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CAD技术在工业设计中的应用工业设计是将美学、工程学和商业战略相结合，通过创造和开发产品和系统，提升产品的外观、性能和质量，以实现客户需求和市场需求的完美融合。
CAD技术在工业设计中扮演着重要的角色，极大地促进了工业设计的进步和发展。
一、CAD技术简介CAD技术是一种基于计算机的辅助设计技术，利用数字化手段处理图形和图像，实现数据的编辑、计算、保存和传输。
CAD技术主要有二维CAD、三维CAD和虚拟现实技术，可以在计算机上进行数字建模、绘图和仿真，具有高效、精确、灵活等优点。
二、1.产品设计在产品设计中，CAD技术可以实现从概念到实物的快速转化，通过三维建模和渲染方式使设计师能够更加直观的呈现产品的外形和结构，这样可以减少设计中的误差和遗漏。
利用CAD技术可以进行快速的设计、分析和仿真，使得设计周期大大缩短，同时又能够保证设计的准确性和稳定性，从而提高产品的质量和性能，减少了较多的研发成本。
2.模具设计模具设计是工业设计的重要环节之一，因为模具设计的好坏直接影响着产品成本和质量。
CAD技术可以对模具进行三维建模，直观地展现出模具的结构和零部件的分离，提高了优化设计和调整的效率，也可以进行模拟仿真，预测出模具的变形和破坏情况，减少设计和制造过程中的失误，提高了生产的效率和质量。
3.生产工艺设计在生产工艺设计方面，CAD技术可以利用数字化建模进行工艺规划，通过模拟仿真环节中的装配过程、製程等，可以快速确定生产线的配置和生产流程。
在CAD的基础上结合虚拟现实技术，还能够进行物流规划以及吊装运输、成品鉴定等环节的模拟，避免了实际生产中的失误，减少了生产的成本和周期。
4.可视化展示在CAD技术的帮助下，工业设计可以利用虚拟现实技术将产品进行三维展示，实现虚实结合，从而使得消费者更好地了解产品的功能和特性。
同样也可以在三维建模的基础上运用渲染技术和特效技术，打造出更具吸引力的产品模型和动画，从而实现更好的品牌宣传效果，提升了市场占有率。
三维CAD技术在机械设计中的应用来源：机电在线发布时间：2009-4-16 9:10:49本文就装备制造业的振兴与三维CAD技术在机械设计中的应用谈一点看法，以供业内同行借鉴参考。
一、CAD技术应用的现状所有的设计都要画图，这是因为工程师无法完毅记住自己所作设计中的全部细节(那怕是较简单的)，用文字记载也不完整，因此图形表达就是唯一的方法。
这些图首先是给设计者自己看，为了记住和研究设计构思:其次是给别的工程师看，为了互相讨论交流:最后是为了给制造者看，为了将设计意图变成实物。
在设计的全过程中.原始构思是三维(3D)实体，这也是毫无疑问的。
但是，在传统的设计中，这两者之间的信息传递竟然完全依靠二维(2D)的图形表达。
以AutoC AD为代表的2D图形数字化软件对于CAD技术在我国的普及应用起到了重要的作用，也为今天CAD技术的发展奠定了十分必要的技术基础。
然而2D机械CAD技术没能解决传统设计中的一些问题，对提高设计质量的作用有限，那么影响设计质量和效益的一些问题是什么?笔者认为有以下几点:1、复杂的投影线生成对于绘制铸锻件毛坯的零件图，轮廓的相贯线和截交线画不明白，设计师经常在绘制2D图纸时相当头疼。
2、漏标尺寸，漏画图线即使经过几个人的审校，漏标尺寸和缺少线条的现象仍时有发生。
3、应力应变分析修改零件(如连杆)的尺寸是很轻易的，问题是怎么改。
要修改必须进行力学分析，否则这个连杆断了怎么办?国外的产品设计小巧轻，而我们的同类产品设计却傻大粗笨，且刚度不好。
4、数控加工处理经常有这样的情况，按照国外的产品成型制塑料制品，一眼就看出来不一样。
为什么?我们注塑模具没有给出足够的局部收缩鼻。
在这些复杂的三维问题上，依靠传统的2D设计方法无法解决。
