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1、 毕业（论文）设计题目：CAD技术在机械制造领域的应用和发展院 系： 机电工程系 专 业： 机电一体化 指导老师： 姓 名： 班 级： 08机电4班 学 号： 撰写日期：2011年3月10日商丘职业技术学院毕业（论文）设计任务书题目：CAD技术在机械制造领域的应用和发展姓 名 学 号 班 级08机电4班（论文）设计选题的来源、目的与意义：论文选题来源于学院机电系论文题库；论文的主要目的是为了让人们知道CAD技术在机械制造领域的设计应用以及CAD技术的发展方向和在应用中注意的问题；意义是为了更好的利用CAD技术进行设计和应用。（论文）设计的主要内容：论文的主要内容是计算机辅助设计的概念和应用；C
2、AD技术的应用，二维设计和三维设计的差异，以及三维设计在各行业中的应用及发展。进度计划（进度时间、主要工作内容）：2011年三月选题目找资料编写2011年四月完成主要参考文献：1董超.Auto CAD三维制图在机械设计中的应用J.试验技术与试验机，2004，（3）.2赵志.Auto CAD在机械设计中的应用J. 同煤科技，2007，（4）.3张夕琴.CAD/CAE技术在机械设计中的应用J.装备制造技术，2007,（12）4龙飞.中文版ProENGINEER Wildfire3.0产品设计实例于技法，2007，7（论文）设计工作起讫日期： 2011年 3 月 10 日至 2011 年 4 月 2
3、0 日指导教师（签名）专业教研主任（签名） 摘 要目前CAD技术突飞猛进的发展，为机械制造业提供了强大的技术支持。很多工程机械制造企业已不再满足于借助CAD系统来“甩掉图版”希望向三维的实体设计方向发展。通过对二维、三维CAD软件的特点比较，结合三维CAD软件在机械行业应用过程中所凸现的问题加以分析、对比，概述机械行业在推广应用三维CAD软件所应注意的问题。 关键字：三维设计，机械工业，实体设计ABSTRACTCurrent CAD technology development by leaps and bounds for machinery manufacturing, provides
4、a powerful technical support. Many engineering machinery manufacturing enterprise has no longer satisfied with CAD system to dump engraving hope to 3d entity design direction. Through to 2d, 3d CAD software, combining the characteristics of 3d CAD software compared in mechanical industry application
5、 process to analyze emerging problems, comparative, the popularization and application of mechanical industry overview 3d CAD software problems should be paid attention to.KEY WORDS：Machinery industry,Three-dimensional design 目 录摘要.1前言.3一.计算机辅助设计41.1计算机辅助设计的概念41.2计算机辅助设计发展概况41.3 CAD技术应用的现状51.4CAD技术在
6、机械设计中的优点61.4.1零件设计更加方便61.4.2装配零件更加直观61.4.3缩短机械设计周期61.4.4提高产品技术含量和质量6二.二维设计与三维设计的差异92.1二维软件的优势92.2三维软件的优势92.3三维设计与二维设计的对比10三.三维设计在产品开发中的应用11四.三维设计在企业中的应用124.1三维软件在模具行业应用现状124.2三维软件在变压器行业应用所面临的问题124.2.1三维软件引进问题134.2.2三维软件技术应用问题13五 三维CAD技术应用的几点思考155.1运用三维设计面临的问题155.2企业推广三维设计面临的问题16六 总 结18七 参考文献.20八 致谢.
