计算机辅助设计及制造技术范文

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关键词：计算机辅助设计；计算机辅助制造；口腔修复

随着计算机技术的飞速发展，口腔修复技术发生了由手工制作到数字化加工的革命性转变。计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）、计算机辅助制造（ComputerAidedManu-facture，CAM）技术（以下简称CAD/CAM技术）源于70年代末，法国苏黎世大学牙科医生Prof.W.Mormann和口腔医学计算机专家M.Brandestini研发了用于口腔的CAD/CAM，开创性地将计算机辅助设计与制造技术引入口腔修复的设计与制作中[1～4]。计算机辅助设计与制造技术是将光电子技术、计算机微信息处理技术及数控机械加工技术集于一体的口腔修复技术，此技术的应用大大缩短了治疗周期，提高了修复体的精密度，减少了患者就诊时间和次数，提高了修复体的制作效率[4～6]。本文就几种常用CAD/CAM系统的特点、数据采集、输出方式、设计制作及临床应用与数字化牙科的未来展望等方面进行综述。

1几种常用CAD/CAM系统的特点介绍

1.1Cerec系统

德国Sirona公司开发的CAD/CAM系统的数字化印模技术可追溯到1987年第一台基于激光三角测量原理而推出的Cerec1系统，到2010年推出的基于短波蓝光原理的第四代CerecAC系统，2012年8月推出的基于连续立体摄影技术的CerecOmnicam口内扫描系统以及最新的技工室inEosX5五轴系统，其带有模型定位功能和开放式接口，特点是扫描速度快、操作范围大，具备自动图像捕获功能[7]。

1.2Lava系统

由美国3MESPE公司研发，分为椅旁和技工室系统两部分。LavaTM椅旁口内印模扫描仪是近年来由3MESPE公司研发的口内印模扫描系统[7]。该系统以激活波前采样（activewav-efrontsampling，AWS）为原理，在牙齿上方挪动摄像探头获得牙齿的形状，通过改变轴向位置，计算摄像探头与牙齿的距离，利用单镜头图像得到三维信息。技工室系统扫描仪由带有白光的光栅投影采集模型上的数据，然后通过DentalWingsLavaDe-sign5.0软件进行三维设计，最后运用自带的LavaCNC500切削机设备进行加工[8]。

1.3Everest系统

该系统是德国Kavo公司专门针对技工室设计的CAD/CAM系统，扫描仪采用多角度光栅投影技术，可以对石膏和蜡型进行扫描，扫描特点是光栅从15个角度进行投射，然后用CCD传感相机记录并形成三维数据。软件设计时可识别倒凹，配备了多种工具，如全冠三维层次等，具备多种功能，如模拟咬合功能等。Everest系统的CAM设备由五轴联动装置构成，具有运作距离长和操作角度大的特点。

1.4Wieland系统

该系统的扫描仪软件系统源于DentalWings。其切削设备在国内市场最常用的是ZenotecMini和ZenotecSelect两套设备。ZenotecSelect分为储料仓和工作仓两部分，五轴联动，不需换盘，可实现全自动化操作，切削精度可达5μm。

1.5Procera系统

由瑞典的Andersson教授发明[9]。该扫描仪采用锥光偏振全息技术，可采集高精度的数据，而软件中自动化的倒凹封堵工具和实时提醒功能能确保设计加工的修复体达到最佳精密度与准确度。Procera系统采用远程终端的集约化加工方式，其加工单冠和贴面的特点是先复制耐火代型，然后采用超高压方式将氧化铝或氧化锆材料均匀压覆在代型表面，最后进行CAM切削加工。

2CAD/CAM系统的数据采集

2.1接触式扫描系统

即扫描探头与模型直接接触的扫描方式，优点是具有较高的扫描精度，缺点是扫描效率较低、测量时间较长、成本较高[10]。目前这种系统已淡出市场，其代表系统是Procera的Piccolo和Forte。

2.2非接触式（光学）扫描系统

包括三维激光扫描、光栅投影测量法、莫尔条纹法、云纹向移法、数字散斑相关测量法、立体摄影测量等[11，12]。光学扫描的优点是具有较高的扫描效率和精度，缺点是存在扫描盲区。目前CAD/CAM/RP扫描系统的主流仍然是非接触式（光学）扫描系统。

3CAD/CAM系统的数据输出方式

3.1封闭式系统

指CAD输出的数据必须使用厂商提供的专用CAM数控加工设备和相应材料。目前市场上主流的封闭式系统有Cerec3、Procera、Cercon、Wol-ceram-epc、GN1、Lava、DCS、Dux等[13]。

3.2开放式系统

指系统只提供CAD程序和输出STL通用格式的数据包，用户可自行选择所需的CAM设备和加工材料。目前市场上最常见的是3Shape系统，此外还有Digident、Etkon、Prefactory、Xawex、Dntalwings以及西诺德新开发的inEosX5系统等。

4CAD/CAM系统的设计制作

4.1计算机辅助设计

即在视频模型上完成修复体的计算机蜡型。CAD研究较成熟的冠的设计，包括外表面、内表面及内外表面结合部分的设计。大多数系统带有标准牙数据库，并以此为依据进行外表面的设计。4.1.1生物再造根据剩余牙体组织的外形、邻牙外形和设计软件数据库来获得修复体的外形。其特点是简单易行，能获得较好的修复体外形，但受基牙剩余牙体组织的形态轮廓、邻牙形态和位置的影响，形态个性化程度较低，多用于后牙修复体形态的设计。4.1.2镜像复制将同一牙弓对侧同名牙的形态镜像复制来获取修复体的形态。相对于生物再造来说，其具有更好的个性化特征，但需要对侧同名牙形态完整、排列基本对称，可用于前、后牙修复体的形态辅助设计。4.1.3复制模式通过复制牙体预备前的形态或诊断蜡型来获得修复体的形态，其形态的个性化程度高，设计灵活，但是需要基牙牙体预备前形态完好或者事先制作诊断蜡型，可用于前、后牙修复体的形态辅助设计。

4.2计算机辅助制造

将计算机蜡型转换成修复体，替代包埋铸造或装盒充填热处理等工序。目前的CAD/CAM系统大多采用3.5～5.0自由度的精密数控机床，可铣削陶瓷或合金，加工嵌体、瓷贴面、全冠、固定桥等修复体。

