第一篇：基于MBD的三維數字化裝配工藝設計及現場可視化技術應用

基于MBD的三維數字化裝配工藝設計及現場可視化技術應用

基于MBD的三維數字化裝配工藝設計技術是現代航空數字化制造中的一門新興學科，也是未來飛機三維裝配工藝設計的發展趨勢。本文介紹了該技術主要通過對DELMIA、3DVIA Composer、CAPP等工藝設計、工藝仿真軟件進行客戶化定制和多系統集成應用，完成基于MBD三維產品模型的工藝分離面的劃分、BOM重構、工藝仿真以及三維裝配指令編制等工藝設計工作，并通過生產管理系統將已完成的工藝設計信息傳遞到生產現場實現可視化裝配，打通了基于MBD的產品設計與工藝設計及現場可視化裝配的技術路線。

MBD(Model-Based Definition)即基于模型的產品數字化定義，其特點是：產品設計不再發放傳統的二維圖紙，而是采用三維數字化模型作為飛機零件制造、部件裝配的依據。傳統的二維工藝設計模式已經不能適應全三維設計要求。隨著現代計算機技術、網絡技術、工藝設計軟件技術的發展，以及協同平臺的建立，為三維數字化裝配工藝設計和并行工程奠定了基礎。三維數字化裝配工藝設計及現場可視化系統

通過采用達索公司三維數字化裝配工藝設計平臺DELMIA及3DVIA Composer解決方案，構建“數字化裝配工藝設計和仿真系統”及“生產現場可視化系統”。突破DELMIA二次開發及定制技術、3D制造過程仿真驗證及優化技術、MBD技術、生產現場可視化技術、Windchill/DELMIA/EPCS/CAPP多系統集成技術等關鍵技術瓶頸，最終構建符合企業業務需求的“數字化裝配工藝設計和仿真系統”及“生產現場可視化系統”。縮短飛機裝配周期，提高裝配質量，全面提升飛機的數字化制造能力。系統流程及集成架構如圖1所示。

圖1 系統流程及集成框架

系統流程及集成工作思路如下：

(1)Windchill企業數據管理系統是企業唯一合法的數據來源，管理著各種BOM信息。通過接口程序，把PBOM以XML的格式輸出。

(2)通過在DELMIA DPE平臺上二次開發技術，把XML格式的PBOM及產品三維數據模型調入DPE模塊中進行工藝規劃，并創建頂層MBOM。

(3)劃分哪些工作需要在DELMIA中進行仿真驗證，哪些不需要仿真驗證，并將創建的頂層MBOM存到Windchill中。

(4)將需要仿真驗證的裝配件在DELMIA中進行詳細的AO劃分。

(5)在DELMIA DPM中進行裝配仿真驗證、人機工程仿真、資源仿真等工作。

(6)利用3DVIA Composer進行細節三維裝配指令編制工作。

(7)進行DELMIA與CAPP的接口開發，使三維AO及配套表傳入CAPP系統，并最終通過CAPP在Windchill進行流程審簽。

(8)開發Windchill和ERP及MES的接口程序，把MBOM和AO信息傳遞給ERP及MES系統，實現車間現場裝配可視化，指導實際生產工作。2 三維數字化裝配工藝設計

三維數字化裝配工藝設計是通過對飛機產品結構進行分析，在企業現有制造能力（設備、工藝技術能力、人力資源等）及產量要求的基礎上，進行組件劃分，制定裝配流程，確定裝配方案，并選擇各裝配環節所需要的制造資源。在三維數字化裝配工藝設計系統中，工藝設計用樹狀結構表示，主要由產品結構樹、工藝結構樹、資源結構樹3個分支構成，具體結構特征按企業需求進行工藝模板定制。基于MBD技術的三維數字化裝配工藝設計主要工作流程如圖2所示。

