機(jī)械設(shè)計(jì)工具

機(jī)械設(shè)計(jì)工具在現(xiàn)今的社會(huì)占據(jù)了一個(gè)很重的地位﹐它可用于設(shè)計(jì)、修改及更新現(xiàn)有的零件。下面將為大家介紹一下什么是機(jī)械設(shè)計(jì)工具及其特色。

機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)用戶(hù)的要求來(lái)分析及設(shè)計(jì)出機(jī)械產(chǎn)品、零件﹐是機(jī)械工程中重要的成分﹐同時(shí)亦是機(jī)械生及零件生產(chǎn)的第一步。

上圖便是機(jī)械設(shè)計(jì)的圖例。

而現(xiàn)時(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)工具主要都是電腦軟件。而這些軟件工具都是依據(jù)一個(gè)名為CAD (Computer Aided Design) 的技術(shù)演變出來(lái)的。 CAD 中有幾個(gè)基本的技術(shù)最為重要﹐分別是交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)等。

交互技術(shù)是指人和機(jī)器可以及時(shí)地交換信息﹐可以邊構(gòu)思、邊修改，隨時(shí)可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果。例如將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D。

圖形變換的主要功能是把用戶(hù)坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來(lái)﹐通過(guò)矩陣運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形變換。

實(shí)體造型技術(shù)和曲面造型便是制作3D實(shí)體模型的關(guān)鍵技術(shù)。工程實(shí)體模型通常主要由基于草圖的特征組成；二維草圖沿著路徑掃掠形成三維特征。這些可以是切割，也可以是拉伸等等。

CAD技術(shù)早期并沒(méi)有實(shí)體造型的功能﹐而是在后期發(fā)展出來(lái)的。

機(jī)械設(shè)計(jì)只是CAD技術(shù)的一部分應(yīng)用。 CAD 在現(xiàn)今已應(yīng)用在多個(gè)范疇﹐如建筑設(shè)計(jì)、電子和電氣、科學(xué)研究、軟件開(kāi)發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠(chǎng)自動(dòng)化、土木筑、地質(zhì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)等。

上圖便是其中一個(gè)用于建筑設(shè)計(jì)的例子。

而CAD應(yīng)于機(jī)械設(shè)計(jì)中最重要的技術(shù)便是實(shí)體造型（Solid modeling）及曲面造型。

機(jī)械設(shè)計(jì)工具軟件市面上有不少﹐而下列四種是較為常用的軟件:Solidworks, AutoCAD, Pro/ENGINEER及SpaceClaim。

以上四種軟件都是深受工程師歡迎及被廣泛應(yīng)用﹐不論是機(jī)械設(shè)計(jì)或是其他設(shè)計(jì)。而且其中三都有發(fā)出國(guó)際認(rèn)可性的牌照。分別是:

CSWP (Certified SolidWorks Professional) 是SolidWorks全球認(rèn)證考試。

Autodesk 認(rèn)證便是AutoCAD的全球認(rèn)證考試。

Pro/ENGINEER 官方專(zhuān)業(yè)認(rèn)證計(jì)劃是由PTC提供的﹐為業(yè)界所認(rèn)可。

再來(lái)為大家簡(jiǎn)單介紹一下四種軟件。

Solidworks

SolidWorks是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的3D CAD系統(tǒng)﹐因此在實(shí)體造型技術(shù)和曲面造型都在眾軟件中領(lǐng)先。其功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)使更多工程師選擇它。而且整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。

AutoCAD

早期的AutoCAD主要是用于2D繪圖、詳細(xì)繪制和設(shè)計(jì)文檔。3D設(shè)計(jì)是在較後期才加入的功能。由于它是最早期的2D設(shè)計(jì)工具﹐該軟體推廣的.dwg文件格式成為2D繪圖的常用標(biāo)準(zhǔn)格式。

AutoCAD具有完善的圖形繪制和圖形編輯功能﹐並支持多種硬件設(shè)備和種操作平臺(tái)。它的表格處理功能相對(duì)較弱，而在實(shí)際工作中，往往需要在AutoCAD中制作各種表格。

Pro/Engineer

Pro/Engineer軟件是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。參數(shù)化設(shè)計(jì)即是我們可以把產(chǎn)品看成幾何模型，而無(wú)論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束它。同時(shí)Pro/Engineer采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。

SpaceClaim

SpaceClaim 是世界首個(gè)自然方式3D 設(shè)計(jì)系統(tǒng)﹐不同于基于特征的參數(shù)化CAD系統(tǒng)，SpaceClaim 能夠讓用戶(hù)以最直觀(guān)的方式對(duì)模型直接編輯﹐使用者不需具有任何工程繪圖背景。它僅有幾個(gè)主要建模工具卻能完成用戶(hù)想要做的設(shè)計(jì)和編輯。分別是: 直接建模工具（拖拉和移動(dòng)）能輕松自如地完成設(shè)計(jì)和編輯；合并工具能輕易地完成各種模型的合并和分割；填充工具能快速的填充或去除各種特征。

以下是一些用戶(hù)對(duì)四種軟件的看法:

AutoCAD使用上偏重2D工作﹐3D設(shè)計(jì)仍不夠另外三種強(qiáng)大﹐而且在許多行業(yè)上所需的功能仍然是缺少的。

SolidWorks操作介面教人性化﹐好學(xué)易懂﹐大型組合件的效率最高﹐更提供AutoCAD模擬器。缺點(diǎn)是用家需具備強(qiáng)烈空間感, 否則2D草圖常畫(huà)錯(cuò)工作平面。同時(shí)亦對(duì)電腦的要求比較高。

Pro/Engineer, 模組多且齊全, 功能強(qiáng), 建構(gòu)條件嚴(yán)謹(jǐn), 缺點(diǎn)是使用者需對(duì)電腦具備相當(dāng)管理觀(guān)念方能厘清軟體檔案架構(gòu)。

SpaceClaim 簡(jiǎn)潔方便而且客易學(xué)習(xí)﹐即使沒(méi)有使用CAD的經(jīng)驗(yàn)的用家仍可輕易上手。亦是唯一一個(gè)支持鼠標(biāo)手勢(shì)的3D CAD工具。由于開(kāi)發(fā)的年期較其他三種短﹐因此功能還有待完善。

在四種軟體中比較推薦學(xué)Solidworks和SpaceClaim ﹐除了較容易學(xué)外﹐它亦是在工程界中廣為使用的機(jī)械設(shè)計(jì)工具﹐而SpaceClaim 當(dāng)中的直接建模技術(shù)正在悄悄地改變著CAD 領(lǐng)域﹐眾多CAD的大公司都對(duì)此技術(shù)極為重視。

附：

Solidworks 的官網(wǎng)：http://www.solidworks.com/

AutoCAD的官網(wǎng)：http://www.autodesk.com/products/all-autocad

Pro/Engineer的官網(wǎng)：http://zh-cn.ptc.com/

SpaceClaim的官網(wǎng)：http://www.spaceclaim.com/