淺談CAD繪圖軟件在服裝、建筑、機械、電子四個工作領域中的應用

李曉旭

摘要：隨著現代計算機技術的快速發展，CAD技術在各行各業中得到了廣泛的應用。結合CAD技術的特點，簡要介紹了其在服裝、建筑、機械和電子行業中的應用現狀。

關鍵詞：CAD技術 服裝設計 建筑工程 機械工程 電子技術

一、引言

計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）技術起步于20世紀50年代，CAD系統的發展和應用使傳統的產品設計方法與生產模式發生了巨大變化。當今世界，CAD技術已廣泛應用于各個領域，本文對CAD技術在服裝、建筑、機械和電子行業中的應用進行簡單的探討。

二、CAD技術在服裝設計中的應用

隨著計算機圖形學和計算機圖像學的發展，計算機技術開始應用于服裝設計領域，形成了服裝CAD技術。服裝CAD技術是一款集服裝款式設計、服裝結構設計、工業樣板設計和計算機圖形學、數據庫于一體的高新技術，具有快速響應、便于修改和加工等特點。

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，設計師可以根據客戶的要求利用各種素材庫進行組合和修改，快速設計出不同的款式以及同款但不同類型的服裝產品。還可以通過對應的線條搭配來繪制自己的創意，然后將其設定為模塊加入到素材庫，以便后續設計時調用和參考。

服裝CAD技術中的樣紙設計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整工具，能對紙樣進行旋轉、修改、省道轉移等功能操作。

借助于服裝CAD技術也能實現放碼和排料等功能，CAD技術的放碼精度高，計算準確，放碼效率高，縮短了客戶定制時間；CAD排料模塊可采取自動排料、人機交互排料兩種方法來對樣品進行數學計算并產生排料圖，排料模塊可實現不同型號款式服裝在不同門幅的面料上合理、優化地混排以適應生產并節約用料。

CAD技術為服裝產品的設計提供了方便快捷手段，大大縮短了設計周期，使得企業可以快速設計出客戶量身定制的產品從而提高服裝制造企業的競爭力。

三、CAD技術在建筑工程中的應用

隨著計算機技術和建筑工程技術的發展，現代CAD技術的應用已經滲透到建筑行業的各個領域。近年來，傳統的設計方法，設計手段對應的設計速度和設計質量已不能適應當前建筑的需求，現代CAD技術應用到建筑業可謂是“應邀而來，應運而生”。

通過CAD軟件使得設計師只需要借助于一臺電腦就可以設計出大量的建筑圖，降低了勞動強度且便于修改，有效提高了建筑圖形的設計效率。建筑行業專用的CAD軟件大都集成了很多該專業的模塊，如模型庫、分類圖庫、樣圖庫、材料庫等，設計師需要時可以直接調用，可調用的模塊越多，這種優勢越明顯。

建筑設計的精度一般標注到毫米，現場施工時的精度會更低。對于一些規模大且施工復雜的建筑（如鳥巢，水立方等大型建筑）而言傳統的設計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技術在日影分析、燈光照度分析等方面的計算精度和速度也是手工計算無法比擬的。

CAD在建筑設計上的另一個重要應用領域是三維模型搭建，CAD制作的效果圖可以惟妙惟肖地再現建筑物的透視關系、光影關系和建筑材料的質感，再加上樹木、天空、汽車和人物配景，做出來的3D模型與實物異常相近。結合虛擬現實技術，可以讓采購者身臨其境，在建筑物沒有建成的時候就能真實體驗它的存在。

除上述應用和優勢外，CAD軟件繪制的圖形更加方便保存和轉移。總之，CAD技術給建筑設計工程師帶來了極大的方便，在保證高效、高質量完成任務的同時還能更好的展示自己的設計成果。

四、CAD技術在機械工程中的應用

CAD技術在機械設計中的應用已經發展到了必不可少的程度，機械產品無論是零部件的設計還是總裝圖的生成都離不開CAD，且CAD技術已經由過去的二維CAD繪圖轉變為以三維CAD建模并生成二維CAD圖形然后加工出零部件的設計為主的自頂向下的設計模式。

在機械行業中AutoCAD主要用來繪制工程圖形用于生產工程師加工出圖形所示的產品，這就要求設計者在CAD圖形中標注好相關的尺寸、形狀和位置及其對應的精度等級、加工公差、裝配公差等。生產工程師根據圖紙的要求來加工出設計者所需的產品。

機械產品圖紙大多比建筑用圖紙更加復雜，使用CAD軟件可以極大提高工作效率，且在機械產品中通常會使用很多通用零部件和標準零部件，這些零部件可以直接從產品庫中調用，節省繪圖時間。對于復雜的機械產品，CAD軟件中的曲線和曲面繪制功能可以提高設計者建模的精度。

三維CAD軟件的出現使得機械設計更加具象化，設計者可以根據現有圖紙建立零件的3D模型，也可以直接建立產品的3D模型，然后再生成2D圖形，用于指導生產。還可以直接通過3D模型加工出零部件或者整個產品，如時下熱門的3D打印技術就不需要進行3D到2D的轉換。

3D建模的另一個優點在于設計者可以對3D模型進行力學、熱力學、聲學等方面的分析。這類分析通常借助于有限元原理，將3D模型劃分為有限網格，然后借助于彈塑性力學或熱力學的基本原理建立這些網格單元的數學模型，工程師在劃分網格并施加邊界條件后借助于適當的求解器就可以計算出產品在不同工況下的受力情況，相較于傳統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力分布云圖。

在CAD技術的幫助下，機械設計人員能夠更好的完善其設計思想，3D建模使設計者能夠建立非常充分而且完整的數據庫，并以該數據庫為基礎對機械產品進行分析和優化。總體而言，CAD技術尤其是3D建模技術已經在機械產品設計中發揮著不可替代的作用，它們的出現促進了機械行業的快速發展。

五、CAD技術在電子技術中的應用

隨著CAD技術在各行各業的應用，電子技術行業也在傳統CAD的基礎上開發出適用于電子行業的CAD技術。現在的電子CAD技術主要從電子元器件布線和封裝兩個方面來對電子系統進行設計。

電路設計工程師利用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。設計者選用元器件時只需要打開對應的元件庫進行選擇即可，大大縮短了設計時間，設計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行情況，設計者可以根據該情況對電路中的各元器件進行監控，從而檢測電路的正確性和穩定性。

借助CAD封裝技術可以對實際封裝模型建立CAD模型來進行仿真從而分析其電學性能。在與芯片模型結合后，這些模型可以對整個多層封裝進行實時仿真和Timing分析，并對其互聯性做出評價。

CAD技術在電子領域的應用在上述基礎上逐漸升級，現階段的電子CAD技術趨向于將CAD技術與CAM（計算機輔助制造）、CAE（計算機輔助工程）、和ERP（企業資源計劃管理）等系統集成起來，以實現更高效、更快速的設計和生產電子產品。

六、結束語

CAD技術已廣泛應用于服裝、建筑、機械和電子行業，提高了這些行業的設計效率和建模精度，方便設計工作者快速高效地設計出對應的產品，有助于提高企業的核心競爭力。

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