第一節 計算機輔助設計

一、了解AutoCAD 2019

1.啟動AutoCAD 2019

（1）通過桌面快捷方式啟動

（2）通過“開始”菜單啟動

（3）通過雙擊與AutoCAD 2019相關聯的文件啟動

2.AutoCAD 2019的工作界面

◆AutoCAD 2019的開始界面如下圖所示。

◆AutoCAD 2019的操作界面如下圖所示。

3.AutoCAD簡介

AutoCAD從最早的V1.0版發展到現在的2019版，經過了數十次的改版，現在的AutoCAD功能強大，界面美觀，而且更易于用戶的操作。AutoCAD 2008之前版本界面沒有本質變化，但Autodesk公司對AutocAD 2009的界面做了很大調整，由原來工具條和菜單欄的結構變成了菜單欄和選項卡的結構。從AutoCAD 2010開始加入了參數化功能。AutoCAD 2013增加了Autodesk 360和BIM 360功能，AutoCAD 2014增加了從三維轉換二維圖的功能，AutoCAD 2016增加了智能標注功能。隨著AutoCAD的發展，性能日趨穩定，功能日趨強大，AutoCAD已經成為計算機輔助繪圖中使用最廣泛的軟件之一。

AutoCAD 2019的默認界面如下圖所示。

AutoCAD 2019的經典界面如下圖所示。

4.AutoCAD的基本功能

AutoCAD具有廣泛的適用性，具有以下基本功能。

（1）繪制機械工程圖、建筑工程圖

AutoCAD能快速創建和編輯圖形，并可以標注和定制樣式，加之繪圖的準確性無與倫比，所以被全球工程領域確定為工程制圖的首選軟件。

（2）繪制幾何圖形、概念模型、地圖、導向圖等平面圖形

AutoCAD繪圖非常準確快捷，圖形元素之間垂直、平行等關系很容易準確確定，更有軸測圖功能，可以精確表達立體結構。

（3）創建和渲染三維效果圖

AutoCAD可以精確創建3D實體及表面模型，可以運用光源、材質和霧化，將模型渲染為具有真實感的圖像。

二、了解計算機輔助設計的基本知識

1.計算機輔助設計的概念

利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作，簡稱CAD（Computer Aided Design）。在工程和產品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、存儲信息和制圖等工作。

20世紀50年代在美國誕生第一臺計算機繪圖系統，開始出現具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術，現在，CAD技術在建筑設計、電工電子、科學研究、機械設計、軟件開發、工業機器人、服裝加工、出版印刷、工廠自動化、土木工程、地質勘探、文體藝術等各個領域得到了廣泛應用。

2.計算機輔助設計類軟件

其他計算機輔助設計類軟件簡要介紹如下。

（1）UG

Unigraphics NX，簡稱UG，由Siemens（西門子）PLM Software公司出品，用于產品造型，對產品設計和工藝設計提供虛擬驗證的解決方案。

（2）Inventor

Inventor是Autodesk公司出品的一套全面的設計工具，用于創建和驗證完整的數字樣機，減少物理樣機投入，加速概念設計到產品制造的整個流程。

（3）Fusion 360

Fusion 360是Autodesk公司新近出品的一款三維可視化CAD軟件，采用較先進的直接建模技術、T樣條建模技術、基于聯結的裝配技術、自頂向下的參數化建模技術、云端數據管理等，是非常先進的CAD軟件。

（4）SolidWorks

SolidWorks是達索系統旗下SolidWorks公司出品的一款三維機械設計軟件。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，最先使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術。

（5）Creo

Creo是美國PTC公司于2010年推出的CAD設計軟件包，整合了PTC公司的三個軟件，Pro/ENGINEER的參數化技術、CoCreate的直接建模技術和ProductView的三維可視化技術。

（6）CATIA

CATIA是法國達索公司的產品，主要用于產品的風格和外型設計、機械設計、設備與系統工程、管理數字樣機、機械加工、分析和模擬制造。

（7）Revit

Revit是Autodesk公司出品的一款建筑三維可視化設計軟件，可幫助建筑設計師設計質量更好、能效更高的建筑。

3.正向設計與逆向設計

（1）正向設計

早期的設計師在設計產品時，先從概念設計開始（構思概念草圖），手工（或CAD）繪制圖紙，反復試制樣機，待產品定型后，再重新繪制工程圖紙，作為制造檢驗的技術依據。

近代設計師可利用計算機輔助設計和繪圖，也可利用三維軟件進行建模和數控制造。但從概念草圖到設計圖紙，再到產品試制定型，修改定型圖紙，最后批量生產，這種設計流程不變。

以上兩種傳統的設計流程，我們稱為正向設計。

（2）逆向設計

現代設計師利用高端CAD軟件（如Inventor、UG等），通過建模、裝配、機構原理仿真、物理力學性能數據采集和修正，可進行數據采集、數據處理、模型重構，產品試制過程很大程度上在計算機上完成，可大幅度節約成本和縮短設計周期。最后在數字模型的基礎上，生成工程圖紙。區別于傳統正向設計，我們稱之為逆向設計。

（3）正向、逆向設計的流程

正向設計的流程：概念設計→概念草圖→樣機試制→定型圖紙→批量生產。

逆向設計的流程：數字樣機→機構原理仿真→計算機物理、力學性能計算→數據采集、數據處理、模型重構→計算機生成工程圖紙→批量生產。