5CAD/CAM全瓷修复技术的临床应用

5.1应用步骤

（1）数据采集（直接数字化印模或间接印模，模型扫描）；（2）对数据进行三维软件设计；（3）输出设计好的数据，并进行CAM加工。

5.2CAD/CAM全瓷修复适应证

可针对牙体缺损、牙列缺损、牙列缺失、前牙美观修复的患者。

5.3可制作的修复体种类

嵌体、高嵌体、部分冠、3/4冠、全冠、后牙、前牙、贴面、带有解剖形态的多单位聚合树脂桥体、二氧化锆瓷桥、蜡型等。

5.4CAD/CAM不同材料的适应证

（1）陶瓷类的适合做嵌体、高嵌体、贴面、全冠、部分冠、桩冠联合修复。（2）树脂类的适合做暂时多单位树脂桥体、树脂蜡型。（3）氧化锆、氧化铝类的适合做氧化锆全冠、内冠、精密附着体、种植个性化基台。

6数字化牙科的展望

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【关键词】计算机辅助技术;　机械设计制造;　影响　;效率;　质量

计算机辅助设计技术（CAD）指的是借助计算机以及图形设备辅助设计人员设计工作的技术，并过多年的发展，已经广泛应用在各个行业领域，并且在机械设计制造当中的应用有显著的优势[1]。随着信息技术的发展，计算机辅助设计日益成熟并且应用在机械设计制造环节，计算机辅助设计以及机械设计制造之间的结合也成为一个热点研究内容。

1机械设计制造的概述

机械设计制造包括机械设计以及机械制造两个环节。机械制造指的是生产制造机械设备，例如机床、测量仪表以及测量仪器等。机械设计指的是在使用机械设备的条件下，对机械设备工作的原理、构造部件以及设备结构加以分析与优化，最后将含有技术的文件加以描述，反应机械制造的整体过程[2]。随着我国经济社会的持续发展，机械设计制造环节也取得长足的发展进步。根据当前机械设计制造的具体情况，正面临着自动化数控的发展趋势，其中最可以体现出机械设计制造环节自动化发展趋势的就是虚拟化发展。所谓虚拟化指的是通过使用计算机技术来模拟机械设计制造整个过程，从而改进机械设计制造的效率[3]。

2计算机辅助设计在机械设计制造中的应用优势

2.1有利于提高机械设计制造的工作效率

在机械设计制造环节使用计算机辅助技术，能够将复杂几何图形转化为简单图形，并且还能够将实现复杂运算的简单化，从而简化设计人员的工作，进而提高机械设计制造的工作效率。通过应用计算机辅助技术，还可以实现机械重组功能，实现新零件开发[4]。除此之外，通过计算机辅助技术有利于修改机械设计。这是因为通过应用该技术，一方面能够在旧环境下实现新的设计，另一方面还能够根据已有零件位置实现新零件设计，显著改善机械设计便利性，也能够为修改错误零件提供便利。

2.2有利于提高机械制造产品的质量

机械设计制造当中使用计算机辅助设计，能够显著改善机械设计制造便利性，还能够及时完善错误零件，从而显著改进机械零件的品质质量，保证机械设计制造产品质量[5]。除此之外，随着我国技术水平的进步，机械设计制造也持续发展。通过运用计算机辅助设计技术，可以进一步实现设计水平的改进。因为机械设计制造水平好坏会直接影响到机械制造产品质量，所以通过运用计算机辅助设计技术有利于确保机械制造产品质量安全。

3计算机辅助设计在机械设计制造中的应用

3.1计算机辅助设计在机械设计制造中的应用

第一，图形符号的设计使用。机械设计人员在设计的过程当中，通常情况下会大量使用各种图形以及符号，这是导致机械设计日益复杂的一个重要原因。如果使用计算机辅助技术，能够让机械设计人员将需要使用的各种图形以及符号编排到一起，然后着手开始设计工作。这样一来就可以显著减少设计所需要的时间，同时也有利于机械设计人员顺利完成设计。除此之外，通过在机械设计制造的过程当中运用计算机辅助技术，还可以避免机械设计人员设计时出现零件不够统一的问题。第二，绘图。绘图对机械设计制造来说有重要的价值。通过运用计算机辅助技术，一方面显著缩短绘图的时间，从而改进工作效率，另一方面也能够改进绘图质量。第三，三维造型。设计人员在设计的过程当中，尤其是使用实体造型方式完成设计的时候，如果能够合理运用计算机辅助技术，就能够为机械设计人员的设计提供便利，并且还可以具体呈现出来。这样一来可以大幅度改进机械设计人员的设计效率。除此之外，机械设计人员如果在设计过程当中遇到问题，也能够借助于计算机辅助技术进行分析与解释。

3.2实例分析

在此以汽车覆盖件模具的设计为例，具体分析计算机辅助技术在机械设计制造领域的应用。在汽车的设计制造环节，汽车覆盖件模具设计有着非常重要的影响。可以说汽车覆盖件模具的设计质量优劣会直接影响到汽车整体的设计与制造。机械设计人员在设计汽车覆盖件模具的时候，容易遇到这个问题，也就是设计得到的实物造型往往同工艺人员具体施工的过程发生违背。一旦发生这方面的问题，不仅容易导致返工从而提高汽车覆盖件模具设计的成本，还会显著延长设计周期，甚至延误产品生产的时间，从而严重削弱生产企业的市场竞争力，甚至影响企业的长期发展。所以汽车覆盖件模具的生产企业要想实现持久稳定的发展，就需要采取针对性的应对措施，从而有效避免出现这方面的问题。在这一过程当中，通过运用计算机辅助技术，可以有效解决这方面的问题。具体的应用步骤方面，汽车覆盖件模具的设计过程主要分成模具设计以及图纸制作这个两大部分。其中对汽车覆盖件模具设计环节，需要在分析市场需求的基础上进行；在图纸制作环节，需要首先分析模具的结构以及热度等问题。在这两个环节通过使用计算机辅助技术，可以对设计当中发生的错误进行及时的修改，从而有效避免后期返工问题，显著改进设计工作的效率。下面以汽车的车门设计为例，具体分析计算机辅助设计在汽车覆盖件模具的设计环节进行应用的常规步骤。首先是设计汽车零部件，并且借助于使用计算机辅助技术当中的相关软件建立同汽车车门的几何模型。其次是使用特定测量方式，对于构建的几何模型做好分析，完成相关数据的采集与处理。最后是借助于计算机辅助技术来实现模型的重建，并且控制模具数控加工，从而几块汽车车门的设计以及加工速度。

4结语

根据上述对计算机辅助技术对机械设计制造影响的分析，能够看出通过应用计算机辅助技术一方面能够改进机械设计制造水平，另一方面还能够提高生产效率，并且保障机械制造产品质量水平。所以在机械设计制造过程当中，应当大力推广应用计算机辅助技术，尤其是我国目前正处于现代化建设的关键时机，提高机械产品设计制造质量与效率有着重要的现实价值。

作者:曾晨 单位:安徽三联学院

参考文献：

[1]马军.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用探讨[J].煤炭技术,2011,11(5):249-251.

