CAD技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)論文.doc

XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè) 班級(jí) 姓名 一、課題名稱： CAD技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì) 二、課題應(yīng)達(dá)到的要求：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中改型設(shè)計(jì)多，只能改變現(xiàn)有產(chǎn)品中某些尺寸，或只能消化某些產(chǎn)品，仿照生產(chǎn)，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新構(gòu)思，使得產(chǎn)品從根本上沒有質(zhì)的飛躍。而三維CAD技術(shù)在方案設(shè)計(jì)階段，充分利用專家系統(tǒng)及現(xiàn)代科技新理論，建立多種機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型對(duì)比，立體感強(qiáng)、效果逼真，更能激發(fā)設(shè)計(jì)人員的新構(gòu)思。 三、主要工作內(nèi)容：從制造到創(chuàng)造是任何國(guó)家都要經(jīng)歷的一個(gè)發(fā)展過程，隨著中國(guó)機(jī)械行業(yè)的不斷壯大，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者要從中國(guó)制造，而創(chuàng)造就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個(gè)零部而設(shè)計(jì)，而是整體設(shè)計(jì)整個(gè)產(chǎn)品，單純二維技術(shù)是不夠的，三維自然必不可少。先進(jìn)的設(shè)計(jì)能力才能產(chǎn)生先進(jìn)的制造企業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，從二維到三維是CAD一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì) 四、主要參考文獻(xiàn):1 楊勝?gòu)?qiáng).現(xiàn)代工程制圖M.國(guó)防工業(yè)出版社，2000 2 胡建生.AUTO CAD應(yīng)用教程M.機(jī)械工業(yè)出版社，2004 3 葉麗明.AUTO CAD基礎(chǔ)及應(yīng)用M.化學(xué)工業(yè)出版社，2002 4 李建勇.機(jī)電一體化技術(shù)M.科學(xué)出版社，2004 5 劉海蘭.工程制圖與機(jī)械基礎(chǔ)M.電子科技大學(xué)出版社，2001 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用一、選題的背景和意義：CAD技術(shù)起源于美國(guó)，它經(jīng)歷了一個(gè)由二維設(shè)計(jì)技術(shù)向早期的三維設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的過程。因?yàn)槎S機(jī)械CAD技術(shù)沒能很好地解決設(shè)計(jì)中最困難的幾個(gè)問題，如：復(fù)雜的投影線生成問題、尺寸漏標(biāo)問題、設(shè)計(jì)的更新與修改問題等等。所以人們開始向三維設(shè)計(jì)方向發(fā)展，三維CAD技術(shù)也符合人的設(shè)計(jì)思維習(xí)慣，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以完全在三維模型上討論，直觀形象。三維設(shè)計(jì)能夠直觀反映設(shè)計(jì)的真實(shí)狀態(tài)，通過運(yùn)動(dòng)模擬、干涉檢查等數(shù)字化分析手段，在設(shè)計(jì)階段就能避免以往在生產(chǎn)制造中才能發(fā)現(xiàn)的問題。因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。二、課題研究的主要內(nèi)容：從制造到創(chuàng)造是任何國(guó)家都要經(jīng)歷的一個(gè)發(fā)展過程，隨著中國(guó)機(jī)械行業(yè)的不斷壯大，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者要從中國(guó)制造，而創(chuàng)造就不再是為了解剖或生產(chǎn)某一個(gè)零部而設(shè)計(jì)，而是整體設(shè)計(jì)整個(gè)產(chǎn)品，單純二維技術(shù)是不夠的，三維自然必不可少。先進(jìn)的設(shè)計(jì)能力才能產(chǎn)生先進(jìn)的制造企業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，從二維到三維是CAD一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。三、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：本論文主要建立在掌握AutoCAD的基礎(chǔ)及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，并且了解機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。介紹CAD技術(shù)的背景和發(fā)展！利用AutoCAD進(jìn)行三維機(jī)械設(shè)計(jì)，與二維CAD設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，突出三維CAD設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。從而挖掘CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用。最后闡述了CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)！ 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容8.18.4選題，查找、分析資料8.58.6完成開題報(bào)告8.78.9查找與CAD有關(guān)資料8.108.12介紹CAD的發(fā)展和背景8.138.15闡述傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的弊端8.168.18挖掘三維CAD設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)8.198.21三維CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用8.228.24簡(jiǎn)述CAD前沿和發(fā)展趨勢(shì)8.258.26完成初稿，交指導(dǎo)老師審閱8.278.28完善初稿8.298.30完成設(shè)計(jì)并定稿，答辯五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用目 錄0. 引言1. 機(jī)械CAD發(fā)展的背景61.1現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)所處嚴(yán)峻環(huán)境6 1.2現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基本任務(wù)61.3現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基本特點(diǎn)61.4現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題62. CAD 技術(shù)系統(tǒng)組成和發(fā)展62.1 CAD 技術(shù)的系統(tǒng)組成62.2 CAD技術(shù)的發(fā)展73. 二維CAD的缺點(diǎn)74. 