某理工学院毕业设计（论文）关于CAD的认识.doc

目 录第一章 简介11.1关于CAD的认识11.1.1基础很重要21.1.2循序渐进21.1.3学以致用21.1.4熟能生巧21.1.5常见问题要弄懂31.1.6有比较，才有鉴别31.1.7层次要分明31.1.8粗细要清楚41.1.9内外有别41.1.10滴水不漏41.1.11写文字要规范41.1.12特殊字符，特殊处理51.1.13不依规矩，不成方圆51.1.14两个空间、两个作用，两个练习61.1.15九九归一6第二章 CAD与数控车床之间的联系82.1 数控机床与CAD/CAM82.1.1设计软件92.1.2制造软件92.1.3执行软件102.2 不同软件数据间的文件转换102.2.1 后置处理文件112.2.2 CAD/CAM的集成系统11第三章 CAD在机械设计中的优缺点133.1 CAD技术在机械设计中的优点133.1.1 符合人的思维过程133.1.2 缩短了机械设计周期133.1.3 零件设计和修改非常方便133.1.4 在装配环境中装配零件方便直观143.1.5 提高机械产品的技术含量和质量143.2 CAD技术在机械设计中的不足153.3 CAD技术的发展趋势153.3.1规范化153.3.2智能化153.3.3集成化16第四章 CAD技术的优缺点174.1 CAD技术优点174.1.1 劳动强度降低，图面清洁174.1.2 设计工作的高效及设计成果的重复利用174.1.3 精度提高174.1.4 资料保管方便184.1.5 CAD在建筑表现图上的优势184.1.6 设计理念的改变184.2 CAD技术的缺点194.2.1 CAD技术对设计思想的束缚194.2.2 CAD技术扼杀建筑艺术194.2.3 CAD浪费资源194.2.4 CAD技术的不可靠性20第五章 CAD中图形库的创建和管理215.1前言215.2方案设计215.2.1实现方案215.2.2方案论证225.2.3开发环境225.3开发步骤235.3.1建立图形库文件夹235.3.2制作幻灯片库（*.SLB)235.3.3编写对话框文件（*.dcl）245.3.4编制对话框控制程序（*.lsp）265.3.5编制图标菜单265.4应用效果28第六章 CAD绘图技巧296.1 用CAD技巧绘出图形296.1.1画椭圆弧296.1.2画一条平滑曲线296.1.3画多边形306.2 平滑的技巧326.2.1恢复一个已被删除的对象326.2.2把多个对象排列成圆环形326.2.3把两条线合并成一个对象346.2.4使对象放大或缩小356.2.5把对象移到另一层366.2.6使用相对位移的COPY或MOVE命令366.2.7FILLET命令可能使人费解376.2.8MEASURE与DIVIDE命令376.2.9改变样条曲线的切线386.2.10清理井形图396.2.11选择被另一个对象覆盖住的对象406.3 多边形窗口和交叉窗口406.3.1在圆上用BREAK406.3.2捕捉实际上并不存在的可见交点416.3.3用控制柄选择多个基准点416.3.4把样条曲线转换为多义样曲线426.3.5利用控制柄延长对象426.3.6利用控制柄移动对象426.3.7使点的尺寸相对于屏幕尺寸不变436.3.8画椭圆弧436.3.9控制多线的始端头446.4 层块处理技巧456.4.1取消层456.4.2使线型正确显示476.4.3预设置原型图中的层476.4.4透明层476.4.5将属性作为块的一部分476.4.6在平行线间插入对象486.4.7恢复一幅坏图486.4.8单位块496.5 文本及注释技巧496.5.1将文本限定在一定范围内496.5.2垂直书写文本506.5.3测量曲线围成的区域或不规则区域的面积516.5.4给文本加下划线或作标记526.5.5完全改变文本字体526.5.6控制文本行的间距536.5.7迭起小数536.6三维状态下的尺寸标注546.6.1使文本从已输入的文本的正下方开始546.6.2安全地改变相关尺寸中的文本546.6.3改变文本在尺寸线上的位置55总结56参考文献57第一章 简介1.1关于CAD的认识这学期我们学习了AUTOCAD课程，我真切地体会到了这种绘图系统的实用性。同时也感觉到，绘图作为机械设计过程中设计思想的载体，具备良好的绘图能力是每一个设计人员最基本的素质。虽然现在考试已经结束，但我觉得自己的学习过程还没结束，还有很多地方可以提高。