淺談CAD繪圖軟件在服裝、建筑、機(jī)械、電子四個(gè)工作領(lǐng)域中的應(yīng)用

李曉旭

摘要：隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，CAD技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合CAD技術(shù)的特點(diǎn)，簡要介紹了其在服裝、建筑、機(jī)械和電子行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù) 服裝設(shè)計(jì) 建筑工程 機(jī)械工程 電子技術(shù)

一、引言

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代，CAD系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了巨大變化。當(dāng)今世界，CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，本文對CAD技術(shù)在服裝、建筑、機(jī)械和電子行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的探討。

二、CAD技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)圖像學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，形成了服裝CAD技術(shù)。服裝CAD技術(shù)是一款集服裝款式設(shè)計(jì)、服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工業(yè)樣板設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫于一體的高新技術(shù)，具有快速響應(yīng)、便于修改和加工等特點(diǎn)。

CAD繪圖軟件中具有豐富的繪圖工具、色彩庫、圖案庫、圖形庫和面料素材庫，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)客戶的要求利用各種素材庫進(jìn)行組合和修改，快速設(shè)計(jì)出不同的款式以及同款但不同類型的服裝產(chǎn)品。還可以通過對應(yīng)的線條搭配來繪制自己的創(chuàng)意，然后將其設(shè)定為模塊加入到素材庫，以便后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用和參考。

服裝CAD技術(shù)中的樣紙?jiān)O(shè)計(jì)模塊可以有效替代原來的手工打版模式，該模塊中有各種便捷的繪圖工具可以完成任意線條的繪制，還有靈活方便的紙樣修改和調(diào)整工具，能對紙樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、修改、省道轉(zhuǎn)移等功能操作。

借助于服裝CAD技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)放碼和排料等功能，CAD技術(shù)的放碼精度高，計(jì)算準(zhǔn)確，放碼效率高，縮短了客戶定制時(shí)間；CAD排料模塊可采取自動(dòng)排料、人機(jī)交互排料兩種方法來對樣品進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算并產(chǎn)生排料圖，排料模塊可實(shí)現(xiàn)不同型號款式服裝在不同門幅的面料上合理、優(yōu)化地混排以適應(yīng)生產(chǎn)并節(jié)約用料。

CAD技術(shù)為服裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了方便快捷手段，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，使得企業(yè)可以快速設(shè)計(jì)出客戶量身定制的產(chǎn)品從而提高服裝制造企業(yè)的競爭力。

三、CAD技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和建筑工程技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代CAD技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到建筑行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。近年來，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)手段對應(yīng)的設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量已不能適應(yīng)當(dāng)前建筑的需求，現(xiàn)代CAD技術(shù)應(yīng)用到建筑業(yè)可謂是“應(yīng)邀而來，應(yīng)運(yùn)而生”。

通過CAD軟件使得設(shè)計(jì)師只需要借助于一臺(tái)電腦就可以設(shè)計(jì)出大量的建筑圖，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度且便于修改，有效提高了建筑圖形的設(shè)計(jì)效率。建筑行業(yè)專用的CAD軟件大都集成了很多該專業(yè)的模塊，如模型庫、分類圖庫、樣圖庫、材料庫等，設(shè)計(jì)師需要時(shí)可以直接調(diào)用，可調(diào)用的模塊越多，這種優(yōu)勢越明顯。

建筑設(shè)計(jì)的精度一般標(biāo)注到毫米，現(xiàn)場施工時(shí)的精度會(huì)更低。對于一些規(guī)模大且施工復(fù)雜的建筑（如鳥巢，水立方等大型建筑）而言傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的難度將成倍地增加，CAD軟件可以很好地解決上述問題。CAD技術(shù)在日影分析、燈光照度分析等方面的計(jì)算精度和速度也是手工計(jì)算無法比擬的。

CAD在建筑設(shè)計(jì)上的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是三維模型搭建，CAD制作的效果圖可以惟妙惟肖地再現(xiàn)建筑物的透視關(guān)系、光影關(guān)系和建筑材料的質(zhì)感，再加上樹木、天空、汽車和人物配景，做出來的3D模型與實(shí)物異常相近。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以讓采購者身臨其境，在建筑物沒有建成的時(shí)候就能真實(shí)體驗(yàn)它的存在。

除上述應(yīng)用和優(yōu)勢外，CAD軟件繪制的圖形更加方便保存和轉(zhuǎn)移。總之，CAD技術(shù)給建筑設(shè)計(jì)工程師帶來了極大的方便，在保證高效、高質(zhì)量完成任務(wù)的同時(shí)還能更好的展示自己的設(shè)計(jì)成果。

