畢業(yè)論文---cad技術在機械制造領域的應用和發(fā)展

1、<p><b>　　畢業(yè)（論文）設計</b></p><p>　　題目：CAD技術在機械制造領域的應用和發(fā)展</p><p>　　院 系： 機電工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　畢業(yè)（論文）設計任務書</p><p>

2、　題目：CAD技術在機械制造領域的應用和發(fā)展</p><p>　姓 名學 號班 級08機電4班</p><p>?。ㄕ撐模┰O計選題的來源、目的與意義：論文選題來源于學院機電系論文題庫；論文的主要目的是為了讓人們知道CAD技術在機械制造領域的設計應用以及CAD技術的發(fā)展方向和在應用中注意的問題；意義是為了更好的利用CAD技術進行設計和應用。</p><p>　（

3、論文）設計的主要內容：論文的主要內容是計算機輔助設計的概念和應用；CAD技術的應用，二維設計和三維設計的差異，以及三維設計在各行業(yè)中的應用及發(fā)展。</p><p>　進度計劃（進度時間、主要工作內容）：2011年三月選題目找資料編寫2011年四月完成</p><p>　主要參考文獻：［1］董超.Auto CAD三維制圖在機械設計中的應用［J］.試驗技術與試驗機，2004，（3）.［2］趙

4、志.Auto CAD在機械設計中的應用［J］. 同煤科技，2007，（4）.［3］張夕琴.CAD/CAE技術在機械設計中的應用［J］.裝備制造技術，2007,（12）［4］龍飛.中文版Pro\ENGINEER Wildfire3.0產品設計實例于技法，2007，7</p><p>　（論文）設計工作起訖日期：2011年 3 月 10 日至 2011 年 4 月 20 日</p>

5、;<p>　指導教師（簽名）專業(yè)教研主任（簽名）</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前CAD技術突飛猛進的發(fā)展，為機械制造業(yè)提供了強大的技術支持。很多工程機械制造企業(yè)已不再滿足于借助CAD系統(tǒng)來“甩掉圖版”希望向三維的實體設計方向發(fā)展。通過對二維、三維CAD軟件的特點比較，結合三維CAD軟件在機械行業(yè)應用過程中所凸現(xiàn)的問題

6、加以分析、對比，概述機械行業(yè)在推廣應用三維CAD軟件所應注意的問題。 </p><p>　　關鍵字：三維設計，機械工業(yè)，實體設計</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Current CAD technology development by leaps and bounds for machinery ma

7、nufacturing, provides 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

8、 2d, 3d CAD software, combining the characteristics of 3d CAD software compared in mechanical industry application process to analyze emerging problems, comparative, the popularization and application of mechanical indu&

9、lt;/p><p>　　KEY WORDS：Machinery industry,Three-dimensional design </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要..............................................1</p><p>　　前言.

10、.............................................3</p><p>　　一.計算機輔助設計4</p><p>　　1.1計算機輔助設計的概念4</p><p>　　1.2計算機輔助設計發(fā)展概況4</p><p>　　1.3 CAD技術應用的現(xiàn)狀5</p><p>　　1

11、.4CAD技術在機械設計中的優(yōu)點6</p><p>　　1.4.1零件設計更加方便6</p><p>　　1.4.2裝配零件更加直觀6</p><p>　　1.4.3縮短機械設計周期6</p><p>　　1.4.4提高產品技術含量和質量6</p><p>　　二.二維設計與三維設計的差異9</p&g

12、t;<p>　　2.1二維軟件的優(yōu)勢9</p><p>　　2.2三維軟件的優(yōu)勢9</p><p>　　2.3三維設計與二維設計的對比10</p><p>　　三.三維設計在產品開發(fā)中的應用11</p><p>　　四.三維設計在企業(yè)中的應用12</p><p>　　4.1三維軟件在模具行業(yè)應用

13、現(xiàn)狀12</p><p>　　4.2三維軟件在變壓器行業(yè)應用所面臨的問題12</p><p>　　4.2.1三維軟件引進問題13</p><p>　　4.2.2三維軟件技術應用問題13</p><p>　　五 三維CAD技術應用的幾點思考15</p><p>　　5.1運用三維設計面臨的問題15</p

14、><p>　　5.2企業(yè)推廣三維設計面臨的問題16</p><p><b>　　六 總 結18</b></p><p>　　七 參考文獻..20</p><p>　　八 致謝..............................................21</p><p><

15、;b>　　前 言</b></p><p>　　所謂的計算機輔助設計就是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。它可以幫助設計人員擔負計算，信息儲存，分析和比較以及制圖等多項工作。隨著計算機輔助設計的不斷發(fā)展與完善廣大的設計人員對CAD系統(tǒng)的功能要求也越來越高。機械設計手段正從二維CAD向三維CAD過渡，通過實際應用三維CAD系統(tǒng)軟件，我體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設計過程中

