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摘 要：CAD是机械制图的重要工具,是体现机械制图的具体方式；而机械制图是CAD的功能体现,成果展示；二者有机结合,共同完成工程上的设计任务.
关 键 词CAD；机械制图；二者的有机结合
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)04-0000-02
计算机功能的普及和飞速发展.计算机制图已经广泛应用到各工程领域,CAD作为计算机制图的重要软件,更是成为了与机械制图密不可分的一部分.CAD很好的替代了手工制图的方法,以显示器替换了图板和图纸,鼠标和键盘替换了铅笔,圆规和橡皮等作图工具,除此之外,还提供了一些手工工具无法实现的功能,如伸缩变换,尺度调整等等,通过以上替换和改进,大大提高了机械制图的效率和质量,更为复杂绘图工作提供了极大的便利,给工程的设计和实现都创造了优越的条件.
一、机械制图简介
机械制图是指用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科.图样由图形、符号、文字和数字等组成,是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件,常被称为工程界的语言.
机械图样主要有零件图和装配图,此外还有布置图、示意图和轴测图等.零件图表达零件的形状、大小以及制造和检验零件的技术要求；装配图表达机械中所属各零件与部件间的装配关系和工作原理；布置图表达机械设备在厂房内的位置；示意图表达机械的工作原理,如表达机械传动原理的机构运动简图、表达液体或气体输送线路的管道示意图等.示意图中的各机械构件均用符号表示.轴测图是一种立体图,直观性强,是常用的一种辅助用图样.
二、CAD简介
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的大型计算机辅助绘图软件.CAD是计算机辅助设计的简称,是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计制图工作.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；由计算机自动产生的设计结果,可以快速做出图形,使设计人员及时对设计做出判断和修改；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.
三、CAD的系统功能
(一)基本功能：
1.平面绘图,能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象.绘图辅助工具.AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具.正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线,对象捕捉可帮助拾取几何对象上的特殊点,而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易.
2.编辑图形,CAD具有强大的编辑功能,可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等.
3.标注尺寸,可以创建多种类型尺寸,标注外观可以自行设定.
4.书写文字,能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字,可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性.
5.图层管理功能,图形对象都位于某一图层上,可设定图层颜色、线型、线宽等特性.
6.三维绘图,可创建3D实体及表面模型,能对实体本身进行编辑.
7.网络功能,可将图形在网络上发布,或是通过网络访问AutoCAD资源.
8.数据交换,AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令.
9.二次开发,CAD允许用户菜单和工具栏,并能利用内嵌语言Autolisp、VisualLisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发.
(二)设计功能：
1.设计组件重用.
2.简易的设计修改和版本控制功能.
3.设计的标准组件的自动产生.
4.设计是否满足要求和实际规则的检验.
5.无需建立物理原型的设计模拟.
6.装配件(一堆零件或者其它装配件)的自动设计.
7.工程文档的输出,例如制造图纸,材料明细表.
8.设计到生产设备的直接输出.
9.到快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出.
四、机械制图与CAD的关系
随着近几天信息技术的快速发展,信息基础的应用领域日益广泛,目前已逐步与机械工程领域造相融合,为机械工程的进步,深化提供了强有力的支持.将CAD应用于机械装备制造领域,有以下几点好处：
极大的提高了制图效率,提高了制图质量利用CAD电子软件进行作图,与手工相比,方便了很多,减少了很多不必要的麻烦,并且利用计算机处理,改善,计算图形和样板和节约了很多时间,CAD能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象.绘图辅助工具.提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具.正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线,对象捕捉可帮助拾取几何对象上的特殊点,而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易.更重要的是通过cad软件的功能可以轻松地解决一些手工处理无法解决的问题,如复杂的投影线天生问题、尺寸漏标问题、漏画图线问题、机构几何关系和运动等等.为生产细腻,复杂的精细零件提供了一个条件
显示整体三维效果,抓住设计要点CAD软件显示图形具有很好的三维效果,这是手工制图所无法实现的,它可创建3D实体及表面模型,能对实体本身进行编辑另外由于图形显示的更加形象具体,可以给设计者一个整体的感知,并且就能暴露出更多细节上的问题,便于工作者很好的调整和完善.并且它符合人的思维过程设计师在设计时总是先思考后将所想绘出,由于脑海中想象到的样品往往是三维的,因而直接建立模反映样品真实几何形状的三维实体模型是最有利的方法.这可使机械设计师更加专注于产品设计本身,而不是产品的图形表示,符合机械设计师的创新意识,有利于设计的连续进行.为设计更好的样品,奠定基础.
