【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流 行 的 cad 系 統(tǒng) 。 　 　 個(gè) 人 計(jì) 算 機(jī) （ pc） 系 統(tǒng) 價(jià) 格 低 廉 ， 操 作 方 便 ， 使 用 靈 活 。 80 年 代 以 后 ， pc 機(jī)性 能 不 斷 翻 新 ， 硬 件 和 軟 件 發(fā) 展 迅 猛 ， 加 之 圖 形 卡 、 高 分 辨 率 圖 形 顯 示 器 的 應(yīng) 用 ， 以及 pc 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 由 pc 機(jī) 構(gòu) 成 的 cad 系 統(tǒng) 已 大 量 涌 現(xiàn) ， 而 且 呈 上 升 趨 勢(shì) 。 　 　 計(jì) 算 機(jī) 所 設(shè) 計(jì) 的 二 次 曲 面 ——球 面 　 　 圖 形 輸 入 輸 出 設(shè) 備 除 了 計(jì) 算 機(jī) 主 機(jī) 和 一 般 的 外 圍 設(shè) 備 外 ， 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 主 要使 用 圖 形 輸 入 輸 出 設(shè) 備 。 交 互 圖 形 系 統(tǒng) 對(duì) cad 尤 為 重 要 。 圖 形 輸 入 設(shè) 備 的 一 般 作 用是 把 平 面 上 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 送 入 計(jì) 算 機(jī) 。 常 見(jiàn) 的 輸 入 設(shè) 備 有 鍵 盤 、 光 筆 、 觸 摸 屏 、 操 縱 桿 、跟 蹤 球 、 鼠 標(biāo) 器 、 圖 形 輸 入 板 和 數(shù) 字 化 儀 。 圖 形 輸 出 設(shè) 備 分 為 軟 拷 貝 和 硬 拷 貝 兩 大類 。 軟 拷 貝 設(shè) 備 指 各 種 圖 形 顯 示 設(shè) 備 ， 是 人 機(jī) 交 互 必 不 可 少 的 ； 硬 拷 貝 設(shè) 備 常 用 作 圖形 顯 示 的 附 屬 設(shè) 備 ， 它 把 屏 幕 上 的 圖 像 復(fù) 印 出 來(lái) ， 以 便 保 存 。 常 用 的 圖 形 顯 示 有 三 種： 有 向 束 顯 示 、 存 儲(chǔ) 管 顯 示 和 光 柵 掃 描 顯 示 。 有 向 束 顯 示 應(yīng) 用 最 早 ， 為 了 使 圖 像 清 晰， 電 子 束 必 須 不 斷 重 畫 圖 形 ， 故 又 稱 刷 新 顯 示 ， 它 易 于 擦 除 和 修 改 圖 形 ， 適 于 作 交 互圖 形 的 手 段 。 存 儲(chǔ) 管 顯 示 保 存 圖 像 而 不 必 刷 新 ， 故 能 顯 示 大 量 數(shù) 據(jù) ， 且 價(jià) 格 較 低 。 光黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文9柵 掃 描 系 統(tǒng) 能 提 供 彩 色 圖 像 ， 圖 像 信 息 可 存 放 在 所 謂 幀 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 里 ， 圖 像 的 分 辨 率較 高 。 　 　 cad 軟 件 除 計(jì) 算 機(jī) 本 身 的 軟 件 如 操 作 系 統(tǒng) 、 編 譯 程 序 外 ， cad 主 要 使 用 交 互 式圖 形 顯 示 軟 件 、 cad 應(yīng) 用 軟 件 和 數(shù) 據(jù) 管 理 軟 件 3 類 軟 件 。 　 　 交 互 式 圖 形 顯 示 軟 件 用 于 圖 形 顯 示 的 開(kāi) 窗 、 剪 輯 、 觀 看 ， 圖 形 的 變 換 、 修 改 ， 以及 相 應(yīng) 的 人 機(jī) 交 互 。 cad 應(yīng) 用 軟 件 提 供 幾 何 造 型 、 特 征 計(jì) 算 、 繪 圖 等 功 能 ， 以 完成 面 向 各 專 業(yè) 領(lǐng) 域 的 各 種 專 門 設(shè) 計(jì) 。 構(gòu) 造 應(yīng) 用 軟 件 的 四 個(gè) 要 素 是 ： 算 法 、 數(shù) 據(jù) 結(jié)構(gòu) 、 用 戶 界 面 和 數(shù) 據(jù) 管 理 。 數(shù) 據(jù) 管 理 軟 件 用 于 存 儲(chǔ) 、 檢 索 和 處 理 大 量 數(shù) 據(jù) ， 包 括 文字 和 圖 形 信 息 。 為 此 ， 需 要 建 立 工 程 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 。 它 同 一 般 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 相 比 有 如 下特 點(diǎn) ： 數(shù) 據(jù) 類 型 更 加 多 樣 ， 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 中 實(shí) 體 關(guān) 系 復(fù) 雜 ， 庫(kù) 中 數(shù) 值 和 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 經(jīng) 常 發(fā) 生變 動(dòng) ， 設(shè) 計(jì) 者 的 操 作 主 要 是 一 種 實(shí) 時(shí) 性 的 交 互 處 理 。 　 　 基 本 技 術(shù) 主 要 包 括 交 互 技 術(shù) 、 圖 形 變 換 技 術(shù) 、 曲 面 造 型 和 實(shí) 體 造 型 技 術(shù) 等 。 　 　 在 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 中 ， 交 互 技 術(shù) 是 必 不 可 少 的 。 交 互 式 cad 系 統(tǒng) ， 指 用 戶 在使 用 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 人 和 機(jī) 器 可 以 及 時(shí) 地 交 換 信 息 。 