16、具有更大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的二維設計只是起到了電子版圖的作用，并沒有解決機械設計過程中最困難的幾個問題，例如：尺寸漏標，設計的更新與工程管理，有限元分析，復雜的投影線生成等。而三維CAD系統(tǒng)軟件具有可視化好、形象直觀、設計效率高、以及能為CIMS工程中各應用環(huán)節(jié)提供完整的設計、工藝、制造信息等優(yōu)勢，使企業(yè)的設計人員從本質上減輕大量簡單、重復、煩瑣的工作量，使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次創(chuàng)新設計活動中。隨著中國機械行業(yè)的不斷壯大，中國

17、制造企業(yè)從二維到三維設計是企業(yè)深化CAD應用的一個方向。</p><p>　　因此，我認為國家應該大力提倡研制具有自主知識產權，符合設計習慣，行業(yè)標準和企業(yè)文化的，面向行業(yè)的應用模塊。正確把握CAD技術的發(fā)展趨勢，對我國CAD軟件的開發(fā)及企業(yè)正確規(guī)劃自身的CAD 的應用系統(tǒng)，都具有深遠意義。</p><p>　　一. 計算機輔助設計</p><p>　　1.1 計算

18、機輔助設計的概念</p><p>　　計算機輔助設計是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作 。簡稱CAD。在工程和設計中，幫助設計人員擔負計算，存儲信息和制圖等工作。在設計中通常要對不同的方案進行大量的計算，分析和比較從而決定最優(yōu)方案。設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變成工作圖的繁瑣工作就可以交給計算機來完成，由計算機自動產生設計效果，并快速做成圖形顯示出來，使設計人員及時對設計作出判斷和修改。同時利

19、用計算機還可以對圖形的編輯、放大、縮小、平移等有關的圖形數(shù)據進行加工。另外，CAD能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計周期提高設計質量。為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟財富。</p><p>　　1.2 計算機輔助設計發(fā)展概況</p><p>　　20世紀50年代誕生得第一臺計算機繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)可以簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術。60年代初期出現(xiàn)了CAD的曲面片技術。中期推出商品化的計算

20、機繪圖設備。70年代，完整的CAD系統(tǒng)開始形成，促進了CAD技術的發(fā)展。80年代隨著強有力的超大集成電路制成的微處理器和存儲期間的出現(xiàn)，工程工作站問世，CAD技術開始在中小企業(yè)普及。80年代中期以來CAD技術向標準化、集成化、智能化方向發(fā)展。出現(xiàn)了計算機輔助設計與輔助制造連成一體的計算機集成制造系統(tǒng)、固化技術、網絡技術、多處理機和并行處理技術在CAD中的應用，極大的提高了CAD系統(tǒng)的性能，使CAD系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設計過程更趨

21、自動化。</p><p>　　三維設計能將產品從設計到生產的過程集成到一起，讓所有人員同時進行同一產品的設計制造工作，即所謂的并行工程。其應用范圍橫跨許多行業(yè)，功能應用包括實體與曲面設計、零件組裝、二維工程圖制作、管路設計等。由于其應用范圍相當廣泛，要求工程師全盤精通、面面俱到是不可能的。最佳方法是：按照產業(yè)形態(tài)，學習使用的模塊功能。</p><p>　　研究歷史不難發(fā)現(xiàn)圖紙的每一次變革都

22、與社會生產形勢變革密切相關。融合知識工程的三維設計軟件三維設計軟件不但能將設計規(guī)則、設計標準等規(guī)則性知識集成在軟件中，而且能將設計人員的設計過程有效的記錄下來，完成設計過程知識的積累。后期設計人員在使用軟件時，即能高效率的滿足設計規(guī)則、設計標準的要求，又能使用早期積累的過程只是自動完成設計方案的構建。</p><p>　　現(xiàn)階段市場競爭激烈，產品日趨復雜，個性化要求日益增多。在此環(huán)境下，企業(yè)如何滿足市場環(huán)境的要求

23、是每個企業(yè)必須面臨的問題。有效的知識積累、知識重用、促進高效率、高質量、創(chuàng)新性的設計開發(fā)是企業(yè)的唯一生存之道。采用三維輔助設計將滿足這一發(fā)展要求，因而采用三維設計是必然的發(fā)展趨勢。</p><p>　　1.3 CAD技術應用的現(xiàn)狀</p><p>　　我國CAD/CAM技術的研究起步于70年代，當時僅有少數(shù)大型企業(yè)和科研單位及部分高校參加，進展速度很慢。近年來，由于計算機價格的不斷下降，加

24、之改革開放和國內外市場激烈競爭形勢的不斷發(fā)展，促使我國科技人員采用新技術的積極性不斷高漲，CAD/CAM技術的優(yōu)點逐漸被更多的人們所接收。近幾年來，CAD技術有了較快的發(fā)展，主要表現(xiàn)最以下幾個方面：</p><p>　　少數(shù)大型企業(yè)已經建立起較完整的CAD/CAM系統(tǒng)并獲得較好的效益</p><p>　　中小企業(yè)開始使用CAD/CAM技術</p><p>　　我國已