说到它的使用性，相信许多同学都有同感。以前我们画工程制图是手工画，画一张完整的A3也得两个小时，还记得最后的测绘用了二十多个小时，令大家倍感疲惫。而且要注意图纸的整洁，线条的宽度，字体的美观，绘制过程花费很多时间。现在用AUTOCAD就完全没有这方面的问题，粗细线条全用“特性”来规范，一目了然。尺寸也相当准确，在命令提示行里输入多少就是多少，也不用拿着丁字尺在图纸上比来比去，到头来还是达不到十分准确。画线线连结的时候CAD尺寸方面的优势就更加明显，比如画圆与直线相切的时候，手工绘图只能凭感觉觉得差不多就画上去，每一条画得都不一样，怎么看都不对称。用CAD画，打开对象捕捉就能把切点给抓进来，又快又准！尺寸标注更是快捷，两个点一拉，左键一点就完成一个标注，不用画箭头，不用标文字，只要自己设计好标注格式，计算机就能按要求标出来。插入文字也很方便，在多行文本编辑器里输入文字内容就能出来绝对标准的国标字，比起我们手写的字就美观漂亮的多！粗糙度、基准符号、标题栏等做成块就可以随意插入，用不着一个一个地画了，用起来确实很快！以上说的都是画二维图AUTOCAD的优越性。不仅二维图形方便快捷，AUTOCAD作为世界上功能最强大的绘图工具，在绘制三维图形方面同样卓越！打开“等轴测”，F5键切换绘图方向，就可以绘制等轴测图形。同时，它的实体功能可将平面图形拉伸为立体图形，可在立体图上倒角。所以，先画平面图，经过等功能转为立体后进行组合，再进行交、差、并等实体编辑计算，就能得到准确美观的三维图形。不仅如此，将模型空间转为图纸空间时，还可以把三维图形的俯、主等视图表达出来，这样就和以前绘制的工程制图统一起来了，不同的是手工画总共要画三个视图，这里一个也不用，只需改变三维图形的投影方向就完成了。总之，如果要我用三个字来表达我对AUTOCAD的感觉，就是快、准、美！结合我自身的情况，我将继续练习使用AUTOCAD，做到能够把它运用得得心应手、挥洒自如，使它成为我今后学习和工作的助手。同时，也要培养良好的绘图习惯，保持严谨的态度，运用科学的学习方法，这样才能游刃有余！1.1.1基础很重要实践证明，“手工图板”绘图能力是计算机绘图能力的基础，学习AutoCAD，需要一定的画法几何的知识和能力，需要一定的识图能力，尤其是几何作图能力，一般来说，我所在的班级中，工程制图水平好的学员，学起来较容易些，效果较好！1.1.2循序渐进整个学习过程应采用循序渐进的方式，先了解计算机绘图的基本知识，如相对直角坐标和相对极坐标等，使自己能由浅入深，由简到繁地掌握AutoCAD2000的使用技术。1.1.3学以致用在学习AutoCAD2000命令时始终要与实际应用相结合，不要把主要精力花费在各个命令孤立地学习上；要把学以致用的原则贯穿整个学习过程，以使自己对绘图命令有深刻和形象的理解，有利于培养自己应用AutoCAD2000独立完成绘图的能力。1.1.4熟能生巧配套的计算机绘图习题集作为上机实验书，它能使我们更加深入地理解、熟练AutoCAD2000的命令。要强迫自己做几个综合实例，分别详细地进行图形的绘制，使自己可以从全局的角度掌握整个绘图过程，力争使自己学习完AutoCAD2000课之后就可以投身到实际的工作中去。1.1.5常见问题要弄懂（1）同样画一张图，有的同学画的大小适中，有的同学画的图形就很小，甚至看不见，这是为什么？这是因为绘图区域界限的设定操作没有做，或虽用LIMITS命令进行了设定，但忘记了用ZOOM命令中的ALL选项对绘图区重新进行规整。绘图区域的设定是根据实际的绘图需要来进行的。（2）有同学用线型名称为“HIDDEN”的线型画线段，但发现画出的线段看上去像是实线，这是什么原因引起的？这是“线型比例”不合适引起的，也就是说“线型比例”太大，也可能是太小。解决问题的办法是将线型管理器对话框打开，修改其“全局比例因子”至合适的数值即可。（3）在进行尺寸标注以后，有时发现不能看到所标注的尺寸文本，这是什么原因引起的？这是因为尺寸标注的整体比例因子设置得太小，将尺寸标注方式对话框打开，修改其数值变大即可。以上三个问题仅仅是我的同学们上机过程中遇到的最典型的三个问题和困难。实际问题不胜枚举，作为学员彻底弄懂这些问题，很有必要，对提高绘图质量和效率很有帮助。1.1.6有比较，才有鉴别容易混淆的命令，要注意使自己弄清它们之间的区别。如ZOOM和SCALE，PAN和MOVE，DIVIDE和MEASURE等等。1.1.7层次要分明图层就像是透明的覆盖图，运用它可以很好地组织不同类型的图形信息。