计算机辅助设计CAD外文翻译.docx

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计算机辅助设计CAD外文翻译

附录：

英文资料及翻译

计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计系统基本上是一种设计工具，计算机是用来分析所设计的产品的各个方面。

CAD系统支持各种阶段的设计过程—设计构想、初步设计及最终设计。

设计者然后可在各种环境条件，比如温度的变化或不同机械压力下检验产品的状况。

尽管CAD系统并非一定要包含计算机绘图，但能将设计的产品显示在屏幕上是CAD系统的最有价值的特征之一。

物体的图形通常显示在阴极线管屏幕上（CRT）。

计算机图形功能使设计者可用多种办法研究物体：

将物体在计算机屏幕上旋转、将其分成几段、将物体局部放大以仔细研究以及在运动程序的帮助下研究机构的运动。

大多数CAD系统使用互动式图形系统。

互交式图形系统使用户可直接和计算机通过交互作用以对图形进行调整及修改。

对CAD系统来说，交互式图形系统就算不是必要的，也已经是很有价值的工具。

许多CAD系统的最终产品是在与计算机连接的绘图仪中产生的图形。

在CAD图形中，最难解决的问题之一是消去那些被挡住的线。

计算机生成的图形是线框图线。

由于计算机定义物体时没有考虑图的透视效果，它显示出物体的所有面，而不考虑这些面是在朝向观测者的一面还是位于通常人眼无法看到的背面。

可使用多种不同办法在计算机屏幕上生成图形。

一种办法是采用几何模板形式，这种办法是用基本形状和基本的元素创建图形，元素的长度及半径可以修改。

例如，圆柱是一个基本元素，在已显示的零件上去掉一个规定半径和长度的圆柱就可以生成一个孔。

但是每次变化都保留零件所有的几何特征。

另外，CAD系统使用成组技术设计零件。

成组技术是在功能、结构相同或加工方法相似的工件基础上采用分组编码的一种加工方法。

采用成组技术可使工厂减少所用零件得数量，并使零件在工厂中的制造、运输效率更高。

最近的CAD系统使用了压力有限元分析法。

在用这种方法时，待分析物体用很多有压力及弯曲特征的小元素组成的模型表示。

这种分析办法要求同时分解许多方程，用计算机执行一项任务，物体的弯曲可以通过生成动画的方式显示在计算机屏幕上。

采用这些办法中的任一种或其它常用办法，CAD系统在设计段生成了单个的几何数据库，它可用于设计的各个阶段及其后的制造、装配和检验过程。

二维绘图

CAD使多视图的二维绘图成为可能，视图空间可以从微米到米的比例范围内无限变化。

它提供给机械设计师放大的功能，即使在恰当配合的装配零件中最小的元件也能看清楚，设计程序甚至能自动辨认CAD装配图中的潜在问题。

针对具有不同特征的零件，如运动的或静止的，在显示时可以被指定成不同的颜色。

为了有利于工程设计的变化，可使用带有自动尺寸变化的系统对零件进行尺寸标注。

三维绘图

随着三维建模的出现，设计者具有了更多的自由度。

他们可以生成三维零件图并且可以无限制地修改以获得所需的结果。

通过有限元分析，应力加到计算机模型上，并且以图形化的方式显示其结果，在产品物理模型真正生产之前，对设计中的任何内在问题给设计者一个快速的反馈。

三维模型可用线框、曲线或实体方式生成。

在线框模型中，直线和圆弧构成了模型边界。

结果是一个可以从任何位置观察的三维模型，但仍只是一个框架形式。

创建曲面犹如在骨架上包上皮。

一旦这样生成后，模型就可以被渲染，使得图形看上去更逼真。

曲面模型普遍用于构建板金的展开和重叠以用于制造。

实体模型是最复杂的建模层次，并且用于建立实体模型的程序在一段时期内只用在大型计算机上。

只有近年来微型计算机才达到这个能力水平，也可运行复杂的算法，生成实体模型。

计算机“认为”实体模型是一种具有实体质量的模型，所以它可被“钻孔“加工”“焊接”，好象它是一个实际的零件。

它能够由任何材料构成并呈现其材料特性，因此，能够进行质量计算。

计算机辅助设计/制造系统

计算机辅助设计（CAD）意思是用计算机帮助设计单个零件或设计系统，如航空器。

设计过程经常包括计算机绘图。

计算机辅助制造（CAM）意思是用计算机来帮助制造零件。

CAM可分为两种主要类型：

（1）在线应用，即用计算机实时控制加工系统，比如计算机数字控制（CNC）以及机床的自适应（AC）；