圖2 基于MBD技術的三維數字化裝配工藝設計流程

2.1 數據準備工作

在三維數字化裝配工藝設計中所用的數據格式分為3種，CGR格式、CATIA V5模型、smgxml格式。其功能為：

CATIA V5模型：來源于產品設計部門，是工藝設計的依據和基礎數據。

CCR格式模型：由CATIA V5模型轉換而來，輕量化模型，用于大數據量模型的仿真及DPM環境下產品結構瀏覽。

smgxml格式模型：由CATIA V5模型轉換而來，輕量化模型，用于在WKC中進行三維裝配指令的三維視圖編輯。smgxml格式模型轉換界面如圖3所示。

圖3 smgxml格式模型轉換界面

2.2 PBOM數據導入

將來自協同平臺的XML格式的PBOM導入DELMIA的DPE中，PBOM中的零組件信息（工藝路線、批架次、工組件等）會通過程序自動關聯CGR模型、CATIA V5模型、smgxml模型3種格式的數據。并導入產品模型的坐標位置信息。在DPE中構建全機或部件的PBOM結構樹。數據導入流程如圖4所示。

圖4 PBOM數據導入 2.3 工藝分離面的劃分

完成數據導人工作后，在DELMIA系統的MA(Manufacturing Assembly)中根據三維產品模型在三維數字化環境下進行全機、部組件工藝分離面的劃分，結合PBOM結構樹確定各工藝裝配部件、組合件需要裝配的組件及零件項目，構建工藝部件、組件模型結構。在MA中進行工藝分離面劃分如圖5所示。

圖5 MA中進行工藝分離面劃分

2.4 全機或部件裝配工藝仿真

針對工藝分離面劃分結果在DPM中進行全機及部件級工藝仿真，驗證工藝分離面劃分的合理性，并進行優化。

2.5 部件裝配方案的設計

在工藝分離面劃分優化的基礎上，在DPE的PROCESS結構樹上對各工藝部件進行裝配流程設計，劃分下一級組件裝配單元，確定在各組件裝配的零組件項目，構建頂層MBOM結構樹，關聯來自工藝部件的組件裝配工藝模型。確定裝配工藝基準和裝配定位方法，并規劃各組件之間的裝配流程。

2.6 部、組件裝配AO的確定

在部、組件劃分的基礎上，依據分配到部、組件項目的裝配工藝模型在DPE的PROCESS結構樹上進一步進行部、組件裝配過程設計，確定各部、組件所屬零組件的裝配順序，規劃完成裝配的AO項目，編制AO號，關聯每本AO需要裝配的零組件項目。

2.7 工裝訂貨單的編制及工裝設計

工藝部門依據工藝設計內容提出裝配工裝、夾具、刀具的訂貨技術要求。工裝部門根據訂貨技術要求，設計裝配型架、地面設備、專用工、刀、量具的三維數模。2.8 工裝數據的導入

將來自于企業協同平臺的工裝等資源三維模型數據分別以CATIA V5模型和格式導入DELMIA系統，建立資源結構樹，并分別關聯到PROCESS工藝設計結構樹上的部組件裝配項目上。

2.9 詳細工藝設計

在三維數字化環境下確定該裝配工藝過程零組件、標準件、成品等裝配順序，明確裝配工藝方法、裝配步驟，進行AO下工步的詳細設計，完成本裝配過程的工步規劃設計，并將產品零組件和工步關聯。選定該裝配過程所需要的工裝、夾具、工具、輔助材料等一系列的制造資源，并將工裝與工位關聯。依據產品連接定義分配該過程所需要的標準件，形成用于指導生產的AO裝配信息。

2.10 部、組件裝配仿真

產品及資源三維模型在工步上關聯后，依據AO內容及設計好的裝配工藝流程，在DPM中通過對每個零件、成品和組件的移動、定位、夾緊等操作進行產品與產品、產品與工裝的干涉檢查，當系統發現存在干涉情況時報警，并顯示出干涉區域和干涉量，以幫助工藝設計人員查找和分析干涉原因。同時通過對產品裝配和拆卸過程進行三維動態仿真，可以驗證每個零件按工藝設計的裝配順序是否能無阻礙的裝配上去，以發現工藝設計過程中裝配順序設計的合理性。對于開敞性、可視性、可達性、可操作性較差的部位可以將標準人體的三維模型放人虛擬裝配環境中進行人機工程仿真，模擬操作者的操作過程以便發現操作空間大小是否滿足裝配需要，操作者身體或肢體能否到達裝配位置、是否看得見等問題。仿真結果通過仿真報告提交產品設計、工裝設計等部門進行優化。