学习过程中，我的同学图省事，直接从对象特性工具栏的下拉列表框中选取颜色，线型和线宽等实体信息，这很不好，使得处理图形中的信息不那么容易，要特别注意纠正自己的这一不好习惯。严格做到层次分明，规范作图。我的体会是：养成良好的习惯，受益匪浅。1.1.8粗细要清楚能够显示实体的线宽是AutoCAD2000的新功能。使用线宽，可以用粗线和细线清楚地展现出部件的截面，标高的深度，尺寸线以及不同的对象厚度。作为学员，一定要通过图层指定线宽，显示线宽。提高自己的图纸质量和表达水平。1.1.9内外有别利用AutoCAD2000的“块”以及属性功能，可以大大提高绘图效率。“块”有内部图块与外部图块之分。内部图块是在一个文件内定义的图块，可以在该文件内部自由作用，内部图块一旦被定义，它就和文件同时被存储和打开。外部图块将“块”的主文件的形式写入磁盘，其他图形文件也可以使用它，要注意这是外部图块和内部图块的一个重要区别。1.1.10滴水不漏图案填充要特别注意的地方是构成阴影区域边界的实体必须在它们的端点处相交，也就是说要封闭，要做到“滴水不漏”；否则会产生错误的填充。作为学员最好还要学会如何查找“漏洞”，修复错误。1.1.11写文字要规范文字是工程图中不可缺少的一部分，比如：尺寸标注文字、图纸说明，注释、标题等，文字和图形一起表达完整的设计思想。尽管AutoCAD2000提供了很强的文字处理功能，但符合工程制图规范的文字，并没有直接提供。因此要学会设置“长仿宋体”这一规范文字。具体操作的简要步骤是，打开“文字样式”对话框，新建一个样式，可取名为“长仿宋体”，对话框中字体名改为选用“仿宋体GB-2312”，宽度比例也要改为0.67。尺寸标注的文字可改为“italic.shx”代替“仿宋体GB-2312”。另一种作用规范文字更简单的方法是，直接使用AutoCAD2000样板文件提供的“工程字”样式；注意，使用前要用“使用模板”方式启动AutoCAD2000，选择国标标题（如：GBA3）进入绘图状态。再将“工程字”样式置为当前工作样式。这种方法，大多数教科书中没有提及，作为学员要注意补充一下这一训练。1.1.12特殊字符，特殊处理实际绘图中，常需要输入一些特殊字符，如角度标志，直径符号等。这些中利用AutoCAD提供的控制码来输入，较易掌握。另一些特殊字符，如“”、“”、“”等等希腊字母的输入，掌握起来就不那么容易了。它要用到MTEXT命令的“其他”选项，拷贝特殊字体的希腊字母，再粘贴到书写区等操作。尤其要注意字体的转换等编辑。还有一些特殊文本，如“”在机械制图中应用较多，叫做带上、下偏差的尺寸公差标注，也可用MTEXT命令的“堆叠”功能来实现。这样做远比在尺寸标注对话框中调节相应功能数值方便得多。我个人的体会是：特别方便！1.1.13不依规矩，不成方圆工程标注是零件制造、工程施工和零部件装配时的重要依据。在任何时候一幅工程图中，工程标注是不可少的重要部分。在某些情况下，工程标注甚至比图形更重要。我的许多同学不怕绘图，怕标注；原因之一是尺寸标注方式对话框里选项太多，自己又理解不清，更不知道这些选项之间如何配合，所以往往很难达到理想的标注效果。为此，除应弄清对话框里各选取项的含义及常用值外，还应督促自己学习时应遵守如下五个规程：1、为尺寸标注创建一个独立的层，使之与图形的其他信息分开，便于进行各种操作。2、为尺寸文本建立专门的文字样式（如前述“长仿宋体”）和大小。3、将尺寸单位设置为所希望的计量单位，并将精度取到所希望的最小单位。4、利用尺寸方式对话框，将整体比例因子设置为绘制图形时的比例因子。5、充分利用目标捕捉方式，以便快捷拾取寻找点。1.1.14两个空间、两个作用，两个练习在AutoCAD2000环境中有两种空间：模型空间和图纸空间，其作用是不同的。一般来说，模型空间是一个三维空间，主要用来设计零件和图形的几何形状，设计者一般在模型空间完成其主要的设计构思；而图纸空间是用来将几何模型表达到工程图之上用的，专门用来进行出图的；图纸空间有时又称为“布局”，是一种图纸空间环境，它模拟图纸页面，提供直观的打印设置。目前的设计方向是进入三维的零件建模和设计，那么零件设计好之后需要表达到工程图上时，需要对其进行各个角度的投影，标注尺寸，加入标题栏和图框等等操作，此时在模型空间已经不能方便地进行这些操作了，在图纸空间则非常方便。在图纸空间中可能创建并放置视口对象，还可以添加标题栏或其他几何图形。