[2]潘桂根,敖四江,徐琳.计算机辅助技术在农业机械设计中的应用[J].南方农机,2011,12(6):43-44.

[3]傅方波.计算机辅助设计技术在机械设计中的应用解析[J].科技传播,2014,10(6):212-210.

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关键词：建筑工程；工程设计；高新技术产业；自动化控制；计算机辅助设计

1自动化控制概述

随着现代化进程的加快，电子计算机应用的普及，自动化控制开始冲击着人们的视野及现实生活。它应用到社会的各行各业：工业、农业、国防等领域。由于它与人们的生产、生活密切联系，因而发展迅猛，现在已成为了高新科技产业、先进制造技术的重要组成部分，在现代起到前所未有的巨大作用，使得社会生产率以成倍的速度飞速提高。自动化的出现，使人类走上了省时省力、高效便捷之路。自动化控制理念的引入以及电子计算机的普及，使得社会生产力与九十年代相比提升了一大截。何为自动化控制？简言之就是非人工控制，即不需要人亲自动手的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动化控制体现在过程自动化、机械制造自动化、管理自动化三方面，例如我们常涉及的电气自动化设备、自动生产线、可编程控制及其网络、计算机辅助设计、制造及计算机监控管理系统等领域。自动化控制已成为现代化实现的条件和标志。随着1946年第一台电子计算机ENIAC的诞生，自动化控制加快了它的进程，十几年后，工业方面出现了自动开关、自动作业、数控机床、加工中心、自动化仓库、计算机辅助制造、计算机辅助设计及之后的人工智能机器人等，开始它从机械制造向智能制造的转变。而在建筑工程的设计领域，应用最广泛的便属计算机辅助设计了。

2计算机辅助设计

2.1计算机辅助设计的概念及应用

CAD是ComputerAidedDesign的缩写，即计算机辅助设计，指设计人员在计算机、图形设备界面上进行设计工作。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD功能强大，多个行业、领域均有用到。如建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工中的工程制图；精密零件、模具、设备的工业制图；服装加工中的服装制版；电子工业中的印刷电路板设计等诸多领域。它有强大的、开放的用户界面，以此为平台供用户发挥各自专业的技术特点。在建筑工程中，应客户要求，设计通常要用计算机对不同方案进行比选；各种文字的、图形的、数字的设计信息电子格式，都需存储、修改、成图，且能快速检索。设计人员通常利用CAD从草图开始设计，将草图变为工作图，繁重工作由计算机辅助完成；CAD可以完成图形的编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等有关的图形数据加工工作，由CAD自动产生的设计结果，便于设计人员快速作出图形，并可及时快速修改完善。

2.2计算机辅助设计应用实例———桩位平面布置图中桩位编号的实现

2011年3月河北神池房地产开发有限公司在河北省平山县拟建神池商厦项目商业综合楼。高层部分设计采用框剪结构，筏板基础，设计要求处理后复合地基承载力特征值fak达到430kPa；多层部分设计采用独立基础，框剪结构，设计要求处理后复合地基承载力特征值fak不小于400kPa。我公司承担了该工程的地基加固处理工程设计与施工任务，设计采用素混凝土桩进行地基处理，经计算，确定复合地基面积置换率为9.5%，设计总桩数为2632根。设计方案需附《桩位平面布置图》，其中每一根桩都需按顺序编号，二千多根桩，我们在CAD中使用编号命令，仅用了一分钟，从左至右，从上至下，准确、快速，使设计人员从单调、重复的编号工作中解脱出来，把主要时间和精力用在设计理念、设计方案、关键参数的思考上，快速交出用户满意的作品。而在该工程施工时，根据现场实际地质情况及设计要求，共完成素砼桩4083根。如此大的变更，我们借助计算机辅助设计，仅用4个小时就完成了设计方案的修改。在CAD中重新布桩后仅仅一分钟即完成了桩位的重新编号。在CAD中调用一个“count”的程序小插件即完成了此项编号任务，由此可见它功能的强大。早在上世纪九十年代，我们所画的《桩位平面布置图》是通过直尺、三角板、圆规等工具手工绘制的，加班熬夜也需三四天才能完成，若需修改，只能重新再画，远不能满足用户需要，跟不上社会进步的步伐；进入二十一世纪后，计算机大范围普及，借助计算机辅助设计，运用三、四个小时便可完成《桩位平面布置图》的绘制，而当时给桩位编号时所用时间视布桩多少一般在三十分钟以内。该小程序使CAD实现了《桩位平面布置图》中桩位的半自动编号，即人工指定编号位置，CAD自动流水编号。虽是半自动，但相比手工绘图编号，已大大节省了人力。而我们现在所用的“count”小程序，已实现了编号完全自动化，编号完成时间快到以秒计算。随着科技进步，外部程序的功能提高、改进后，仍可在CAD中调用。由此可见CAD可以顺应社会的发展变化，不断提高自身以满足用户要求。

2.3计算机辅助设计的意义

计算机辅助设计已在建筑设计中广泛应用，非常普及，已到了缺之便无法工作的境地。CAD在设计领域已无人不知、无人不晓、无人不用。在建设过程中设计是建设的灵魂，是其必要的前期阶段，施工则是人们理念、目标的实现，是实体的建设。在建筑行业，自动化控制已成为其不可或缺的左膀右臂。

3结束语

分析表明，将自动化控制中的计算机辅助设计这一强大工具应用到设计工作中，会使得设计人员省时省力，修改便捷，作品准确、美观。因此我们应重视CAD的应用，熟练掌握该项技能，使其成为设计人员的必备技能，让CAD为我所用。在现代社会，高质高量高效，就代表巨大效益，而要实现此目标，自动化控制功不可没。自动化控制改变了人们的工作理念及工作方法，使我们能够高效完成工作任务。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]ShamTickoo.万水计算机辅助设计技术系列：AutoCAD命令详解与问题剖析[M].齐舒创作室，译.北京：中国水利水电出版社，1998.