三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)84.1零件設(shè)計(jì)更加方便84.2裝配零件更加直觀84.3縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期84.4提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量85. CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用85.1零件與裝配圖的實(shí)體生成85.2模具CAD/CAM的集成制造95.3 機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用96. CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)96.1 CAD前沿技術(shù)97. 結(jié)束語(yǔ)10答謝辭10參考文獻(xiàn)11CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用摘要：從現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)所處的嚴(yán)峻環(huán)境出發(fā)，論述了CAD技術(shù)在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展和背景！揭露二維CAD技術(shù)的缺點(diǎn)，從而突出三維CAD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)！進(jìn)而闡述CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的作用！最后簡(jiǎn)述了CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)！關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)英文標(biāo)題Abstract：Modern machinery industry from the serious environment, discusses the mechanical design CAD technology in our country the development and background. Expose the shortcomings, 2d CAD technology and outstanding 3d CAD technology advantage. And CAD technology in mechanical design .Finally introduced advanced technology and development trend of CAD. Keyword: CAD technology ; Mechanical design 0 引言計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)第三次技術(shù)革命浪潮，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)則是計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中最為活躍的一支。它集數(shù)值計(jì)算、仿真模擬、幾何模型處理、圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等方面的技術(shù)為一體，把抽象的、平面的、分離的設(shè)計(jì)對(duì)象具體化、形象化，它能夠通過“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)把產(chǎn)品的形狀、材質(zhì)、色彩，甚至加工過程淋漓盡致地表現(xiàn)出來(lái)，并能把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，通過數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化和規(guī)范化。隨著CAD基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)CAD系統(tǒng)的功能要求也越來(lái)越高。設(shè)計(jì)人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來(lái)達(dá)到“甩圖版”的目的。而是希望它能從本質(zhì)上減輕大量簡(jiǎn)單煩瑣的工作量，使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次思維活動(dòng)中。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化好、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高、以及能為CIMS工程中各應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計(jì)、工藝、制造信息等優(yōu)勢(shì)，使其取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)已成為歷史發(fā)展的必然。要加快我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)水平的提高和發(fā)展、提高制造業(yè)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)信息化建設(shè)是一個(gè)有效而非常重要的手段,而CAD 技術(shù)是制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ),更是企業(yè)全面信息化的基礎(chǔ),所以采用CAD 技術(shù)是企業(yè)進(jìn)行全面信息化建設(shè)的第一步。但由于多方面的原因和行業(yè)的特殊性,從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的人員并沒有意識(shí)到CAD 技術(shù)的重要性,這在很大程度上限制了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率的提高,從而使機(jī)械制造這個(gè)CAD 技術(shù)最先涉足的最古老的傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展緩慢,嚴(yán)重制約了我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)水平的提高和發(fā)展1機(jī)械CAD發(fā)展的背景面對(duì)市場(chǎng)全球化和激烈的競(jìng)爭(zhēng)，從現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)所處的嚴(yán)峻環(huán)境，及其基本任務(wù)、特點(diǎn)和存在問題出發(fā)，闡明機(jī)械CAD產(chǎn)生的背景。11 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)所處嚴(yán)峻環(huán)境現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)面臨著極其嚴(yán)酷的外部環(huán)境的挑戰(zhàn)。這些嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)可歸結(jié)為：(1) 科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展；(2) 傳統(tǒng)資源漸見枯竭；(3) 買方市場(chǎng)日益強(qiáng)化。12 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基本任務(wù)機(jī)械工業(yè)必須把加快產(chǎn)品的更新和開發(fā)放在第一位，以便在充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)最新成就的基礎(chǔ)上，按照高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的要求，迅速開發(fā)出滿足買方需求的各種省料節(jié)能的新產(chǎn)品。因此，現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基本任務(wù)可以歸納為：(1) 大力開發(fā)新產(chǎn)品；(2) 保證產(chǎn)品質(zhì)量；(3) 不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；(4) 有效降低生產(chǎn)成本。