2.11 三維裝配指令編制

通過部、組件裝配仿寞，對產品、工裝、AO內容及裝配順序等進行優化后，依據優化后的工藝設計結果進入DELMIA的WKC(Work Instruction Composer)中進行各工步三維可視化視圖設計，將每個工步所要表達的工藝信息通過三維輕量化視圖表達，包括標準件信息、裝配尺寸標注、制孔要求、定位要求、工裝使用要求，其形式如圖6所示。

圖6 WKC中三維可視化文件編制 現場可視化技術應用

3.1 現場可視化文件輸出、管理

由于采用MBD技術以后，生產現場不再發放二維圖紙，為了滿足裝配生產需要，中航工業陜飛采取了利用裝配仿真視頻、AO和三維工步視圖指導現場裝配作業的解決方案，具體方法是將在DPE中完成的部組件工藝規劃、設計內容提取到CAPP中的AO模板中，包括AO內容頁、輔材配套表、標準件配套表、零件配套表等文檔信息，同時輸出DPM中部組件的仿真視頻和WKC中的三維工步視圖，通過Windchill協同制造平臺進行審簽發放和管理。

3.2 現場可視化應用

通過裝配現場可視化技術，使MBD技術在車間“落地”，它是將產品的裝配仿真驗證文件、三維工作指令以及工藝設計文件等工藝信息傳遞導入到企業的MES系統，發送到車間現場，操作人員通避現場觸摸屏，在MES系統里查詢產品工藝裝配信息，可以直接查看三維裝配指令及相關三維仿真，以更直觀的方式了解產品的裝配屬性，理解產品的裝配工藝和工藝流程，從而提高裝配工作效率和準確性。

MBD技術現場具體應用過程是，首先運行MES系統，通過查詢工位設備號，確認某個部件的裝配工位，查看AO文件名稱、文件號以及裝配該部件的工藝裝備，然后輸入負責該部件裝配工作的操作者證件號，進入該產品的具體生產信息界面，對應AO名稱和文件號，查看產品的裝配仿真驗證動畫，直觀地全面了解產品的裝配流程，查看三維工作指令，獲取產品的定位、裝配尺寸等裝配信息，查看AO文件，獲取產品的裝配零件及詳細工作內容，最終完成產品的裝配，如圖7所示。

圖7 現場可視化 結論

通過基于MBD的三維數字化裝配工藝設計及現場可視化技術應用研究及實施，打通了基于MBD的產品設計與工藝設計及現場可視化裝配的技術路線。從實施情況看三維數字化裝配工藝設計及現場可視化系統在數字化制造中有以下優點：

(1)實現了產品設計、工藝設計、工裝設計的并行工程，縮短了產品研制周期，減少了開發成本。

(2)通過裝配過程三維仿真驗證，及時發現了產品設計、工藝設計、工裝設計存在的問題，有效地保證了產品裝配的質量。

(3)通過現場可視化系統的應用，三維裝配仿真通過三維數據直觀地顯現了裝配過程，使裝配操作者更容易理解裝配工藝，減少了裝配過程中的反復和人為差錯。

(4)使工藝研制更便捷、更直觀，特別在新產品研制中，通過三維數字化裝配工藝設計使得工藝方案的制定、技術決策更準確、便捷。

(5)通過多個系統的集成，使設計、工藝、生產的信息可以更方便被調用，數據流通更加暢通。

(6)為企業提供了承上啟下的工藝設計平臺，便于在此基礎上進行創新開發，為企業的質量管理、生產管理等系統提供上游工藝信息。

應用中的不足之處：

(1)目前人機仿真操作比較繁瑣。

(2)裝配仿真時模型作為剛性件處理，無法模擬仿真零組件變形后的裝配情況，主要反映在某些鈑金零件的仿真以及部組件自重引起的變形調整的仿真。

(3)目前采用的現場可視化方案雖然解決了MBD技術的現場應用，但在現場應用中由于可視化終端設備相對固定，操作者在飛機內部或距離終端設備較遠的部位操作時不方便，還需研究開發便攜式可視化終端設備及其數據管理方式。5 結束語

基于MBD的三維數字化裝配工藝設計及現場可視化技術是現代航空數字化制造中的一門新興學科，該項技術的應用將引發飛機裝配的歷史性變革，將在技術和經濟方面取得巨大的效益，為企業提升企業的核心競爭力奠定堅實的基礎。的份上