7、21前 言所谓的计算机辅助设计就是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。它可以帮助设计人员担负计算，信息储存，分析和比较以及制图等多项工作。随着计算机辅助设计的不断发展与完善广大的设计人员对CAD系统的功能要求也越来越高。机械设计手段正从二维CAD向三维CAD过渡，通过实际应用三维CAD系统软件，我体会到三维CAD系统软件比二维CAD在机械设计过程中具有更大的优势。传统的二维设计只是起到了电子版图的作用，并没有解决机械设计过程中最困难的几个问题，例如：尺寸漏标，设计的更新与工程管理，有限元分析，复杂的投影线生成等。而三维CAD系统软件具有可视化好、形象直观、设计效率高、以及能为CIM
8、S工程中各应用环节提供完整的设计、工艺、制造信息等优势，使企业的设计人员从本质上减轻大量简单、重复、烦琐的工作量，使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次创新设计活动中。随着中国机械行业的不断壮大，中国制造企业从二维到三维设计是企业深化CAD应用的一个方向。因此，我认为国家应该大力提倡研制具有自主知识产权，符合设计习惯，行业标准和企业文化的，面向行业的应用模块。正确把握CAD技术的发展趋势，对我国CAD软件的开发及企业正确规划自身的CAD 的应用系统，都具有深远意义。一. 计算机辅助设计1.1 计算机辅助设计的概念计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称CAD。在
9、工程和设计中，帮助设计人员担负计算，存储信息和制图等工作。在设计中通常要对不同的方案进行大量的计算，分析和比较从而决定最优方案。设计人员通常用草图开始设计，将草图变成工作图的繁琐工作就可以交给计算机来完成，由计算机自动产生设计效果，并快速做成图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改。同时利用计算机还可以对图形的编辑、放大、缩小、平移等有关的图形数据进行加工。另外，CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期提高设计质量。为企业创造更多的经济财富。1.2 计算机辅助设计发展概况20世纪50年代诞生得第一台计算机绘图系统，开始出现可以简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期
10、出现了CAD的曲面片技术。中期推出商品化的计算机绘图设备。70年代，完整的CAD系统开始形成，促进了CAD技术的发展。80年代随着强有力的超大集成电路制成的微处理器和存储期间的出现，工程工作站问世，CAD技术开始在中小企业普及。80年代中期以来CAD技术向标准化、集成化、智能化方向发展。出现了计算机辅助设计与辅助制造连成一体的计算机集成制造系统、固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在CAD中的应用，极大的提高了CAD系统的性能，使CAD系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。三维设计能将产品从设计到生产的过程集成到一起，让所有人员同时进行同一产品的设计制造工作，即所谓的并行工程。
11、其应用范围横跨许多行业，功能应用包括实体与曲面设计、零件组装、二维工程图制作、管路设计等。由于其应用范围相当广泛，要求工程师全盘精通、面面俱到是不可能的。最佳方法是：按照产业形态，学习使用的模块功能。研究历史不难发现图纸的每一次变革都与社会生产形势变革密切相关。融合知识工程的三维设计软件三维设计软件不但能将设计规则、设计标准等规则性知识集成在软件中，而且能将设计人员的设计过程有效的记录下来，完成设计过程知识的积累。后期设计人员在使用软件时，即能高效率的满足设计规则、设计标准的要求，又能使用早期积累的过程只是自动完成设计方案的构建。现阶段市场竞争激烈，产品日趋复杂，个性化要求日益增多。在此环境下
