什么是CAD？

今天我们谈论的是CAD。计算机辅助设计（CAD）是使用计算机（或工作站）来辅助设计的创建，修改，分析或优化。

通常，计算机辅助设计（CAD）有两种定义：

计算机辅助绘图：

将设计中的所有数据或草图发送到计算机系统，然后进行处理，以获取制造所需的各种工程图。通过输入或处理生成的工程图上的数据可以进行分类和组织以形成数据库。为了修改工程图，还可以将其以各种形式导出以进行制造和数控机床加工。

计算机辅助设计：

将设计所需的各种规格和条件输入计算机系统，然后使用数据库中组织的设计方法和所需的数据（例如材料特性）来计算或做出决策。最终获得各种工程尺寸和加工程序等。计算机辅助设计有时包括仿真。它即将设计模型（软件模型），并直接在计算机中测试其性能以检查设计是否存在问题。仿真可以节省物理测试的成本，还可以帮助进行最佳设计，即在所需的规格和条件下计算最佳的尺寸并找到最佳的加工程序。

目前，CAD系统仍专注于计算机绘图，绘图和实体模拟。因此，CAD系统主要使用其绘图功能作为分类标准。下面简要介绍现有的几个系统。

二维绘图（2D）：

2D系统的软件模仿了投影图像的绘制。通常，从2D系统的CAD机器输入的简单图形并不能比在绘图台上绘图节省时间，但是如果某些零件或组件的出现频率更高，则CAD可以节省大量绘图时间。特别是在柔性生产系统中，小批量生产时，经常使用许多标准零件，这时2D系统是非常有效的工具。绘图系统将所有组件的所有相关数据存储在计算机的内存中。为了便于访问和分类，该系统包括一个数据库。新建的组件或组件也可以由原始组件或组件修改和存储。

如果要将不同品牌的CAD机器相互结合使用，则界面是个大问题，甚至专家也很头疼。

选择二维工程图：

与2D相同，它还表示xy平面的图形。但是，它比2D更为高级，您可以选择要表示的图像的z坐标位置。用户可以选择不同的z坐标，即选择不同的投影平面（截面）进行投影。同时，它们还可以更改投影方向以获得不同的视角。通常会使用不同的颜色添加不同z坐标的投影。

三维图（3D）：

它可以在平面上表达三维图形（轮廓脊图）。3D软件可以提供对象的旋转。（必须预先输入足够的点和线数据）某些3D系统软件可以计算对象的体积，重量，惯性矩和重心。（系统必须有足够的数据来确定哪个部分是空心的，哪个部分是实心的。）

对象的形状越不规则，其脊越多，则3D图形越难看。因此，3D系统的软件必须具有着色方法，以便不同类型的导线具有不同的颜色，以实现清晰的视觉效果。在实际查看对象时，某些脊是不可见的，因此在设计软件时必须考虑这些问题。必须以各种角度隐藏不同的点和线。另一种软件技术称为分层。当表示平面的配置图太复杂时，可以将配置分为几个图以方便识别。例如，将所有螺丝孔和螺钉布置在一个图纸上，而将其他配置布置在其他图纸上。

表面造型：

比3D系统更先进。对象的软模型由构成轮廓的各种曲面组成。系统软件可以帮助在不同的表面上着色。像3D系统一样，可以从不同角度查看对象，并且可以隐藏实际对象不可见的线和表面。当然，每条线和每个表面的颜色都不会受到对象旋转的影响。某些系统可以计算对象每个位置的亮度和阴影（必须首先指定光源的位置），以便生成的图片更接近真实对象。

实体造型：

人体模型可以说是设计者软件的物理原型。体积模型系统与上述系统之间的最大区别是使用视觉投影（透视），而不是一般工程图中使用的平行投影。因此，您看到的图片可以与实际对象完全相同。体积模型系统仍可以提供不同位置的横截面图。尽管3D系统可以轮廓，但它只能表示点线，而没有表面模型的功能。体积模型基于点的位置和每个位置的属性来建立模型，因此您无需输入其他数据即可计算实体的物理量。

当前，该系统太昂贵，因此仅航空业使用该系统。由于飞机和航天器必须尽可能减轻重量，因此设计，模拟和检查要求非常高，并且会毫不犹豫地投入巨额成本。

人体模型系统的处理速度并不快。如果要与3D系统具有相同的处理速度，则其计算能力必须比3D系统强十倍。人体模型系统具有很大的优势，它可以进行物理拟合（fit）实验。设计完组件后，您可以在终端上进行组装实验。人体模型的软件结构非常适合仿真程序的设计。如果发现组件不兼容，则可以及时修改设计。

 文章作者：山东万汇数控机床有限公司（www.sdwhjc.com）