第二篇：三維數字化技術的傳統工藝設計論文

摘要：進入21世紀之后，三維數字化技術取得突破進展，在各行各業中展現了獨特的優勢，尤其是在傳統工藝產品中，能夠借助三維數字化技術進行藝術造型和設計，提高了傳統工藝產品的藝術魅力.本文基于三維數字化技術，對傳統工藝美術設計進行了研究，希望能為相關領域的研究提供借鑒和參考.關鍵詞：三維數字化技術；傳統工藝；美術設計

引言：

作為數字時代特有的技術類型，三維數字化技術能夠借助先進的設備軟件，利用模擬操作功能創造出直觀的產品模型，這對企業產品的藝術設計無疑起到了巨大推動作用.對于傳統工藝美術產業而言，三維數字化技術是實現設計創新的基礎，本文闡述了三維數字化技術應用于傳統工藝美術產品設計中的優勢，并討論了三維數字化技術的設計方法，最后通過陶瓷等工藝美術產品的設計實踐分析三維數字化技術應用.1三維數字化技術應用于傳統工藝美術產品設計中的意義

傳統工藝美術是我國傳統文化中的一部分，隨著社會與時代的發展，很多人已經不再對傳統工藝美術產品感興趣，這就導致我國傳統工藝美術產品設計行業出現人才斷層現象.而將三維數字化技術引入傳統工藝美術產品設計后，可以借助現代化的科學技術吸引學子目光，激發人們對傳統工藝美術產品的熱愛，可以說三維數字化技術是促進文化傳承與傳播的溝通橋梁.此外，三維數字化技術能夠彌補傳統工藝美術設計手法的不足，科學利用三維數字化技術可以促進傳統工藝美術產品的繁榮與發展.2三維數字化技術的設計方法分析

三維數字化技術的應用需要利用設計軟件，對設計對象進行建模和調整，通常這些步驟都會分為四個階段，下面具體進行分析.2.1前期準備階段

在前期準備階段過程中，需要將傳統工藝產品設計需要用到的資料和素材準備好，確定基本的設計思路，例如，對于一項工藝產品而言，它的產品圖色、裝飾圖案、產品材料都是需要提前確定的[1].尤其是工藝產品的美術造型需要利用標準色卡進行顏色比對設計人員可綜合搜集到的資料，對工藝產品進行大概的方案策劃，繪制初步的產品三視圖.準備階段的產品設計圖各個數據的精準性可能會存在誤差，但是在這一期間不不會差生過多的影響，事實上這一階段設計出的模型只是為后期階段深入研發做準備.2.2設計制作階段

在這一階段中，設計人員需要詳細的了解產品設計要求，根據產品的設計要求進行各項數據的細分，并且制作精確的設計方案.我國傳統工藝產品類型多種多樣，所涉及到的設計內容也樣式繁多，因而在設計制作階段需要設計師選用最佳的設計方案進行工作，例如，選用相應的設計軟件，在制作傳統工藝產品模型期間，需要設計人員掌握不同產品的特點，對于產品的應用材料、模型結構，都要做好充分準備.2.3方案優化階段

方案優化階段屬于對設計制作出的產品模型進行設計評價，從已經制作出的產品模型中分析產品的各項數據和表現，尋找在模型中存在的瑕疵，并且根據可優化方向做進一步的設計修改.2.4深入設計階段

深入設計階段基本上就是傳統工藝產品模型定型階段，在這一階段中需要設計人員最終確定設計方案，并且校對好三維模型的各項數據.得出最終的設計結果后，利用模型數據計算制造成品所需的產品材料數量，以及制作成品的各項收縮比值，這樣可以促使生產產品過程中的成功率的提升.值得注意的是，三維數字化技術在設計中可以忽視一些實踐工藝設計中難以克服的困難，因此在設計方案敲定后還要考慮實際加工藝術產品時的限制，結合當前的實際生產水平適當更改設計方案.3三維數字化技術融入傳統工藝美術產品設計的分析

傳統的產品模型設計大多是通過手工組成，或者是利用圖紙繪制出模型，或者是利用輕便材料制作實物模型，但是這兩種方式都存在一定弊端.相比這兩種傳統的模型方法，利用三維數字化技術制作模擬模型，既可以節約大量時間，又可以輕松得到模型的數據，繼而換算與實際產品的數據比值[2].當前，我國陶瓷、琉璃燈利用傳統材料進行設計的工藝美術產品，已經引入了三維數字化技術的設計方法，完善了傳統美術工藝產品的設計，提高了陶瓷產品與琉璃產品的造型水平，其已經成為現代化裝飾藝術發展的手段.3.1利用三維數字化技術設計陶瓷產品