5、设计的更新与修改CAD应用中的设计工程治理工作也变得日益重要，有些CAD应用单位，已积累了成千上万张的图纸，而且在继续增多。
这些文件中除了图形信息外，还有大量的设计参数等非图形信息，不仅要治理图形信息，还需要工具软件来处理这些复杂的设计参数治理问题。
三维CAD技术在机械设计中的应用及实践前景研究摘要：在完成机械设计任务的时候，我们最早是应用了三维CAD技术来完成这项工作，但是，随着科学技术的发展，机械设计方面能够应用的技术也越来越多。
经过长期的发展，三维CAD技术开始在机械设计中大放异彩，很多关键的地方需要依靠三维CAD技术来攻破。
本文主要是从三维CAD技术的概念出发，分析在今后机械设计发展的过程中，三维CAD技术有哪些是其他技术无法取代的优势，并分析三维CAD技术今后会向哪个方向发展。
关键词：三维CAD技术；机械设计；建模技术；参数化0。
前言设计者在利用三维CAD技术在应用过程中，能够通过仿真性设计与虚拟性设计，将设计效果达到最佳，有效解决产品在绘制过程中所存在的问题，提高产品设计质量。
在现阶段设计人员设计过程中，三维CAD技术是基础性技术之一。
1、机械技术在三维CAD技术的运用优势1、1设计作品更加直观形象在完成机械设计任务的时候，第一步就是按照实际需求，构建一套完整的机械模型。
在开始应用三维CAD技术之前，先应用正投影的方式把模型的二维图像绘制出来，之后再将二维图像塑造成立体的三维模型。
由于科学技术的发展，三维CAD技术也越来越成熟，因此各类三维辅助性的设计软件也出现在大众的视野中，这些设计辅助软件的出現使得设计作品可以更加直观地展现在用户面前。
1、2实现参数化和变量化设计进行三维设计工作的时候，设计工作人员必须要紧紧围绕着思维观念开展工作，同时要将参数设计以及变量化设计作为设计工作的重点。
从传统的设计模式中，如果需要对设计好的图纸进行修改，往往需要将整张设计图纸作废重画。
这样不仅要重新测量各零件的数据，加大了工作量，同时也增加了出错的几率，对于设计工作而言有很大的影响。
为了有效缩短设计所用的时间，同时也可以对图纸进行多次修改，保证设计作品的质量，我们可以采用三维CAD技术完成机械设计工作。
2、在机械设计中三维CAD技术的应用2、1模具的集成制造由于科学技术的不断进步、发展，制造行业技术也得到了明显的提升，正是因为整个社会都在进步，设计人员的设计工作也必须要跟上时代的脚步。
三维CAD技术在产品开发设计中的应用为了有效的解决造型设计与后续的工程设计、制造环节相脱节的问题,提出了一种在产品设计过程中采用Pro/Designer与Pro/Engineer 无缝连接的方法,为工业产品造型设计与后期的工程制造的连贯开辟了一个新的途径,其设计流程的过程为产品设计系统化提供行之有效的措施,从而缩短了产品设计开发周期,实现了产品造型设计的系统化。
引言产品的造型设计是一种与艺术、人文、历史、及自然等相结合的设计,这种设计宜用专门的图像设计类的软件,如Coreldraw,Photoshop,Painter,3DSMAX,ALIAS等。
这类软件通常是无太多的数据限制,比较自由、随意。
产品造型设计一般由艺术类的造型设计师来承担。
产品的结构设计是一种严谨的设计。
它要求数据准确,符合国家或国际标准,产品的每个尺寸及公差都是以数据为基础,不可差之毫厘。
这种设计是采用专门用于产品结构设计类的软件,如:AutoCAD,UG,Solidedge,Pro/ENGINEER,SolidWork等来完成。
尽管目前一些高端的设计软件,已经具备了产品复杂造型的设计与渲染功能,但要艺术类的设计师掌握并运用这类软件,至今还不是一件容易的事。
所以从事结构设计的设计师们大都是机械工程师出身,设计的思维与方式完全不同于造型设计师,他们思维是一种完全符合机械设计标准的设计思维方式。
那么,两种设计将如何在产品的设计中得到结合,且得到较好的结合,并且更好地完成从设计到加工程序的转换?成为我们进行产品设计所要考虑的问题。