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关键词：计算机辅助工业设计（CAID）；3D打印技术；工业设计

工业设计经过一百多年的发展已经从最开始的对批量生产的工业产品的材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工、装饰等的单个产品的设计发展到一种创造性活动，目的是为物品、过程、服务以及整个生命周期中构成的系统的设计，这种设计将会对人类的生产生活方式产生更大更广的影响。国内的工业设计从八十年代开始，受工艺美术的影响较深，无论从设计方法还是表现技法等方面。到了九十年代，随着中国改革开放的推进，国内的生产制造技术和工业产品的生产都到了一个蓬勃发展的阶段，而且出现了以计算机技术为支柱的信息技术的发展，计算机辅助设计已经被运用到设计、生产、制造等环节。这时也出现了最早的3D打印技术，直到二零一零年后3D打印技术趋于完善，被运用到很多领域，尤其是工业设计，设计师用3D打印技术打印设计的产品，缩短了产品设计的周期，省去了模型制造、审核的环节。通过计算机辅助工业设计和3D打印技术的结合，设计师可以很直观地对设计的产品进行测试、审核、检验，缩短了产品的开发周期，提高了产品投入市场的速度。

1计算机辅助工业设计

计算机辅助工业设计，简称CAID（ComputerAidedIndustri-alDesign）,来源于计算机辅助设计（CAD-ComputerAidedDe-sign）,是专门针对工业设计领域的创造性活动而言的。CAID，即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下形成的，与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。一个产品的设计流程大体包括:设计需求、市场调研、设计定位、草图、效果图、数据模型、实物模型、量产等阶段。这其中可视化部分占了很大比重，也是在这一阶段计算机辅助工业设计运用比较多。比如效果图阶段，会应用一些平面类的软件（Pho-toshop、Illustrator、Coreldraw）进行计算机辅助设计，做二维效果图，用三维软件（Rhinoceros、3DMax、Maya等）来做计算机模型，渲染三维效果图。数据模型阶段用一些工程类软件（Pro/Engi-neer、SolidWorks、CATIA等）做工程模型，直接为后面的生产制造做准备。整个产品从创造设计到表现，运用计算辅助设计会比以前的手绘效果图和手工制作模型节省很多时间，也更直观、高效。用计算机辅助设计做设计表现的技术和软件已经相当成熟，尤其是伴随着计算机硬件的升级换代和计算机辅助设计软件的智能化、集中化，未来计算机会完美呈现设计者的设计构想，不用去花费太多的精力和时间去学习各种软件建模、渲染技术。这样是技术对设计师的一种解放，让设计师可以把更多的精力集中到设计创造阶段。除了计算机辅助设计在设计表现方面的运用，我们应该更大化地拓宽计算机辅助设计的层面，比如在设计的前期调研阶段，可以运用计算机技术来进行信息的采集和分析，运用大数据来分析，帮助设计师进行设计定位，这样的设计定位会更加准确可靠。还有设计过程中对产品的人机工程学分析，只要有了数据模型，我们可以通过计算机辅助设计技术，用人体数据库对设计进行检验，提出更合理的人因工程分析数据，帮助设计师改进设计。这些都是计算机辅助设计技术应该发挥作用的方面。

23D打印技术与工业设计

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印技术在工业设计领域应用的相对较多。传统的工业设计进行到最后阶段会做一个手钣模型，用来测试和检验设计的可行性和合理性。做手钣模型一般要用一周时间，价格从几千元到上万元人民币，而且做出来的模型精度还不高。如果要涉及到开模，做一套模具将会花费更多的时间和更高的价格。如果运用3D打印技术，只需要一台3D打印机和相应的打印材料，就可以用几个小时的时间打印出精度高，复杂的模型。这样会大大缩短产品的开发周期和开发成本。随着3D打印技术变得越来越成熟，3D打印机越来越普及价格也越来越低，好多企业和设计公司都会配备一台3D打印机，甚至有一些3D打印公司专门针对家庭客户，当作是一个家电产品和玩具在销售。设计师发明了3D打印，3D打印技术助力了工业设计，可以说3D打印技术的出现会对制造业和工业设计产生根本性的影响，从目前的情况来看，3D打印技术已经在改变着这些方面，比如用3D打印技术打印的房子，改善了一些特殊环境下人类的居住条件；用3D打印技术打印的人体器官，将会改变一直靠捐献才能得到合适的人体器官的局面，让更多有需要的人得到帮助，延长了人类的寿命；用3D打印技术打印的衣服、饰品、鞋子等，这些打印产品的出现将会改变人类的生活方式。

3计算机辅助工业设计与33D打印技术的结合

计算机辅助工业设计与3D打印技术是相辅相成的，计算机辅助工业设计为3D打印技术提供数据模型，3D打印技术让计算机辅助工业设计从虚拟变成了现实。工业设计把计算机辅助设计和3D打印技术很好地结合了起来，这种结合将会改变工业设计的整个流程和方法，反过来，工业设计将使这两项技术走向更远，得到更广的运用。

4总结

通过对计算机辅助工业设计和3D打印技术在工业设计中应用的简单介绍和分析，我们可以基本了解和掌握一些情况，计算机辅助工业设计和3D打印技术应用在了工业设计的哪些环节当中，并起到了什么样的作用，甚至我们可以去思考和联想，未来的CAID和3D打印技术将会以什么样的作用来影响工业设计。笔者通过介绍实际参加的设计案例更直观地呈现了两项技术在设计过程中的作用。笔者也相信，工业设计的领域将会更加广阔，以人为本的设计理念将会涉及到各个行业，各个领域的先进技术和经验也会为工业设计拿来所用，以便促进工业设计的开发流程和方法。只要我们拥有一种不断创新的精神，相信未来中国的工业设计将会有更好的发展。

作者:郝建峰 单位:山西农业大学信息学院

参考文献:

[1]何人可.工业设计史[M].北京:高等教育出版社,2010.