陶瓷產品的造型與設計注重產品曲面的弧度，因此在設計之中需要有嚴格的曲線率控制，傳統的陶瓷產品，例如茶壺（圖2）、茶杯等藝術工藝品在設計創造中多依賴手工藝人的技術和經驗，通過肉眼觀察來塑造陶瓷工藝品的曲面曲線，盡管茶壺等工藝產品的曲面設計難度不大，但是為了展現出陶瓷茶壺工藝品的藝術性就必須創造出具有最優化曲面和舒適度的藝術工藝品.利用三位數字化技術對陶瓷茶壺工藝品進行設計，能夠有效的減少茶壺曲面率差錯，在計算曲面率數據中得到更準確數值，這比單純依靠肉眼進行判斷要準確很多.要想實現茶壺曲面精準設計，可以選擇具有曲面計算功能的繪制工具，在實踐中設計人員常用Rhino軟件來進行茶壺的造型設計工作.借助Rhino軟件可以先進行簡單的框架設計，繪制出簡單的茶壺模型，然后利用軟件功能進行造型的分析和評價，再進一步優化茶壺造型設計.茶壺分為兩個部分，即由壺蓋、壺身組成，壺身上又從左到右依次分為壺嘴、壺肚、壺把，所以總體來看茶壺在設計時要著重從四個節點入手.在使用Rhino軟件時，應當先從整體著眼，把握這四個部件的具體規格，在設計過程中更加注重每兩個相連部件之間的數據，利用曲線工具、圓弧工具琢磨連接處，保證茶壺的四個部分能夠組成協調的一體模型.3.2利用三維數字化技術設計琉璃產品

在三維數字化技術中，3D打印技術成為各方設計人員重點關注的內容，國際上已經有人開始利用這種3D打印技術制成工藝產品.3D打印技術將三維數字化設計功能和工藝制造功能結合，能夠在設計圖紙定型后直接“打印”出立體產品.盡管3D打印技術剛剛興起，但是已經引發了幾輪熱潮，目前在服飾行業、首飾行業、工藝產品行業中已經有設計人員利用這種技術制作出成品，當然由于3D打印技術還只是出于初級階段，對于一些產品并不能直接利用相應的材料進行“打印”，只能以替代性材料來提前“打印”產品[3].對于琉璃藝術產品而言，當前的3D技術已經可以實現脫蠟鑄造玻璃，因而在利用三維數字化技術設計琉璃工藝產品時，能夠借助3D打印技術完成琉璃工藝產品.傳統的脫蠟鑄造玻璃過程，需要經過一系列復雜的處理環節，而使用三維數字化技術進行玻璃的設計與“打印”，可以節省許多步驟，3.3利用三維數字化技術設計湘繡產品

我國刺繡藝術產品可以說是傳統藝術產品的突出代表，刺繡的種類有許多，本文主要討論的是湘繡藝術.傳統湘繡需要繡工手工制作，手工湘繡在制作前也會繪制出效果圖，但是由于手工繪制圖與實際的刺繡圖案存在較大不同，實際上也會影響湘繡的設計和制作效果.對此，運用三維數字化技術，采用具有多項功能的設計軟件，可以在屏幕上設計出湘繡藝術產品模型，利用三維數字化技術創造的湘繡模型與人們最終制作出的藝術成品具有極高的相似性，若要提前觀察湘繡藝術產品的制作效果就可以通過設計模型進行預覽.并且在預覽中對模型進行糾錯和改進，當湘繡產品的規格尺寸出現問題時，可以直接利用修改軟件進行改正[4].例如，在設計湘繡作品《牡丹》時，共需要繪制4朵牡丹花，每朵牡丹花的標準色都有細微差別，利用三維數字化軟件Rhino先將牡丹花的造型設計出來，然后利用分類功能繪制牡丹花的用色圖表.牡丹花花色偏艷麗，多為粉紅色，所以選取的主色調為粉色，在設計期間可以在模型上標明每朵花的主色型號，這樣可以避免在成品制作過程中出現混淆.一幅湘繡繡稿，除了圖案設計以外，最重要的就是繡線顏色和繡線類型，湘繡繡線有許多不同分類，如果在設計之中沒有精準把握好繡線的分類，容易在繡制過程中引發失誤.所以現代湘繡藝術產品在設計上會借助三維數字化技術提前做好效果圖，標明重要組成部分的基礎數據，可以提高湘繡工藝產品的制作水平.結論：綜上，三維數字化技術在傳統工藝美術中的應用具有重要的意義和作用.在新的時代背景下，傳統工藝美術行業應當加快引入三維數字化技術，促進傳統工藝設計手段與現代化的設計技術相結合.相信未來三維數字化技術會更加成熟，3D打印技術也可以在傳統工藝美術行業中大放異彩，提高產品的制造效率和質量.參考文獻：