1、CAD技术应用于产品设计作为工程技术与美学艺术相结合的一门新科学——产品造型设计,是现代工业产品设计中的一种现代设计方法。
它来源于社会的物质生产,与人类的工业性生产活动和日常生活紧密地结合在一起,随着人类物质生活和文化艺术水平的提高,产品造型设计渗透到社会的各个方面,从家庭日用品、家用电器、家具等,到各类生产设备、仪器仪表、办公用品及各类交通工具、公共设施等,产品造型设计已经成为现代工业产品设计中不可缺少的重要部分。
CAD技术在机械工程设计的应用探索随着科技的不断发展和进步，计算机辅助设计（CAD）技术在机械工程设计领域中的应用日益广泛。
CAD技术不仅可以提高设计效率和精度，还能够实现复杂设计和模拟分析，极大地推动了机械工程设计的发展。
本文将探索CAD技术在机械工程设计中的应用，并分析其优势和未来发展趋势。
1. 三维建模CAD技术可以通过三维建模，将设计理念快速转化为实体模型。
设计师可以根据所需的形状和结构，进行模型的建立和编辑。
传统的二维设计方式难以满足现代工程设计的需求，而CAD的三维建模可以更直观地展现设计效果，提高设计的可视化和真实感。
通过三维建模，设计师可以对设计进行更直观的评估和修改，节约了时间和成本。
2. 数值分析CAD技术可以进行各种数值分析，如有限元分析、流体力学仿真等。
这些分析可以帮助设计师在设计阶段就能够预测产品的性能和行为，以及解决潜在的问题。
通过数值分析，设计师可以及早发现潜在的设计缺陷，提高产品的设计质量和稳定性。
3. 自动化设计CAD技术能够实现自动化设计，能够快速生成设计图纸和工程图，避免了繁琐的手工绘图。
CAD还能够利用参数控制技术进行快速设计和修改，大大提高了设计效率和灵活性。
通过自动化设计，可以大大减少设计错误和缺陷，提高设计的一致性和可靠性。
4. 协同设计CAD技术可以实现协同设计，设计师可以通过网络平台进行实时的设计交流和合作。
这种设计方式可以有效地协调不同设计师之间的工作，提高设计效率和质量。
协同设计还可以实现设计过程的追踪和管理，保证设计项目能够按时按质完成。
二、CAD技术在机械工程设计中的优势1. 提高设计效率CAD技术可以快速生成设计图纸和模型，提高了设计的效率和精度。
传统的手工绘图方式容易出现误差和不一致，而CAD技术可以大大减少这些问题，保证设计的准确性和一致性。
2. 降低成本CAD技术可以利用数字化的方式进行设计和分析，避免了传统的纸质设计图纸和模型制作成本。
CAD技术在机械工程设计中的应用CAD技术是计算机辅助设计技术的简称，是指通过计算机技术和相关软件来协助人类完成设计、绘图和制造等工程技术活动的一系列技术体系。
在机械工程设计中，CAD技术被广泛应用，它能够大大提高生产效率，优化产品设计，降低成本，提高质量。
本文将从以下几个方面来探讨CAD技术在机械工程设计中的应用。
一、三维模型设计机械工程领域的产品设计执行的是三维模型设计。
经过理论计算和模拟实验后，能够验证设计方案的可行性，并且能够及时发现并解决潜在问题，大大降低了生产成本，提高了产品质量。
CAD技术中的三维模型设计功能能够实现标准件和非标准件的设计和组合，同时能够优化产品外观和结构。
二、数字化分析与仿真CAD技术还能够实现数字化分析和仿真，即使用计算机技术对设计方案进行动态仿真和数值分析，能够更好地优化设计方案，预测产品的性能和稳定性，有效降低产品开发周期和成本。
比如，在机械工程中，可以使用CAD技术对零部件进行强度分析、虚拟装配和运动仿真，从而为制造过程提供重要参考。
三、可视化表达CAD技术不仅可以在计算机上进行产品设计，在产前和产后还可以进行可视化表达，即将设计的三维模型转化为现实物品进行展示，能够更好地展示产品的设计理念和实际效果。
CAD技术也可以将产品模型通过虚拟和实体模型来实现沟通、协调，进而提高产品的设计质量和生产效率。
