機械設計工具

機械設計工具在現今的社會占據了一個很重的地位﹐它可用于設計、修改及更新現有的零件。下面將為大家介紹一下什么是機械設計工具及其特色。

機械設計是根據用戶的要求來分析及設計出機械產品、零件﹐是機械工程中重要的成分﹐同時亦是機械生及零件生產的第一步。

上圖便是機械設計的圖例。

而現時的機械設計工具主要都是電腦軟件。而這些軟件工具都是依據一個名為CAD (Computer Aided Design) 的技術演變出來的。 CAD 中有幾個基本的技術最為重要﹐分別是交互技術、圖形變換技術、曲面造型和實體造型技術等。

交互技術是指人和機器可以及時地交換信息﹐可以邊構思、邊修改，隨時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結果。例如將草圖變為工作圖。

圖形變換的主要功能是把用戶坐標系和圖形輸出設備的坐標系聯系起來﹐通過矩陣運算來實現圖形變換。

實體造型技術和曲面造型便是制作3D實體模型的關鍵技術。工程實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技術早期并沒有實體造型的功能﹐而是在后期發展出來的。

機械設計只是CAD技術的一部分應用。 CAD 在現今已應用在多個范疇﹐如建筑設計、電子和電氣、科學研究、軟件開發、機器人、服裝業、出版業、工廠自動化、土木筑、地質、計算機藝術等。

上圖便是其中一個用于建筑設計的例子。

而CAD應于機械設計中最重要的技術便是實體造型（Solid modeling）及曲面造型。

機械設計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用﹐不論是機械設計或是其他設計。而且其中三都有發出國際認可性的牌照。分別是:

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

Autodesk 認證便是AutoCAD的全球認證考試。

Pro/ENGINEER 官方專業認證計劃是由PTC提供的﹐為業界所認可。

再來為大家簡單介紹一下四種軟件。

Solidworks

SolidWorks是世界上第一個基于Windows開發的3D CAD系統﹐因此在實體造型技術和曲面造型都在眾軟件中領先。其功能強大、易學易用和技術創新三大特點使更多工程師選擇它。而且整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。

AutoCAD

早期的AutoCAD主要是用于2D繪圖、詳細繪制和設計文檔。3D設計是在較後期才加入的功能。由于它是最早期的2D設計工具﹐該軟體推廣的.dwg文件格式成為2D繪圖的常用標準格式。

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

Pro/Engineer

Pro/Engineer軟件是參數化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。參數化設計即是我們可以把產品看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數完全約束它。同時Pro/Engineer采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。Pro/E的基于特征方式，能夠將設計至生產全過程集成到一起，實現并行工程設計。

SpaceClaim

SpaceClaim 是世界首個自然方式3D 設計系統﹐不同于基于特征的參數化CAD系統，SpaceClaim 能夠讓用戶以最直觀的方式對模型直接編輯﹐使用者不需具有任何工程繪圖背景。它僅有幾個主要建模工具卻能完成用戶想要做的設計和編輯。分別是: 直接建模工具（拖拉和移動）能輕松自如地完成設計和編輯；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。

以下是一些用戶對四種軟件的看法:

AutoCAD使用上偏重2D工作﹐3D設計仍不夠另外三種強大﹐而且在許多行業上所需的功能仍然是缺少的。

SolidWorks操作介面教人性化﹐好學易懂﹐大型組合件的效率最高﹐更提供AutoCAD模擬器。缺點是用家需具備強烈空間感, 否則2D草圖常畫錯工作平面。同時亦對電腦的要求比較高。

Pro/Engineer, 模組多且齊全, 功能強, 建構條件嚴謹, 缺點是使用者需對電腦具備相當管理觀念方能厘清軟體檔案架構。

SpaceClaim 簡潔方便而且客易學習﹐即使沒有使用CAD的經驗的用家仍可輕易上手。亦是唯一一個支持鼠標手勢的3D CAD工具。由于開發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Solidworks和SpaceClaim ﹐除了較容易學外﹐它亦是在工程界中廣為使用的機械設計工具﹐而SpaceClaim 當中的直接建模技術正在悄悄地改變著CAD 領域﹐眾多CAD的大公司都對此技術極為重視。

附：

Solidworks 的官網：http://www.solidworks.com/

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

Pro/Engineer的官網：http://zh-cn.ptc.com/

SpaceClaim的官網：http://www.spaceclaim.com/