12、，企业如何满足市场环境的要求是每个企业必须面临的问题。有效的知识积累、知识重用、促进高效率、高质量、创新性的设计开发是企业的唯一生存之道。采用三维辅助设计将满足这一发展要求，因而采用三维设计是必然的发展趋势。1.3 CAD技术应用的现状 我国CAD/CAM技术的研究起步于70年代，当时仅有少数大型企业和科研单位及部分高校参加，进展速度很慢。近年来，由于计算机价格的不断下降，加之改革开放和国内外市场激烈竞争形势的不断发展，促使我国科技人员采用新技术的积极性不断高涨，CAD/CAM技术的优点逐渐被更多的人们所接收。近几年来，CAD技术有了较快的发展，主要表现最以下几个方面：少数大型企业已经建立起较
13、完整的CAD/CAM系统并获得较好的效益中小企业开始使用CAD/CAM技术我国已自行开发了大量实用的CAD/CAM软件国内计算机生产厂商已能为CAD/CAM提供微机和工程工作站引进国外成套的CAD/CAM设备我国在CAD/CAM技术的普及方面已经取得了一定的成绩，但是这还远远不够，甚至可以说，目前我国企业对CAD/CAM技术的普及应用程度还很低，在几年前“甩图板”工程的带动下，计算机出图率有较大的提高，但企业在使用CAD/CAM技术的水平和效率方面仍然很低，多数没有体现计算机辅助设计这个概念，顶多也就是把图版上的工作原原本本移到了计算机屏幕上。甚至有许多知名企业目前仍然依靠一些非正版的平台软件
14、绘图，其效率和质量的低下已经严重地阻碍了企业的发展。制造业企业竞争力的根本来源是设计生产水平的提高，而在观念上的转变将是关系我国企业与世界接轨的关键因素。 为了加强我国CAD/CAM技术的发展并普及应用，应根据各单位的实际需要尽快地培养一支掌握CAD/CAM技术的人才队伍，而这些人员还应该掌握本专业的理论和技术知识。当然，这支队伍的组成应有一定的层次。对现有的工程技术人员进行CAD/CAM技术培训，使他们快速掌握CAD/CAM技术，这是推广应用CAD/CAM技术的关键。1.4 CAD技术在机械设计中的优点1.4.1 零件设计更加方便可以在装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来涉
15、及新零件，避免了单独设计零件导致装配失败。同时可以把零件的造型过程通过动画演示出来。1.4.2 装配零件更加直观在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器中记录了零件之间的专配关系，若装配不正确即予以显示。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚的看到内部的装配结构，装配完成后还可以进行运动演示方便检验形成是否达到要求，即使对设计进行更改，避免产品生产后才发现需要修改甚至报废。1.4.3 缩短机械设计周期采用三维CAD技术，机械设计时间缩短了近三分之一，大幅度提高了设计和生产效率。在新机械的开发设计中只需对其中部分零件进行重新设计和制造，大部分零件的设计都将继承以往的信息。同时三维
16、设计系统具有高度变形设计能力。1.4.4 提高产品技术含量和质量三维设计技术采用先进的设计方法，如优化、有限元分析、产品的虚拟设计、运动方针和优化设计等，保证了产品的设计质量。同时大型企业数控手段完善，在采用三维设计机型零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。这其中有限元分析对现在工业中的三维设计具有很大的帮助。所谓的有限元分析是指用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是有许多成为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似值，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似值，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数问题难以得到准确解，而
17、有限元不而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元有限元的概念早在几个世纪前就已经产生并得到了应用，例如用多边形逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法分片函数”，即有限元法是Rayleig