四、工程图形和技术文件CAD技术还可以用于制作机械制图和技术文件，包括平面图、正交图、立体图、剖面图等，以及加工工艺图、装配图、产品说明书、零部件清单等。
这些文件能够准确描述产品的设计和制造过程，为生产、加工和维护提供了重要的依据和指导。
综上所述，CAD技术在机械工程设计中的应用是十分广泛的。
它能够提高生产效率，优化产品设计，降低成本，提高质量，并且能够实现数字化分析、仿真、可视化表达以及工程图形和技术文件的制作。
随着科技的不断发展，CAD技术还将在未来的机械工程设计中发挥更重要的作用。
三维CAD技术在产品开发设计中的应用为了有效的解决造型设计与后续的工程设计、制造环节相脱节的问题,提出了一种在产品设计过程中采用Pro/Designer与Pro/Engineer 无缝连接的方法,为工业产品造型设计与后期的工程制造的连贯开辟了一个新的途径,其设计流程的过程为产品设计系统化提供行之有效的措施,从而缩短了产品设计开发周期,实现了产品造型设计的系统化。
引言产品的造型设计是一种与艺术、人文、历史、及自然等相结合的设计,这种设计宜用专门的图像设计类的软件,如Coreldraw,Photoshop,Painter,3DSMAX,ALIAS等。
这类软件通常是无太多的数据限制,比较自由、随意。
产品造型设计一般由艺术类的造型设计师来承担。
产品的结构设计是一种严谨的设计。
它要求数据准确,符合国家或国际标准,产品的每个尺寸及公差都是以数据为基础,不可差之毫厘。
这种设计是采用专门用于产品结构设计类的软件,如:AutoCAD,UG,Solidedge,Pro/ENGINEER,SolidWork等来完成。
尽管目前一些高端的设计软件,已经具备了产品复杂造型的设计与渲染功能,但要艺术类的设计师掌握并运用这类软件,至今还不是一件容易的事。
所以从事结构设计的设计师们大都是机械工程师出身,设计的思维与方式完全不同于造型设计师,他们思维是一种完全符合机械设计标准的设计思维方式。
那么,两种设计将如何在产品的设计中得到结合,且得到较好的结合,并且更好地完成从设计到加工程序的转换?成为我们进行产品设计所要考虑的问题。
1、CAD技术应用于产品设计作为工程技术与美学艺术相结合的一门新科学——产品造型设计,是现代工业产品设计中的一种现代设计方法。
它来源于社会的物质生产,与人类的工业性生产活动和日常生活紧密地结合在一起,随着人类物质生活和文化艺术水平的提高,产品造型设计渗透到社会的各个方面,从家庭日用品、家用电器、家具等,到各类生产设备、仪器仪表、办公用品及各类交通工具、公共设施等,产品造型设计已经成为现代工业产品设计中不可缺少的重要部分。
合理美观的造型设计可以在市场竞争中吸引更多的用户,争取市场的占有率,创造更多的经济价值。
具有良好的外观形态、宜人的色彩、舒适的表面质感的工业品可以美化人们的生活和生产环境,丰富人们的精神要求,提高生产效率[1]。
传统的产品造型设计,一般是在市场调研,制定需求表之后,先展开平面简图的构思,形成稍微完整的方案之后,开始绘制三维简图,完全定型后再根据需要绘制效果图、三视图或制作简易的模型。
在造型设计的过程中,需要工程技术人员、产品造型人员与工人的通力合作,用样品实物模型来表达设计者的构思,但对每一种方案都制作实物样品,要付出大量的劳动,还存在着精度低、修改调整困难、设计周期长及成本费用高等问题[2]。
计算机技术的发展,带来第三次技术革命浪潮,计算机辅助设计(computeraideddesign,简称CAD)技术则是计算机在工业领域应用中最为活跃的一支。
它集数值计算、仿真模拟、几何模型处理、图形学、数据库管理系统等方面的技术为一体,把抽象的、平面的、分离的设计对象具体化、形象化,它能够通过“虚拟现实”技术把产品的形状、材质、色彩,甚至加工过程淋漓尽致地表现出来,并能把产品的设计过程,通过数据管理,实现系统化、规范化,这正是工业设计与CAD技术必然结合的基础所在。