可以在图形中创建多个布局以显示不同视图，每个布局可以包含不同的打印比例和图纸尺寸。布局显示的图形与图纸页面上打印出来的图形完全一样。为了使自己深刻理解“图纸空间”的作用，学习时，要根据老师要求求至少做两个这方面的实际例子，巩固“图纸空间”的概念。不得偷懒！1.1.15九九归一计算机绘图的目标就是要使设计的结果在生产实践中发挥作用。目前的设计结果基本上以纸基图纸的方式进入到生产中，同时，在设计单位，纸基的图纸也是图纸档案管理的主要对象。虽然计算机辅助设计的发展方向是达到设计、生产的无纸化，但除了极少数巨型的制造企业外，绝大多数普通的设计生产单位还是以纸基图作为组织设计生产的依据。因此，怎样将AutoCAD2000设计产生的电子格式的图纸转换成描绘在规定幅面上的纸基格式的图纸，是一个与生产实际结合得非常紧密的问题，在某种意义上来说，这一步与图形的修改、编辑等绘图过程同等重要。第二章 CAD与数控车床之间的联系计算机辅助设计及制造(CAD/CAM)技术已经越来越多地应用在数控加工领域,CAD/CAM软件技术也在飞速发展,出现了很多的软件产品,这些产品根据自身的开发档次及其适用度,被广泛应用在不同加工场合,大大节省了设计制造的时间周期,并在一定程度上提高了精度和速度。2.1 数控机床与CAD/CAM数控技术是机械加工技术,微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术,对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时,数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品,代表了当今世界自动化技术发展的前沿。现代数控系统,采用了交流数字伺服系统。伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化,作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论,实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。从世界伺服系统的发展来看,已经经历了步进电机直流伺服电机电机交流伺服电机阶段。目前,国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件,所以此课题有很广泛的发展空间。CAD(ComputerAidedDesign),即计算机辅助设计,在数控加工过程中是一种生产辅助工具,它将计算机高速而精确的运算功能,大容量存储和处理数据的能力,丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来,形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统,大大加快了设计进程。CAD技术包括下列功能:几何建模、计算分析、仿真与实验、绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。CAM(ComputerAidedManufacturing),即计算机辅助制造。CAM内容广泛,从狭义上讲指的是数控程度的编制,包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。计算机辅助设计及制造与数控机床加工结合,是现在数控机床技术应用的主流,能够达到非常理想的加工效果。南京工业大学运动控制研究所生产的NUT系列数控雕刻机床采用控制板卡与PC连接,Windows操作控制界面控制数控电机;电气部分采用松下交流伺服系统;数控加工功能:X,Y,Z三轴联动,最高转速5000r/min,编码器脉冲输出16384p/r,主轴切割转速可达15000r/min,无级调速;加工最大尺寸:2400mm×2400mm×120mm,脉冲当量:01001mm。使用各种CAD/CAM软件将加工思想经过软件的一系列操作生成G代码,使用执行操作软件执行代码进而加工成品。南京工业大学运动控制研究所自行研究设计的NUT系列数控机床,结合了雕刻机和各种设计加工软件。从计算机设计、制造到机床的加工大体上为图1流程所示的几个步骤和模块。在这整个的流程中对于软件的要求很多,除了机床的电气运行以外,几乎都离不开计算机的软件制作。对于软件大致又可以分为以下几个部分。