什么是CAD?

什么是CAD?

一般来说，计算机辅助设计(CAD)有两种定义:

计算机辅助绘图:

将设计的所有数据或草图发送到计算机系统，经过处理后，得到制造所需的各种工程图纸。通过输入或处理产生的工程图纸上的数据，可以进行整理和组织，形成数据库。为了修改图纸，还可以以各种形式输出，进行制造加工。

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，利用数据库中组织的设计方法和所需的数据(如材料性能)进行计算或决策。最后得到各种工程尺寸及加工程序等。计算机辅助设计有时包括模拟。即将设计的模型(软件模型)，直接在计算机上测试其性能，检查设计是否存在问题。仿真可以节省物理测试的成本，也可以帮助进行最佳设计，即计算出所需规格和条件下的最佳尺寸，找到最佳加工方案。

目前，CAD系统仍以计算机绘图、绘图和实体仿真为主。因此，CAD系统多以其绘图能力作为分类标准。下面简单介绍一下现有的几种系统。

二维绘图(2D):

二维系统的软件模拟了投影图像的绘制。一般简单的图形，从二维系统的CAD机输入并不比在绘图表上绘制节省时间，但如果某些零件或部件出现的频率较高，CAD可以节省大量的绘图时间。特别是在柔性生产系统、小批量生产中，往往要用到很多标准件，这时候2D系统就是一个非常有效的工具。绘图系统将所有零部件的相关数据存储在计算机的存储器中。为了便于访问和分类，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。

如果不同品牌的CAD机要相互配合使用，接口是一个大问题，连专家都头疼。

选择二维绘图:

和2D一样，它也表达了x-y平面的图形。但是，它比2D更高级，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，他们还可以改变投影方向，以获得不同的视角。不同z坐标的投影通常添加不同的颜色。

三维绘图(3D):

它可以在平面上表示三维图形(轮廓脊图)。3D软件可以提供物体的旋转。(必须事先输入足够的点和线数据)一些3D系统软件可以计算出物体的体积、重量、转动惯量和重心。(该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。)

物体的形状越不规则，它的脊线就越多，3D图像就越难看。因此，3D系统的软件必须要有上色的方法，让不同类型的电线有不同的颜色，以达到清晰的视觉效果。在实际观察物体时，有些脊线是看不见的，所以在设计软件时必须考虑到这些问题。不同的点和线必须隐藏在不同的角度。另一种软件技术称为分层。当表示平面的构型图过于复杂时，可以将构型图分成几个图，以便于识别。例如，将所有螺钉孔和螺钉排列在一张图上，而将其他配置排列在其他图上。

表面造型:

比3D系统更先进。物体的软模型由构成轮廓的各种表面组成。系统软件可以帮助在不同的表面上色。就像3D系统一样，物体可以从不同的角度被观察，真实物体看不见的线条和表面可以被隐藏。当然，每条线和每个面的颜色不会受到物体旋转的影响。有些系统可以计算物体每个位置的亮度和阴影(必须先给出光源的位置)，这样得到的图像更接近真实物体。

坚实的造型:

人体模型可以说是设计师软件的物理原型。体模型系统与上述系统的最大区别是使用视觉投影(透视)，而不是一般工程图纸中使用的平行投影。因此，您看到的图片可能与实际物体完全相同。体模型系统仍然可以提供不同位置的横断面视图。三维系统虽然可以轮廓，但只能表示点线，没有曲面模型的功能。体积模型是根据点的位置和每个位置的属性来建立模型的，因此无需输入额外的数据即可计算出实体的物理量。

目前这个系统太贵，所以只有航空业使用这个系统。因为飞机和航天飞行器必须尽可能地减轻重量，设计、仿真、检验要求都非常高，不惜投入巨大的成本。

人体模型系统的处理速度不够快。如果你想拥有和3D系统一样的处理速度，它的计算能力必须比3D系统强十倍。人体模型系统有一个很大的优势，它可以做身体适合(fit)实验。元器件设计完成后，可以在终端上进行装配实验。车身模型的软件结构非常适合仿真程序的设计。如果发现装配不兼容，可以及时修改设计。