(三)实现高精度条件,为后续生产实现环节奠定良好基础
用CAD计算出的尺度精度远比手工制图的精度要高很多,为生产环节省去了很多不必要的麻烦,并且,利用CAD制图的图形自动调整和匹配功能,也可以省掉许多自行设计和计算的麻烦,例如可以在装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,还可保证新零件与相邻零件的精确配合,避免了单独设计零件时机算尺寸或因精度不合适出现错误而导致装配的失败.零件环境中有查找器,在完成机械零件造型时,资源查找器同时列出了完成该零件的所有命令,点击这些命令就可以很清楚地了解完成该零件的每个步骤,并利用资源查找器中的零件回放把零件造型的全过程通过动画连续地演示出来,使人一目了然.修改零件时,也可以点击资源查找器中相对应的命令来完成,更方便地是在装配环境中也可以进行零境来完成零件的修改.
总之,可以说CAD技术是现代化机械制图的需要,一个以机械制图为依托的重要技术,CAD作为计算机绘图工具的代表,成功的实现了一场机械制图的革命,代表了机械制图的现代化方式,它是机械制图的工具,基础,而机械制图也是CAD全面的应用和功能体现,二者将紧密相连,共同发展.
五、在教学上将CAD与机械制图相结合
在熟悉了CAD和机械制图以及他们的相互关系之后,为了更好的将两者紧密结合,合理运用,我们需要在教学上就将两者有机的结合在一起,为以后的机械工程领域培养出一批批更好的设计者.
笔者认为,将两者相结合从以下几个关键点入手：
（一）重视对学生空间思维能力的培养.CAD的一个重要功能就是能将多构思的图形三维的展现出来,因此,CAD的合理应用同学生空间想象能力紧密相关,所以培养学生的这种构思,想象能力尤为重要.首先应该从基础做起,让学生充分了解和掌握基本几何体如棱柱,棱锥等的投影和其特征的出现和原理,从而让学生对三维的世界有一个初步的了解,为以后抽象的构思提供条件
（二）利用三维CAD辅助教学.多年机械制图的教学实践证明：培养学生的空间思维能力和想象能力的核心在于引到学生完成从平面到立体,从二维到三维的思维转化.这个转化过程如何十分直接抽象则很难让学生接受,毕竟这一过程以学生的正常的思维方式不太一样,不符合对他们的学习规律,因此机械制图教学不能仅仅从抽象的点线面开始,最好从整个实体出发,这样不但可以增强学生的感性认识,还可以增加学生对投影知识的理解.CAD辅助教学能很好的帮助教师完成这一点,因此教学时应该充分利用这一辅助功能
（三）利用三维CAD辅助分析复杂零件.比较复杂的零件的分析,一直是机械制图上的难点,学生难以接受,教学也比较困难,但利用CAD的实体展现等功能可以大大的减小这一问题的难度,对于一些复杂的零件,尤其是装配体,实物模型很难展示其内部结果,但是通过CAD建立的三维模型则可以根据需要,灵活进行剖切,还可以进行仿真,直观展示装配配体中各零件之间的装配关系,有助于学生进一步了解装配体的工作原理.传统的教学方式,要由装配图想象装配体这对于思维学校的学生来说,难度很大,学习效果也很差,根本无法达到要想象的效果.所以面对这样的复杂问题,教师和学生都可以考虑利用CAD解决.