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【关键词】CAD技术；机械设计；基本功能；应用领域；发展前景

一、基于点的几何模型

与逆向工程的流程不同， 基于点的几何模型的CAD/CAM应用无需建立常规的CAD模型， 具体的应用流程如图1所示。（1）对测量产品实物方式，测量产品实物后得到表面数据点集；（2）对测量数据进行处理， 直接得到基于点的几何模型；（3）对点模型实施系列CAD操作， 完成点型的设计修改， 得到新的点模型；（4）直接针对点模型进行CAM操作， 生成数控加工程序， 进而完成产品制造。

二、CAD的功能

CAD是一个可视化的绘图软件，许多命令和操作可以通过菜单选项和工具按钮等多种方式实现。它的工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、文本编辑、图像处理和图形的输出预览为用户的绘图带来很大方便。

（1）平面绘图功能。可以作用多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象，完成对实体的绘制，并对关键点进行编辑操作。

（2）绘图辅助工具。CAD提供了正交、对象捕捉 极轴追踪、捕捉追踪等辅助绘图工具正交功能是帮助用户方便地绘制水平、垂直直线；对象捕捉是帮助用户拾取几何对象上的特殊点；极轴追踪功能可以使所画斜线及在不同角度上定位的点变得更加容易。

（3）编辑图形。CAD具有强大的编辑功能，除基本的移动、复制、旋转、修剪、缩放操作外，可以轻松地对图形进行阵列、拉伸、延长对象、倒角、倒圆角等操作，变幻出更多丰富的效果。

（4）标注尺寸。可以创建多种类型尺寸，并对标注的外观自行设定。

（5）书写文字。能方便地在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，设定字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。

（6）图层管理。图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。图层的定义，是整个CAD软件最为关键的设置，合理的使用图层功能，既可以为绘图工作打下良好的基础，又可以大大提升绘图的质量。

（7）三维绘图。可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。CAD具有较强的三维功能，可以很方便的绘制轴测图，并可进行表面着色与阴影处理，使三维绘图功能也更加完善。

三、计算机辅助设计的发展及重要性

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机器生产的前提，同时也是决定机械性能的最主要因素，一部机器的质量及工作性能的好坏很大程度上取决于设计质量，狭义的机械设计仅指技术性的设计过程，广义的机械设计是指设计者根据使用要求和现有的条件，对机械的工作原理、结构、刚度和强度、各个零部件的材料和形状尺寸、以及方法、力和能量的传递方式等进行分析、构思和计算，并将其形成具体的描述以作为机械制造依据的工作过程。这不仅是一个创造性的工作，同时也是建立在丰富的成功经验基础上的工作，只有将两者结合起来，才能设计出高质量的机器。

20世纪60 年代初，麻省理工学院的一名研究生发表了题为《人机对话图形通信系统》的论文，首次提出了交互技术及计算机和图形符号的存储采用分层的思想，为CAD 技术的确立提供了理论支撑。随着这一理论的不断完善，众多行业的领军人物开始认识到计算机辅助技术的重大作用，并投入重金研发。美国的IBM公司开发了以大型机为基础的CAD 系统，该系统具有绘图、数控编制等功能，之后有关计算机辅助设计的研制与开发接踵而至，通用汽车公司研制出了用于汽车设计的DAC-1系统，洛克希飞机公司研发的CADAM系统，适用于不同阶段的飞机设计。

四、结论

计算机辅助技术能够使设计人员对本身的设计思维中的三维建模直接设计，设计理念中存在数据集合参数与设计的思路，便能在三维建模中研究、分析如何整体设计机械的过程，让设计数据得到统一使用，争取分析出更理想、完善的设计思想与方案。在使用CAD技术进行机械设计时，把已经建立且完全统一的数据库作为基础，对整体的零部件和设计进行各方面的探析，从长远方向来观察，CAD技术在以后的发展道路中必定取代其他的绘图软件。随着计算机技术不断的提高，网络信息的便利性、普及化及多媒体的使用情况，CAD技术已经慢慢朝着标准、集成、开放、智能等多方面快速发展，如何正确对待CAD技术的发展，对目前技术领域CAD绘图软件的开发以及企业怎样准确的应用规划自身的CAD技术系统，具有思考的意义。

作者简介：闫小磊，女，满族，1982年12月生，籍贯：吉林省吉林市；2006年毕业于吉林师范大学计算机专业 辽宁工程技术大学硕士研究生。

参考文献：

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【关键词】计算机辅助设计；三维CAD；应用

1.概论

开始于上世纪50年代后期的计算机辅助设计技术，从最初的仅仅被简单的作为图板的替代品到70年代的二维制图过度到三维建模再到现在的集产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造、数据管理于一体的智能CAD技术，计算机辅助设计经历了一个漫长又曲折的发展历程。在今天，CAD技术越来越广泛的用于生产中。那么，CAD技术究竟有怎样的优势，它又是如何在生产中起到积极作用的，而它的发展趋势又是怎样的呢，本文稍后将对以上问题进行浅谈。

计算机辅助设计（CAD-Computer Aided Design）指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）应用领域：机械、汽车、航空航天、电子、建筑工程、轻工、纺织、服装、家电、体育、文艺等。

1.1 CAD/CAM在制造业中的应用

变量设计和参数设计。

设计人员可以利用这些功能，方便地完成几何相似，尺寸不同的产品设计工作，形成系列产品。在概念设计的草图打样阶段，设计人员可以利用CAD系统的几何元素定义和编辑功能勾划草图。在设计构思过程中，它将帮助设计人员思考，使之逐步深化、细化。草图构成之后，再逐步添加几何约束条件，尺寸约束条件，最终完成设计工作。

装配。

在装配件——组合件、部件和整台产品的设计中，计算机辅助设计系统的优势更为明显。在装配件设计中，还可以发挥CAD系统的图形功能，对装配件进行空间协调工作。利用干涉检查功能，及时发现干涉部位和干涉量大小，纠正设计中的错误，不必等到原准样机组装时再进行纠正。

逆向工程。

逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。

通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用CAD技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。

数控加工。

从几何建模中获取几何信息，输入加工工艺信息，生成数控加工指令，传输给数控加工装置控制加工过程。

有限元分析。

对机电产品的动静特性进行分析，并进行机电产品性能计算机仿真，寻求出机电产品结构上的薄弱环节。

模具设计。

模具设计模块支持典型的塑料模具设计的全过程，即从读取产品模型开始，到如何确定和构造拔模方向、收缩率、分型面、模芯、型腔、滑块、顶块、模架及其标准零部件、浇注系统、冷却系统、模具零部件清单等。