18、h Ritz法的一种局部化情况。不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。中. z$ c2 r Y F6 C0 R/ I机械设计,机械加工,设计软件,机械工程师,设备管理,焊接,液压,铸造,密封,测量,工程机械,粉末冶金,轴承,齿轮,泵阀,工业简言之，有限元分析可分成三个阶段，前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型，完成单元网格划分；后处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取
19、信息，了解计算结果。有限元分析法近年来已应用得非常广泛，当你应用此法及类似的方法时，计算机解的缺点必须牢记在心头：这些解不一定能揭示诸如材料性能、几何特征等重要的变量是如何影响应力的。一旦输入数据有误，结果就会大相径庭，而分析者却难以觉察。所以理论建模最重要的作用可能是使设计者的直觉变得敏锐。有限元程序的用户应该为此目标部署设计策略，以尽可能多的封闭解和实验分析作为计算机仿真的补充。与现代微机上许多字处理和电子制表软件包相比，有限元的程序不那么复杂。然而，这些程序的复杂程度依然使大部分用户无法有效地编写自己所需的程序在实践中，有限元分析法通常由三个主要步骤组成：预处理：用户需建立物体待分析部分
20、的模型，在此模型中，该部分的几何形状被分割成若干个离散的子区域或称为“单元”。各单元在一些称为“结点”的离散点上相互连接。分析：把预处理模块准备好的数据输入到有限元程序中，从而构成并求解用线性或非仅计算精度高，线性代数方程表示的系统Kij*Uj=Fi式中，u 和 f 分别为各结点的位移和作用的外力。矩阵 K 的形式取决于求解问题的类型，本模块将概述桁架与线弹性体应力分析的方法有限元法的主要优点之一就是：许多不同类型的问题都可用相同的程序来处理，区别仅在于从单元库中指定适合于不同问题的单元类型后处理：在有限元分析的早期，用户需仔细地研读程序运算后产生的大量数字，即列出的模型内各离散位置处的位移和
21、应力。这种方法容易漏掉重要的趋向与热点，而最新的程序则利用图形显示来帮助用户直接观察运算结果。典型的后处理模块能显示遍布于模型上的彩色等应力线图，以表示不同的应力水平，显示的整个应力场的图像类似于光弹性法或云纹法的实验结果。二. 二维设计与三维设计的差异CAD的 D是什么的问题长期以来没有共识，其原因有三:一是多年以来 CAD软件属于较幼稚的系统，其能力较弱，事实上二维软件只适于画2D图形:二是相关软件开发商中往往缺乏工程设计经验，不能深刻理解实际设计过程和具体加工方法:三是机械设计是各种设计中比较麻烦和比较不规范的，而其中比较容易做的事也就是画2D工程图。实际设计中，2D绘图工作中包括抄图，
22、但重要的是创建新结构的图形表达方法。譬如说设计一根车床主轴，在开始构思时，说不准应有几段台阶，各有多长。开始制定的粗略数据，很可能在以后的设计过程中被修改得面目全非，只是到了设计快结束时，主轴的参数才真止明确下来，所以说实际上零件具体参数并不是在设计一开始就能确定的。一般的设计过程，总要经过方案草图、装配草图、拆零部件图、正式总装图这样的四部分绘图工作。因此说 2D 图形绘制的方法是辅助绘图而非辅助设计。因此工程师盼望着 CAD技术在辅助设计方面的用处。实际上AutoCAD在2D图形处理中的几何设计功能极强，精度也非常可靠，在掌握了操作技巧或者用不太复杂的 AutoLISP程序辅助一下，就能解
23、决许多数学解析法难以解决的工程数据求解问题，所以我认为，Design设计才是应用 CAD 的真正益处，它能有效地提高设计质量。二维软件和三维软件的应用都已经比较广泛，虽然各自有一些弱点，但是它们各自的优势却是非常显著（详见表1），这也正是它们各自的市场价值之所在。充分了解二者的优势，是规划二者应用实施的先决条件。2.1 二维软件的优势使用多年，应用较为熟练；二维标准比较完善，作为工程设计、施工的主要介质，其在行业的垄断地位短期内无法改变；开发了很多插件，通过插件的使用，大大提高了工作效率和图幅质量修改灵活；2.2 三维软件的优势三维软件表达直观，将有效提高设计质量；一个数据源，可用作多种用途，
