CAD在机械设计中的应用

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1、目录摘要11自动检测的原理和方法21.1 检测和检验的不同意义21.1.1 质量控制中的检测21.1.2 质量控制中的检验3L2统计质量控制基础31.2.1 统计质量控制的推断31.2.2 制造中的偏差42计算机视觉检测技42.1 AVI技术42.1.1 视觉检测分类52.1.2 视觉检测方法52.1.3 视觉检验方法52.2 机械零件的AVI52.3 基于CAD的AVI62.4 AVI技术展望7参考文献8致谢9CAD在机械设计中的应用InmechanicaldesignCADapplication摘要目前，CAD技术突飞猛进的发展，为机械制造业提供了强大的技术支持。从CAD的概念及应用、CA

2、D技术在机械设计中的优点、CAD技术在机械设计中的不足和CAD技术的发展趋势四个方面对这个问题进行了论述，提出了一些思考。关键词：CAD；机械设计；应用Abstract:Atpresent,CADrapiddevelopmentoftechnologyforthemachinerymanufacturingindustrywithastrongtechnicalsupport.FromtheconceptofCADanditsapplication,CADtechnologyinthemechanicaldesignoftheadvantages,CADtechnologyinthemecha

3、nicaldesignandthelackoftrendsinthedevelopmentofCADtechnologyinfourareasoftheissuesputforwardanumberofthinking.Keywords:CAD;mechanicaldesign;Application1 .CAD即计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称cado在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。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

4、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，可以快速作出图形显示出来，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。cad能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。发展概况20世纪50年代在美国诞生第一台计算机绘图系统,开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60年代初期出现了cad的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备

5、。70年代，完整的cad系统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了cad技术的发展。80年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工程工作站问世，cad技术在中小型企业逐步普及。80年代中期以来，cad技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为cad技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在cad中的应用，极大

6、地提高了cad系统的性能；人工智能和专家系统技术引入cad,出现了智能cad技术，使cad系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。现在，cad己在电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版业、工厂自动化、土木建筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。2 CAD技术在机械设计中的优点2.1符合人的思维过程机械设计师在设计时总是先构思后表达，由于脑海中构思出的产品形状是三维的，因而直接建立反映产品真实几何形状的三维实体模型自然是理想的表达方式。这可使机械设计师更加专注于产品设计本身，而不是产品的图形表示，符合机械设计师的创新意识，有利于设计的连续进行。由于CAD三维

7、设计得到的三维立体图具有直观、易于理解等特点，不仅能促进机械设计师的思维深入，有利于设计的扩展，而且也便于与他人进行交流。2.2 缩短了机械设计周期CAD三维机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体，并能自动生成相贯线和截交线，大大减轻了设计工作量，缩短机械设计周期近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使机械设计的效率提高了3-5倍。同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产

8、品。2.3 零件设计和修改非常方便使用三维CAD系统软件，可以在装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件，既方便又快捷，还可保证新零件与相邻零件的精确配合，避免了单独设计零件出现错误而导致装配的失败。比如可以在装配环境中根据箱体的形状及其他的配合要求快速准确地设计出所需要的箱盖来。零件环境中有查找器，在完成机械零件造型时，资源查找器同时列出了完成该零件的所有命令，点击这些命令就可以很清楚地了解完成该零件的每个步骤，并利用资源查找器中的零件回放把零件造型的全过程通过动画连续地演示出来，使人一目了然。修改零件时，也可以点击资源查找器中相对应的命令来完成，更方便地是在装配环境

9、中也可以进行零件的修改，即点击要修改的零件就可以进入零件环境来完成零件的修改。24在装配环境中装配零件方便直观运用不同的装配关系可以把各个机械零件装配起来。在装配过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确或发生干涉，查找器即予以显示，同时可对零件的装配进行静干涉的检查，如果发现干涉就可及时对零件等进行修改，以保证设计的正确性。另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件后，可清楚地看到内部的装配结构。在整个机器或某个部件装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，对于在静态下不发生干涉而在运动中出现碰撞的也可检验出来，从而及时对设