1.2 CAD/CAM建模路线

随着CAD/CAM技术的发展，在建模技术方面共经历了以下几个阶段：

线框建模-曲面建模-实体建模-参数化特征建模。

1.2.1线框建模

线框建模是指在计算机内部以边、点来描述和表达产品，表示的是产品的棱边。其主要是利用基本线素来定义设计目标的棱线部分从而构成的立体框架图。

1.2.2曲面建模

曲面建模又叫表面建模（Surface Modeling），是对产品的各个表面或曲面进行描述，从而构造成产品模型的一种建模方法。

1.2.3实体建模

实体建模（Solid Modeling），是通过利用基本体素（如长方体、圆柱体、锥体、球体等）和扫掠体（拉伸体、旋转体、沿导线扫掠体、软管等）及其布尔运算构造几何实体的建模方法，其特点在于覆盖三维立体的表面与其实体同时生成，并且可以实现对可见边的判断，具有消隐的功能。

1.2.4参数化特征建模

特征是指零件上具有某种特定的功能并能被基本的加工方式加工成形的几何实体，它是工程环境中能运用几何和功能信息进行产品零件造型的关键要素，是集成环境中高层语义信息的载体和基本传输。

1.3常用的CAD/CAM软件

机械类：UG、Pro/E、Inventor、MDT、Solidworks、SolidEdge、AutoCAD

建筑类：Revit、ADT、ABD、天正、中望、园方、AutoCAD

1.3.1 UG（unit graphic）

起源于美国麦道（MD）公司，是一个集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统，适用于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。UG实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由切换，它具有很强的数控加工能力，可以进行3轴～5轴联动的复杂曲面加工和镗铣， 逐步成为当今CAD/CAM软件领域最有影响力、最有发展前景的软件公司之一。

1.3.2 Pro/Engineer（Pro/E）

美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation简称PTC）的软件。Pro/E软件以其先进的参数化设计、基于特征的实体造型深受广大用户的喜爱，该软件的应用领域主要是针对产品的三维实体模型建立、结构分析、以及模具设计等，用户界面简洁、概念清晰、逻辑性强，比较符合工程技术人员的设计思想与习惯，是目前国内企业和技术人员使用最广泛的CAD软件之一。

1.3.3 CATIA软件

CATIA软件是法国达索公司（Dassault）开发的产品。CATIA独特的装配草图生成工具，支持欠约束的装配草图绘制以及装配图中各零部件之间的连接定义，可以快速进行概念设计。该软件具有强大的曲面设计、有限元分析等功能，深受众多飞机、汽车行业企业的欢迎。

2.CAXA数控车曲线生成

曲线生成：（1）点的生成（2）直线的生成（3）圆弧与圆的生成（4）椭圆的生成（5）样条曲线的生成（6）正多边形的生成（7）公式曲线生成（8）二次曲线的生成。

3.结束语

经过长时间的忙碌和不懈努力，我翻阅了大量有关计算机辅助设计方面和机械专业的书籍，通过对这些书籍了阅读，不但完成了所做的毕业设计，还使自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对自己今后的工作有了许多的帮助。在做毕业设计期间，经常会出现一些自己从没遇到过的问题，使毕业设计的制作走到了死胡同。如果没有杨汉嵩老师和的督促和指导，以及同学们的帮助，凭我一个人的力量，想要完成这次毕业设计是很难的。所以我很感谢杨汉嵩老师和老师对我的指导和帮助。

【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.

[3]王隆太.机械CAD/CAM技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4]姚英学，蔡颖.计算机辅助设计与制造[M].北京：高等教育出版社，2002.

[5]唐承统，阎艳.计算机辅助设计与制造[M].北京：北京理工大出版社，2008.

篇7

1、 机械制造及其自动化。

研究方向：先进机械装备设计及加工技术、计算机辅助设计和制造的集成及相关技术、数字化产品设计与制造、机械动力学。

2、 机械设计及理论。

研究方向：机械设计与制造、计算机集成设计与制造、机械强度分析及现代设计方法、智能机械系统设计、产品生命周期管理、计算机三维图形学。3. 机械电子工程。

研究方向：有机电控制及自动化、机器人技术、机械系统动态测试与故障诊断、现代传感器与测控技术、机电产品设计与控制。

4、 车辆工程。

篇8

现代机械种类繁多，其结构形式千差万别，结构的复杂性也在逐渐增大。机械系统在功能上划分，可以分为传动系统、动力系统、操纵系统、执行系统、控制系统等，而每一个系统又可以根据需求的不同来细化为更小的子系统。与传统机械设计不同的是，现代机械设计在设计过程中不仅要对机械工作的原理、运动方式、能量传递方式等各个方面进行计算、分析、构思，同时还必须要在进行设计的过程中运用仿生学、控制论、美学、价值工程等多种科学知识，将这些看似与机械无关的科学知识，运用在机械设计中，从而使得机械在市场中获得更好的竞争力。

2计算机辅助机械设计方法

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）技术是电子信息技术的一个重要组成部分。因其具有计算机高速运算和快速绘图的强大功能而被广泛应用到工程设计及产品设计服务中，从根本上改变了传统的手工设计绘图方式，让设计人员从绘图板、绘图铅笔、丁字尺这些传统的设计工具中解脱出来，不仅降低了劳动强度，更是极大地提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。计算机具有运算快、计算精度高、有记忆、逻辑判断、图形显示以及绘图等功能，而人们则具有丰富的经验、无穷的智慧和非凡的创造力，两者相结合，有效地提高设计质量，缩短设计周期，极大地创造社会效益和经济效益，推动社会文明的进步。CAD系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是计算机辅助设计技术的物质基础；软件系统作为计算机辅助设计技术的核心，决定了系统所具有的功能。软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件处于整个软件的核心内层，它的作用是对计算机资源进行自动管理和控制，主要包括操作系统和数据通信系统等。支撑软件又称为软件开发工具，是一种软件工具系统，它的作用是帮助人们高效率开发应用软件。应用软件是用于解决各种实际问题的程序，它是用户利用计算机以及它所提供的各种系统软件和支撑软件自行编制的。计算机辅助机械设计首先要建立数学模型，虽然对于一般的机械零件有现成的数学模型可以使用，但对于没有数学模型的就需要建立正确的数学模型，这是成功进行设计的第一步；接下来，根据手工计算的步骤设计程序框图；然后根据程序框图用高级语言编制程序；最后进入程序调试环节，程序编好后，要对源程序及程序适用范围的边界、转折点进行试算，试算与手算结果要完全吻合。