采 用 交 互 式 系 統(tǒng) ， 人 們可 以 邊 構(gòu) 思 、 邊 打 樣 、 邊 修 改 ， 隨 時(shí) 可 從 圖 形 終 端 屏 幕 上 看 到 每 一 步 操 作 的 顯 示 結(jié)果 ， 非 常 直 觀 。 　 　 圖 形 變 換 的 主 要 功 能 是 把 用 戶 坐 標(biāo) 系 和 圖 形 輸 出 設(shè) 備 的 坐 標(biāo) 系 聯(lián) 系 起 來(lái) ； 對(duì) 圖 形作 平 移 、 旋 轉(zhuǎn) 、 縮 放 、 透 視 變 換 ； 通 過(guò) 矩 陣 運(yùn) 算 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 圖 形 變 換 。 　 　 計(jì) 算 機(jī) 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 計(jì) 算 機(jī) 自 身 的 cad， 旨 在 實(shí) 現(xiàn) 計(jì) 算 機(jī) 自 身 設(shè) 計(jì) 和 研 制 過(guò) 程 的自 動(dòng) 化 或 半 自 動(dòng) 化 。 研 究 內(nèi) 容 包 括 功 能 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 和 組 裝 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 ， 涉 及 計(jì) 算 機(jī) 硬件 描 述 語(yǔ) 言 、 系 統(tǒng) 級(jí) 模 擬 、 自 動(dòng) 邏 輯 綜 合 、 邏 輯 模 擬 、 微 程 序 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 、 自 動(dòng) 邏 輯劃 分 、 自 動(dòng) 布 局 布 線 ， 以 及 相 應(yīng) 的 交 互 圖 形 系 統(tǒng) 和 工 程 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 。 集 成 電 路 cad有 時(shí) 也 列 入 計(jì) 算 機(jī) 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 化 的 范 圍 。 　 　 　 　 特 性　 　 　 AutoCAD 之 所 以 成 為 一 個(gè) 功 能 齊 全 、 應(yīng) 用 廣 泛 的 通 用 圖 形 軟 件 包 。 首先 它 是 一 個(gè) 可 視 化 的 繪 圖 軟 件 ， 許 多 命 令 和 操 作 可 以 通 過(guò) 菜 單 選 項(xiàng) 和 工 具 按 鈕等 多 種 方 式 實(shí) 現(xiàn) 。 而 且 Auto—CAD 具 有 豐 富 的 繪 圖 和 繪 圖 輔 助 功 能 ， 如 實(shí) 體繪 制 、 關(guān) 鍵 點(diǎn) 編 輯 、 對(duì) 象 捕 捉 、 標(biāo) 注 、 鳥(niǎo) 瞰 顯 示 控 制 等 ， 它 的 工 具 欄 、 菜 單 設(shè)黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10計(jì) 、 對(duì) 話 框 、 圖 形 打 開(kāi) 預(yù) 覽 、 信 息 交 換 、 文 本 編 輯 、 圖 像 處 理 和 圖 形 的 輸 出預(yù) 覽 為 用 戶 的 繪 圖 帶 來(lái) 很 大 方 便 。 其 次 它 不 僅 在 二 維 繪 圖 處 理 更 加 成 熟 ， 三維 功 能 也 更 加 完 善 ， 可 方 便 地 進(jìn) 行 建 模 和 渲 染 。用 途　 　 另 外 ， AutoCAD 不 但 具 有 強(qiáng) 大 的 繪 圖 功 能 ， 更 重 要 的 是 它 的開(kāi) 放 式 體 系 結(jié) 構(gòu) ， 贏 得 廣 大 用 戶 的 青 睞第二章 CAD 在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn) CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn) 符合人的思維過(guò)程機(jī)械設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)總是先構(gòu)思后表達(dá)，由于腦海中構(gòu)思出的產(chǎn)品形狀是三維的，因而直接建立反映產(chǎn)品真實(shí)幾何形狀的三維實(shí)體模型自然是理想的表達(dá)方式。這可使機(jī)械設(shè)計(jì)師更加專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身，而不是產(chǎn)品的圖形表示，符合機(jī)械設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新意識(shí)，有利于設(shè)計(jì)的連續(xù)進(jìn)行。由于 CAD 三維設(shè)計(jì)得到的三維立體圖具有直觀、易于理解等特點(diǎn)，不僅能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)師的思維深入，有利于設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，而且也便于與他人進(jìn)行交流。 縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期CAD 三維機(jī)械設(shè)計(jì)有利于解決復(fù)雜的幾何造型問(wèn)題。它可以由簡(jiǎn)單幾何實(shí)體通過(guò)布爾運(yùn)算等功能組合出各種復(fù)雜的幾何實(shí)體，并能自動(dòng)生成相貫線和截交線，大大減輕了設(shè)計(jì)工作量，縮短機(jī)械設(shè)計(jì)周期近 1/3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了 35 倍。