2、CAD技术对产品设计的影响计算机辅助技术和手段用于产品设计,不但拓宽了计算机应用领域,同时也对传统的设计观念和方法产生了很大冲击。
具体体现在产品设计上可以概括为几个方面。
2.1设计表现展示向“无纸笔化”转变计算机辅助产品设计,不需要各种各样的尺、规、笔、纸等传统工具,电脑的操作平台提供了用之不尽的空间,表现的实施过程就是鼠标的点击与键盘的操作,复制、修改等从前繁杂的工作瞬间即可完成,而且干净、简单、高效。
数字化仪与手写板的出现和普及,更使得设计在创意草图阶段也可以脱离纸笔手绘的传统模式,从而形成彻底的“无纸笔化”设计。
2.2设计方案交流方便快捷网络的发展拉近了人与人的距离,在计算机网络中,设计者与委托方之间,可以更加方便地交流设计观点,而且可以在任何地方在第一时间与对方交流。
另外,可以通过网上的资源共享,进行分工合作。
2.3整体设计程序更具灵活性和高效性在计算机上,产品的创意方案可以通过快速的三维建模、渲染,实现立体设计,并且在形体感觉、形态调整、色彩、肌理等方面进行随时的改变调整,传统的效果图失去了原有的地位。
设计中,大量的时间、精力可用在分析、评价、调整上,使传统的设计程序在侧重点上有了变化。
同时,计算机的内容都是数字化的,文件复制没有任何损失,这样对同一设计,其他人也可共享,设计任务也可分阶段、分人、分地点完成,大大提高了工作效率[3]。
2.4产品开发周期缩短、设计成果更为真实可靠工作效率的提高使产品开发周期明显缩短,计算机辅助制造使样机的制作周期也大大缩短。
计算机辅助设计的结果具有真实的立体效果和质量感,尤其是数字技术的迅速发展,使虚拟现实成为可能,计算机虚拟现实技术能使静止的设计结果成为虚拟的真实世界,人置身于真实的产品模拟使用环境中,以检验产品的各方面性能。
计算机辅助产品设计中,产品的生产工艺过程也可以通过计算机模拟出来,由此可以极大地增强生产计划的科学性和可靠性,并能及时发现和纠正设计阶段不易察觉的错误。
2.5设计仿真和设计检验利用CAD系统的三维图形功能,设计师可在计算机屏幕上模拟出所设计产品的外形状态,在设计之初就对产品进行优化这样就不但可使产品具有优越的品质、最低的消耗和最漂亮的外观,而且在新产品试投产前,就可以对其制造过程中的结构、加工、装配、装饰和动态特征做到恰如其分的分析和检验,从而提高了产品设计的一次成性。
2.6设计与制造的紧密结合CAD的设计数据既可用于设计仿真CAE(计算机辅助工程),也可以通过数据传输系统与数控加工设备联结,将设计数据直接用于产品零配件的加工,即CAM.计算机辅助设计CAD的引入可自动完成从设计到加工程序的转换[4]。
图一设计流程图图二运用PRO/D的曲线建模图三运用PRO/D的结构设计3、运用CAD技术进行产品设计3.1Pro/E参数化设计在工程中的应用参数化设计(Parametric)(也叫尺寸驱动Dimension-Driven)是CAD 技术在实际应用中提出的课题,它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能,还具有自动绘图的功能。
目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统,可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来,可以大大提高设计速度,并减少信息的存储量。
参数化设计的关键是几何约束关系的提取和表达、约束求解以及参数化几何模型的构造。
1988年,美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation,PTC)首先推出参数化设计CAD系统Pro/Engineer(简称Pro/E),充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。