（2）离线应用，即在产品的规划以及非实时辅助零件加工时使用计算机。

CAD/CAM是一个统一的软件系统，其中CAD部分是在计算机内与CAM连接在一起的。

当今CAD/CAM系统的最终结果通常是程序列或穿孔带形式的零件程序。

先进的CAD/CAM系统中，零件程序可直接输入到控制数控机床的计算机及检验站中。

CAD/CAM系统中的主要构想是生成可用于所有设计及加工动作的通用数据库。

这其中包括：

产品的规格化、设计构想、最终设计、绘图、加工及检验。

在次过程中的每一个阶段，数据都可以添加、修改、使用以及分配给工作站的终端和计算机中。

单个数据库从实质上减少了认为误差，极大的缩短了从产品设计构想到制造出最终产品所需的时间。

所需计算机系统的大小及容量取决于产品的复杂程度。

在航空航天工业中，要用CAD/CAM处理器完成航天器设计，系统必须能够容纳从不同用户处得到的新的数据以及对数据的修改。

因此，它们所用的系统必须有强大的数据处理能力。

与之相对，如果公司设计的产品简单，所需的CAD/CAM只需一个计算机终端即可。

如今CAD/CAM系统的主要用户是航天工业及汽车工业。

但是随着CAD/CAM系统价格的降低，也增加了其他方面用户的数量。

先进的CAD/CAM系统除了有线框方式图形外还包括固体几何模块功能。

当CAM系统中涉及数控检验程序以及加工时要求同时观测零件的变化状况时，固体几何模块描述就很重要。

最近几年CAD/CAM技术已经提高了工业生产率。

CAD/CAM技术是朝向未来工厂设计方向迈出的重要一步。

有限元优化的应用

在结构日益复杂的情况下，当工程师们工作时，他们需要合理的、可靠的、快速而经济的设计工具。

过去二十多年里，有限元分析法已经成为判别和解决涉及这些复杂设计课题时的最常用方法。

因为工程中的大多数设计任务都是可定量的，所以实践上，为了快速找到一些可供选择的设计方案。

计算机令繁琐的重复设计过程发生了深刻的变革。

但是，即使是现在，许多工程师仍然使用人工的试凑法。

这样一种方法使得即使是很简单的设计任务也变的困难，因为通常它要花更长的时间，需要广泛的人一机交互配合，且偏于用设计组的经验来设计。

优化设计是以理论数学的方法为基础，改进那些对于工程师来说过于复杂的设计，使其设计过程自动化。

如果在一部台式计算机平台上能实现自动优化设计，那就可以节省大量的时间和金钱。

优化设计的目的就是要将对象极大化或极小化，例如，重量或基频，主要受到频响和设计参数方向的约束。

尺寸和结构形状决定着优化设计的方法。

观察一下作为零件优化设计过程，使它变的更容易理解。

第一步，包括预处理分析和后处理分析，正像惯常使用的有限元分析（FEA）和计算机辅助设计（CAD）程序应用。

（CAD的特点在于根据设计参数建立了课题的几何图形）。

第二步，定义优化目标和响应约束。

而最后一步，反复自动调节设计作业。

优化设计程序将允许工程师们监督该设计步骤和进度，必要时停止设计，改变设计条件和重新开始。

一项优化设计程序的功力取决于有效的预处理和分析能力。

二维和三维设计的应用既需要自动进行也需要设计参数的结网性能。

因为在优化循环过程中，课题的几何条件和网格会改变，所以优化程序必须包含误差估计和自适应控制。

修改、重配网格和重新估算模式以期获得特定目标的实现是以输入初始设计数据开始的。

接着，是规定合格的公差并形成约束条件以获得最优结果，或最后改进设计，解决问题。

为了使产品从简单轮廓图形到三维实体模型系统化、系列化，设计者必须广泛接触设计目标和特性约束条件。

为了易于确定而利用下列参数作为约束和目标函数的附加特性条件，也将是需要的：

重量、体积、位移、应力、应变、频率、翘曲安全系数、温度、温度梯度和热通量。

此外，工程师们应该能够通过多学科的不同类型的优化分析使多种约束条件结合起来。

例如设计者为了应力分析，可以进行热力分析和加热以变更温度，也可将多种约束条件，诸如最高温度、最大应力和变形联系在一起进行研究，然后规定一个所希望的基本频率范围。

目标函数代表着整体模式或部分模式。

甚至更重要的是通过说明重量或者成本应因素，就应该能反映该模式的各个部分的重要性。

计算机辅助绘图的好处

用计算机完成绘图及设计任务的好处是令人难忘的：

提高速度、提高准确性、减少硬拷贝存储空间及易于恢复信息、加强信息传递能力、改善传输质量和便于修改。

速度

