计算机辅助设计在生产中的应用.doc

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你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。

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计算机辅助设计在生产中的应用
(《先进制造技术》课程小论文)

院 系 ： 机械工程学院
专 业 ： 机械制造与自动化
班 级 ： 1204
学 号 ： 1297812090180
姓 名 ： 周围
指导老师 ： 韩春鸣

二〇一四年十一月十二日

计算机辅助设计在生产中的应用
周围
（武汉软件工程职业学院 机械制造工程学院 武汉 430205 ）

【摘要】随着现代计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计（CAD）在生产中的应用日益广泛，本文主要从计算机辅助设计在机械生产中的应用等方面阐述了其在机械设计中的显著优势，对目前国内企业机械产品开发过程三维CAD系统应用现状进行了分析并介绍了三维CAD技术发展的趋势。
【关键词】计算机辅助设计 三维CAD 应用

一、 计算机辅助设计在生产中的应用及现状 
作为一项被世界各国广泛应用的计算机技术，CAD技术是衡量一个国家工业水平的重要标志之一，也是衡量一个企业技术水平的重要标志。[1]利用计算机实现生产设计和生产，是降低成本提高工程设计中的精确强度，加强竞争与夺标能力的有力手段。计算机绘图是建立起某种模式和方法，使计算机领会人的意图，进行科学分析和计算，作出判断和选择，最后输出满意的设计结果和生产图纸。它是设计者向系统输人根据设计要求建立起来的数学模型和设计参数，让计算机去检查有关的资料，并根据相应的公式和标准规范进行计算机优化、显示出设计结果。其还可以在屏幕上对设计结果进行放、缩、旋转、平移等变换。如果用户不满意，可以对设计图形作出修改、剪裁、拼接等处理，直到获得满意的结果，最后由绘图机输出图样。功能和很高的数学精度，其有效位数已完全能够满足工程测量中的需要。在工作期间。可将所有图纸、所有工程量表格及文档进行分类，其重点是对图纸文件利用AutoCAD进行总图的绘制，在以后的工作中，就可以在总图上进行查找，它将更好的减轻测量人员的外业劳动强度，更好地提高测景作业效率和作业精度。
计算机辅助设计在生产中扮演着正面积极的角色，他从各个方面促进了生产的效率。以机械生产为例，目前轴承市场竞争异常激烈，需求不断提高,所需产品结构复杂、精度要求高,交货日期短。轴承设计要求严格,内部尺寸之间有严格的配合关系,并且其要求的生产工艺复杂，加工精度高,所需的工装图纸不仅数量大,而且加工难度大,尺寸要求严格。通常的设计流程是,先设计出草图,根据草图试生产若干件样品,再根据试生产的结果修改图纸,反复几遍,才能最终出正式图。这样不但生产周期长,而且因为反复修改模具、工装,导致生产成本提高。
应用CAD技术可以提高产品设计的质量,缩短设计周期,真正做到辅助设计二维CAD技术虽然可以帮助设计人员把图纸画得规范、漂亮,提高绘图效率，而且以后的图纸修改及管理也很方便。但它与传统的手工绘图一样,对减少产品设计错误、设计更改和返工现象并无重大影响,对企业最需要的设计质量并没有多大的提高。而应用三维CAD进行产品设计,可以方便地设计出所见即所得的三维实体产品模型,所有零件的三维模型可以放在一张图内。[2]而利用三维CAD提供可以方便、快捷地对三维模型进行模拟装配和干涉检查,对重要零部件进行有限元分析与优化设计。所有零件的设计缺陷和干涉部位,可以一目了然地发现出来,无需面对数十张二维图纸苦心冥想其中的关联。设计人员的考虑重点将是产品的结构是否合理,产品的功能是否满足要求,无需花费大量精力去考虑产品图线型、剖切位置、投影关系等与产品质量关系不大的因素。生产的二维工程图纸,可通过三维CAD的三维与二维的关联功能, 直接由三维自动生成符合国标的二维工程图纸。
应用三维CAD能够减少产品工装修模次数,降低成本。如某些精密加工行业,产品加工所需的工装不但数量大、规格种类多,而且加工精度要求很高,制造周期较长。通常的做法是根据产品图和操作图,先用二维CAD一笔一笔地绘出工装草图,然后试制、试装,不合适再修改,反复几次,直到达到工艺要求。使用三维CAD设计工装,则可以克服传统绘图的缺点,直观地看到各组成零件的配合情况,甚至可以通过模拟工装的运动过程,在工装投入制作之前发现不合适的部位及时修改,从而提高了工装设计的准确性,减少了修模次数,从而节省了生产成本,产品制造周期也缩短了。
应用三维CAD能够提高产品宣传的效果。利用三维CAD的设计软件高级渲染功能和动画输出功能,能够把已经设计出的产品和各零部件模型,输出成具有照片级真实感的效果图,或者将产品各部件之间的运动和相互的约束关系以动画的形式表现出来,模拟产品的实际工作状态。通过效果图和动画,无需等到产品制作出来,客户就可以“看到”。

二、 计算机辅助设计应用于生产的发展趋势
计算机辅助设计软件已经给人们的设计工作提供了很大的便利，但其自身仍在不断的完善之中，同时也在向着以下几个方向发展：
1.图形交换技术
一个直观的、智能化的工作界面可以开拓设计师的思路，解放大脑，让他把精力集中到创造性的工作中。CAD软件是产品创新的工具，务求易学好用，复杂的功能操作简单，简单的功能能够实现自动化。因此，智能化图标菜单、实时生成的造型、动态提示指引等一系列人性化的功能，为设计师提供了方便。此外，触摸输入法草图识别、语言识别和特征手势建模等新技术也正在研究之中。
2.虚拟现实技术
虚拟现实技术在CAD中已开始应用，设计人员在虚拟世界中创造新产品，可以从人机工程学角度检查设计效果，可直接操作模拟对象，检验操作是否舒适、方便，及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题，及早看到新产品的外形，从多方面评价所设计的产品。虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或虚拟样机的过程。虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分析，以评价其性能，可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等，基于虚拟样机的试验仿真分析，可以在真实产品制造之前发现并解决问题，从而降低产品成本。虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。另外，随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周期设计理论和技术的成熟和发展，利用基于网络CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技术，实现真正的全数字化设计和制造，已成为机械设计制造业的发展趋势。
三、小结
应用三维CAD系统进行产品开发,从根本上改变了过去手工绘图、凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式,设计构思的表达由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品,大大提高了产品设计的一次成功率,从而不仅缩短了产品的设计周期,提高了设计质量,而且降低了生产成本。这项技术必将提高产品的竞争力,使企业在激烈的市场竞争中获得生存与发展。因此，计算机辅助设计在生产中正在并将持续扮演着重要的角色。

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参考文献：
[1]王先逵．计算机辅助制造[M].  北京：清华大学出版社，2008
[2]蔡汉明，陈清奎．机械CAD/CAM技术[M]. 北京：机械工业出版社，2005

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你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。
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