25、自行開發(fā)了大量實用的CAD/CAM軟件</p><p>　　國內計算機生產廠商已能為CAD/CAM提供微機和工程工作站</p><p>　　引進國外成套的CAD/CAM設備</p><p>　　我國在CAD/CAM技術的普及方面已經取得了一定的成績，但是這還遠遠不夠，甚至可以說，目前我國企業(yè)對CAD/CAM技術的普及應用程度還很低，在幾年前“甩圖板”工程的帶動下，計

26、算機出圖率有較大的提高，但企業(yè)在使用CAD/CAM技術的水平和效率方面仍然很低，多數(shù)沒有體現(xiàn)計算機輔助設計這個概念，頂多也就是把圖版上的工作原原本本移到了計算機屏幕上。甚至有許多知名企業(yè)目前仍然依靠一些非正版的平臺軟件繪圖，其效率和質量的低下已經嚴重地阻礙了企業(yè)的發(fā)展。制造業(yè)企業(yè)競爭力的根本來源是設計生產水平的提高，而在觀念上的轉變將是關系我國企業(yè)與世界接軌的關鍵因素。 為了加強我國CAD/CAM技術的發(fā)展并普及應用，應根據各單位的實際

27、需要盡快地培養(yǎng)一支掌握CAD/CAM技術的人才隊伍，而這些人員還應該掌握本專業(yè)的理論和技術知識。當然，這支隊伍的組成應有一定的層次。對現(xiàn)有的工程技術人員進行CAD/CAM技術培訓，使他們快速掌握CAD/CAM技術，這是推廣應用CAD/CAM技術的關鍵。</p><p>　　1.4 CAD技術在機械設計中的優(yōu)點</p><p>　　1.4.1 零件設計更加方便</p><

28、p>　　可以在裝配環(huán)境中設計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來涉及新零件，避免了單獨設計零件導致裝配失敗。同時可以把零件的造型過程通過動畫演示出來。</p><p>　　1.4.2 裝配零件更加直觀</p><p>　　在裝配過程中，資源查找器中的裝配路徑查找器中記錄了零件之間的專配關系，若裝配不正確即予以顯示。另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時候，可清楚的看到內部的裝

29、配結構，裝配完成后還可以進行運動演示方便檢驗形成是否達到要求，即使對設計進行更改，避免產品生產后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。</p><p>　　1.4.3 縮短機械設計周期</p><p>　　采用三維CAD技術，機械設計時間縮短了近三分之一，大幅度提高了設計和生產效率。在新機械的開發(fā)設計中只需對其中部分零件進行重新設計和制造，大部分零件的設計都將繼承以往的信息。同時三維設計系統(tǒng)具有高度變形

30、設計能力。</p><p>　　1.4.4 提高產品技術含量和質量</p><p>　　三維設計技術采用先進的設計方法，如優(yōu)化、有限元分析、產品的虛擬設計、運動方針和優(yōu)化設計等，保證了產品的設計質量。同時大型企業(yè)數(shù)控手段完善，在采用三維設計機型零件加工，一致性很好，保證了產品的質量。這其中有限元分析對現(xiàn)在工業(yè)中的三維設計具有很大的幫助。</p><p>　　所謂的有

31、限元分析是指用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是有許多成為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的近似值，然后推導求解這個域總的滿足條件，從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似值，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)問題難以得到準確解，而有限元不而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。</p><p>　　有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元有

32、限元的概念早在幾個世紀前就已經產生并得到了應用，例如用多邊形逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，用于航空器的結構強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。</p><p>　　有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫教授形象地

33、將其描繪為：“有限元法=Rayleigh Ritz法＋分片函數(shù)”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。中</p><p>　　. z$ c

34、2 r" Y" F6 C0 R/ I機械設計,機械加工,設計軟件,機械工程師,設備管理,焊接,液壓,鑄造,密封,測量,工程機械,粉末冶金,軸承,齒輪,泵閥,工業(yè)簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和后處理。前處理是建立有限元模型，完成單元網格劃分；后處理則是采集處理分析結果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結果。</p><p>　　有限元分析法近年來已應用得非常廣泛，當你應用此法及類

35、似的方法時，計算機解的缺點必須牢記在心頭：這些解不一定能揭示諸如材料性能、幾何特征等重要的變量是如何影響應力的。一旦輸入數(shù)據有誤，結果就會大相徑庭，而分析者卻難以覺察。所以理論建模最重要的作用可能是使設計者的直覺變得敏銳。有限元程序的用戶應該為此目標部署設計策略，以盡可能多的封閉解和實驗分析作為計算機仿真的補充。</p><p>　　與現(xiàn)代微機上許多字處理和電子制表軟件包相比，有限元的程序不那么復雜。然而，這些程