24、为协同并行工作提供条件，提高团队工作效率；可有效集成设计知识，包括规则性知识和过程性知识，促进知识重用，减轻设计工作量，为自动设计打下基础；模型关联，有效保证数据的统一性和准确性； 参数化设计的主题：关系和大小。先确定各个零件的装配关系，之后再驱动它们到要求的大小。这实际上是工程师设计过程的抽象和整理，其基础是设计中的思考过程。2.3 三维设计与二维设计的对比设计和生产阶段二维设计或传统手工绘图三维设计三维概念模型设计人员想象的三维零件设计人员想象的三维零件 初步设计1三维模型的二维式表达2,或手工绘制简单三维模型建立三维模型的大致形状详细设计阶段完全的二维图纸的表达完成三维模型的所有设计细节
25、设计验证通过计算尺寸链验证是否干涉，利用公式或经验数据完成零件校核虚拟装配，完成各种检查，利用相关软件完成强度、应力或运动分析加工制造1、完成详细的工程图2、模具和工装图纸3、根据二维图纸的表达编写代码，利用加工中心加工1、利用建立好的模型快速建立工程图，也可以不出工程图2、有零件模型直接出模具型腔或其他应用3、三维零件直接用于加工中心自动形成代码完成二维工程图三维模型或二维工程图与设计相关的其他数据通过二者优势的对比（详见表1），不难看出对于创成设计，三维设计效率较高；而对于检索设计，二维设计效率较高。总之，工程师越熟悉的设计，二维设计的效率就越高。因为许多细节不需要再次配凑，结论已经很清楚
26、了，设计数据的构建和表达也很明晰。表1三.三维设计在产品开发中的应用二维设计软件只能单纯的绘图并不能检验图纸的正确与否，零件之间的配合是否合理。更不能进行新产品的开发、测试。而三维设计软件则可以满足这些要求。产品设计的过程一般从概念设计、零部件三维建模到二维工程图。有些产品特别是民用产品，对外观的要求比见高，在概念设计以后，往往还需要进行工业外观造型设计。在进行零部件三维建模时或三维建模完成以后，要根据产品的特点和要求，进行大量的分析和其他工作，以满足产品结构强度、运动、生产制造与装配等方面的要求。这些分析和工作包括运动仿真、结构强度分析、疲劳分析、塑料流动、热分析、公差分析与优化、NC仿真及
27、优化、动态仿真等。 产品的设计方法一般可分为两种，自底向上和自顶向下，这两种方法也可以同时进行。自底向上：这是一种从零件到子装配、总装配、整体外观的设计过程。自顶向下：与自底向上相反，这是从整体外观开始，到子装配、零件的设计过程。随着信息技术的发展和日益激烈的市场竞争，企业采用并行、协同设计势在必行，只有这样，企业才能适应迅速变化的市场要求，提高产品竞争力，解决所谓的TQCS难题，即以最佳的上市时机、最好的质量、最低的成本、最优的服务来满足市场需求。四. 三维设计在企业中的应用三维实体设计，是目前制造企业最流行的设计手段，通过三维实体设计提高企业的设计水平，已经为大多数企业认可，但如何将三维实
28、体技术应用于加工制造，更加明显的体现出三维实体技术的经济效益，是目前所有企业面临的问题。4.1 三维软件在模具行业应用现状潍坊模具厂在应用PDM系统的基础上，应用三维实体设计技术，结合三维实型数控加工技术，实现无图纸加工，提高企业的制造水平和经济效益。三维实体设计作为一种先进的设计技术，已经在众多的机械制造企业取得了重大的成功，特别是通过三维的动态仿真技术，提前杜绝了多数的设计问题，企业能够取得明显的经济效益。近年来随着国外先进三维设计软件在模具行业的不断应用，众多模具企业纷纷采用三维实体设计手段，模具的设计水平得到了较大的提高。潍坊模具厂自1997年就开始三维实体设计尝试，但是由于受到当时种
29、种条件的限制，三维实体设计技术的应用一度陷入迷茫，2004年下半年，随着各种条件的成熟，潍坊模具厂三维实体设计的应用率达到100%。全三维设计的铺开，为后序的编程和制造带来了地震似的影响，泡沫实型的整体加工就是这场革命的产物之一。通过对北汽福田潍坊模具厂基于PDM的三维实体设计的了解，结合模具实型三维实体数控加工技术的应用，探讨三维实体加工技术为企业提高制造效率、增加经济效益的途径。三维加工技术的引入数控加工技术是模具制造中的一项关键技术，其应用水平的高低直接影响到模具的制造质量，模具的三维加工是三维实体设计与数控加工技术作的有机结合。4.2 三维软件在变压器行业应用所面临的问题4.2.1 三