同時(shí)，三維 CAD 系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過(guò)快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文11 零件設(shè)計(jì)和修改非常方便使用三維 CAD 系統(tǒng)軟件，可以在裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件，既方便又快捷，還可保證新零件與相鄰零件的精確配合，避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致裝配的失敗。比如可以在裝配環(huán)境中根據(jù)箱體的形狀及其他的配合要求快速準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出所需要的箱蓋來(lái)。零件環(huán)境中有查找器，在完成機(jī)械零件造型時(shí)，資源查找器同時(shí)列出了完成該零件的所有命令，點(diǎn)擊這些命令就可以很清楚地了解完成該零件的每個(gè)步驟，并利用資源查找器中的零件回放把零件造型的全過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫連續(xù)地演示出來(lái)，使人一目了然。修改零件時(shí)，也可以點(diǎn)擊資源查找器中相對(duì)應(yīng)的命令來(lái)完成，更方便地是在裝配環(huán)境中也可以進(jìn)行零件的修改，即點(diǎn)擊要修改的零件就可以進(jìn)入零件環(huán)境來(lái)完成零件的修改。 在裝配環(huán)境中裝配零件方便直觀運(yùn)用不同的裝配關(guān)系可以把各個(gè)機(jī)械零件裝配起來(lái)。在裝配過(guò)程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確或發(fā)生干涉，查找器即予以顯示，同時(shí)可對(duì)零件的裝配進(jìn)行靜干涉的檢查，如果發(fā)現(xiàn)干涉就可及時(shí)對(duì)零件等進(jìn)行修改，以保證設(shè)計(jì)的正確性。另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件后，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。在整個(gè)機(jī)器或某個(gè)部件裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的，可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求，對(duì)于在靜態(tài)下不發(fā)生干涉而在運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)碰撞的也可檢驗(yàn)出來(lái)，從而及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，保證設(shè)計(jì)的正確性，避免了機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要修改甚至報(bào)廢。同時(shí)還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，能清楚地看到機(jī)器運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。直接在計(jì)算機(jī)上對(duì)設(shè)計(jì)出的零件進(jìn)行虛擬加工和裝配試驗(yàn)，檢查零件加工工藝性和裝配質(zhì)量(有否干涉、松動(dòng)等)，從而減少昂貴的產(chǎn)品試驗(yàn)?zāi)Ｐ唾M(fèi)用。 提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時(shí)采用了 CAD 設(shè)計(jì)方法和 CIMS 組織生產(chǎn)，使機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維 CAD 技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化、有限黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文12元受力分析等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段較完善，再采用 CAD/CAPP/CAM 進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。三維機(jī)械設(shè)計(jì)不僅可以方便地描述對(duì)象的形狀、大小和位置等幾何特征，而且還可以賦予設(shè)計(jì)對(duì)象以顏色、紋理、體積、重心、慣性矩等多種信息，達(dá)到對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象幾何形狀確切的數(shù)學(xué)描述和工作狀態(tài)的物理模擬，從而更充分、準(zhǔn)確、全面、真實(shí)地表達(dá)設(shè)計(jì)者的意圖。 CAD 技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的不足（1）把 CAD 技術(shù)作為取代圖板的繪圖工具，并未實(shí)現(xiàn)真正的設(shè)計(jì)。目前有些單位用 CAD 三維軟件做出的三維模型僅為效果圖，并沒(méi)有用在整體空間設(shè)計(jì)和受力分析，還停留在平面設(shè)計(jì)上，只是把用手工出圖轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)出圖的現(xiàn)狀。當(dāng)然計(jì)算機(jī)出圖有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如美觀、規(guī)范、修改容易、存檔方便等。