2.1.1设计软件进行零件的绘制,如很流行的绘图软件AutoCAD以及UC,PRO/E,三维在艺术上的设计软件如3DMax,Photoshop。这里不仅仅局限于CAD软件,也包括能用来实现加工的各种其它软件。2.1.2制造软件通常指CAM软件,最终生成加工代码。大部分的制造软件也具有建模绘图功能。根据制作应用的场合不同分为二维,二维半和三维CAM软件。如:北航海尔的CAXA,CAXA制造工程师以及MasterCAM,ArtCAM,Cimatron等。制造软件生成标准的G代码,然后将设计出的思想在机床上加工成型,也就是将NC代码送入机床,机床按照指令加工出来,主要包括设置加工环境,设置加工工序,生成轨迹文件,及后置处理等。2.1.3执行软件机床执行NC代码加工,其主要工作是计算机与数控机床的通讯,可以通过COM接口完成数据串行通讯,或者通过LPT实现并行通讯。这就需要了解不同厂家对其通讯接口应用不同连线和接口协议。但在实际中,人们往往利用的是控制板卡即所谓的机床控制器。这些板卡通过数据线与数控机床进行联系,而与人之间的交互则是由这些板卡提供的软件程序完成,现在大部分的软件程序都是Windows界面的,简单易操作,本文把这些软件叫做执行软件,就是根据代码指令指挥机床完成零件加工的软件。如德国的Editasc,美国的PMAC控制卡及其软件产品,安装这些软件的同时就在系统中加载了运动卡的驱动程序,还可利用这些驱动程序进行二次开发。2.2 不同软件数据间的文件转换设计制造软件较多,而应用范围各有不同,所以不同软件间的交互也是设计者必须考虑到的问题。如,如何将CAD软件中设计的模具零件图形输入到CAM软件中,再根据要求设置刀具参数和刀具路径,利用CAM软件自动生成NC代码;其他非CAD的设计软件的三维模型如何让CAM软件识别等。各公司制作设计制造软件时已经考虑到了这个问题,每个软件几乎都有与其他软件的数据转换接口,这些接口就体现在可以进行文件格式转换。这些软件都支持多种文件格式,这样就可以在一种软件中将文件保存或者导出成其他相关软件支持的文件格式,然后再在相关软件中打开或者导入这个文件中。然而,这种转换过程也同样分情况的不同要作适当的调整。比如:很多CAM软件都接受dxf文件,但是CAD实体文件以dxf格式转化到CAM则都必须用CAD实体图形进行分解;3DMax文件以stl格式转化到MasterCAM中同样也需要做一些修正,因为在转化过程中可能会有数据的丢失。这样就需要在两个不同的软件中寻找一种最好的转换格式。2.2.1 后置处理文件后置处理文件是CAM软件特有的一种在NC代码生成之前的设置文件。因为没有针对某种数控机床的特定的CAM软件,而每个数控机床对G代码即NC代码的格式要求不同,对生成NC代码起决定作用的是CAM软件的后置文件,所以要对其进行适当的调整,以使进入机床NC代码能够被识别。后置处理实际上是一个文本编辑处理过程,其作用就是将计算出的刀轨(刀位运动轨迹)以规定的标准格式转化为NC代码并输出,此代码再通过软件传输到数控机床的控制器上,由控制器按程序语句驱动机床加工。例如,NUT系列数控机床用于电气试验时,执行软件识别的G代码为G00,G01,所以CAXA设计中在生成G代码之前要进行如下的设置:(1)“应用”“后置处理”“后置设置”里的“后置处理设置”中有个“后置文件扩展名:改为1nc;(2)“后置处理设置”中将G00,G01,之外的语句去掉;(3)将生成文件的头语句和结尾语句去掉;而在用ArtCAM生成G代码时要在ArtCAM的后置文件Axyz1con中将所有不需要的机床执行软件不是不识别语句前全部用“;”屏蔽即可。使用MasterCAM则要在其“后处理程式”窗体中改变后缀名为1PST的文件,并对该文件也要做相应修改,删除不识别的语句说明,这样在生成的NC代码文件中就不会出现此类语句。2.2.2 CAD/CAM的集成系统随着CAD/CAM技术和计算机技术的发展,人们不再满足于这两者的独立发展,从而出现了CAM和CAD的组合,即将两者集成(一体化),这样以适应设计与制造自动化的要求,特别是近年来出现的计算机集成制造系统(CIMS)的要求。这种一体化结合可使在CAD中设计生成的零件信息自动转换成CAM所需要的输入信息,防止了信息数据的丢失。产品设计、工艺规程设计和产品加工制造集成于一个系统中,提高了生产效率。因此,我们在数控加工应用中开发出数控加工CAD/CAM集成系统,集成系统就省去了中间繁琐的数据转换过程。