30、维软件引进问题 企业在三维软件的引进方面，不能根据客观需求和本企业现实条件，盲目引进。能够有精力和实力引进三维软件的企业大多属效益较好，急待进行技术改进和设计效率提高的企业，因此，此类企业在资金投入方面并不吝啬，但由于软件在引进前企业大多并没有此类软件的技术专家或人才。因此，在软件引进和选型方面由于经验不足，往往会根据软件推销厂商的推销和吹嘘，盲目引进了功能很全很大高端产品，或功能很弱的三维软件低端产品，结果往往造成软件的错误选型。则也必然导致软件后期在使用过程中的无法真正推广。 应用三维软件的企业的目的大多是为了提高设计效率和设计质量问题。但由于对三维软件的期望过高，单纯认为通过三维CAD软
31、件的普及应用就能够解决企业设计的效率和质量问题，而忽略了设计人员的专业技术、技能的具备和提高，丰富的产品设计经验和专业技能才是提高产品设计质量的根本，产品是设计出来的不是画出来的。 企业领导对软件的应用推广认识不足。大多企业领导往往认为使用推广应用了三维CAD软件就能够实现数控加工，离无图纸化生产应用就不远了。因此，往往对三维软件的使用期望过高。其实，由于国内变压器制造行业的基础设施所处的现状，本身各中生产线并不具备数控加工的功能，且变压器制造行业本身就是个半手工的制造行业，因此，要想通过三维软件将设计出的产品数据直接传输用于数控加工或自动流水线的加工装配，还有待于整个制造业基础设备的自动化性
32、能的具备，和行业自动化生产水平的提高。否则，即使有了通过三维软件设计生成出的数据，也没有用于加工的自动化生产线。最终，仍然无法“逃脱”还是要生成二维图纸、人工识图制造产品的半手工业制造的宿命， 企业在三维软件的应用推广中，对三维软件的开发推广技术人员重视和管理措施不到位。由于三维软件的开发和推广人员大多是这些企业的中青年技术骨干，且大多属跨专业的特殊复合性技术人才，企业在引进三维CAD软件时，大多能够通过物质和奖励来调动人员的积极性。但随着应用的深入开发和推广，企业往往忽视了对这些人员的管理和积极性的调动，因此，往往造成企业投入大量人力、财力购置了高端的产品、培养了尖端的人才，要么无法把这些人
33、才的积极性调动出来，造成人才的闲置，要么最终无法留住这些人才。结果造成引进软件无法按计划深入开发、推广。4.2.2 三维软件技术应用问题 由于在制造行业中，三维软件的开发和使用推广，大多是从航空航天业、汽车制造业开始的，这些行业都有如下特点：自动化生产程度高、设计生产周期相对较长、产品的制造成本高、安全性能要求较高，产品制造种类和变化相对比较固定单一，因此，从以上特点来看都和三维CAD软件的功能特性相吻合。但从变压器制造行业来讲却都多属手工加工制造，小批量或单台制造较多，订购、生产周期较短，因此，在引进推广过程中就总会感觉在实际使用中问题较多，无法达到象软件推销商宣传的效果。 由于行业制造的特
34、点，三维CAD软件在变压器制造业的使用过程中，通常需要在设计生成三维模型后再生成二维图纸，以最终指导生产加工，因此如果软件对三维模型的生成速度慢，或从三维不能完全生成二维图纸，则往往造成实际应用过程中二维图纸的生成困难，或实际设计周期长。从而形成实际设计周期长。从而失去了引进推广的初衷。 国内变压器行业使用的三维软件大多是从国外引进，因此，从设计的三维模型转化到二维图形会存在诸多和行业标准或国标不相符的情况，因此，在二维图纸用于生产前，还需要做不小工作量的国标化工作。如标注、线型、明细栏写法等均需要修改，因此，也事实造成设计过程中的工作量。其次，由于三维软件本身是从国外引进，其国内大多是软件销
35、售或代理商，因此，从技术支持和售后服务上也大多很难满足企业的实际开发需要。五. 三维CAD技术应用的几点思考5.1 运用三维设计面临的问题 高职学生年轻，学得快但用得不好;面向企业经验丰富的工程师，大多数己不适应按 3D概念进行设计构思，他们用平行正投影表达 3D实体的思考方法己根深蒂固了。在学习3D设计软件之前，针对高职学生就是首先要解决基础知识和技术准备的问题。 不少学生用AutoCAD画2D图相当熟练，但在进入 3D设计时，无论从概念还是造型技巧上，都感到相当生疏。这也是企业由二维设计向三维设计过度受阻的根本问题。学校实训设备问题 在 CAD系统中有三个成员:硬件、软件和使用者，使用者是