但是如果只停留在這個(gè)階段，就失去 CAD 的作用，因?yàn)?CAD 是輔助設(shè)計(jì)，不是輔助繪圖。（2）精通 CAD 技術(shù)的設(shè)計(jì)人員不足。三維 CAD 技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜多變的系統(tǒng)，并不是每個(gè)設(shè)計(jì)人員都能掌握得很好，大部分人員沒(méi)有受過(guò)專門的訓(xùn)練，對(duì)它的功能了解不夠，他們完成的設(shè)計(jì)很可能不夠完善。 CAD 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD 三維技術(shù)正向規(guī)范化、智能化、集成化的方向發(fā)展。 規(guī)范化規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化)的趨勢(shì)體現(xiàn)在幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化)、數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)化和 CAD 資源的規(guī)范化等。數(shù)據(jù)模型應(yīng)采用 STEP 標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著STEP 標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步完善，它對(duì)于幾何數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)模型的思想將作為新一代CAD 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)指南?？恳郧暗囊恍?biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)無(wú)法完全滿足 CAD 數(shù)據(jù)交換的要求。目前，參數(shù)化特征模型的傳輸還是一個(gè)世界難題，在 STEP 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，相信這一點(diǎn)能有所突破。黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13 智能化特征造型和參數(shù)設(shè)計(jì)的采用即是智能化方面的進(jìn)步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們?nèi)ナ褂茫膊辉賹⒄季€面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一起，而忽略其內(nèi)在聯(lián)系。特征和參數(shù)的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個(gè)更聰明的助手。CAD 軟件應(yīng)該更大限度地將工程數(shù)據(jù)概念集成到數(shù)據(jù)模型中，例如目前，CAD 軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問(wèn)題，而對(duì)于后續(xù)分析、CAPP 和加工的需要還考慮得不夠。 集成化集成化是當(dāng)今 CAD 技術(shù)發(fā)展的又一大趨勢(shì)。CAD 技術(shù)不是孤立的。首先，它集成了計(jì)算機(jī)軟硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、外圍設(shè)備、圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)。同時(shí)，它又不斷和 CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝流程規(guī)劃)、MIS（管理信息系統(tǒng))、PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)以及 MRP(制造資源管理)等系統(tǒng)相集成。由于 Inter 的發(fā)展，使得這些設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)。如何構(gòu)造在 Inter 體系上的CAD/CAM 集成化系統(tǒng)將會(huì)是人們追蹤的熱點(diǎn)。特別是在全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，并行工程、異地設(shè)計(jì)制造等概念的發(fā)展和應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)、基于 WEB 的協(xié)同設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)大受青睞。現(xiàn)在已有一些標(biāo)準(zhǔn)，如解決異構(gòu)系統(tǒng)平臺(tái)的 XML 和 XML3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸共享的 VRML 標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，已經(jīng)為我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)的構(gòu)架下，建立協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同工作的環(huán)境打下了基礎(chǔ)。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)業(yè)中的工程師來(lái)說(shuō)以不在陌生，它從 80 年代開(kāi)始在我國(guó)少數(shù)院所使用，但由