36、序的復雜程度依然使大部分用戶無法有效地編寫自己所需的程序</p><p>　　在實踐中，有限元分析法通常由三個主要步驟組成：</p><p>　　預處理：用戶需建立物體待分析部分的模型，在此模型中，該部分的幾何形狀被分割成若干個離散的子區(qū)域——或稱為“單元”。各單元在一些稱為“結點”的離散點上相互連接。</p><p>　　分析：把預處理模塊準備好的數(shù)據輸入到有限元

37、程序中，從而構成并求解用線性或非僅計算精度高，線性代數(shù)方程表示的系統(tǒng)Kij*Uj=Fi式中，u 和 f 分別為各結點的位移和作用的外力。矩陣 K 的形式取決于求解問題的類型，本模塊將概述桁架與線彈性體應力分析的方法有限元法的主要優(yōu)點之一就是：許多不同類型的問題都可用相同的程序來處理，區(qū)別僅在于從單元庫中指定適合于不同問題的單元類型</p><p>　　后處理：在有限元分析的早期，用戶需仔細地研讀程序運算后產生的大

38、量數(shù)字，即列出的模型內各離散位置處的位移和應力。這種方法容易漏掉重要的趨向與熱點，而最新的程序則利用圖形顯示來幫助用戶直接觀察運算結果。典型的后處理模塊能顯示遍布于模型上的彩色等應力線圖，以表示不同的應力水平，顯示的整個應力場的圖像類似于光彈性法或云紋法的實驗結果。</p><p>　　二. 二維設計與三維設計的差異</p><p>　　CAD"的 "D"是什

39、么的問題長期以來沒有共識，其原因有三:一是多年以來 CAD軟件屬于較幼稚的系統(tǒng)，其能力較弱，事實上二維軟件只適于畫2D圖形:二是相關軟件開發(fā)商中往往缺乏工程設計經驗，不能深刻理解實際設計過程和具體加工方法:三是機械設計是各種設計中比較麻煩和比較不規(guī)范的，而其中比較容易做的事也就是畫2D工程圖。實際設計中，2D繪圖工作中包括抄圖，但重要的是創(chuàng)建新結構的圖形表達方法。譬如說設計一根車床主軸，在開始構思時，說不準應有幾段臺階，各有多長。開始制

40、定的粗略數(shù)據，很可能在以后的設計過程中被修改得面目全非，只是到了設計快結束時，主軸的參數(shù)才真止明確下來，所以說實際上零件具體參數(shù)并不是在設計一開始就能確定的。一般的設計過程，總要經過方案草圖、裝配草圖、拆零部件圖、正式總裝圖這樣的四部分繪圖工作。因此說 2D 圖形繪制的方法是輔助繪圖而非輔助設計。</p><p>　　因此工程師盼望著 CAD技術在輔助設計方面的用處。實際上AutoCAD在2D圖形處理中的幾何設計

41、功能極強，精度也非?？煽浚谡莆樟瞬僮骷记苫蛘哂貌惶珡碗s的 AutoLISP程序輔助一下，就能解決許多數(shù)學解析法難以解決的工程數(shù)據求解問題，所以我認為，"Design設計"才是應用 CAD 的真正益處，它能有效地提高設計質量。</p><p>　　二維軟件和三維軟件的應用都已經比較廣泛，雖然各自有一些弱點，但是它們各自的優(yōu)勢卻是非常顯著（詳見表1），這也正是它們各自的市場價值之所在。充分了解二

42、者的優(yōu)勢，是規(guī)劃二者應用實施的先決條件。</p><p>　　2.1 二維軟件的優(yōu)勢</p><p>　　使用多年，應用較為熟練；二維標準比較完善，作為工程設計、施工的主要介質，其在行業(yè)的壟斷地位短期內無法改變；開發(fā)了很多插件，通過插件的使用，大大提高了工作效率和圖幅質量修改靈活；</p><p>　　2.2 三維軟件的優(yōu)勢</p><p>

43、　　三維軟件表達直觀，將有效提高設計質量；一個數(shù)據源，可用作多種用途，為協(xié)同并行工作提供條件，提高團隊工作效率；可有效集成設計知識，包括規(guī)則性知識和過程性知識，促進知識重用，減輕設計工作量，為自動設計打下基礎；模型關聯(lián)，有效保證數(shù)據的統(tǒng)一性和準確性； 參數(shù)化設計的主題：關系和大小。先確定各個零件的裝配關系，之后再驅動它們到要求的大小。這實際上是工程師設計過程的抽象和整理，其基礎是設計中的思考過程。</p><p>

44、;　　2.3 三維設計與二維設計的對比</p><p>　　通過二者優(yōu)勢的對比（詳見表1），不難看出對于創(chuàng)成設計，三維設計效率較高；而對于檢索設計，二維設計效率較高?？傊?，工程師越熟悉的設計，二維設計的效率就越高。因為許多細節(jié)不需要再次配湊，結論已經很清楚了，設計數(shù)據的構建和表達也很明晰。</p><p><b>　　表1</b></p><p&g