36、这个系统中的重要因素;设备在 CAD 系统的应用效果上起着关键作用。必须明确使用 CAD系统要解决什么问题?怎样的结果才是想要的?什么功能对学校的专业设计是最关键的?并不是软件功能越多、越强就越好，要看做什么用。这就要求学生在校期间牢固掌握理论知识的同时多多增加实践机会。 任何软件都不可能完全按照使用者的想法做事情，人和软件功能的相互整合、双方现有规则的对应，是使用软件必然的、永恒的主题。这个过程随着软件的越来越先进、人的技术准备越来越充分，也会越来越短，但不会是零。l 不要比出图能力，集中精力体会3D软件辅助设计的优势在三维软件的培训和实施中，表面看的结果，并不是所有的工程师都能理解和掌握三
37、维设计方法。比起二维设计软件的掌握，合格的人数大打折扣。这就是“再学习”的过程的难度所致。 在表达方法上解决了之后，适应软件的规则是另一个问题。人的想法需要经过软件的相关功能实现，如果软件没有提供直接对应的功能，就需要“按照”软件之可能，拐它几个弯完成。由于软件提供的功能不够“专业”，用起来就有些模不着头脑，整合过程也是“再学习”。 作为制图工具，3D软件的出图能力无法与2D软件比肩，如果初学3D软件的人将精力过多地放在比较二者的出图能力上，将无法体会3D软件辅助设计的优势。 另一方面，现阶段很多人无法体会3D辅助设计的优势，甚至觉得使用3D软件要做很多重复性工作。其主要原因在于现阶段开展的大
38、部分3D项目多为验证性质，是根据已有图纸建3D模型，而非用3D软件直接做设计；建好3D模型后，又要根据得到的3D模型出工程图。整个过程实际上是在考核3D软件的建模能力和出图能力。如何让项目参与者切实体验三维软件辅助设计的能力是一个值得研究的问题。综上所述，使用 INVENTOR为主要支撑软件的3D设计系统，明显提高机械CAD应用效果的条件己经基本具备，我们应当重新对CAD技术在机械设计中的应用效果及水平和投入规模进行确认，努力提高教学质量和学生动手能力、从CAD/CAE/CAM的系统集成入手，采用合理的3D设计解决方案，正确选择代表 CAD技术开发方向的专业增值软件，大力开展产学研训相结合，真
39、正将 CAD 的软、硬件和师资投入转化为生产力，转化为高职院校的社会效益和经济效益。5.2 企业推广三维设计面临的问题发展国产三维CAD的有利条件是， 中国是一个具有旺盛需求的市场，正在向世界的制造工厂发展，对于设计软件的需求是不断增长的。我们只需立足于国内，作好服务中国国内用户的工作， 就能够站稳脚跟。 同时经过多年的国内外各方面的大力的推进工作， 对三维CAD的认同和应用都已经形成。CAD/CAM/CAE/汽车设计/模具 7t9s)c%r w6ls1xao#RCAD,CAE,CAM,CATIA,PROE,UG,SOLIDWORKS,模具,设计,招聘,培训,汽车,CAxHome中端三维CAD
40、的出现，给国产三维CAD的研发和应用指明了方向。 国产的中端三维CAD软件，其本地化和国标化好，同时价格低，易于普及，对于国内的用户的特殊要求可以及时反应。 因此，在我国可用性更强一些。虽然有国外成熟产品的竞争压力，但国内较大的市场容量完全可以容纳国产软件的健康成长。不利的因素也有很多，效率是一个不可回避的东西，过高的效率，使得CAD软件开发商的利润无法兑现，市场的回报不足以支持后续的投入。造成很多产品开发商都转向项目型的工作，赚眼前的钱以维持生计。 产品的开发工作就受到很大影响。+J4Y$l$C/M!_4r.T/y$|3k;KCAD/CAM/CAE/汽车设计/模具设计用户技术交流家园 6TH
41、4O.j.l:F5F由于CAD研究环境的不景气，使得CAD软件开发商可依赖的后备技术力量不足，这对于没有学院背景的新洲软件这类的公司来说，尤其如此。 国际上学术界对于CAD方面的研究虽然关注较少，但是，在几个有实力的CAD厂商内部，理论和技术的研究却一刻没有停止。对于基本处于停顿状态的国内来说，差距可能越来越大，那么国内今后就可能永远处于技术价值链的末端。7P;O;:G-K&n2F/|(q(n*bCAD/CAM/CAE/汽车设计/模具设计用户技术交流家园CAD与此同时，国内的各种CAD开发人才分散，重复工作太多。 同一个AutoCAD上的功能模块，有许多单位各自开发， 人力资源的浪费极其严重。