10、计进行更改，保证设计的正确性，避免了机械产品生产后才发现问题需要修改甚至报废。同时还可以进行运动仿真，能清楚地看到机器运动的全过程。直接在计算机上对设计出的零件进行虚拟加工和装配试验，检查零件加工工艺性和装配质量（有否干涉、松动等），从而减少昂贵的产品试验模型费用。2.5 提高机械产品的技术含量和质量由于机械产品与信息技术相融合，同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产，使机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法，如优化、有限元受力分析等，保证了产品的设计质量。同时，大型企业数控加工手段较完善，再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工，一致性很好，保证了产品的质量。三维

11、机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特征，而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理、体积、重心、惯性矩等多种信息，达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟，从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图。3CAD技术在机械设计中的不足3.1 把CAD技术作为取代图板的绘图工具，并未实现真正的设计。目前有些单位用CAD三维软件做出的三维模型仅为效果图，并没有用在整体空间设计和受力分析，还停留在平面设计上，只是把用手工出图转变为计算机出图的现状。当然计算机出图有很多的优点，例如美观、规范、修改容易、存档方便等。但是如果只停留在这个阶段，就失去CAD的作用，因为CAD是辅

12、助设计，不是辅助绘图。3.2 精通CAD技术的设计人员不足。三维CAD技术是一个复杂多变的系统，并不是每个设计人员都能掌握得很好，大部分人员没有受过专门的训练，对它的功能了解不够，他们完成的设计很可能不够完善。4CAD技术的发展趋势随着计算机性能的提高，网络通讯的普及化、信息处理的智能化，CAD三维技术正向规范化、智能化、集成化的方向发展。4.1 规范化。规范化（标准化）的趋势体现在几个方面：数据模型的规范化（标准化）、数据交换格式的标准化和CAD资源的规范化等。数据模型应采用STEP标准体系。随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。

13、靠以前的一些标准接口已经无法完全满足CAD数据交换的要求。目前，参数化特征模型的传输还是一个世界难题，在STEP标准基础上，相信这一点能有所突破。4.2 智能化。特征造型和参数设计的采用即是智能化方面的进步。软件不仅仅是提供一些绘制的工具由人们去使用，也不再将占线面数据存储在一起，而忽略其内在联系。特征和参数的引入使得软件似乎成为人类（用户）一个更聪明的助手。CAD软件应该更大限度地将工程数据概念集成到数据模型中，例如目前，CAD软件的特征模型主要是解决零件几何造型的问题，而对于后续分析、CAPP和加工的需要还考虑得不够。4.3 集成化。集成化是当今CAD技术发展的又一大趋势。CAD技术不是孤

14、立的。首先，它集成了计算机软硬件、数据库、外围设备、图形学、网络及各个应用领域的技术。同时，它又不断和CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺流程规划）、MIS（管理信息系统）、PDM（产品数据管理）以及MRP（制造资源管理）等系统相集成。由于Internet的发展，使得这些设想得以实现。如何构造在Internet体系上的CAD/CAM集成化系统将会是人们追踪的热点。特别是在全球经济一体化的背景下，并行工程、异地设计制造等概念的发展和应用，基于网络、基于WEB的协同设计制造系统大受青睐。现在己有一些标准，如解决异构系统平台的XML和XML-3D,以及解决三维图形、图像在互联网上传输共

15、享的VRML标准相继出台，已经为我们在互联网的构架下,建立协同设计和协同工作的环境打下了基础O参考文献1董超.AutoCAD三维制图在机械设计中的应用J.试验技术与试验机，2004,(3).赵志.AutoCAD在机械设计中的应用J.同煤科技,2007,(4).3张夕琴.CAD/CAE技术在机械设计中的应用J.装备制造技术,2007,(1致谢在本次论文设计过程中，游敏捷老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环行给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。