3系统化机械设计方法

现代化机械设计正在向智能化、柔性化、系统化、信息化发展，而不再是把实现机械某一个单一的功能来作为设计的目标。从系统的角度为着眼点，机械系统设计过程中，为了让机械产品能够创造更高的经济效益和社会效益，必须要在产品制造技术、功能、性能等方面，充分利用先进的技术，让产品的结构产生质的飞跃。在对传统机械设备改造的过程中，系统化设计和控制技术的应用成为了不可或缺的重要因素。人们对于机械产品的功能的需求随着科学技术的飞速发展日益增多，这就导致了机械构造变得越来越复杂，产品寿命期逐渐缩短，机械产品更替的频率逐渐加快。尽管如此，机械产品实际上所展现出的功能仍然无法满足现代社会的需要。现在，计算机辅助设计已经广泛应用于整个产品设计的过程中，从最初的设计计算，到设计绘图，再到生产规划和加工制造，计算机辅助设计都充分表现了独特的优势并且成果喜人。然而，对于产品开发初期方案的设计，计算机辅助设计还是有着不足，不能完全满足设计的预期需求。如何让整个机械设计更加系统化，设计过程更有规律性，从而更好的应用计算机辅助设计，这是必须要考虑的问题。于是，系统化设计法应运而生，采用这种设计方法，可以将设计任务由抽象到具体，由浅入深进行层次的划分，然后对每一层次的既定目标和所采取的方法进行规划。系统化设计法的优势在于，每一个设计都是相对独立却又保持着有机的联系，这些个设计结合在一起，就构成了完整的机械系统设计。为使设计工作科学有效的进行，在机械系统过程中，首先要把一机械系统分解为若干个子系统，各个子系统相对比较简单，相互之间存在着联系，各子系统还可再分解为更小的子系统，以此类推，直至可以满足设计和分析的需要。系统分解时需要注意：首先要把握好分解数和层次。分解数太少和太多都不可以，太少则导致子系统仍很复杂，不利于进行模型化和系统优化，太多又会对总体系统的综合造成难题。其次，分界面不能过于复杂，可以在要素间结合枝数（联系数）较少和作用较弱的地方选择分界面。此外，通常机械系统工作时，能量、物料和信息三者之间存在着转换关系，从系统输入到系统输出的过程中，按一定的方向和途径流动，不可以中断或产生紊流，即便分解成各个子系统，它们的流动途径仍应畅通和明确，在设计过程中，必须保持能量流、物料流和信息流的合理流动途径。最后，需要了解到，系统分解与功能分解的不同。系统分解时，它把具有比较密切结合关系的要素结合在一起，其结构组成虽稍微简单，但其功能往往还有多项，每个系统仍是一个系统。而功能分解时，是按功能体系进行逐级分解，直至不能再分解的单元功能。

4结束语

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分析了初期计划设计技术、设计方案技术以及机械技术设计等机械设计应用技术，研究了计算机辅助设计与制造技术、数控加工技术、超高速切削技术和磨削技术、细微制造技术和纳米制造技术以及新型制造技术机械制造应用技术，以期为我国机械设计与机械制造应用技术的研究提供一些参考。

【关键词】机械设计 机械制造 应用技术

随着我国科技的不断发展，推动了我国机械制造技术的发展。机械设计在机械工程中占有重要位置，同时也是机械制造的基础，机械设计的质量直接影响到机械产品的性能，因此，在机械制造过程中，应当不断完善设计方法与制造技术，推动我国机械制造水平的不断发展。

1.机械设计应用技术研究

机械设计应用技术主要包括以下方面：①初期计划设计技术。机械设计的初期初期计划设计与计算软件设计的需求分析相当类似，通过了解所设计的机器，利用初期计划设计所提出的条件对机器提出基本约束条件。在进行机械设计前，应当调查和分析机械设计要求，以便了解设计机械所具备的功能，同时制定机械在制造过程中的注意条件，为机械制造提供服务。②设计方案技术。机械设计方案在机械设计中占有重要位置，同时也是机械设计的关键环节，直接体现了机械的性能。在进行机械的方案设计时，应当正确处理理论知识与机械实际运行间的矛盾，保证设计的机械在性能和功能方面达到设计要求，同时还应当考虑到机器的开发和创新能够被检验者所认识。机械的设计方案可以通过对了解机械运行原理，定位机械的基本结构，同时在了解机械的运动方式后来选择和设计机械的零部件，并设计工程制图，再进行初步设计检查。③机械技术设计。为了确保机械设计的质量，在进行机械设计时应当具备一定的技术要求，同时机械技术设计也是机械设计中要求相对较高的阶段。在机械技术设计阶段，应当注重对设计图纸的核对和计算，对机械设计的总图和相关部件草进行图严格意义上核对和计算。机械技术设计应当针对机械的功能来开展，保证采用的机械技术符合机械的性能要求。机械设计的技术设计上的一个细小漏洞，可能会对机械的使用功能造成一定影响，因此，在对机械设计的技术设计进行核对和计算时，应当杜绝出现疏漏，对于出现的疏漏，应当及时汇报进行校对和修正。

2.机械制造应用技术研究

2.1计算机辅助设计与制造技术

计算机辅助设计与制造技术简称为CDA/CAM技术，是上世纪制造领域中一项杰出成就，同时也是在制造业中融入计算机应用的一项成功示范。计算机辅助设计与制造技术综合了多门学科，同时计算机辅助设计与制造技术的发展相对较快，广泛应用于目前的机械制造业中，并也形成了相关产业。在机械制造业中应用计算机辅助设计与制造技术，有效促进了机械制造业的制造模式和市场形式的转变，在一定程度上推动了机械制造业的不断发展。

