CAD毕业论文

毕业设计（论文）

计算机辅助设计在生产中的应用

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计算机辅助设计在生产中的应用

摘要

计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

随着现代计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）在生产中的应用日益广泛，本文主要从计算机辅助设计在机械生产中的应用等方面阐述了其在机械设计中的显著优势，并对目前国内企业机械产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。从产品开发的实际需求和产品特点与软件功能出发，对企业应用三维CAD过程提出了改进方案，最后介绍了三维CAD技术发展的趋势。

1 绪论

1.1课题背景及目的

计算机的发展及应用，使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生，计算机辅助设计的研究构想发端于1950年，但最早记录是在1963年，美国麻省理工学院的研究人员 伊凡?苏泽 兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的论文，从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术，使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。

最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”，由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具，但随着后来信息技术的飞速发展，计算机技术在各领域的广泛应用，CAD的含义也在不断变化扩展，随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等，使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形，从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计

这个概念了。

我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似，国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初，随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及，在环境艺术设计和创作领域，计算机技术应用的价值，逐渐得到人们的重视。

1.2概论

开始于上世纪50年代后期的计算机辅助设计技术，从最初的仅仅被简单的作为图板的替代品到70年代的二维制图过度到三维建模再到现在的集产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造、数据管理于一体的智能CAD 技术，计算机辅助设计经历了一个漫长又曲折的发展历程。在今天，CAD技术越来越广泛的用于生产中。那么，CAD技术究竟有怎样的优势，它又是如何在生产中起到积极作用的，而它的发展趋势又是怎样的呢，本文稍后将对以上问题进行浅谈。

2CAD技术的认识与使用

2.1CAD简介

计算机辅助设计是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Computer Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一体。

产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。

以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与

方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。

三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。三维CAD技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力的关键。

2.2用CAD技巧绘出图形

画椭圆弧

画椭圆弧的关键是先画一个完整的椭圆，然后移动光标删除椭圆的一部分。留下需要的椭圆弧。

首先，键入ELLIPSE或选择Ellipse图标。

选项如下：Arc/Center/:

键入：Arc<回车>

用任意方法画一个椭圆。然后提示输入所需弧段信息：

响应：Parameter/

键入：0或选定屏幕上代表角度起点的点。

始角（startangle）定义为弧的始点。

响应：Parameter/Included/：

选定定义弧长的终角（endangle）。也可以键入I，然后键入包角。包角自始角开始量度，不是从0开始

画多边形

画多边形总是可以用普通线或多义线来画，但AutoCAD有一个POLYGON 命令。当键入POLYGON时，首先要求输入边数，接下去选择中心或边长。如果选取一点，则被认为是中心。还有两个额外选项：对于一个虚圆，多边形可以是内接的，也可以是外切的。

如果选择边长而不是中心，则须输入多边形边的起点和终点。然后多边形逆时针构造。

键入：POLYGON<回车>（或从Draw工具栏

中选择。）

响应：Numberofsides:

键入：5<回车>

响应：Edge/:

选取一点。

响应：

Inscribedincircle/Circumscribedaboutcircle(I/C):

键入：I<回车>

响应：Radiusofcircle:

选取一点或键入多边形圆心到圆的半径。

这样构造多边形有一点值得注意：这些多边形都可以看成独立的、封闭的多义线。AutoCAD并不管它们最初是如何建立的。如果打散一个多边形，它就会成为独立的线。

如何以等轴方式画图

从R10开始，以等轴方式画图通常并不是画等结构的首选方法。尽管AutoCAD 有等轴功能，但如果是R10或更高版本，则将使用3D功能构造模型，然后键入DVIEW或VPOINTS以等轴方式观察设计。

AutoCAD的等轴功能以SNAP命令访问，其子选项Style控制等轴方式，

在此选项下可选择标准方式或等轴方式。一旦进入等轴方式，Ctrl+E将激活顶面、右面或左面。一经获取正确的平面，即可画对象了。

3D功能和等轴捕捉方式的差别是3D产生的真实尺寸的模型，而等轴捕捉方式扭曲了实体，其实实体并不是看到的样子。

平滑的技巧

这是一条使用SKETCH命令技巧。如果画一条非常平滑的曲线，可键入SKETCH描画曲面的轮廓，这样会产生比想预想的手画更多的顶点。画完后，再用PEDIT把SKETCH对象转换成单个多义线，即把第一个对象转换成多义线，然后用窗口罩住曲线，将它与其他对象联接起来。线转换并联接后即可键入SPLINE或FITCURVE平滑它们。

