图和透视投影图等，并可以将模型输出为标准的精美的工程图纸，这既提高了设计效率，有减少了出现错误的可能性。利用三维的着色和渲染功能设计的三维效果图，能使得设计人员与决策人员很好的了解他的外观有助于设计决策。三维设计还实现设计、制造一体化的基础。可以通过输出DXF等标准数据文件和其他专业的CAM软件共享。CAD技术已实用的零件实体建模优势和简便的产品造型修改和实体装配图的生成被用在机械设计的多个方面设计。对简单的零件，可通过对其机构进行分析，分解成若干个基本体，再进行运算，得到零件的实体图形。对复杂的零件，可以使用草图工具，设计人员可以先勾画出草图，再拉伸出复杂的几何形体。对于具有大块去面对零件，设计师可以方便地对片面进行变形处理，已得到相应的曲面。

三维CAD的实体装配效果可以让设计人员直观的看到零件的装配状态，可以测量零件的间隙大小，方便零件的布置。在完成后，可将零件设定成半透明或隐藏，以方便观察内部机构。还有，软件所提供的标准件库，也方便了对标准件型号的选择。通过计算机检测零件是否有相交部分，各零件之间是否干涉，干涉的尺寸。以方便对设计尺寸的修改。

CAE（Computer Aided Engineering）是三维CAD的重要模块，是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、稳定性、热传导、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的近似值分析方法。随着计算机计算的普及的不断提高，CAE系统的功能和计算精度有很大的提高。目前市场上流行CAE软件有NASTRAN、ANSYS、COSMOS、ADAMS、MARC、PATRAN、SAP、ASDA、DYNA3D等十余种，这些可以从功能、继承性和运用平台及独立性来分。

CAE的主要作用；

1、增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的合理性，减少设计成本。

2、缩短设计和分析的循环周期。

3、CAE分析起到的“虚拟样机”作用，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性。

4、采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本。

5、模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；。

6、进行机械事故分析，查找事故原因。

计算机可视化技术的发展对机械制图课程改革提出了更高的要求，同时也注入了新的内涵和外延。把三维建模技术融入到机械制图教学中，注重二维视图与三维实体模型的有机联系，使机械制图课程立足于计算机图形科学的发展之上，体现了教学目的与现代设计思想的统一，使机械制图理论方法与实际结合得更加紧密，无疑对培养机械专业人才工程素质、知识结构以及创新能力具有深远意义。

参考文献：

[1]王群编《AutoCAD2006》基础教程机械工业出版社.2006年07月

[2]王宏 张日晶等编《AutoCAD2012中文版入门到精通》人民邮电出版社.2011年09月