应用文CAD论文

武汉软件工程职业学院

CAD制图相对于手工制图的优越性

作 者： 胡芳 学号： 200601040010301

专 业： 机电一体化技术

题 目：CAD制图相对于手工制图的优越性

指导教师：

2012 年 12 月

2011级科研论文

摘要

CAD（计算机辅助设计）在实际应用中是促进科研成果开发和转化，实现设计自动化的关键技术，是提高工程和产品设计水平、缩短科研和新产品开发周期、提高劳动生产率的重要手段，是科研单位提高研发能力、企业提高创新能力和管理水平的重要条件。相对于手工制图，它的优越性体现在其的准确、快捷、方便、三维造型能力强大且便于存储。在近年来看，其优越性越来越得到了广大专业人士的认可，在实际应用之中，大有取代手工制图的趋势。

本文根据在实际绘图之中的实践经验结合具体实际例子来详细说明CAD制图的各种优越性，从而与手工制图形成对比，来衬托出CAD技术给现在制图业带来的革命性变化。

关键词：CAD 计算机 优越性

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目录

引言 一、 准确性 二、 快捷性 三、 修改方便 四、 存储方便

五、 强大的三维造型能力 六、 结论 七、 致谢 八、 参考文献

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引言

CAD是计算机辅助设计（computer aided design）的简称，广义上讲就是指利用计算机技术完成设计过程中的信息检索、分析、计算、综合、修改以及文件编制工作。手绘制图是采用尺规，利用人力在纸张上作出相应的图案，通常按照一定得方法、规律和技术规定，在图纸上正确的表示出机器、建筑、设备、零件、仪表以及物体的结构、形状、大小、材料、规格和性格等内容。其主要研究绘制和阅读图样的原理和方法,内容包括制图的国家标准和基本规定,正投影法、中心投影法和三视图的基本理论和基本方法,点、线、面的投影,基本体、组合体、家具图样的表达,建筑与室内图样的表达等。

CAD是促进科研成果开发和转化，实现设计自动化的关键技术，是提高工程和产品设计水平、缩短科研和新产品开发周期、提高劳动生产率的重要手段，是科研单位提高研发能力、企业提高创新能力和管理水平的重要条件。 AutoCAD软件具有如下特点： (1)具有完善的图形绘制功能。 (2)有强大的图形编辑功能。

(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。

(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 (5)支持多种硬件设备。 (6)支持多种操作平台

(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。

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浅谈CAD制图相对手工制图的优越性

CAD技术之所以在短短的三十年之内发展的如此迅速，是因为它是人类在二十世纪取得的重大科技成就之一，它几乎推动了一切领域的革命，彻底改变了传统的手工绘图方式，极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。CAD可以看作是一种绘图工具:显示器可以看作是图板和图纸;鼠标和键盘可看作是铅笔、直尺和圆规。当然,CAD里的工具要比手工工具丰富的多了。它极大的提高了绘图效率和绘图质量,是工程界的一场革命。还有许多手工很难绘制的图形,计算机能绘制出来,比如CAD三维模型。CAD 取代了手工制图方法,但并没有取代制图理论和制图的一些标准、规范。相反,它是在设计制图理论、标准下开发出来的绘图软件,并极大地丰富了制图理论。 从工程技术实际实践中，我们可以发现CAD技术比手工制图的优越性体现在以下几个方面。

