计算机CAD技术在工程设计中的应用

李炜华

【摘 要】在工程领域，随着CAD技术的广泛应用，使工程设计人员如虎添翼，进而拓宽了其施展才华的空间。本文就CAD技术在日常工程设计中的应用进行分析，通过分析以便在以后的应用过程中能够扬长避短，把CAD技术的应用效果优化，能为设计人员带来方便。

【关键词】CAD技术；工程设计；应用

引言

随着计算机技术的发展，CAD技术在工程设计中得到了广泛的应用。经过长时间的社会实践应用，CAD技术以其简单、快捷高效、便于存储和携带等优点在工程设计中取得了良好的使用效果。文章首先对CAD软件进行了简单了解，然后分析了CAD技术在工程设计中的一些优势，最后就CAD技术在工程设计中的应用进行了探究。

一、CAD技术概述

CAD也就是计算机辅助设计，指的是设计师充分发挥计算机高速计算以及显示图形等的优势，运用自身专业知识对产品进行规划与计算、综合模拟和仿真演示、评价、绘图以及管理等设计活动的总称。CAD技术因其缩短产品周期、降低生产成本、提高劳动效率、提高技术创新能力、确保设计质量以及促进科技成果转化的六大优势，被广泛应用于工程设计、机器制造以及科学研究等领域，是工厂、企业、科研部门等提升自身创新能力以及市场竞争力的重要手段。同时，CAD技术的应用水平能够反映一个国家科学现代化以及工业现代化的水平。

二、CAD技术在工程设计中的优点

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，图画修修补补显的脏乱。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。

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。

3、精确提高

建筑设计的精确一般标注到毫米，结构计算的精确度也不是很高，施工时的精确度更低，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、资料保管方便

CAD软件制作的图形、图像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，数字化移入电脑，避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。

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，再加上真实的树木、人、天空、汽车配景，几可乱真。如果再加上现场环境照片融合更有说服力。

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、设计评卷也将普及。

三、CAD技术在工程设计中的应用

1、实现了实体建模

在CAD技术出现以前，设计人员只能凭借自身的想象来构思设计方案，随着CAD技术的出现和发展，使得实体设计这一想法得到了实现。计算机中的图形就犹如活生生的实物一般出现在人们眼前，设计者设计的零件可以在计算机中动态地转动，可以进行虚拟的切割、打磨和焊接。设计者在与他人交流时一些复杂的图形难以用语言来表达清楚，这时运用CAD技术绘制的图形就可以使交流更加方便易懂。实体建模的实现，对设计者绘画技能的要求不再那么苛刻，CAD软件为设计者提供了一个自有标准件库和零部件数据资源库，还有特征体库、紧固件库等，还提供了构造自由曲面的工具和方法，因此只要对模型进行调用、编辑、修改、施加约束或复合操作，就可构造出需要的工件。

2、二维图形CAD软件

CAXA电子图板是我国自主版权的CAD软件系统，在我国电子设备结构设计中发挥着重要的作用。这是一款功能齐全的CAD系统，运用交互图形的方式，实时构造、编辑、修改几何模型，并且在此过程中对各类拓扑信息进行存儲，以便设计师随时调用。CAXA电子图板因其简单易学、智能设计、方便实用、体系开放等特点获得了数万用户的青睐，在所有需要二维绘图的设计过程中都可以进行方便快捷的使用，提高设计师的工作效率，充分帮助其发挥自身的聪明才智以及创造性，促进电子设备结构设计的规范化。

3、三维CAD技术的应用

传统二维设计中一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，这样的设计往往缺乏立体效果。同时传统设计中，仅仅是依靠已有的资料进行借鉴和改造，设计常规，易给人一种呆板的感觉。而三维CAD技术的应用，就可以使方案在设计阶段充分利用专家系统及现代科技新理论，可以在软件中建立各种机构，进行构型对比和设计创新。同时三维CAD技术在计算机中将产品的实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、体的各种信息，使模型从线框模型、表面模型到实体模型发展，从而使设计所表达的几何体信息越来越完整和准确，帮助设计者解决更加广阔的设计范围。

4、CAD技术在剖视图中的应用

剖视图一般应用于多孔槽的零部件，其形成使用遐想剖切面剖开零部件的，图中的虚线较多，形态较为复杂。因在剖视图的绘制中，线条的交叉重叠较多，使得绘制者很难想象出实体的性质，而利用CAD技术，能通过建立零件模型，利用绘图中的剖切功能，进行零部件的剖切，观察零部件内部的结构性质，进而绘制出剖视图。同时，在利用CAD技术绘制剖视图时，要采用不同的剖视方法，在零部件的不同位置进行剖切，以加深对剖视图绘制的理解。

5、CAD技术在画法几何中的应用

在具体应用上，利用坐标方式输入点绘制控件的点线面时，可以利用“视图”中的“视口”来建立主视、左视、俯视、西南轴测的四个视口，可以利用“绘图”中的“实体”功能来创建三维模型。在三维模型里，发挥其着色线和着色面的功能，选取相应的线面。基于此来分析不同位置上线和面的投影线特性，将点线面的抽象知识融入到具体的三维实体图中，起到学习物体投影的作用。

6、CAD技术在组合体视图中的应用

通常情况下，在机械视图中组合体视图的绘制中，是利用线面分析法和形体分析法来掌握线面的投影特点和基本几何体的投影特点，并在此基础上通过对照和分析实物模型来综合和整理组合体的整体形状和各个部分之间的联系关系。在利用CAD计算绘制组合体视图时，可以利用CAD三维实体的建模功能来进行组合体的造型设计，具体可以根据组合方式，在已选定的一个造型平面上将各个基本几何体构造出来，进而选择和利用合适的坐标轴将各个立体旋转至所需要的方向，将各个组合部分移动到准备的位置后，进行最后的组合操作以绘制出组合体。可见利用CAD技术，通过形体进行三维建模，能将数量大、形体复杂的结构图进行快速、准确的绘制。

结束语

CAD技术在工程设计中的应用是非常广泛的，它给工程设计人员的工作带来了巨大的便利。在未来的发展过程中，科学技术是不断发展的，每一个工程设计者都应该运用先进的技术，在各自的岗位发挥自己最佳的水平，为客户提供优质的服务和优良的设计。

参考文献：

[1]高雄.CAD技术在机械设计中的应用[J].机电信息，2012，（9）.

[2]朱玉娟.浅谈CAD技术在工程设计中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014，（10）.

[3]杨振.3D-CAD技术开启电力电子装置结构设计新模式[J].科协论坛（下半月），2012，（04）：89-90.