〔1〕高原,丁劍.三維數字化傳統工藝產品美術設計技術研究———評《產品造型設計材料與工藝》[J].宏觀經濟管理,2017(01):97-98.〔2〕董春波.三維數字化造型在雕塑藝術中的運用研究[D].武漢紡織大學,2016.〔3〕侯可新.論三位數字化技術在傳統工藝美術傳承與創新中的優勢———以湖南傳統工藝美術為例[J].藝術科技,2014(11):36-39.〔4〕張乃鵬.基于產品三維模型的數字化工藝設計方法研究[D].合肥工業大學,2013.

第三篇：淺談三維CAD技術在教學和設計中的應用

淺談三維CAD技術在教學和設計中的應用

湖南省勞動人事學校張志明

摘要：CAD技術是先進制造技術的重要組成部分，是計算機技術在工程設計、機械制造等領域中最有影響的一項高新應用技術。CAD系統的發展和應用使傳統的產品設計方法與生產模式發生了深刻的變化，已經產生、必然繼續產生巨大的社會經濟效益。

關鍵詞：三維CAD技術；設計和生產的一體化；教學與設計

現代化教學和技術創新是21世紀職業學校和企業競爭的焦點之所在，而產品創新既是技術創新的主要組成部分，也是技術創新的物化成果和集中體現，同時現代設計技術是實現產品創新的關鍵。

一、CAD技術的發展趨勢

了解CAD技術的發展趨勢對推廣應用技術是十分重要的，有利于CAD方案設計、選型適應技術發展的需要。總的來說，CAD技術的發展趨勢有以下幾方面：

(1)基于32/64位微機的Windows操作系統平臺的CAD系統倍受歡迎，象Pro/E、I-DEAS等運行于工作站的軟件也紛紛推出微機版。

(2)二維繪圖與三維實體建模一體化，基于特征的參數化設計軟件應當是CAD系統的主要功能要求。同時要求CAD與CAPP、CAM、CAE信息集成，提供符合IGES、STEP標準的產品信息模型。

(3)基于Windows/Objects/Wcb的技術解決方案是當前CAD軟件的一個重要特點，也就是要求CAD軟件能在網絡環境下支持協同設計、異地設計和信息共享。

(4)支持并行設計的產品數字管理(PDM)一體化集成。

(5)CAD系統的智能化、可視化和標準化。

二、現代化教學已充分認識到多媒體教學的優勢，并使之廣泛應用，而三維CAD技術對教學也有很大的幫助

1、在教學很多課程需要實物模型幫助學生理解教學內容，而傳統的教學方式是利用實物或者教師自制簡單模型。存在的問題是實物攜帶困難，根據教學需要更改模型的可操作性也不大，自制模型簡單，缺少變化，并且要花費教師的很多時間，沒有經驗的年輕教師完成這項工作也有困難。如果沒有模型，僅僅依靠講解，這樣要想把一個立體結構講清楚又是很困難的事情，對于缺少對實物感官認識的學生理解沒有模型的講解不是一個簡單的事情，這個過程很容易出現偏差。

2、教學中存在的另一個問題是傳統的教學模型更新換代的速度慢，而幾十年不變的教學模型已不能滿足教學和科技時代不斷進步的需要，傳統教學模型基本上不能夠修改，更換時的問題是新模型或實物成本高，舊模型基本沒有再利用的價值。