一、准确性

在早期，工程师采用手工绘图。他们用草图表达设计思想，手法不一。后来逐渐规范化，形成了一整套规则，具有一定的制图标准，从而使工程制图标准化。但由于项目的多样性、多变性，使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多，从而阻碍了建设的发展。尽管有了一系列的标准，但是由于制图者能力及工具的差异，图纸总是存在不同程度的误差，有时甚至影响到加工制造的准确性，甚至造成废品，带来巨大的经济损失。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，对象捕捉可以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。通过CAD画图则完全可以实现零误差的绘制，利用特定命令或者直接输入坐标值，使得图纸中水平线完全水平，垂直线段则不会偏斜哪怕一丝一毫。图形绘制本身在线形和基本图形上不会出现任何问题。CAD是通过外接自动绘图机来实现图像输出，也可直接接打印机来实现图像输出，利用插补原理来尽量近似拟合曲线，几乎可以实现完全无差输出，在代替传统手工绘图中无可取代。在具体的绘制过程中，AutoCAD软件本身也为制图者准确制图提供了很大的方便，例如对象捕捉功能，能够精确找到原点、节点、切点、中点等各种不便于直接观察和找出的特殊点，从而实现在对象上的准确定位。如图1—1所示。

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图1—1、CAD自动定位中点示意图

二、快捷性

传统的手工绘图由于具体标准要求，许多标准化或系列化的要求，例如图框、剖面线、标题栏等以及各种零件，没当需要时都需要重复作业，并按照国标规定严格画出，这样一来就造成了时间以及精力的大量无意义浪费，工程师们梦想着何时能甩开图板，实现自动化画图，将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来，便于修改，易于重复利用，提高劳动效率。AutoCAD的出现就彻底实现了革命性突破，由于是计算机制图，最简单的方法就是通过复制粘贴来实现快速重复制图，其次，软件本身也提供了大量的指令来完成各种绘图要求从而提高效率。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。例如对于圆形的绘制，只需输入相关参数（半径或直径）或指定几个点即可快速画出。其具体绘制如图2—1所示。

图2—1、CAD中圆的绘制方式示图

对于有规律的或规则对称的图形，例如工程中圆形箱盖上的固定螺栓孔及对称筋板等，AutoCAD还提供了一种专门用于绘图此类的图形的指令镜像（mirror）

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和阵列（array）。

镜像命令是将图元对象按照某个镜像线反射到该线的另一边，生成一个与图元对象形状相同，相对于镜像线完全对称的图元对象。它常用于对称图形的复制。

图2—2、CAD中图像的镜像过程图

阵列命令是将某一个或某一些图元对象一次复制多个，并使其呈环形或矩形排列。这一功能对于绘制那些环形或矩形排列的相同图元对象非常有用。阵列后得到的新的图元对象和原图对象具有相同的层、颜色和线型。对于环形阵列，可以控制复制得到的新图元对象的数目和决定是否经行旋转。对于矩形阵列，可以控制阵列的行数和列数以及行、列之间的距离。

图2—3、CAD中的阵列命令图

此外，对于工程图样中的具有相同形状的图元对象，并多次重复使用，如果仅绘制一次这样的对象，然后每次用到它的时候仅仅需要以某种方式调用就可以，则可以大大提高图样的绘制效率。在AutoCAD中可以利用图块实现这一功能。利用图块绘制图样有以下的优点：

一、 减少重复劳动，提高工作效率，实现积木式绘图。 二、 节省存储空间。 三、 方便编辑。

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四、 如果对一个图块经行了重新定义，则图样中插入的图块将自动经行更新。 图块是用户保存并命名的一组图元对象，建立图块后，就可以在需要的地方随时插入他们。不管图块中包含的对象有多少个，图块本身却只是一个单独的对象，可以对图块经行移动。复制等编辑操作。此外，图块中还能附带图形所不能表达的信息，例如将某一零件图作为一图块时零件的材料、价格、产地等可以作为图块的一部分信息，这些信息称为图块的属性。因此在创建了图块的属性信息之后，它将与图块一起生成块，成为图块的一部分。图块可以以图形的方式经行存储，也可以把其他文件以块的形式插入到当前所绘制的图样，也可以以外部引用把其他文件放置到当前所绘制的图样中。