45、t;　　三.三維設計在產品開發(fā)中的應用</p><p>　　二維設計軟件只能單純的繪圖并不能檢驗圖紙的正確與否，零件之間的配合是否合理。更不能進行新產品的開發(fā)、測試。而三維設計軟件則可以滿足這些要求。</p><p>　　產品設計的過程一般從概念設計、零部件三維建模到二維工程圖。有些產品特別是民用產品，對外觀的要求比見高，在概念設計以后，往往還需要進行工業(yè)外觀造型設計。</p>

46、<p>　　在進行零部件三維建模時或三維建模完成以后，要根據產品的特點和要求，進行大量的分析和其他工作，以滿足產品結構強度、運動、生產制造與裝配等方面的要求。這些分析和工作包括運動仿真、結構強度分析、疲勞分析、塑料流動、熱分析、公差分析與優(yōu)化、NC仿真及優(yōu)化、動態(tài)仿真等。</p><p>　　產品的設計方法一般可分為兩種，自底向上和自頂向下，這兩種方法也可以同時進行。</p><

47、p>　　自底向上：這是一種從零件到子裝配、總裝配、整體外觀的設計過程。</p><p>　　自頂向下：與自底向上相反，這是從整體外觀開始，到子裝配、零件的設計過程。</p><p>　　隨著信息技術的發(fā)展和日益激烈的市場競爭，企業(yè)采用并行、協(xié)同設計勢在必行，只有這樣，企業(yè)才能適應迅速變化的市場要求，提高產品競爭力，解決所謂的TQCS難題，即以最佳的上市時機、最好的質量、最低的成本、最

48、優(yōu)的服務來滿足市場需求。</p><p>　　四. 三維設計在企業(yè)中的應用</p><p>　　三維實體設計，是目前制造企業(yè)最流行的設計手段，通過三維實體設計提高企業(yè)的設計水平，已經為大多數(shù)企業(yè)認可，但如何將三維實體技術應用于加工制造，更加明顯的體現(xiàn)出三維實體技術的經濟效益，是目前所有企業(yè)面臨的問題。</p><p>　　4.1 三維軟件在模具行業(yè)應用現(xiàn)狀</

49、p><p>　　濰坊模具廠在應用PDM系統(tǒng)的基礎上，應用三維實體設計技術，結合三維實型數(shù)控加工技術，實現(xiàn)無圖紙加工，提高企業(yè)的制造水平和經濟效益。三維實體設計作為一種先進的設計技術，已經在眾多的機械制造企業(yè)取得了重大的成功，特別是通過三維的動態(tài)仿真技術，提前杜絕了多數(shù)的設計問題，企業(yè)能夠取得明顯的經濟效益。近年來隨著國外先進三維設計軟件在模具行業(yè)的不斷應用，眾多模具企業(yè)紛紛采用三維實體設計手段，模具的設計水平得到了較

50、大的提高。濰坊模具廠自1997年就開始三維實體設計嘗試，但是由于受到當時種種條件的限制，三維實體設計技術的應用一度陷入迷茫，2004年下半年，隨著各種條件的成熟，濰坊模具廠三維實體設計的應用率達到100%。全三維設計的鋪開，為后序的編程和制造帶來了地震似的影響，泡沫實型的整體加工就是這場革命的產物之一。通過對北汽福田濰坊模具廠基于PDM的三維實體設計的了解，結合模具實型三維實體數(shù)控加工技術的應用，探討三維實體加工技術為企業(yè)提高制造效率、

51、增加經濟效益的途徑。三維加工技術的引入數(shù)控加工技術是模具制造中的一項關鍵技術，其應用水平的高低直接影響到模具的制造質量，模具的三維加工是三維實體設計與數(shù)控加</p><p>　　4.2 三維軟件在變壓器行業(yè)應用所面臨的問題</p><p>　　4.2.1 三維軟件引進問題</p><p>　　企業(yè)在三維軟件的引進方面，不能根據客觀需求和本企業(yè)現(xiàn)實條件，盲目引進。能

52、夠有精力和實力引進三維軟件的企業(yè)大多屬效益較好，急待進行技術改進和設計效率提高的企業(yè)，因此，此類企業(yè)在資金投入方面并不吝嗇，但由于軟件在引進前企業(yè)大多并沒有此類軟件的技術專家或人才。因此，在軟件引進和選型方面由于經驗不足，往往會根據軟件推銷廠商的推銷和吹噓，盲目引進了功能很全很大高端產品，或功能很弱的三維軟件低端產品，結果往往造成軟件的錯誤選型。則也必然導致軟件后期在使用過程中的無法真正推廣。</p><p>　