42、如果不能有机地集中一批这样的资源，实在是太可惜了。/C;z$G0Y-9yCAD/CAM之家论坛 993f*L1cV国外进入中国的新一代的三维CAD产品，已经日趋成熟，并在本地化方面也作了不少工作。 这对于依赖本地化服务 和成本优势的国内的三维CAD软件厂商来说， 是一个极大的挑战，国内的企业如果在这方面无法保持自己的优势， 那么竞争中将是非常不利的。 59ap7m3l;Y5M8CCAD,CAE,CAM,CATIA,PROE,UG,SOLIDWORKS,模具,设计,招聘,培训,汽车,CAxHome 目前国家科技部推进制造业信息化方面作了一些工作，声势不小，实际效果也在逐渐显现。 但从根本上来说，
43、国产三维CAD能否产业化，国产CAD软件能否生存壮大，还是要企业自己能够拿出真正经得起市场考验的、得到用户喜爱的软件，否则，轰轰烈烈的运动一过，留下的只是一些淡漠和苦涩的回忆。(t$六 总 结由此可以发现三维设计是机械工业发展的必然趋势。人在现实生活中看到的3D实体，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置等概念的实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的3D实体。由于以前的表达手段有限，在机械制图中人们不得不共同约定了与第一象限平行正投影的规则，用几个相关联的2D投影图表达自己的3D设计。这种信息表达是不完整的，而且绘图、读图要经过专门训练，如果能直接从 3D概念开始设计，这样的 3D模型就能表达出
44、设计构思所需的全部几何参数。只有从三维开始设计，CAD软件对设计的辅助作用就会很容易扩展和贯穿到产品开发全过程。美国Autodesk公司的产品INVENTOR是目前的很好用的软件之一。它是建立在 AutoCAD2002的基础上，具有AutoCAD的全部2D图形处理功能，并且增加了大量针对机械设计的支持功能。它对于 3D造型，是基于特征、基于尺寸约束和几何约束的参数化造型方法，有较好的3D与2D双向关联的能力。对于 3D曲面，有良好的造型、修整功能.INVENTOR的另一大特色是为其他公司的应用软件集成到特定的用户环境下提供了相当方便的二次开发接口，这也是对传统 AutoCAD开放结构的有效继承
45、和发展。对于复杂的投影线生成，漏标尺寸，漏画图线的问题，在INVENTOR中是很容易解决的、在INVENTOR中，并不直接生成2D 工程图，而是首先绘制草图，仅对某些标注尺寸而要人为作些修改和补充。正确可靠的 2D投影线，意味着容易画错的复杂投影和漏画图线的事不会发生了，对于标尺寸的问题，在INVENTOR中是自动解决的，如果对 3D造型的尺寸约束不完格，INVENTOR会提示你缺少若干个尺寸或几何约束，因此很少会漏标尺寸。INVENTOR中参数化特征建模功能，在处理由切削加工方式所得到的实体时，可以说是100%成功，那怕是含有相当复杂的造型和尺寸。而对于有大量过渡圆角和拔模斜度的铸般造零件，
46、也有相当满意的成功率。总之，对中等复杂程度的零件造型和全部尺寸驱动都是完美的。对于更加复杂的曲面设计表达与产品造型，INVENTOR中的曲面模块具有相当出色的功能，工程设计人员终于有了一个真正得力的助手。对于部件机构的空间运动和动力学的分析讨论，在完成了3D设计的概念后，在INVENTOR中加载相关的专业应用软件就可以进行，其操作和结果都和我们很熟悉的 AutoCAD用户界面相似。对于应力应变分析，我们同时结合有限元分析软件如(Dynamic Designer , Visual Nastran FEA)，可以对复杂的机械系统进行完整的运动学和动力学仿真。能够计算出机械系统零件的运动情况，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力，还可以作山零件的强度和结构分析。由于 INVENTOR是以参数化三维特征建模为设计数据的表达，所以对于数控加工的分析处理提供了得天独厚的条件。目前基于INVENTOR开发的多种CAM软件也有许多，如从2D到3D粗加工、半精加工到最后的精加工，从刀位轨迹生成到数控 (NC)代码转换，都是十分顺利的:处理速度也相当快。本论文在