CAD 程序如何工作

CAD 程序如何工作？ 计算机辅助设计和绘图"（CADD）是 "计算机辅助设计"（CAD）的另一个名称。计算机辅助设计使用在计算机上运行的软件来辅助设计过程。计算机辅助设计（CAD）软件在工程和设计行业非常普遍。使用计算机辅助设计（CAD）软件，可以创建二维（2-D）图纸和三维（3-D）模型。 使用三维计算机辅助设计软件，可以方便地共享、模拟、审查和更新设计，您可以迅速向市场推出新鲜的、独一无二的产品。

传统的 "纸上铅笔 "设计和工程方法，也称为手工绘图，近年来已在很大程度上被 CAD 软件所取代。过去，设计人员依赖于 T 型尺和量角器等工具。 PRONTO 是第一个商用数值控制编程系统，由 Patrick J. Hanratty 博士于 1957 年开发。该系统被认为是计算机辅助设计（CAD）发展的催化剂。在麻省理工学院（MIT）林肯实验室工作的伊万-萨瑟兰于 1960 年开发了 SKETCHPAD。该程序展示了计算机辅助技术绘图的实用性和基础知识。 计算机辅助设计（CAD）发明之初，由于机器价格昂贵，将其作为一种商业选择并不现实。 随着 20 世纪下半叶微处理器和微型计算机的出现以及随后处理能力的提高，特别是云计算出现后，工程师现在可以使用能正确显示物体尺寸和属性的 CAD 文件。云计算的引入使这一切成为可能。

CAD 程序如何工作？

要使 CAD 系统在计算机上正常运行，您的计算机上必须安装最好的 CAD 软件，有时还必须安装显卡。 3d CAD 软件程序的图形内核是应用程序的处理核心。图形用户界面（有时称为 GUI）是一个重要的无 3d CAD 软件组件。CAD 几何图形通过图形用户界面显示，图形用户界面也接受用户的输入。计算机辅助设计（有时也称为 CAD）是指创建受几何约束的计算机模型。 在电脑屏幕上，这些模型通常会显示单个组件或整个系统的三维图。事实上，开发人员可以通过调整适当的参数来调整模型，这使得设计师和工程师的工作变得更加简单。 这表明，几何图形、形状和大小所包含的质量和联想是可以改变的。假设你采用实体几何建模，这就要求你把材料放在首位。在这种情况下，几何体对力的反应将与现实世界中的物体类似。 最常用的输入设备是鼠标和键盘，但也很少使用数字转换器和轨迹球。

图形用户界面（GUI）以适合图形内核的格式从输入设备传输数据。图形内核生成几何实体，然后命令图形卡将其显示在图形用户界面（GUI）上。

利用最好的 CAD 软件，设计师可以用数字方式构思和起草项目，然后打印出来并用数字方式存储，以便日后修改。 用于机械设计的 CAD 程序使用基于变量的视觉效果，或在某些情况下使用光栅图形来描绘传统绘图的对象，展示计划产品的总体外观。然而，它不仅仅是填写表格。 在 CAD 输出中，材料、方法、测量和公差必须根据特定应用规则进行表达，这与手工绘制的工程和技术图纸完全相同。此外，当分包商在图片中添加更多细节时，程序会考虑不同材料和利益相关者之间的相互作用。

CAD 软件类型

CAD 有两大类：二维和三维。不过，您还可以将它们进一步分类如下：

二维CAD

20 世纪 70 年代初，第一个计算机辅助设计（CAD）程序诞生了。当时，航空航天、汽车和其他技术行业的大公司创建了自己的专有工具，将常规绘图程序自动化。二维 CAD 使用线、矩形、圆和基本几何图形来绘制平面图。 大多数人的计算机辅助设计（CAD）经验都是从这个版本开始的。二维 CAD 软件的另一个特点是可以用文字、标题、尺寸和表格对图纸进行注释。 二维 CAD 软件可以完成从概念设计到施工文件编制的各种建筑任务。它们还显示了在装配过程中应注意的问题，以及各个部件如何相互配合。 最基本的二维 CAD 程序包括以下功能：几何图像库；构建贝塞尔曲线、花键和折线的能力；定义填充图案的能力；以及制作材料清单的能力。一些常用的二维 CAD 程序包括 CADkey、AutoCAD、CATIA v4 和 Medusa。