53、　應用三維軟件的企業(yè)的目的大多是為了提高設計效率和設計質量問題。但由于對三維軟件的期望過高，單純認為通過三維CAD軟件的普及應用就能夠解決企業(yè)設計的效率和質量問題，而忽略了設計人員的專業(yè)技術、技能的具備和提高，豐富的產品設計經驗和專業(yè)技能才是提高產品設計質量的根本，產品是設計出來的不是畫出來的。</p><p>　　企業(yè)領導對軟件的應用推廣認識不足。大多企業(yè)領導往往認為使用推廣應用了三維CAD軟件就能夠實現(xiàn)數(shù)控加

54、工，離無圖紙化生產應用就不遠了。因此，往往對三維軟件的使用期望過高。其實，由于國內變壓器制造行業(yè)的基礎設施所處的現(xiàn)狀，本身各中生產線并不具備數(shù)控加工的功能，且變壓器制造行業(yè)本身就是個半手工的制造行業(yè)，因此，要想通過三維軟件將設計出的產品數(shù)據直接傳輸用于數(shù)控加工或自動流水線的加工裝配，還有待于整個制造業(yè)基礎設備的自動化性能的具備，和行業(yè)自動化生產水平的提高。否則，即使有了通過三維軟件設計生成出的數(shù)據，也沒有用于加工的自動化生產線。最終，仍

55、然無法“逃脫”還是要生成二維圖紙、人工識圖制造產品的半手工業(yè)制造的宿命，</p><p>　　企業(yè)在三維軟件的應用推廣中，對三維軟件的開發(fā)推廣技術人員重視和管理措施不到位。由于三維軟件的開發(fā)和推廣人員大多是這些企業(yè)的中青年技術骨干，且大多屬跨專業(yè)的特殊復合性技術人才，企業(yè)在引進三維CAD軟件時，大多能夠通過物質和獎勵來調動人員的積極性。但隨著應用的深入開發(fā)和推廣，企業(yè)往往忽視了對這些人員的管理和積極性的調動，因此

56、，往往造成企業(yè)投入大量人力、財力購置了高端的產品、培養(yǎng)了尖端的人才，要么無法把這些人才的積極性調動出來，造成人才的閑置，要么最終無法留住這些人才。結果造成引進軟件無法按計劃深入開發(fā)、推廣。</p><p>　　4.2.2 三維軟件技術應用問題</p><p>　　由于在制造行業(yè)中，三維軟件的開發(fā)和使用推廣，大多是從航空航天業(yè)、汽車制造業(yè)開始的，這些行業(yè)都有如下特點：自動化生產程度高、設計生

57、產周期相對較長、產品的制造成本高、安全性能要求較高，產品制造種類和變化相對比較固定單一，因此，從以上特點來看都和三維CAD軟件的功能特性相吻合。但從變壓器制造行業(yè)來講卻都多屬手工加工制造，小批量或單臺制造較多，訂購、生產周期較短，因此，在引進推廣過程中就總會感覺在實際使用中問題較多，無法達到象軟件推銷商宣傳的效果。</p><p>　　由于行業(yè)制造的特點，三維CAD軟件在變壓器制造業(yè)的使用過程中，通常需要在設計生

58、成三維模型后再生成二維圖紙，以最終指導生產加工，因此如果軟件對三維模型的生成速度慢，或從三維不能完全生成二維圖紙，則往往造成實際應用過程中二維圖紙的生成困難，或實際設計周期長。從而形成實際設計周期長。從而失去了引進推廣的初衷。</p><p>　　國內變壓器行業(yè)使用的三維軟件大多是從國外引進，因此，從設計的三維模型轉化到二維圖形會存在諸多和行業(yè)標準或國標不相符的情況，因此，在二維圖紙用于生產前，還需要做不小工作量

59、的國標化工作。如標注、線型、明細欄寫法等均需要修改，因此，也事實造成設計過程中的工作量。</p><p>　　其次，由于三維軟件本身是從國外引進，其國內大多是軟件銷售或代理商，因此，從技術支持和售后服務上也大多很難滿足企業(yè)的實際開發(fā)需要。</p><p>　　五. 三維CAD技術應用的幾點思考</p><p>　　5.1 運用三維設計面臨的問題</p>

60、<p>　　高職學生年輕，學得快但用得不好;面向企業(yè)經驗豐富的工程師，大多數(shù)己不適應按 3D概念進行設計構思，他們用平行正投影表達 3D實體的思考方法己根深蒂固了。在學習3D設計軟件之前，針對高職學生就是首先要解決基礎知識和技術準備的問題。</p><p>　　不少學生用AutoCAD畫2D圖相當熟練，但在進入 3D設計時，無論從概念還是造型技巧上，都感到相當生疏。這也是企業(yè)由二維設計向三維設計過度受

61、阻的根本問題。</p><p><b>　　學校實訓設備問題</b></p><p>　　在 CAD系統(tǒng)中有三個成員:硬件、軟件和使用者，使用者是這個系統(tǒng)中的重要因素;設備在 CAD 系統(tǒng)的應用效果上起著關鍵作用。必須明確使用 CAD系統(tǒng)要解決什么問題?怎樣的結果才是想要的?什么功能對學校的專業(yè)設計是最關鍵的?并不是軟件功能越多、越強就越好，要看做什么用。這就要求學生