CAD/CAM集成的关键是信息的交换和共享,如UGII、Euclid、Pro/E等,在集成软件内部是以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型。目前许多三维CAD/CAM软件提供实体设计模块和软件包。我们利用的是UG和Pro/E的实体建模功能,包括零件的几何形状,尺寸和技术要求;然后利用Pro/E特有的CAM软件包,建立起刀具库,完成对产品的工艺参数;最后通过软件包的翻译文件将刀具轨迹文件翻译成G代码,进入执行软件进行机床加工过程。利用高级语言VC完成将软件包及相关驱动集成的过程。计算机的发展及软件业的发展,推动着计算机辅助设计软件的不断改进。CAD/CAM技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展,在数控机床上的运用越来越广泛,以PC技术为基础的DNC开放式系统成为软件的发展方向,而且在这个网络无所不渗透的时代,CAD/CAM的技术也在网络化发展,借助PC技术可以方便的实现网络化通讯,可以高效地满足生产的需求。比如在高校的实验室,实验设备的网络共享是极为迫切的,利用网络技术与CAD/CAM技术的结合,建立CAD/CAM设计代码传输机床执行网络监控整条流程的共享,可实现全部师生共用几台甚至一台数控机床,充分利用设备,大大节省了资金和时间。第三章 CAD在机械设计中的优缺点3.1 CAD技术在机械设计中的优点3.1.1 符合人的思维过程机械设计师在设计时总是先构思后表达，由于脑海中构思出的产品形状是三维的，因而直接建立反映产品真实几何形状的三维实体模型自然是理想的表达方式。这可使机械设计师更加专注于产品设计本身，而不是产品的图形表示，符合机械设计师的创新意识，有利于设计的连续进行。由于CAD三维设计得到的三维立体图具有直观、易于理解等特点，不仅能促进机械设计师的思维深入，有利于设计的扩展，而且也便于与他人进行交流。3.1.2 缩短了机械设计周期CAD三维机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体，并能自动生成相贯线和截交线，大大减轻了设计工作量，缩短机械设计周期近1/3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3-5倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。3.1.3 零件设计和修改非常方便使用三维CAD系统软件，可以在装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，还可保证新零件与相邻零件的精确配合，避免了单独设计零件出现错误而导致装配的失败。比如可以在装配环境中根据箱体的形状及其他的配合要求快速准确地设计出所需要的箱盖来。零件环境中有查找器，在完成机械零件造型时，资源查找器同时列出了完成该零件的所有命令，点击这些命令就可以很清楚地了解完成该零件的每个步骤，并利用资源查找器中的零件回放把零件造型的全过程通过动画连续地演示出来，使人一目了然。修改零件时，也可以点击资源查找器中相对应的命令来完成，更方便地是在装配环境中也可以进行零件的修改，即点击要修改的零件就可以进入零件环境来完成零件的修改。3.1.4 在装配环境中装配零件方便直观运用不同的装配关系可以把各个机械零件装配起来。在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确或发生干涉，查找器即予以显示，同时可对零件的装配进行静干涉的检查，如果发现干涉就可及时对零件等进行修改，以保证设计的正确性。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到内部的装配结构。在整个机器或某个部件装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，对于在静态下不发生干涉而在运动中出现碰撞的也可检验出来，从而及时对设计进行更改，保证设计的正确性，避免了机械产品生产后才发现问题需要修改甚至报废。同时还可以进行运动仿真，能清楚地看到机器运动的全过程。直接在计算机上对设计出的零件进行虚拟加工和装配试验，检查零件加工工艺性和装配质量(有否干涉、松动等)，从而减少昂贵的产品试验模型费用。