它的主要特点就是:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。
Pro/E通过一种独特的、参数化的以及面向零件的3D实体制作技术,彻底改变了传统的设计理念,为工程师们提供了一条革命性的途径。
完成了由二维到三维的转换,真正实现了CAD/CAM系统。
尽管Pro/E在通用件、零部件设计上存在很大的优势,但是要想直接在Pro/E 中完成曲面繁多的产品造型是非常困难的事情。
不是不能完成,是要耗费大量的精力和时间,这样就又增加了设计的周期。
这样我们可以采用PTC公司的工业设计软件Pro/Designer(简称Pro/D)进行曲面设计,由于Pro/D与Pro/E采用的是同一数据库,两者之间是无缝连接的,因而在设计中造型设计师和结构工程师可以更好的协作。
3.2Pro/D的曲面设计能力对于工业设计人员和那些想构建曲面模型的工程人员来说,Pro/D 正是他们需要的工具,Pro/D可以构建高质量的自由曲面模型,并且可以很容易的转换到其他基于制造工程的CAD系统中。
Pro/D能够创建真实而精确的几何体,利用它可以更加容易的创建模型,缩短设计周期。
利用Pro/D可以把视觉上的美学要求和模具制造过程中的工程要求很好的结合起来,这一点在创建自由曲面模型的过程中现得尤其显著。
3.3Pro/D与Pro/E之间的数据传输Pro/Designer与Pro/Engineer之间交换数据有两种方式:一种是与Pro/Engineer直接交换数据,另外还有一种就是以文件的方式与Pro/Engineer交换数据。
3.3.1与Pro/E直接交换数据如果两个软件都在同一台机器上运行,可以采用直接传输的方法。
直接传输法速度更快,并且对于复合传输适应性更强。
在一个Pro/Designer的进程中,可以从当前的Pro/Engineer进程中调用零件或组件,也可以将Pro/Designer中的数据以CDRSIn特征的方式直接传递到Pro/Engineer中,每一次传送请求都会在两个软件中自动更新各自的几何体。
3.3.2以文件方式与Pro/E交换数据如果两个软件不在同一台机器上运行,可以使用文件传输的方法来传递并更新数据。
一般情况下是在Pro/Designer里面输出为IGES 等中间转换文件,然后Pro/Engineer里打开转换文件。
3.4造型复杂产品三维设计的CAD应用对于造型装饰性强,特别是包含复杂曲面的产品,可以使用Pro/D 与Pro/E组合起来进行,造型设计师在Pro/D里面做ID、做曲面建模,直接从Pro/D里启动Pro/E,把数据导到Pro/E由结构设计师进行结构设计,在整个设计过程中甚至结构设计全部做完了,由于客户的要求或设计师对方案的局部要进行更改,这时只须在Pro/D里面改动,改好后存好再原名称送给Pro/E,那么Pro/E里也得到改变,而结构不用重做(当然修改要使结构有存在的条件,即它的父特征不会有问题)。
具体的设计流程如图1所示。
(1)方案设计:由造型设计师进行概念草绘,可用二维平面软件进行方案效果图绘制。
(2)三维造型设计:方案确定后,由设计师利用Pro/D进行曲面设计。
(3)三维造型设计确认:将Pro/D里面的模型直接转入CNC,或RP 做出实物模型进行造型检验。
(4)结构设计:将Pro/D里的模型转入Pro/E里进行细节结构设计。
(5)结构设计确认:进行装配和结构模拟分析,确认结构。
(6)模具设计:将Pro/E里的产品传递给模具厂进行数控编程。
(7)生产:将三维图转化为二维工程图,进行工艺设计,进行生产。
3.5设计实例图2,图3是运用PRO/D与PRE共同完成的一款相相机造型,设计步骤首先在PRO/D里进行曲面建模,并把数据导入到PRO/E完成结构设计。