警告：尽量少用SKETCH，它的存储量太大。

恢复一个已被删除的对象

恢复一个已被删除的对象的最容易也最有效的方法是用OOPS命令，该命令将最近删除的选择集合恢复过来。注意，OOPS恢复的是整个选择集合，而不仅是最后一个删除的对象。另外，OOPS仅恢复最后删除的组，如果想恢复更多的步骤,OOPS是做不到的。

如果需要恢复多外选择集合中的对象，可以用UNDO命令，但是，这样做会带来一些其他的风险，比如图中画好的一些内容可能会改变。使用UNDO 命令的唯一问题是，虽然可以撤销过去发出的任意多外命令，但是，如果撤销的都ERASE命令，则UNDO的结果是正常的，而如果在撤销的ERASE命令，则UNDO的结果是正常的，而如果在撤销的ERASE命令之间有其他的命令，那么就会有丢失这些命令的结果。

把多个对象排列成圆环形

在早期的AutoCAD版本中，该命令叫做CircularARRAY，而现在成为PolarARRAY。键入ARRAY，然后选择对象并确认后，将被问及选择矩形阵列还是极地形阵列键入P则为极地形阵列，然后选择该阵列的中心点，对象会围绕该中心生成阵列。然后，又会被问及三个问题：（1）阵列中的项数；（2）填充角度；（3）阵列中各项之间的角度。必须回答其中任意两个问题。

首先看看第一个问题一阵列中的项数。AutoCAD需要知道完成的阵列中有多少项（包括复制的那一个）。如果不想回答这个问题，按回车或空格键。

下一个问题是填充角度，也就是想让对象围绕着圆排列多远。输入正数则按顺时针排列，输入负数则按逆时针排列，按回车键则表示缺省值360度。AutoCAD知道用阵列中的项数填充360度必需的距离。如果不想回答这个问题，输入0表示填充角为0。第三个问题是阵列中各项间的角度。如果输入正数，阵列按顺时针排列；输入负数则按逆时针排列。

AutoCAD测量从阵列的中心点到由该对象结构所决定的一个任意的参照点之间的距离。

最后的选项是当复制对象时，它们是否旋转。输入Y表示旋转，N表示不旋转。

键入：ARRAY<回车>（或从Modify工具栏选。）

响应：SelectObjects:

选择要复制的对象，并确认。

响应：RectangularorPolararray(R/P)

键入：P<回车>。

响应：Centerpointofarray:

拾取阵列转绕其旋转的中心点。

响应：Numberofitems:

键入：10<回车>

响应：

Angletofill(+=ccw,-=cw)<360>:

键入：<回车>

响应：

Rotateobjectsastheyarecopied?:

键入：<回车>

围绕着中心点生成10个旋转对象。

使对象放大或缩小

用SCALE命令可改变对象的大小。首先，键入SCALE，当出现提示符时，选择要调节的对象。然后在该对象的任何一个位置上选择一个基冷点，如

果选择了比例因子，对象的缩小，就用小于1的因子，比如0.5，这样，对象就缩小了一倍。

选项Reference是最有趣的一个先项。如果选择Reference，可以在一个新的长度之后，输入任意长度。

例如，如果把一个对象放大百分之三百，可以输入比例因子3。但是如果要把长度人 2.79改为4怎么办呢？可以用计算器算一下，然而用Reference选项容易得多。参照长度2.97是旧的长度，4是新长度。AutoCAD 能够自动地调整比例因子。

请记住，SCALE命令将真正永久地改变对象的大小，所以，当在一幅图中用不同的比例画多个对象时，这个命令最合适。换句话说，如果只是在输出到绘图机时再用不同的比例，那么最好在PLOT命令中用Scale选项。

键入：SCALE<回车>（或从Modify工具栏选）

响应：Selectobjects:

选择要调整大小的对象。

响应：Basepoint:

在对象选择一个点。

响应：/Reference:

键入：25<回车>

该对象被缩小为原来的四分之一。

通过Grips对话框可以用Grips改变对象的大小。键入DDGRIPS或从Options下拉菜单选择Grips…可以显示该对话框。

使用相对位移的COPY或MOVE命令

在使用COPY或MOVE命令时，有一种方便快捷的方法复制或移动对象，这就是使用相对位移，而不心先给一个基准点，另外再给出位移。假定要把一个对象向右移动4厘米，向上称动2厘米：

键入：MOVE<回车>（或从Modify工具栏选）

响应：Selectobjects:

选择对象并确认。

响应：Basepointordisplacement:

键入：4，2<回车>。（注意，这是位移）