62、在校期間牢固掌握理論知識的同時多多增加實踐機會。</p><p>　　任何軟件都不可能完全按照使用者的想法做事情，人和軟件功能的相互整合、雙方現(xiàn)有規(guī)則的對應，是使用軟件必然的、永恒的主題。這個過程隨著軟件的越來越先進、人的技術準備越來越充分，也會越來越短，但不會是零。</p><p>　　? 不要比出圖能力，集中精力體會3D軟件輔助設計的優(yōu)勢在三維軟件的培訓和實施中，表面看的結果，并不是所

63、有的工程師都能理解和掌握三維設計方法。比起二維設計軟件的掌握，合格的人數(shù)大打折扣。這就是“再學習”的過程的難度所致。</p><p>　　在表達方法上解決了之后，適應軟件的規(guī)則是另一個問題。人的想法需要經過軟件的相關功能實現(xiàn)，如果軟件沒有提供直接對應的功能，就需要“按照”軟件之可能，拐它幾個彎完成。由于軟件提供的功能不夠“專業(yè)”，用起來就有些模不著頭腦，整合過程也是“再學習”。</p><p&

64、gt;　　作為制圖工具，3D軟件的出圖能力無法與2D軟件比肩，如果初學3D軟件的人將精力過多地放在比較二者的出圖能力上，將無法體會3D軟件輔助設計的優(yōu)勢。</p><p>　　另一方面，現(xiàn)階段很多人無法體會3D輔助設計的優(yōu)勢，甚至覺得使用3D軟件要做很多重復性工作。其主要原因在于現(xiàn)階段開展的大部分3D項目多為驗證性質，是根據已有圖紙建3D模型，而非用3D軟件直接做設計；建好3D模型后，又要根據得到的3D模型出工程

65、圖。整個過程實際上是在考核3D軟件的建模能力和出圖能力。如何讓項目參與者切實體驗三維軟件輔助設計的能力是一個值得研究的問題。</p><p>　　綜上所述，使用 INVENTOR為主要支撐軟件的3D設計系統(tǒng)，明顯提高機械CAD應用效果的條件己經基本具備，我們應當重新對CAD技術在機械設計中的應用效果及水平和投入規(guī)模進行確認，努力提高教學質量和學生動手能力、從CAD/CAE/CAM的系統(tǒng)集成入手，采用合理的3D設計

66、解決方案，正確選擇代表 CAD技術開發(fā)方向的專業(yè)增值軟件，大力開展產學研訓相結合，真正將 CAD 的軟、硬件和師資投入轉化為生產力，轉化為高職院校的社會效益和經濟效益。</p><p>　　5.2 企業(yè)推廣三維設計面臨的問題</p><p>　　發(fā)展國產三維CAD的有利條件是， 中國是一個具有旺盛需求的市場，正在向世界的制造工廠發(fā)展，對于設計軟件的需求是不斷增長的。我們只需立足于國內，作好

67、服務中國國內用戶的工作， 就能夠站穩(wěn)腳跟。 同時經過多年的國內外各方面的大力的推進工作， 對三維CAD的認同和應用都已經形成。CAD/CAM/CAE/汽車設計/模具</p><p>　　7t9s)c%r w6l's1x"a'o#RCAD,CAE,CAM,CATIA,PROE,UG,SOLIDWORKS,模具,設計,招聘,培訓,汽車,CAxHome中端三維CAD的出現(xiàn)，給國產三維CAD的研

68、發(fā)和應用指明了方向。 國產的中端三維CAD軟件，其本地化和國標化好，同時價格低，易于普及，對于國內的用戶的特殊要求可以及時反應。 因此，在我國可用性更強一些。雖然有國外成熟產品的競爭壓力，但國內較大的市場容量完全可以容納國產軟件的健康成長。不利的因素也有很多，效率是一個不可回避的東西，過高的效率，使得CAD軟件開發(fā)商的利潤無法兌現(xiàn)，市場的回報不足以支持后續(xù)的投入。造成很多產品開發(fā)商都轉向項目型的工作，賺眼前的錢以維持生計。 產品的開發(fā)工

69、作就受到很大影響。+J4Y$l$C/M!_4r.T/y$|3k;KCAD/CAM/CAE/汽車設計/模具設計用戶技術交流家園 6T'H4O.j.l:F5Fwww.caxhome.com由于CAD研究環(huán)境的不景氣，使得CAD軟件開發(fā)商可依賴的后備技術力量不足，這對于沒有學院背景的新洲軟件這類的公司來說，尤其如此。 國際上學術界對于CAD方面的研究雖</p><p><b>　　六 總 結&