工业用计算机能以平均每秒3300万次完成一项任务；更新的计算机起速度更快。

用计算机计算零件的变形量是一个重要功绩。

当理论上的载荷力加到零件上时、通过计算机进行有限元分析或者在监视器上显示一个城市的整体规划时，这两者都是既费时又计算最大的任务。

AutoCAD软件可根据需要多次复制所需模型的形状和几何尺寸，快速自动地进行剖面填充及尺寸标注。

准确

AutoCAD程序依靠操作系统及计算机平台每点具有14位的精度。

这在用数字计算诸如一个圆的线段数、程序必须圆整线段数时是十分重要的。

存储

计算机能够在物理中存储上千幅图，这空间能够存储上百幅手工图。

而且计算机能够很容易地搜索和找到一幅图，只要操作者拥有正确的文件名。

传输

由于计算机的数据是以电子形式存储，它能被送到各个位置。

最明显的位置是监视器。

计算机可以在屏幕上以不同方式显示数据，如图形，并能方便地将数据转换成可读图形。

这些数据也可被传送给绘图机，打印出常见的图纸，通过直接连接到计算机辅助制造机床或电话线传到地球的任何地方。

你可以不再冒损坏或丢失的危险去邮寄图纸，现在图纸可以通过电信网立即发送到目的地。

质量

计算机总是从最初生成的数据形式保存数据。

它可以不顾疲劳的不断地重复同一个数据输出。

线型将总是鲜明和清晰的，具有一致的线宽，而文本也总是清晰明了的。

计算机不会改变输出质量，因为计算机不会像人那样因周末的郊游或深夜观看娱乐节目而疲劳。

修改

计算机以某种便于修改的形式存储数据并且不断地提供反馈给用户。

某些图形一旦画成，它就不必再画，因为物体可以被复制、延伸、改变尺寸并且在不重画的情况下，可以多种形式加以修改。

除了最初购买CAD工作站的花费，CAD的唯一缺点是它是一个小软件，而它能容易被克服。

由于图形是以电子格式存储而不是图纸格式，所以有可能会容易地删除绘图文件。

这就是为什么强调要培养自己一个好的绘图习惯以避免意外地删除绘图文件。

一盎司的保护等于一磅的治疗。

如果你按照正确的顺序操作，则有很多种成功恢复文件的方式。

如此轻松！

Computer-AidedDesign（CAD）

ACADsystemisbasicallyadesigntoolinwhichthecomputerisusedtoanalyzevariousaspectsofadesignedproduct.TheCADsystemsupportsthedesignprocessatalllevels—conceptual,preliminary,andfinaldesign.Thedesigncanthentesttheproductinvariousenvironmentalconditions,suchastemperaturechanges,orunderdifferentmechanicalstress.

AlthoughCADsystemsdonotnecessarilyinvolvecomputergraphics,thedisplayofthedesignedobjectonascreenisoneofthemostvaluablefeaturesofCADsystems.Thepictureoftheobjectisusuallydisplayedonthesurfaceofcathode-raytube（CRT）.Computergraphicsenablesthedesignertostudytheobjectbyrotatingitonthecomputerscreen,separatingitintosegments,enlargingaspecificportionoftheobjectinordertoobserveitindetail,andstudyingthemotionofmechanismswiththeaidofprograms.

MostCADsystemsareusinginteractivegraphicssystem.Interactivegraphicsallowstheusertointeractdirectlywiththecomputerinordertogeneratemanipulate,andmodifygraphicdisplays.Interactivegraphicshasbecomeavaluabletool,ifnotanecessaryprerequisite,ofCADsystem.