图2—4、CAD中块的建立图

块的建立完全实现了图与图之间的交互，使图中的各个标准零件或画法、表格等能够和现实中的真实标准件一样相互之间通用并且随用随插入，实现了真正意义上的一件多用！

尺寸标注是工程制图中的最重要的表达方法，它能准确无误的反映物体的形状大小和相互位置关系。图样上的尺寸由尺寸界线、尺寸线、尺寸起止符号和尺寸数字组成。CAD的快捷性还体现在它有一套完整的标注命令能够实现各种要求的图纸标注，AutoCAD提供的尺寸标注包括：线性尺寸标注，角度尺寸标注，半径尺寸标注，直径尺寸标注。用户可以方便的创建各种类型的尺寸标注。 尺寸公差简称公差，是指最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。它是容许尺寸的变动量。尺寸公差是一个没有符号的绝对值。极限偏差=极限尺寸-基本尺寸，上偏差=最大极限尺寸-基本尺寸，下偏差=最小极限尺寸-基本尺寸 。零件在制造过程中，由于加工或测量等因素的影响，完工后的实

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际尺寸总存在一定的误差。在机械制图中，对于一些具有尺寸精度等级要求的尺寸，需要标注出他们的尺寸公差以确保加工质量。加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差(tolerance of form and position)，包括

形状公差和位置公差。

AutoCAD提供了强大的形位公差标注功能（TOLERANCE）。作为制图者。不再需要重复的画单调乏味的框格，也不用在按照标准画标示符，只需对应选择所需的符号并插入在需要的地方。对于公差的标注，也只需输入对应的数值即可。此外，对于尺寸标注，CAD自动测量所指定的线段长度或圆角角度。无需尺子经行误差很大的测量。为了便于控制尺寸标注的格式，AutoCAD提供了69个尺寸标注系统变量来控制尺寸标注的标注方式。对应的标注方式可以经行相应的尺寸线、尺寸界线和尺寸箭头的设置以满足视觉上的需求。

通常在工程图样中除了绘制图形和标注尺寸，还要有必要的书写文字。几乎任何一张图纸上都需要有文字说明。文字信息是描述图形的重要内容，例如工程图样中的技术要求、明细表和标题栏里的内容等。对于标注文字的输入，

AutoCAD还提供了强大的文字输入命令，有着较强的文字处理能力，包括‘单行文字’和‘多行文字’两种创建文字的方式。对于简洁的文字可以使用‘单行文字’方式书写，对带一定格式的较长文字则可以使用‘多行文字’方式书写。

图2—5、AutoCAD中的标注

在工程图样的绘制过程中，经常需要对图形中的某些封闭区域填充某种图案。尤其是在工程制图中需要在剖面上用特定的图案填充，这种图案被称为剖面符号。在机械装配图中，剖面符号还可以区分各个不同的零件。作为制图的一项必需工序，加剖面线成为令人苦恼的事情，简单但是麻烦，打的剖面线质量好坏直接关系到绘图质量。AutoCAD中提供了多种剖面符号或图案，包括一些ANSI和ISO的标准图案。他们均放在标准图案文件ACAD.PAT中。用户可以选用这些图案，或者自行定义一种图案来绘制剖面符号。一般绘制的剖面符号一图块的形式存在并作为一个独立的图形对象。经AutoCAD绘制的剖面线不仅线条整齐，还方便快捷。作为制图者所做的只是选择需要打剖面线的区域，并定义所画剖面线的细密程度。

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图2—6、AutoCAD中的剖面线

三、修改方便

有作图经验的人都知道，制图之所以麻烦，不仅仅是因为有一系列严格的规定要求需要严格遵守，而是需要反复修改，然而经多次修改之后，图纸上虽然少了错误，但是图纸的视觉性却大打折扣，表现为图纸肮脏，线条模糊，特别是在坐标纸上绘图时被橡皮擦拭过的地方发白明显，甚至将坐标擦模糊，造成作图偏差。AutoCAD的出现就完全解决了这一困扰制图者多年的问题。倘若画错了一条线，如果觉得不需要，直接删去即可，不会造成任何影响。对于过长或过短的线，只需单击该条线，然后直接拖动端点至所需位置。对于输入错误的文字或表格等，均可通过修改来直接经行完善。和手工绘图一样，利用AutoCAD绘制的工程图样时经常会出现误操作而导致绘图错误。对于输入的错误命令，修正误操作的方法有以下两种：一、利用U和UNDO命令；二、利用REDO命令；三、撤销正在执行的命令；四、利用EARSERA命令。通过这些命令，可以将一切错误恢复至无错误状态，再重新输入新的命令，即可完成修改。没有了擦拭痕迹，任何一张图纸都会像一气呵成一样。发现了错误不在跟以前一样而为之头痛，简单的点击几下鼠标即可完成错误的更正。对于提高制图效率起到了举足轻重的作用。