70、lt;/b></p><p>　　由此可以發(fā)現(xiàn)三維設計是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。人在現(xiàn)實生活中看到的3D實體，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置等概念的實體，甚至是帶有相當復雜的運動關系的3D實體。由于以前的表達手段有限，在機械制圖中人們不得不共同約定了與第一象限平行正投影的規(guī)則，用幾個相關聯(lián)的2D投影圖表達自己的3D設計。這種信息表達是不完整的，而且繪圖、讀圖要經過專門訓練，如果能直接從 3D概念開始

71、設計，這樣的 3D模型就能表達出設計構思所需的全部幾何參數(shù)。只有從三維開始設計，CAD軟件對設計的輔助作用就會很容易擴展和貫穿到產品開發(fā)全過程。</p><p>　　美國Autodesk公司的產品INVENTOR是目前的很好用的軟件之一。它是建立在 AutoCAD2002的基礎上，具有AutoCAD的全部2D圖形處理功能，并且增加了大量針對機械設計的支持功能。它對于 3D造型，是基于特征、基于尺寸約束和幾何約束的

72、參數(shù)化造型方法，有較好的3D與2D雙向關聯(lián)的能力。對于 3D曲面，有良好的造型、修整功能.INVENTOR的另一大特色是為其他公司的應用軟件集成到特定的用戶環(huán)境下提供了相當方便的二次開發(fā)接口，這也是對傳統(tǒng) AutoCAD開放結構的有效繼承和發(fā)展。</p><p>　　對于復雜的投影線生成，漏標尺寸，漏畫圖線的問題，在INVENTOR中是很容易解決的、在INVENTOR中，并不直接生成2D 工程圖，而是首先繪制草圖

73、，僅對某些標注尺寸而要人為作些修改和補充。</p><p>　　正確可靠的 2D投影線，意味著容易畫錯的復雜投影和漏畫圖線的事不會發(fā)生了，對于標尺寸的問題，在INVENTOR中是自動解決的，如果對 3D造型的尺寸約束不完格，INVENTOR會提示你缺少若干個尺寸或幾何約束，因此很少會漏標尺寸。</p><p>　　INVENTOR中參數(shù)化特征建模功能，在處理由切削加工方式所得到的實體時，可

74、以說是100%成功，那怕是含有相當復雜的造型和尺寸。而對于有大量過渡圓角和拔模斜度的鑄般造零件，也有相當滿意的成功率。總之，對中等復雜程度的零件造型和全部尺寸驅動都是完美的。對于更加復雜的曲面設計表達與產品造型，INVENTOR中的曲面模塊具有相當出色的功能，工程設計人員終于有了一個真正得力的助手。</p><p>　　對于部件機構的空間運動和動力學的分析討論，在完成了3D設計的概念后，在INVENTOR中加載相

75、關的專業(yè)應用軟件就可以進行，其操作和結果都和我們很熟悉的 AutoCAD用戶界面相似。對于應力應變分析，我們同時結合有限元分析軟件如(Dynamic Designer , Visual Nastran FEA)，可以對復雜的機械系統(tǒng)進行完整的運動學和動力學仿真。能夠計算出機械系統(tǒng)零件的運動情況，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力，還可以作山零件的強度和結構分析。</p><p>　　由于 INVENTOR是

76、以參數(shù)化三維特征建模為設計數(shù)據的表達，所以對于數(shù)控加工的分析處理提供了得天獨厚的條件。目前基于INVENTOR開發(fā)的多種CAM軟件也有許多，如從2D到3D粗加工、半精加工到最后的精加工，從刀位軌跡生成到數(shù)控 (NC)代碼轉換，都是十分順利的:處理速度也相當快。</p><p>　　本論文在劉老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體構思和內容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在三年的學習和生活期間，也始終感

77、受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。這次做論文的經歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。不積跬步何以至千里，本論文能夠順利的完成，也歸功于劉老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在論文

78、中得以體現(xiàn)。正是有了他的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。</p><p><b>　　七 參考文獻</b></p><p>　?。?］董超.Auto CAD三維制圖在機械設計中的應用［J］.</p><p>　　試驗技術與試驗機，2004，（3）.</p><p>　?。?］趙志.Auto CAD在機械

79、設計中的應用［J］. 同煤科技，2007，（4）.</p><p>　?。?］張夕琴.CAD/CAE技術在機械設計中的應用［J］.裝備制造技術，2007,（12）</p><p>　?。?］龍飛中文版Pro\ENGINEER Wildfire3.0產品設計實例于技法，2007，7</p><p><b>　　八 致 謝</b></p&

80、gt;<p>　　本文在指導教師劉老師的多次指導下終于完稿，感激之情，溢于言表。在論文寫作過程中，得到了許多教師和同學的指導和幫助劉老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、崇高的職業(yè)品德、無私的奉獻精神令我很感動，我從老師身上學到了做學問的態(tài)度、方法與知識，但更重要的是學到了做人的道理與做任何事情都應有的認真、嚴謹?shù)膽B(tài)度。這將使我受用終身！在這里我要對指導教師表達衷心的敬意與謝意。在此過程中，有眾多的老師和同學幫我搜集、查閱資