3、三維CAD技術在教學中的應用完全可以避免傳統教具的缺點，它在具有實物教具直觀，容易理解的優點的同時，克服了傳統教具的不足，避免了攜帶困難，模型修改方便，添加新模型的成本低（計算機建模），學生根據自己的理解也可自己和建立新模型，達到降低教學成本，提高教學質量的目的。另一方面，使學生在學習階段就能不斷了解新技術，也為之將來走向社會打下良好的基礎。

三、三維CAD設計的技術基礎

1、設計手段的計算機化。現代設計技術已離不開計算機的參與和支持，計算機已成為現代設計技術的必備工具，這一點已經被現代企業、學校在計算機應用的實際情況所證實。三維CAD技術正是充分發揮計算機優勢的有力工具。

2、設計范疇的擴大化。現代產品設計概念已不僅是產品本身結構、性能、工藝等的設計，還應包括與之相關的一切過程。而三維CAD技術是現代設計的基礎，能夠為后續的CAE（計算機輔助分析系統）；CAM（計算機輔助制造系統）；NCP（數控編程系統）；PDM（產品數據管理系統）等提供完整統一的產品數據信息，大大地簡化后續工作，優化整個設計過程。

3、設計過程的并行化和智能化。局域網和INTERNET的普及，已使絕大多數人認識到，網絡將是二十一世紀發展的首選工具。一個大中

型產品的設計不是一個人或少數幾個人就能夠完成的，而網絡將這種設計任務的并行性的可能性大大提高。三維CAD技術使得設計人員之間的交流更容易，減少了交流過程中的不必要錯誤，網絡交流更直觀。

（1）設計和生產的一體化。計算機技術在設計中的應用已從以往的計算、繪圖和制造發展到當今的三維建模、虛擬制造、智能設計及CAD／CAE／CAM集成階段。三維參數化設計軟件作為當今最先進的CAD軟件，在發達國家與工程設計有關的各個領域中得到廣泛應用。比如：美國福特公司為迎接21世紀而制定的革命性的技術發展計劃《FORD2000》，應用三維CAD技術后將新型汽車開發周期從18個月壓縮到12個月，減少了90％的實物模型，減少新產品的設計更改50％以上，減少新汽車試制成本50％，提高投資收益30％。波音公司新一代777客機生產中實現了“無圖紙設計”，其先進的CAD／CAM技術，走在了全世界的前面。

（2）強調顧客參與化。新世紀需求的產品內涵是一組能滿足消費需求的理解，需求是產品存在和發展的先決條件。那么一個優秀的產品設計應充分考慮消費者的意見，應盡力讓消費者參與到設計中來，這樣就必須讓消費者充分理解設計者的設計意圖，而一個消費者大多數不具備理解產品圖紙的專業知識，這時設計的直觀性就顯得非常重要。

（3）追求產品的精神功能和環保性。這一點是在設計者思想重視的同時，依靠設計能力的和設計質量的提高來保證的。

（4）分行業進行基礎件、標準通用件的二維和三維建庫工作。目前，二維建庫的工作已較成熟，三維實體設計是發展方向，二維與三維相互結合應是國內企業應用CAD的一種模式。

四、對CAD應用人才的培養

CAD技術成功應用的關鍵在于人才。企業應首先注意加強CAD技術應用人才的培養。企業人才培養的重點是應用好軟件，解決實際問題。高等院校和科研單位的人才重點是開發。一般來說，中小型企業自己培養CAD技術的開發人才是不適宜的。應走合作開發應用的道路。

現代三維CAD技術正逐步走向成熟，微機平臺技術也已開始在實踐中發揮作用，并且以其對硬件要求不高，操作簡便，容易上手，價格較

低（國產“金銀花“MDA系統價格已低于￥5000）等優點，已被學校和中小型企業接受，希望這種技術能夠為學校和企業帶來效益，提高學校和企業的整體設計能力，在二十一世紀的技術創新中發揮作用。

[參考文獻]

[1] 路清獻AUTOCAD2004教程電子工業出版社，2006.[2] 張小寧深化推廣應用CAD技術存在的問題郵電出版社，2003.作者簡介：張志明、執教于湖南省勞動人事學校（湖南技師學院），中專高講、省級專業帶頭人、國家級骨干教師、赴德進修教師。研究方向：機械制造、設計、模具及數控。