TheendproductsofmanyCADsystemsaredrawinggeneratedonaplotterinterfacedwiththecomputer.OneofthemostdifficultproblemsinCADdrawingistheeliminationofhiddenlines.Thecomputerproducesthedrawingaswireframediagram.Sincethecomputerdefinestheobjectwithoutregardtoone’sperspective,itwilldisplayalltheobject’ssurfaces,regardlessofwhethertheyarelocatedonthesidefacingtheviewerorontheback,whichnormallytheeyecannotsee.

Variousmethodsareusedtogeneratethedrawingofthepartonthecomputerscreen.Onemethodistouseageometricmodelingapproach,inwhichfundamentalshapesandbasicelementsareusedtobuildthedrawing.Thelengthsandradiioftheelementscanbemodified.Forexample,acylinderisabasicelement,thesubtractionofacylinderwithaspecificradiusandlengthwillcreateholeinthedisplayedpart.Eachvariation,however,maintainstheoverallgeometryofthepart.

OtherCADsystemsusegrouptechnologyinthedesignofparts.Grouptechnologyisamethodofcodingandgroupingpartsonthebasisofsimilaritiesinfunctionorstructureorinthewaystheyareproduced.Applicationofgrouptechnologycanenableacompanytoreducethenumberofpartsinuseandtomaketheproductionofpartsandtheirmovementintheplantefficient.

RecentlyCADsystemsareusingthefinite-elementmethod（FEM）ofstressanalysis.Bythisapproachtheobjecttobeanalyzedisrepresentedbyamodelconsistingofsmallelements,eachofwhichhasstressanddeflectioncharacteristics.Theanalysisrequiresthesimultaneoussolutionofmanyequations;ataskwhichisperformedbythecomputer,thedeflectionsoftheobjectcanbedisplayedonthecomputerscreenbygeneratinganimationofthemodel.

Withanyofthesemethods,orotherwhichareused,theCADsystemgeneratesatthedesignstageasinglegeometricdatabasewhichcanbeusedinallphasesofthedesignandlaterinthemanufacturing,assemble,andinspectionprocesses.

CAD/CAMSystems

Computer-aideddesign（CAD）meanstheuseofacomputertoassistinthedesignofanindividualpartorasystem,suchasanaircraft.Thedesignprocessusuallyinvolvescomputergraphics.

Computer-aidedmanufacturing（CAM）meanstheuseofacomputertoassistinthemanufactureofapart.CAMcanbedividedintotwomainclasses:

（1）On-lineapplications,namely,theuseofthecomputertocontrolmanufacturingsystemsinrealtime,suchasCNCandACsystemsofmachinetools.

（2）Off-lineapplications,namelytheuseofthecomputerinproductionplanningandnon-real-timeassistanceinthemanufacturingofparts.

CAD/CAMisaunifiedsoftwaresystem,inwhichtheCADportionisinterfacedinsidethecomputerwiththeCAMsystem.TheendresultofcurrentCAD/CAMsystemsisusuallyapartprogramintheformofalistorpunchedtape.InadvancedCAD/CAMsystemspartprogramscanbedirectlyfedintothecontrolcomputersofCNCmachinesandinspectionstations.

ThemainconceptofCAD/CAMsystemsisthegeneratingofacommondatabasewhichisusedforallthedesignandmanufacturingactivities.Theseincludespecificationsoftheproduct,conceptualdesign,finaldesign,drafting,manufacturing,andinspection.Ateachstageofthisprocess,datacanbeadded,modified,used,anddistributedovernetworksofterminalsandcomputers.Thesingledatabaseprovidesasubstantialreductioninhumanerrorsandasignificantshorteningofthetimerequiredformtheintroductionofaconceptofaproducttothemanufacturingofthefinalphysicalproduct.

Thesizeandcapabilityoftherequiredcomputersystemdependonthecomplexityoftheproduct.Intheaerospaceandaeronauticsindustry,whereacompleteaircraftcanbedesignedwithaCAD/CAMprocessor,thesystemmustaccommodatenewdataandchangesindataarrivingfromavarietyofusers.Thereforethesesystemsmusthaveastrongdatamanagementcapability.Bycontrast,ifacompanydesignedsimpleproducts,therequiredCAD/CAMsystemwouldneedonlyonecomputerterminal.TodaythemajorusersofCAD/CAMsystemsaretheaerospacesandautomotives,butthedecliningpriceofthesesystemsenlargethenumberofotherusers.

AdvancedCAD/CAMsystemsincludesolidgeometrymodelingcapability,inadditiontothewi