其中大力開發(fā)新產(chǎn)品是關(guān)鍵和核心。13 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的基本特點(diǎn)：(1)多品種小批量生產(chǎn)占主導(dǎo)地位；(2)生產(chǎn)技術(shù)和制造系統(tǒng)的柔性化；所謂柔性，即指針對(duì)上述特點(diǎn)所必須具有的一種靈活應(yīng)變的能力或快速響應(yīng)的能力。生產(chǎn)技術(shù)和現(xiàn)代制造系統(tǒng)適應(yīng)產(chǎn)品變化和產(chǎn)量變化所具有的一種效率。這種效率高，即說明制造柔性好。14 現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中存在的主要問題由于多品種生產(chǎn)的現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中占有優(yōu)勢(shì)比重，因此多品種生產(chǎn)的現(xiàn)狀可以看作機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的一面鏡子。多品種生產(chǎn)存在的問題，實(shí)際上反映了整個(gè)機(jī)械工業(yè)存在的問題。這些問題概述如下：(1)開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備體制不合理；(2)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)組織管理十分落后；(3)規(guī)模大而效益差的全能型企業(yè)模式；(4)整個(gè)機(jī)械工業(yè)的結(jié)構(gòu)體制不利于發(fā)展零部件專業(yè)化和工藝專業(yè)化。綜上所述，企業(yè)要贏得市場(chǎng)，技術(shù)創(chuàng)新是至關(guān)重要的，而技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。減少在設(shè)計(jì)工作中的簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，幫助設(shè)計(jì)者把頭腦中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)形象迅速準(zhǔn)確地在計(jì)算機(jī)中反映出來(lái)，使其將注意力集中于富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，從而提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，CAD 技術(shù)的應(yīng)用是關(guān)鍵。2CAD 技術(shù)系統(tǒng)組成和發(fā)展21 CAD 技術(shù)的系統(tǒng)組成。CAD 系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ); 軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的核心, 它決定了系統(tǒng)所具有的功能。22 CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD(Computer Aided Design)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文縮寫，是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來(lái)，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品命運(yùn)的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計(jì)算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時(shí)代制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、智能活動(dòng)是由設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計(jì)的過程，采用單一知識(shí)領(lǐng)域的符號(hào)推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計(jì)算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，盡可能多地使計(jì)算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計(jì)過程，借助計(jì)算機(jī)的支持，設(shè)計(jì)效率有了大大地提高。3二維CAD的缺點(diǎn) 二維CAD與三維CAD進(jìn)行比較，顯現(xiàn)二維的不足：隨著CAD基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)CAD系統(tǒng)的功能要求也越來(lái)越高。設(shè)計(jì)人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來(lái)達(dá)到“甩圖版”的目的，而是希望CAD系統(tǒng)能從本質(zhì)上減輕大量簡(jiǎn)單繁瑣的工作量，使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次思維活動(dòng)。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化程度高、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高，以及能為企業(yè)數(shù)字化的各類應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計(jì)、工藝和制造信息等優(yōu)勢(shì)，目前正在逐步取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)。 以二維形式表達(dá)的工程圖是工程技術(shù)人員反映其設(shè)計(jì)思想的語(yǔ)言，工程圖中還包含著一些行業(yè)約定和簡(jiǎn)化；同時(shí)，由于它通過選擇最合理的投影面、剖切位置和剖切方式來(lái)表達(dá)零件的幾何和加工信息，因而具有簡(jiǎn)單、完整和準(zhǔn)確等特點(diǎn)。這種以投影原理為基礎(chǔ)的工程圖能夠表達(dá)的零件的復(fù)雜性幾乎是無(wú)限的，人類近二百年來(lái)的實(shí)踐充分證明了工程圖表征零件的合理性。此外，也由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平和工作習(xí)慣等方面的原因，二維圖紙不會(huì)在短期內(nèi)全部消亡。以下是對(duì)二維CAD系統(tǒng)和三維CAD系統(tǒng)的分析比較： (1)三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。它所表達(dá)的幾何體信息越來(lái)越完整和準(zhǔn)確，能解決“設(shè)計(jì)”的范圍越廣。產(chǎn)品的三維模型可以直接通過投影生成二維工程圖；三維CAD系統(tǒng)的模型包含了更多的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，通過賦予零部件一定的物理屬性，就可以進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析和各種物性計(jì)算，并為后續(xù)設(shè)計(jì)制造模塊(如數(shù)控加工等)應(yīng)用，使用戶在采用三維CAD造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就能反映實(shí)際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程，成為實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基礎(chǔ)。 (2)三維CAD系統(tǒng)具有更高級(jí)的造型工具，能夠構(gòu)造各種復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，支持產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“自頂向底”和“自底向頂”等設(shè)計(jì)方法；三維CAD系統(tǒng)采用的三維特征和參數(shù)化功能還可以更加準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，使設(shè)計(jì)過程更加符合設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)習(xí)慣和思維方式。 (3)三維造型系統(tǒng)能方便地與CAE系統(tǒng)集成，支持結(jié)構(gòu)分析的前后處理和設(shè)計(jì)仿真等復(fù)雜設(shè)計(jì)過程，方便地與工藝和輔助制造系統(tǒng)集成，能提供數(shù)控加工所需的信息，如NC代碼，實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM的集成。 (4)三維CAD系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)較貴；需要巨大的信息存儲(chǔ)空間，對(duì)硬件的要求較高；對(duì)用戶的知識(shí)和操作技巧要求較高，掌握起來(lái)比較困難。 可見，三維CAD系統(tǒng)有其自身巨大的優(yōu)越性，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的發(fā)展，性能價(jià)格比的不斷提高，這種優(yōu)越性會(huì)越來(lái)越明顯4三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)通過實(shí)際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會(huì)到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中具有更大的優(yōu)勢(shì),具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn): 4.1 零件設(shè)計(jì)更加方便 使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件,既方便又快捷,避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動(dòng)畫演示出來(lái),使人一目了然。4.2 裝配零件更加直觀 在裝配過程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)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(shí)候,可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示,對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的,可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求,及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。4.3 縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期 采用三維CAD技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造,而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息,使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了35倍。同時(shí),三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力,能夠通過快速重構(gòu),得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。4.4 提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量 由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時(shí)采用CAD CIMS組織生產(chǎn),機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針和優(yōu)化設(shè)計(jì)等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí),大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。5CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5.1 零件與裝配圖的實(shí)體生成 5.1.1 零件的實(shí)體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實(shí)體模型。在許多具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實(shí)體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對(duì)簡(jiǎn)單的零件,可通過對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,將其分解成若干基本體,對(duì)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型,之后再對(duì)其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算,便可得出零件的三維實(shí)體模型。 對(duì)于有些復(fù)雜的零件,往往難以分解成若干個(gè)基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多,導(dǎo)致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維實(shí)體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構(gòu)造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實(shí)體造型中通過拉伸或旋轉(zhuǎn)得到新的“基本體”,進(jìn)而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實(shí)體造型。5.1.2 實(shí)體裝配圖的生成。在零件實(shí)體構(gòu)造完成后,利用機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析過程中的資料,在運(yùn)動(dòng)的某一位置,按各零件所在的坐標(biāo)進(jìn)行“裝配”,這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實(shí)現(xiàn)。5.2 模具CAD/CAM的集成制造 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機(jī)床到數(shù)控機(jī)床和加工中心,從人工設(shè)計(jì)和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。同時(shí),模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個(gè)現(xiàn)代制造技術(shù)。 一個(gè)完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個(gè)功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動(dòng)態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),進(jìn)行統(tǒng)一管理,而實(shí)體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來(lái)源之一。