计算机辅助设计（CAD）#

简介#

术语

计算机辅助设计（CAD）#

CAD是工程设计中最常用的辅助设计和绘制零件和装配图的软件。在 FTC® 中，CAD用于制作机器人的3D模型以及设计定制部件。

在FTC建造一个成功的机器人时，计算机辅助设计不是必需的。许多成功的团队根本没有对他们的机器人进行计算机辅助设计。其他成功的团队只在计算机辅助设计中制造了机器人的一部分。还有一些团队完全用计算机辅助设计了他们的机器人。

那么，CAD有什么意义呢？鼓励新团队尝试CAD，特别是如果你有在这方面经验丰富的导师或父母。CAD有多种益处。

  1. CAD能解决许多可预防的问题，例如行间距问题。因此，当你发现CAD中的问题时，它将节省时间，你可以在构建机器人之前修复这些问题。

  2. CAD是一种专业工具，应用于许多STEM领域。如果你在这些领域学习和工作，拥有计算机辅助设计知识和技能将对你未来的职业生涯有益。

  3. 如果你希望创造3D打印或机械加工的零件，CAD将是必要的。

  4. CAD可以通过在实际花钱购买这些零件之前帮助确定你需要机器人的哪些零件来降低构建机器人的成本。

然而，CAD并不是保证你FTC比赛成功的魔法精灵。如果使用得当，它是帮助团队构建机器人的绝佳工具。不过，请记住，许多团队在没有CAD的情况下都取得了成功。

从一开始，选择一个CAD程序，并尽可能地学习它。花几个星期的时间寻找周围的物体，用尺子或卡尺坐下来，制作一个快速的CAD模型可能是个好主意。测试准确性的一个好方法是选择一个由一种已知材料组成的固体物体。称重物体并在CAD中制作模型，将该材料应用于它，看看重量差异是什么。这是测试CAD模型对真实零件的准确性的好方法。它真的不重要——只要找到一些东西，并尽你所能地制作它。YouTube上也有大量的视频；一个很好的方法是TFI，他为Autodesk Inventor制作详细的教程。

CAD程序概述#

团队可以学习许多可能的CAD程序，所有这些程序都可以在学生或FTC团队许可下免费下载。你必须在这里做一些研究，因为免费副本的要求因程序而异。以下是一些需要考虑的建议：

Onshape#

一个功能齐全的CAD包，但它完全在云中运行。它可以在任何计算机上运行（甚至Chromebook！），也有iOS、iPadOS和安卓应用程序。

它具有与SolidWorks和Inventor相同的核心功能，以及业内最好的协作工作流程——许多人称之为“计算机辅助设计的谷歌文档”Onform允许多人同时处理同一个文档，并允许用户相互“跟踪”，查看另一个用户屏幕上的内容。

OnShape还有FeatureScript，这是一种编程语言，你可以在其中编写自定义功能。社区已经创建了许多非常有用的FeatureScricript，你可以完全免费使用它们。

Onshape 还有一个全面的教程系统 (https://learn.onshape.com)，不仅教你如何使用软件，还教你如何解决设计问题。

如果你刚刚开始使用CAD，或者你无法使用功能强大的计算机，那么Onform就是适合你的软件。

SolidWorks#

这是一款由 Dassault Systèmes 生产的工业标准 CAD 软件包。它是功能齐全的 CAD 软件，包括强大的仿真功能和非常强大的装配环境。它广泛应用于工业领域，也是大多数大学工程课程的首选程序。

然而，它不适用于Mac用户，你需要一台相当结实的计算机来运行它（标准运行内存大小为16GB RAM）。如果你想测试机器人或定制设计部件的结构特性，SolidWorks还带有一个可靠的模拟程序。

如果你有导师或团队成员有SolidWorks的经验，或者你的学校有教授SolidWorks的工程课程，这将是你最好的选择。

Inventor#

Autodesk的工业CAD产品。它提供了许多与SolidWorks相似的功能，但具有不同的UI和三种不同的组装模式。

虽然该行业的许多公司都在使用它，但它并没有出现在很多大学课程中。对于不使用SolidWorks而是基于Autodesk universe.来说，Inventor通常是第二选择。

Inventor也不适用于Mac，但它可能在低规格的PC上运行得更好。

如果你有导师或团队成员有在Inventor的经验，或者在你的学校教授Inventor的工程课程，这将是你最好的选择。

Fusion 360#

基于云的一体化CAD/CAM包，也是由Autodesk制造的。Fusion 360是跨平台兼容的，尽管它在低规格计算机上运行得不太好。

它有一个强大的计算机辅助制造环境来加工你的零件，它有直观简单的云渲染，给Autodesk的服务器带来了繁重的工作。为了保持更简单的UI，Fusion简化了SolidWorks和Inventor中的许多更高级的功能，尽管这不是什么大问题。

然而，更值得注意的区别是，Fusion忽略了所有行业标准，创建了自己的结构和组织系统。除了简单的草图和导出功能之外，Fusion的建模和组装系统是独一无二的，与任何其他CAD软件都不兼容，这使得它很难从Fusion中切换出来。

因此，如果你不小心，Fusion的文件层次结构可以通过允许用户创建新部件而不首先单独设计它们来积极鼓励不良设计习惯并阻止可重用性。

如果一个人小心翼翼地遵循良好的设计实践，Fusion是一个可靠的选择。

Creo (之前称为 Pro/E)#

由PTC（参数化技术公司）开发的一系列CAD/CAM应用程序。Creo参数化是主要的CAD软件包，包括类似于Solidworks的装配体和零件建模。

与其他CAD软件相比，Creo的主要优势在于复杂的零件关系和约束，然而，大多数新用户发现这方面很难完全掌握。Creo软件包包括一个集成的本地渲染引擎和全面的模拟系统。渲染引擎可用于创建从单部分简单到多组件复杂设计之间的任何事物的照片般逼真的渲染。设计增强功能可以直接集成到Creo模拟中的材料/几何模拟中的零件中。

Creo有很多功能，但是一般的80-20规则适用——20%的功能将创建80%的设计。Creo软件包还包括一个基于版本的文件共享系统，称为Windchill，大多数专业公司都使用它，但对于FTC目的，Grabcad就足够了。

学习Creo可能比其他CAD软件更具挑战性，因为除了复杂的关系和约束结构之外，在线可用教程有限。我们的建议是向已经使用该软件的人学习Creo。

大学级别的工程课程以及汽车、航空航天和消费行业的许多公司都使用Creo。由于Creo使用WindowsOS文件系统，因此无法在Mac上运行。但是，可以安装一个Windows模拟器来在Mac上运行Creo。

获取零件模型#

所有供应商（REV、goBILDA、Actobotics、AndyMark、Tetrix）都以STEP格式提供他们销售的零件的3D模型，可以通过上述任何CAD程序导入。一些供应商还提供包含他们销售的所有模型的STEP文件的存储库或zip文件。

文件共享#

团队通常有多名成员处理CAD模型，因此需要一个文件共享系统来确保每个人都拥有最新的文件。一些建议包括GrabCAD、Box、Google Drive或Dropbox。

此外，最好每次只有一名团队成员制作模型，以防混淆。

有用资源#

更多的CAD资源可以在这里找到 CAD section of the Useful Resources page.