四、CAD技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到了必不可少的程度，機(jī)械產(chǎn)品無論是零部件的設(shè)計(jì)還是總裝圖的生成都離不開CAD，且CAD技術(shù)已經(jīng)由過去的二維CAD繪圖轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀SCAD建模并生成二維CAD圖形然后加工出零部件的設(shè)計(jì)為主的自頂向下的設(shè)計(jì)模式。

在機(jī)械行業(yè)中AutoCAD主要用來繪制工程圖形用于生產(chǎn)工程師加工出圖形所示的產(chǎn)品，這就要求設(shè)計(jì)者在CAD圖形中標(biāo)注好相關(guān)的尺寸、形狀和位置及其對應(yīng)的精度等級、加工公差、裝配公差等。生產(chǎn)工程師根據(jù)圖紙的要求來加工出設(shè)計(jì)者所需的產(chǎn)品。

機(jī)械產(chǎn)品圖紙大多比建筑用圖紙更加復(fù)雜，使用CAD軟件可以極大提高工作效率，且在機(jī)械產(chǎn)品中通常會(huì)使用很多通用零部件和標(biāo)準(zhǔn)零部件，這些零部件可以直接從產(chǎn)品庫中調(diào)用，節(jié)省繪圖時(shí)間。對于復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，CAD軟件中的曲線和曲面繪制功能可以提高設(shè)計(jì)者建模的精度。

三維CAD軟件的出現(xiàn)使得機(jī)械設(shè)計(jì)更加具象化，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)現(xiàn)有圖紙建立零件的3D模型，也可以直接建立產(chǎn)品的3D模型，然后再生成2D圖形，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。還可以直接通過3D模型加工出零部件或者整個(gè)產(chǎn)品，如時(shí)下熱門的3D打印技術(shù)就不需要進(jìn)行3D到2D的轉(zhuǎn)換。

3D建模的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)者可以對3D模型進(jìn)行力學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)等方面的分析。這類分析通常借助于有限元原理，將3D模型劃分為有限網(wǎng)格，然后借助于彈塑性力學(xué)或熱力學(xué)的基本原理建立這些網(wǎng)格單元的數(shù)學(xué)模型，工程師在劃分網(wǎng)格并施加邊界條件后借助于適當(dāng)?shù)那蠼馄骶涂梢杂?jì)算出產(chǎn)品在不同工況下的受力情況，相較于傳統(tǒng)的受力分析求解速度快、精度更高且能得到零件局部單元的應(yīng)力分布云圖。

在CAD技術(shù)的幫助下，機(jī)械設(shè)計(jì)人員能夠更好的完善其設(shè)計(jì)思想，3D建模使設(shè)計(jì)者能夠建立非常充分而且完整的數(shù)據(jù)庫，并以該數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行分析和優(yōu)化?？傮w而言，CAD技術(shù)尤其是3D建模技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用，它們的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。

五、CAD技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

隨著CAD技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，電子技術(shù)行業(yè)也在傳統(tǒng)CAD的基礎(chǔ)上開發(fā)出適用于電子行業(yè)的CAD技術(shù)。現(xiàn)在的電子CAD技術(shù)主要從電子元器件布線和封裝兩個(gè)方面來對電子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

電路設(shè)計(jì)工程師利用CAD軟件可以快速的繪制電路原理圖和PCB電路版圖，如電路仿真軟件（EWB）中集成了元件庫、信號源庫、基本器件庫、二極管庫、模擬集成電路庫和儀器庫等模塊。設(shè)計(jì)者選用元器件時(shí)只需要打開對應(yīng)的元件庫進(jìn)行選擇即可，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)出的電路圖清晰明了，便于修改。目前的CAD軟件還能模擬電路的運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)該情況對電路中的各元器件進(jìn)行監(jiān)控，從而檢測電路的正確性和穩(wěn)定性。

借助CAD封裝技術(shù)可以對實(shí)際封裝模型建立CAD模型來進(jìn)行仿真從而分析其電學(xué)性能。在與芯片模型結(jié)合后，這些模型可以對整個(gè)多層封裝進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真和Timing分析，并對其互聯(lián)性做出評價(jià)。

CAD技術(shù)在電子領(lǐng)域的應(yīng)用在上述基礎(chǔ)上逐漸升級，現(xiàn)階段的電子CAD技術(shù)趨向于將CAD技術(shù)與CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）、CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）、和ERP（企業(yè)資源計(jì)劃管理）等系統(tǒng)集成起來，以實(shí)現(xiàn)更高效、更快速的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電子產(chǎn)品。

六、結(jié)束語

CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于服裝、建筑、機(jī)械和電子行業(yè)，提高了這些行業(yè)的設(shè)計(jì)效率和建模精度，方便設(shè)計(jì)工作者快速高效地設(shè)計(jì)出對應(yīng)的產(chǎn)品，有助于提高企業(yè)的核心競爭力。

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