3.1.5 提高机械产品的技术含量和质量由于机械产品与信息技术相融合，同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产，使机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析等，保证了产品的设计质量。同时，大型企业数控加工手段较完善，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。三维机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特征，而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理、体积、重心、惯性矩等多种信息，达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟，从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图。3.2 CAD技术在机械设计中的不足（1）把CAD技术作为取代图板的绘图工具，并未实现真正的设计。目前有些单位用CAD三维软件做出的三维模型仅为效果图，并没有用在整体空间设计和受力分析，还停留在平面设计上，只是把用手工出图转变为计算机出图的现状。当然计算机出图有很多的优点，例如美观、规范、修改容易、存档方便等。但是如果只停留在这个阶段，就失去CAD的作用，因为CAD是辅助设计，不是辅助绘图。（2）精通CAD技术的设计人员不足。三维CAD技术是一个复杂多变的系统，并不是每个设计人员都能掌握得很好，大部分人员没有受过专门的训练，对它的功能了解不够，他们完成的设计很可能不够完善。3.3 CAD技术的发展趋势随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化，CAD三维技术正向规范化、智能化、集成化的方向发展。3.3.1规范化规范化(标准化)的趋势体现在几个方面：数据模型的规范化(标准化)、数据交换格式的标准化和CAD资源的规范化等。数据模型应采用STEP标准体系。随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。靠以前的一些标准接口已经无法完全满足CAD数据交换的要求。目前，参数化特征模型的传输还是一个世界难题，在STEP标准基础上，相信这一点能有所突破。3.3.2智能化特征造型和参数设计的采用即是智能化方面的进步。软件不仅仅是提供一些绘制的工具由人们去使用，也不再将占线面数据存储在一起，而忽略其内在联系。特征和参数的引入使得软件似乎成为人类(用户)一个更聪明的助手。CAD软件应该更大限度地将工程数据概念集成到数据模型中，例如目前，CAD软件的特征模型主要是解决零件几何造型的问题，而对于后续分析、CAPP和加工的需要还考虑得不够。3.3.3集成化集成化是当今CAD技术发展的又一大趋势。CAD技术不是孤立的。首先，它集成了计算机软硬件、数据库、外围设备、图形学、网络及各个应用领域的技术。同时，它又不断和CAM(计算机辅助制造)、CAPP(计算机辅助工艺流程规划)、MIS（管理信息系统)、PDM(产品数据管理)以及MRP(制造资源管理)等系统相集成。由于Internet的发展，使得这些设想得以实现。如何构造在Internet体系上的CAD/CAM集成化系统将会是人们追踪的热点。特别是在全球经济一体化的背景下，并行工程、异地设计制造等概念的发展和应用，基于网络、基于WEB的协同设计制造系统大受青睐。现在已有一些标准，如解决异构系统平台的XML和XML-3D，以及解决三维图形、图像在互联网上传输共享的VRML标准相继出台，已经为我们在互联网的构架下，建立协同设计和协同工作的环境打下了基础。对于建筑设计业中的工程师来说以不在陌生，它从80年代开始在我国少数院所使用，但由于当时，硬件性能、价格的限制，CAD软件自身的缺陷，人们还无法完全摆脱手绘制图。到90年代末由于软硬件性能的提高、完善，以及CAD技术的突出优点，使得CAD迅速在全国普及，大大推动了中国建筑设计业的发展。但随着人们对CAD技术的熟悉，它的一些缺点也暴露无遗，所以也有很多人不接受这一技术，认为它限制了建筑设计业的发展。那么CAD究竟利大于弊还是弊大于利，怎样才能对它善加利用，我们不妨对CAD的双重性做一个剖析。