5.3 機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用機(jī)械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)/運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后,才能由CAE解決設(shè)計(jì)的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運(yùn)動(dòng)特性、干涉、碰撞問題和動(dòng)態(tài)特性等。6CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)6.1 CAD前沿技術(shù)6.1.1 圖形交互技術(shù) CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應(yīng)手。一個(gè)友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)計(jì)師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標(biāo)菜單、“拖放式”造型、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計(jì)師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別和特征手勢(shì)建模等新技術(shù)也正在研究之中。 6.1.2智能CAD技術(shù) CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動(dòng)。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計(jì)在運(yùn)用知識(shí)化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識(shí)的設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù),及時(shí)準(zhǔn)確地向設(shè)計(jì)師提供產(chǎn)品開發(fā)所需的知識(shí)和幫助,智能地支持設(shè)計(jì)人員，同時(shí)捕獲和理解設(shè)計(jì)人員意圖、自動(dòng)檢測(cè)失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設(shè)計(jì)新手也能做出好的設(shè)計(jì)來(lái),現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新設(shè)計(jì),人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中,用智能設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。 6.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用,設(shè)計(jì)人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計(jì)效果,可直接操作模擬對(duì)象,檢驗(yàn)操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的碰撞等問題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進(jìn)行加工、測(cè)試、仿真和分析,以評(píng)價(jià)其性能,可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和成本、外觀等,基于虛擬樣機(jī)的試驗(yàn)仿真分析,可以在真實(shí)產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時(shí)代繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向.另外,隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計(jì)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造,已成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。6.2 CAD 軟件的發(fā)展趨勢(shì)新一代軟件的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在三方面：6.2.1規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化)規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化)的趨勢(shì)應(yīng)體現(xiàn)在幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化) 、數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)化和CAD資源的規(guī)范化等。數(shù)據(jù)模型應(yīng)采用STEP標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著STEP標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步完善，它對(duì)于幾何數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)模型的思想將作為新一代CAD系統(tǒng)的開發(fā)指南?？恳郧暗囊恍?biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)無(wú)法完全滿足CAD數(shù)據(jù)交換的要求。目前，參數(shù)化特征模型的傳輸還是一個(gè)世界難題，在STEP標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，相信這一點(diǎn)能有所突破。這里所說的CAD資源主要是指各種標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)庫(kù)等。它是各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，是工程設(shè)計(jì)中的重要依據(jù)。6.2.2智能化特征造型和參數(shù)設(shè)計(jì)的采用即是智能化方面的進(jìn)步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們?nèi)ナ褂茫膊辉賹⒄季€面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一起，而忽略其內(nèi)在聯(lián)系。特征和參數(shù)的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個(gè)更聰明的助手。CAD軟件應(yīng)該成為真正的“傻瓜型”軟件。應(yīng)該更大限度地將工程數(shù)據(jù)概念集成到數(shù)據(jù)模型中，例如目前，CAD軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問題，而對(duì)于后續(xù)分析、CAPP和加工的需要還考慮得不夠。智能化的結(jié)果也使得計(jì)算機(jī)更有人情味。6.2.3集成化集成化是當(dāng)今CAD技術(shù)發(fā)展的又一大趨勢(shì)。CAD技術(shù)不是孤立的。首先，它集成了計(jì)算機(jī)軟硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、外圍設(shè)備、圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)。同時(shí)，它又不斷和CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝流程規(guī)劃) 以及MIS(管理信息系統(tǒng))、PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理) 、MRP( 制造資源管理)等系統(tǒng)相集成。由于Internet 的發(fā)展，使得這些設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)。如何構(gòu)造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)將會(huì)是