2.5D CAD

介于 2D 和 3D 之间的 CAD 被称为 2.5-D CAD。这种 CAD 生成的棱柱模型能准确地表现物体的深度。与二维 CAD 一样，这些产品的构件也是简单的几何形状。当表面被表示为 2.5D 时，即使物体是三维的，也没有悬空部分。通常情况下，等高线图显示物品在每个位置的高度。事实上，有 Z 层。不过，它们在平面上是分开的。

3DCAD

3D CAD 软件的形式和功能多种多样。由于计算机处理能力和图形显示技术的进步，3D CAD 作为一种设计工具的使用率急剧上升。 三维计算机辅助设计（CAD）软件种类繁多，每种软件都针对特定任务或精确度进行了优化。在大多数情况下，三维计算机辅助设计软件能生成高度精确的设计对象描述，使工程师和设计师能在生产前发现并解决问题。许多三维 CAD 产品都以 SaaS 的形式提供，包括 VX CAD、Autodesk 的 Inventor 和 CATIA V5。 计算机辅助设计有三种不同类型。 曲面建模：与线框图不同，这些模型是通过连接三维对象创建的。考虑到背景是隐藏的，外层模型的精确度相当高。曲面建模软件通常需要提供修改模型的操作树，尽管这项任务非常复杂。相比之下，实体建模软件允许您返回并修改之前的任何步骤，而无需从头开始创建模型。 使用线框绘图：线和曲线创建的模型让人联想到骨架。在观察线框模型时，背景中的任何东西都清晰可见，线框模型也因此而得名。线框模型以前比较流行，但现在人们都避而远之。这些复制品是线框模型，目的是让它们看起来像所代表的独家产品。 使用实体建模程序时，通常可以自动确定对象的尺寸。在这方面有几种不同的方法。与二维 CAD 相似，构造性实体几何 CAD 也是通过预先存在的实体几何对象来构建物品。不过，CAD 程序一旦创建，更改起来相对容易。

CAD 的主要应用

CAD 可以在设计过程中对数字数据进行建模和模拟，因此在许多领域都非常有用。其最重要的应用包括

三维打印

利用一种被称为 "三维打印 "的技术，可以将数字模型转化为具有三维空间并存在于现实世界中的实物。该技术采用添加法，需要添加多层材料（通常是热塑材料）来完成整个过程。每一层都经过仔细切割，代表了整个物体的水平截面。 要创建每个对象，首先必须使用三维建模工具或逆向工程生成 CAD 文件。如今，几乎所有行业都在使用 CAD 完成各种任务，包括创建和准备增材制造用途（也称为 3D 打印）的图纸，以及仍在开发中的产品的表示结果。

牙科 行业

CAD 程序是目前能帮助设计和制造牙科治疗相关部件的最有用的技术之一。这是因为 CAD 技术可以模拟牙科部件的三维模型。这种数字技术几乎只用于牙科修复，因为它能提供患者口腔结构的三维模型。由于这种功能，它几乎是唯一的应用。 包括义齿、贴面和牙冠在内，该软件能以尽可能高的精度制作部件。可以利用 CAD Programm 对手术进行规划，无需移除口模就能制作出个性化的部件。这有助于节省时间，并确保患者不会感到任何不适。

制图

毫无疑问，在人们的印象中，由于智能手机上可以下载如此之多的地图应用程序，他们再也不需要纸质地图了。在穿越新地形时，有用的地图就变得毫无价值了，因为有了定制地图，人们就不容易在手机信号覆盖差或没有信号的地区迷路。 当用户去山区或其他地方度假时，他们可以通过输入感兴趣的景点位置、住宿地点和到达目的地的路线来构建个性化地图。使用 3D CAD 软件时，用户可以将作品存储在移动设备上或打印出来，从而实现数字化。

摘要

CAD 软件改变了设计和工程，用强大的数字工具取代了手工绘图。从二维草图到复杂的三维模型，CAD 简化了创建、模拟和修改过程，使设计更快、更精确。自 20 世纪 50 年代以来，计算机辅助设计（CAD）不断发展，如今已与云计算结合，实现了无缝协作。无论是 3D 打印、牙科修复还是定制制图，CAD 都是创新的核心。了解这项改变游戏规则的技术如何塑造设计的未来！