第四章 CAD技术的优缺点4.1 CAD技术优点4.1.1 劳动强度降低，图面清洁手绘绘图，工作人员常常手里拿着几只不同粗细的墨笔，丁字尺、三角板、曲线板等工具不停的在手里更换，而且一旦画错，修改非常费事，甚至从头来过，图面修修补补显的脏乱。用CAD绘图则可以一只鼠标做你想做的任何事情。它有统一的线型库、字体库，图面整洁统一。CAD软件所提供的UNDO功能让你不必担心画错，它可以使你返回到你画错之前的那一步。你更可以在电脑系统后台运行一些音乐播放软件，一边听音乐一边工作。CAD软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松。4.1.2 设计工作的高效及设计成果的重复利用CAD之所以高效，因其最伟大的功能之一：“COPY”。一些相近、相似的工程设计，图纸只要简单修改一下就行了，或者直接套用，而你只需按几下键盘、鼠标。CAD软件可以将建筑施工图直接转成设备底图，使水暖、电气的设计师不会在描绘设备底图上浪费时间。而且现在流行的CAD软件大多提供丰富的分类图库、通用详图，设计师需要时可以直接调入。重复工作越多，这种优势越明显。结构计算的高效，一个普通的框架结构，以往手工计算需要一个星期左右时间，用CAD快的一天就可以完成。4.1.3 精度提高建筑设计的精度一般标注到毫米，结构计算的精度也不是很高，施工时的精度更低，但对于一些特型或规模大、复杂的建筑离开了CAD困难将成倍增长。CAD在日影分析、室内声场分析、灯光照度分析等方面的计算精度、速度也是手工计算无法比拟的。4.1.4 资料保管方便CAD软件制作的图形、图象文件可以直接存储在软盘、硬盘上，资料的保管，调用极为方便。你可以将设计项目刻录成光盘，数据至少可以保存50年。你可以将以前的图纸通过扫描仪，数字化仪输入电脑，避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。资料的管理更有科学性，只要一台电脑就可以管理的井井有条，资料室也将告别成排的资料柜，因为一个院所从成立到现在所有的资料几张光盘就装下了。4.1.5 CAD在建筑表现图上的优势这也是CAD在建筑设计上最出风头的。CAD制作的建筑效果图其透视关系、光影关系、建筑材料的质感，都可真实再现，惟妙惟肖，在加上真实的树木、人、天空、汽车配景，几可乱真。如果在加上现场环境照片融合更有说服力。CAD制作效果图优势还在于，只要建筑的三维模型搭建完成，就可以任意指定透视角度，模型材质，快速生成多张效果图而无需从头做起，这是传统手绘效果图无法比拟的。CAD的虚拟现实技术使人身临其境，在建筑物没有建成时去真实体验它的存在，你可以在虚拟但真实的建筑中游览、走查，当戴上VR手套、眼罩时你甚至可以去触摸它。这一切都让设计师在建筑设计上收益非浅，在向甲方推销自己的设计成果时也更有说服力。4.1.6 设计理念的改变CAD的智能化将部分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、网络技术的发展，跨地区合作设计，异地招投标、设计评审也将普及。在第一时间接受科技信息，与世界同步。通过一根电话线“在家工作”将成为可能。4.2 CAD技术的缺点4.2.1 CAD技术对设计思想的束缚由于电脑屏幕尺寸的限制，设计师关注的往往是设计的局部，对全局的把握有一定影响，使得整个建筑物的比例、体量失控。CAD的精确性要求其每一笔都要有准确的数据，使得方案设计中需要的模糊性、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CAD软件掌握的熟练程度，使得建筑师好的灵感、创意不能通过CAD表达出来，建筑师的思想、思路、灵感被束缚。4.2.2 CAD技术扼杀建筑艺术建筑是一门融科技、艺术、文化、哲学于一体的学科。建筑既是一件商品，也是一件艺术品。有关人事认为CAD技术的滥用会使建筑设计工作从一种艺术创作变为一种工业化生产，CAD引以为荣的复制、套用的高效率手段，使得设计过程本身就伤害了这一学科，而CAD的标准化、工业化使得建筑作品千篇一律，缺乏灵气、缺乏个性和人情味，建筑已经变为纯粹的商品。而最有艺术气息的手绘建筑效果图，也将要被电脑效果图取代，电脑效果图虽然正式可信，快捷方便，但它缺少手绘图所体现的个性，以及设计师笔下流露的特有的感觉。4.2.3 CAD浪费资源CAD是一项科技含量很高的技术，通常一名设计师要用半