2.2数控加工技术

近年来，随着科技的不断发展，机械制造对零件加工的质量要求、产品形状和结构的要求不断提高，加上频繁的机械产品的改型，使得单件和中小批量的产品在机械产品加工中所占比例不断增大。为了降低单件和中小批量机械产品的生产成本，提高单件和中小批量机械产品的生产质量和效率，对机械产品加工机床的灵活性、通用性以及自动化程度提出了更高要求，促进和推动了数控加工技术的不断发展。数控加工技术是一种适用于高精度、零件形状复杂的单件和中小批量生产的高效、柔性的自动化加工技术。近年来，数控技术得到了快速发展，并广泛应用于航空航天领域、机车制造业、车床制造业已经中小批量生产的机械制造业中。机械制造中数控加工技术的应用，对促进和推动我国机械制造业的发展具有重要意义。

2.3超高速切削、磨削技术

近年来，随着机械制造要求的不断提高，超高速切削、磨削技术凭借其切削力小、热变形小、加工精度高以及加工成本低廉的特点被广泛应用于我国机械制造中，推动了我国机械制造业的不断发展。超高速加工技术通过采用超硬刀具和磨具，利用可靠实现高速运动的高精度、高自动化以及高柔性的制造设备来提高材料切削速度，实现提高材料去除率、加工精度以及加工质量的目的。

2.4细微制造技术和纳米制造技术

近年来，随着科技的不断发展，人们对工业产品提出了更高的要求，使得一些工业产品不断朝着功能集成化和外观小型化趋势发展，导致零部件的尺寸也在不断朝着微小化趋势发展。为了满足人们对工业产品的这种新需求，推动了促进了细微制造技术和纳米制造技术的不断发展，使得微型机械不断呈现出系统化的发展趋势，同时形成了微机电系统。

2.5新型制造技术

目前，新型机械制造技术主要包括以下技术：①少无夹具制造技术。在传统的机械制造过程中，通常需要使用大量的夹具来辅助机械的生产制造，不但会造成大量资金的浪费，同时在一定程度上也延长了产品的准备时间和生产时间，使得机械制造过程中出现“瓶颈”，提高企业的机械产品的生产成本，降低机械制造企业的市场竞争力。少无夹具制造技术在机械制造业中的应用，有着重要的学术意义和实验价值，能够有效减少或避免机械制造过程中夹具的使用，降低机械产品的生产时间和生产成本，为机械制造企业带来更大的经济效益。②虚拟轴机床技术。机械制造中的虚拟轴机床技术是机床和机器人的混合物，虚拟轴机床在结构方面与传统的机械制造机床有着较大差异，同时虚拟轴机床的模块化程度相对较高，其结构也相对简单，同时虚拟轴机床具备速度和动态响应快以及造价低廉的优势，对传统机械机床设备无法避免的固有缺陷能够进行有效地克服，有效提升机械产品的质量。

3.结束语

机械设计机械制造的基础，机械设计的质量直接影响到机械产品的性能，因此，在机械制造过程中，应当不断完善设计方法，同时不断加强机械制造制造技术，不断提升我国机械制造水平。

参考文献：

[1] 辛长德.数控技术在机械制造中应用及发展[J]. 科技创新与应用. 2012（08） .

[2] 邰金华.机械设计工程数据类型及其管理技术分析[J]. 锻压装备与制造技术. 2010（06）.

[4] 金培.浅谈技术接口与非标准设备设计的审核重点[J]. 有色冶金设计与研究. 2006（06）.

篇10

关键词： 模具；CAD；UG；辅助设计

中图分类号：TQ320.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310063－01

0 引言

在当今的生活中，很多工业和生活用品都离不开塑料制品，无论是代表高新科技的航天、汽车行业还是与人们生活关系密切相关的日用品领域，塑料制品都充当着至关重要的角色。塑料制品从发展初期到现在已经有了很大的改观，从简单到复杂，从单一到多元化，从手工设计到计算机辅助设计，无时无刻不体现了塑料制品在人们生产、生活当中的重要性。

在以往的塑料制品设计中，复杂的计算和不稳定的产品质量始终制约着塑料产品行业的发展，如今，有了计算机辅助设计，大大减轻了人们的设计负担，也可以用计算机的先进模拟技术预估产品的缺陷，从而事先对模具进行修改，避免生产时出现意外情况，缩短了生产周期，提高了一次试模的成功率。

1 产品结构及工艺分析

此零件为某电器中的一个零件，如图1所示，成型材料为ABS，产品外形尺寸为38.5mm×40mm×20mm，属于中小尺寸零件，在产品的左侧顶部开有一个圆孔，为了脱模方便，在保证使用的前提下把孔的方向开为竖直方向而不是曲面的法向，在零件内部有两个空心圆柱凸台，以便于和其他的零件装配，零件外表面是外观面，内表面没有要求，因此模具的型腔部分需要进行抛光处理。

2 模具CAD设计

2.1 零件的三维建模

首先用UG的建模模块对零件进行三维建模，如果有零件模型，则可以对现有零件模型进行三坐标测量，然后进行抄数建模，如果是二维工程图纸，那么直接按照图纸要求进行建模即可。建模结束后要对零件进行结构合理性评估，然后进行结构设计，最后进行拔模检测，最终得到图1所示的零件。

2.2 分型面设计

零件的分模，最主要的就是合理选择分型面，分型面的选择原则一般来说是取零件的最大截面处，此零件在选择分型面时，为了后续加工方便，再设计完分型段后要把分型段处的分割线设置为沿着坐标轴的方向，这样可以防止分型面的翘曲，减小加工难度，如图2即为设计好的分型面。

2.3 创建型腔和型芯

利用UG的注塑模向导可以方便的自动创建型腔和型芯，对型腔和型芯上不合理的结构进行修改，以达到方便加工的目的，对于细小的镶块要进行镶块设计，以降低模具的加工难度，提高模具寿命。修改后的型腔和型芯如图3、图4所示。

3 模架及标准件

UG的模架库里提供了种类齐全的标准模架，选择LKM-SG大水口两板模作为该套模具的模架，加入相应的标准件，利用UG的工程图模块导出工程图，制订完整的加工工艺，完成该零件的CAD模具设计。

4 结束语

利用计算机的辅助设计功能，可以有效的缩短模具的制造周期，提高一次试模的成功率，节省新产品的研发资金，为企业带来可观的经济效益，随着计算机技术的快速发展和模具行业的日益壮大，计算机辅助设计将得到越来越广泛的应用。

参考文献：

[1]谭雪松，新编塑料模具设计手册[M].人民邮电出版社，2007.

[2]王鹏驹，塑料模具设计师手册[M].机械工业出版社，2008.