四、存储方便

传统的纸张是人们较为广泛使用的信息载体，有着悠久的历史和及其广泛的应用范围，但是纸张极易受到环境的影响而发生变质造成信息损失。纸张的耐久性取决于纤维素的性质，尽管纤维素在一定的条件如高温、高湿、酸、酶、氧化剂等影响下，可发生水解和氧化反应。对纸张而言，高温高湿，可促进纸张发生水解－氧化反应，加速纸张内部不利化学成分对纸张的影响，也可使字迹材料发生扩散、洇化现象。灰尘对纸张的危害主要是机械磨损纸张、使纸张发生粘结而形成“档案砖”、给纸张带来霉菌等。光线和有害气体对纸张的危害主要是促进纸张发生水解氧化反应，导致纸张强度的降低。此外，纸张的存储能力极为有限，

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一般一本书的存储也就是几十万字，对于大量的信息就需要同样大量的纸张来承载。对于工程上，一般每个零件都需要一张图纸来对应，因此需要大量的图纸，而图纸的保存就出现了问题。现在随着新型存储工具的出现，使得AutoCAD的应用得到了极大地扩展。AutoCAD采用了数字存储技术，仅仅需要一个不大的硬盘，即可存储数不胜数的图纸文件，使用、查阅及保存都极为方便，不存在磨损或生物侵蚀，完全避免了传统纸张的缺点。 六、强大的三维造型能力

比起图纸来讲，AutoCAD还提供了强大的三维绘图功能，通过计算机辅助设计建立的立体的、有光的、有色的生动画面，虚拟逼真地表达大脑中的产品设计效果，比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。利用它可以绘制出形象逼真的立体图形，使一些在二维平面图形中无法表达清楚地东西形象的出现在屏幕上，就像一幅生动的照片。采用实体造型设计零部件结构，经消隐及着色等处理后显示物体的真实形状，还可以做装配及运动仿真，以便观察有无干涉等。

许多商品化的CAD/CAM系统在模具行业中得到了广泛应用,但由于这些CAD/CAM系统都是作为通用机械设计与制造软件来设计的,没有特别针对模具,为了提高模具设计的效率与正确率,需要对其进行二次开发。在微机平台上开发CAD/CAM软件方面我国与国外起点差不多,都是使用VisualC++或OpenGL等工具进行软件开发,国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的、有自己特色的、符合中国用户习惯的CAD/CAM软件或模块,其中有一些成果已经得到了推广和使用。如华中科技大学1997年推出了HSC2.0注射模

CAD/CAE/CAM集成系统,该系统以AutoCAD软件包为图形支撑平台,包括模具结构设计子系统,结构及工艺参数计算校核子系统,塑料流动、冷却等子系统。合肥工业大学基于AutoCAD与MDT的三维参数化注射模系统IPMCADV4.0。在未来的CAD技术发展上，它将与计算机技术、网络技术、数据库技术、人工智能等密切联系，主要发展方向有集成化、网络化、智能化、虚拟设计等。 结论

综上，我认为通过与具体实践相结合，CAD技术是具有划时代意义的先进产物，比起传统手工绘图的优越性远远不能以简单的文字来体现。更好的开发和使用CAD技术是顺应历史发展潮流的，符合事物的客观发展规律，对于走我国社会主义现代化以经济建设为中心的道路有着深远的意义。

致谢

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参考文献

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