浅谈CAD绘图软件在服装、建筑、机械、电子四个工作领域中的应用

李晓旭

摘要：随着现代计算机技术的快速发展，CAD技术在各行各业中得到了广泛的应用。结合CAD技术的特点，简要介绍了其在服装、建筑、机械和电子行业中的应用现状。

关键词：CAD技术 服装设计 建筑工程 机械工程 电子技术

一、引言

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）技术起步于20世纪50年代，CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了巨大变化。当今世界，CAD技术已广泛应用于各个领域，本文对CAD技术在服装、建筑、机械和电子行业中的应用进行简单的探讨。

二、CAD技术在服装设计中的应用

随着计算机图形学和计算机图像学的发展，计算机技术开始应用于服装设计领域，形成了服装CAD技术。服装CAD技术是一款集服装款式设计、服装结构设计、工业样板设计和计算机图形学、数据库于一体的高新技术，具有快速响应、便于修改和加工等特点。

CAD绘图软件中具有丰富的绘图工具、色彩库、图案库、图形库和面料素材库，设计师可以根据客户的要求利用各种素材库进行组合和修改，快速设计出不同的款式以及同款但不同类型的服装产品。还可以通过对应的线条搭配来绘制自己的创意，然后将其设定为模块加入到素材库，以便后续设计时调用和参考。

服装CAD技术中的样纸设计模块可以有效替代原来的手工打版模式，该模块中有各种便捷的绘图工具可以完成任意线条的绘制，还有灵活方便的纸样修改和调整工具，能对纸样进行旋转、修改、省道转移等功能操作。

借助于服装CAD技术也能实现放码和排料等功能，CAD技术的放码精度高，计算准确，放码效率高，缩短了客户定制时间；CAD排料模块可采取自动排料、人机交互排料两种方法来对样品进行数学计算并产生排料图，排料模块可实现不同型号款式服装在不同门幅的面料上合理、优化地混排以适应生产并节约用料。

CAD技术为服装产品的设计提供了方便快捷手段，大大缩短了设计周期，使得企业可以快速设计出客户量身定制的产品从而提高服装制造企业的竞争力。

三、CAD技术在建筑工程中的应用

随着计算机技术和建筑工程技术的发展，现代CAD技术的应用已经渗透到建筑行业的各个领域。近年来，传统的设计方法，设计手段对应的设计速度和设计质量已不能适应当前建筑的需求，现代CAD技术应用到建筑业可谓是“应邀而来，应运而生”。

通过CAD软件使得设计师只需要借助于一台电脑就可以设计出大量的建筑图，降低了劳动强度且便于修改，有效提高了建筑图形的设计效率。建筑行业专用的CAD软件大都集成了很多该专业的模块，如模型库、分类图库、样图库、材料库等，设计师需要时可以直接调用，可调用的模块越多，这种优势越明显。

建筑设计的精度一般标注到毫米，现场施工时的精度会更低。对于一些规模大且施工复杂的建筑（如鸟巢，水立方等大型建筑）而言传统的设计方法的难度将成倍地增加，CAD软件可以很好地解决上述问题。CAD技术在日影分析、灯光照度分析等方面的计算精度和速度也是手工计算无法比拟的。

CAD在建筑设计上的另一个重要应用领域是三维模型搭建，CAD制作的效果图可以惟妙惟肖地再现建筑物的透视关系、光影关系和建筑材料的质感，再加上树木、天空、汽车和人物配景，做出来的3D模型与实物异常相近。结合虚拟现实技术，可以让采购者身临其境，在建筑物没有建成的时候就能真实体验它的存在。

除上述应用和优势外，CAD软件绘制的图形更加方便保存和转移。总之，CAD技术给建筑设计工程师带来了极大的方便，在保证高效、高质量完成任务的同时还能更好的展示自己的设计成果。

四、CAD技术在机械工程中的应用

CAD技术在机械设计中的应用已经发展到了必不可少的程度，机械产品无论是零部件的设计还是总装图的生成都离不开CAD，且CAD技术已经由过去的二维CAD绘图转变为以三维CAD建模并生成二维CAD图形然后加工出零部件的设计为主的自顶向下的设计模式。

在机械行业中AutoCAD主要用来绘制工程图形用于生产工程师加工出图形所示的产品，这就要求设计者在CAD图形中标注好相关的尺寸、形状和位置及其对应的精度等级、加工公差、装配公差等。生产工程师根据图纸的要求来加工出设计者所需的产品。

机械产品图纸大多比建筑用图纸更加复杂，使用CAD软件可以极大提高工作效率，且在机械产品中通常会使用很多通用零部件和标准零部件，这些零部件可以直接从产品库中调用，节省绘图时间。对于复杂的机械产品，CAD软件中的曲线和曲面绘制功能可以提高设计者建模的精度。

三维CAD软件的出现使得机械设计更加具象化，设计者可以根据现有图纸建立零件的3D模型，也可以直接建立产品的3D模型，然后再生成2D图形，用于指导生产。还可以直接通过3D模型加工出零部件或者整个产品，如时下热门的3D打印技术就不需要进行3D到2D的转换。

3D建模的另一个优点在于设计者可以对3D模型进行力学、热力学、声学等方面的分析。这类分析通常借助于有限元原理，将3D模型划分为有限网格，然后借助于弹塑性力学或热力学的基本原理建立这些网格单元的数学模型，工程师在划分网格并施加边界条件后借助于适当的求解器就可以计算出产品在不同工况下的受力情况，相较于传统的受力分析求解速度快、精度更高且能得到零件局部单元的应力分布云图。

在CAD技术的帮助下，机械设计人员能够更好的完善其设计思想，3D建模使设计者能够建立非常充分而且完整的数据库，并以该数据库为基础对机械产品进行分析和优化。总体而言，CAD技术尤其是3D建模技术已经在机械产品设计中发挥着不可替代的作用，它们的出现促进了机械行业的快速发展。

五、CAD技术在电子技术中的应用

随着CAD技术在各行各业的应用，电子技术行业也在传统CAD的基础上开发出适用于电子行业的CAD技术。现在的电子CAD技术主要从电子元器件布线和封装两个方面来对电子系统进行设计。

电路设计工程师利用CAD软件可以快速的绘制电路原理图和PCB电路版图，如电路仿真软件（EWB）中集成了元件库、信号源库、基本器件库、二极管库、模拟集成电路库和仪器库等模块。设计者选用元器件时只需要打开对应的元件库进行选择即可，大大缩短了设计时间，设计出的电路图清晰明了，便于修改。目前的CAD软件还能模拟電路的运行情况，设计者可以根据该情况对电路中的各元器件进行监控，从而检测电路的正确性和稳定性。

借助CAD封装技术可以对实际封装模型建立CAD模型来进行仿真从而分析其电学性能。在与芯片模型结合后，这些模型可以对整个多层封装进行实时仿真和Timing分析，并对其互联性做出评价。

CAD技术在电子领域的应用在上述基础上逐渐升级，现阶段的电子CAD技术趋向于将CAD技术与CAM（计算机辅助制造）、CAE（计算机辅助工程）、和ERP（企业资源计划管理）等系统集成起来，以实现更高效、更快速的设计和生产电子产品。

六、结束语

CAD技术已广泛应用于服装、建筑、机械和电子行业，提高了这些行业的设计效率和建模精度，方便设计工作者快速高效地设计出对应的产品，有助于提高企业的核心竞争力。

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