学文网计算机辅助设计与制造篇1
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***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***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***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***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
计算机辅助设计与制造篇2
［摘要］目的:对上颌中切牙内冠的计算机辅助设计与制造方法进行探讨和研究。方法:以右上中切牙为例，首先使用ATOS Ⅱ光学测量仪进行预备体表面数据采集；其次对所采集到的三角片数据进行处理，自动识别出颈缘线，重构预备体表面的曲面；然后利用生成的曲面分别针对无颈环内冠和半颈环内冠两种情况设计出所需内冠；最终利用3轴精雕机床进行数控铣削编程加工。结果:制作出的两种内冠均能够与预备体紧密贴合，整体设计精度均符合临床要求。结论:所选方法可行，具有临床实用价值，为进一步研究奠定了基础。
［关键词］口腔修复；切牙；内冠；计算辅助设计与制造
20世纪后期，CAD/CAM技术在口腔修复领域中的应用使得口腔修复技术取得了里程碑式的发展。我国口腔医学计算机的应用与研究开始于20世纪80年代，起步相对较晚，而且主要集中在理论方面。近几年在口腔修复CAD/CAM方面研究取得了实质性的进展，如高勃等［1］利用UG和二次开发软件研究了全冠的计算机辅助设计，吕培***等［2］初步实现了冠修复体的计算机辅助设计和制造，韩景芸等［3］研究了金属全冠的CAM工艺，张翔等［4］研究了烤瓷冠基底冠模型重构方法，戴宁等［5］研究了基于DFFD的牙齿修复冠约束设计方法；但是由于起步较晚，在理论研究和软、硬件水平方面与国外差距比较大。目前国内报道的研究主要集中在磨牙全冠的制作上，尚无关于制作上颌中切牙内冠的研究报道。采用CAD/CAM技术制作上颌中切牙内冠可以在虚拟的环境中完成上颌中切牙内冠的设计，与传统方法相比克服了纯手工雕塑蜡模的不稳定、不精确的问题，用数控铣削加工代替了铸造方法，可以避免铸造工艺固有的材料收缩和表面需要再次抛光的问题，具有效率高、精度高、加工方便的特点，有效地保证了修复体的质量。
1 材料与方法
11 材料与设备
111 标本 选择上颌中切牙修复病例，常规方法备牙、取模、灌注石膏模型。
112 硬件组成 德国ATOS Ⅱ光学测量仪。该测量仪具有1个激光发生器、2个CCD摄像头、1副移动旋转支架和1个回转工作台。主要参数：相机分辨率为1280×1024像素，7s最多可测定130万个点，照片精度为±002mm。测量采用投影光栅的原理，投射一束光线到被测物体上，CCD摄像头通过捕捉物体表面反射光角度的变化，计算物体表面三维坐标。通过旋转将物体表面所有信息采集完全后，自动完成各次扫描数据的拼合。微型计算机一台（基本配置：CPU P 26 G，内存256 M，硬盘80 G，显卡GeForce2 MX400 64 M）；北京精雕 (JDSign60)三轴高速数控铣削加工中心；试切材料为有机玻璃。
113 软件组成 操作系统Windows XP； Geomagic 80、UG NX、三维口腔修复CAD软件原形系统（自行研制）。
12 设计流程
121 预备体表面数据获取与处理 利用德国ATOS Ⅱ光学测量仪对预备体石膏模型进行测量。测量时，将石膏模型固定在专用工作台上，并在工作台上按照测量的需要粘贴分布均匀的参考点。一次扫描完成后，工作台自动按照固定方向旋转固定角度。每次旋转必须确保当前状态与前一次共享3个以上的参考点，以保证各次扫描数据可以准确拼合。测量完成后，系统自动完成各次扫描结果的拼合，输出数字模型。因为牙体表面形状复杂，所得三角片模型必然存在孔洞、噪音等缺陷，所以需要将测得的数据导入Geomagic软件处理，修补孔洞，去除表面噪音，平滑毛刺点。最终所得数据模型应保证表面完整、光滑（***1）。
***1 处理后的数据模型（略）
Fig 1 The model after fixed
122 预备体曲面重构 利用ATOS Ⅱ测量所得数据格式为STL文件，无法直接用于内冠重构，必须将其拟合为曲面后才能在该曲面的基础上进行设计。首先，自动提取并拟合颈缘线。利用测量数据在颈缘线处的曲率明显大于其它部位且成环状的特征，先对整个三角片模型的曲率进行计算，确定出颈缘线可能处于的大致区域，最后对该区域进行拟合，确定颈缘线的具体位置（***2）。
***2 颈缘线自动识别结果（略）
Fig 2 The automatically painted preparation line
其次，进行三角片切分，去除颈缘线以下的冗余数据，对剩余的预备体表面数据进行曲面拟合［6］。曲面拟合完成后，对曲面进行误差检测以保证曲面质量。如超出误差要求则返回前一步，调整拟合参数重新拟合。***3为拟合后的曲面。
***3 拟合后的曲面（略）
Fig 3 The surfaces after fitted
123 内冠的内表面与外表面设计 预备体表面重构完成之后，就可以在该曲面的基础上进行内冠设计。本研究分别针对无颈环和半颈环两种样式进行设计［7］。（1）将内颈缘线以上的曲面向外等距005mm生成等距曲面，这样粘固时可为填充粘结剂留出空间，同时也能防止因拟合和加工的误差导致内冠的内表面与预备体不匹配而无法佩戴的发生。（2）按照临床要求，对生成的等距曲面向外增厚04mm，形成上颌中切牙内冠外表面阶台以上的部分。（3）在外表面底部曲线环与外颈缘线之间，根据无颈环内冠和半颈环内冠的不同要求，生成外形轮廓线，通过扫描得到阶台部分，从而形成一个完整的内冠外表面。（4）根据患者颌牙的情况对内冠外表面形态作微小调整，确保内冠设计的精确性。***4为设计完成的无颈环内冠与半颈环内冠。
***4 无颈环内冠与半颈环内冠（略）
Fig 4 The non collor coping crowns on maxillary incisor（略）
13 加工流程采用北京精雕三轴高速数控铣削加工中心对设计完成的模型进行加工。加工材料可选取钯银合金、不锈钢等，本研究采用有机玻璃进行试切。加工时，机床主轴转速为20000r・min-1，粗加工采用2平底铣刀，走刀方式为等高线型，进给速度1m・s-1；精加工选用1球头铣刀，采用Z字型刀轨，进给速度为04m・s-1。加工采用内外表面分别加工的方法，首先加工精度要求较高的内表面，完成后填充石膏，加强内表面强度，打定位销，再翻面利用定位销将毛坯精确定位于原位完成外表面的加工。
2 结果
根据设计出的模型利用数控精雕铣床加工出的实物（***5）符合设计要求，加工质量稳定，精度高，与预备体的贴合程度较好（***6）。利用CAD/CAM技术设计制作上颌中切牙内冠，与传统方法相比具有省时、省力、精确的特点，具有很高的临床实用价值。
***5 半颈环内冠内外表面（略）
Fig 5 The inner and outer surfaces of the half collor coping crowns
***6 半颈环内冠佩戴***（略）
Fig 6 The half collar coping crown fits the model
3 讨论
CAD/CAM技术在口腔修复领域的应用使口腔修复学取得了***性的发展，大大缩短了***周期，减少了病人的痛苦，提高了修复体的制作效率和质量。德、日等国已经推出多种商品化的齿科CAD/CAM软硬件系统。我国相关研究开展较晚，在设计、制造等方面与国外还有相当大的差距。引进国外设备存在价格过高等问题，所以开发具有自主知识产权的齿科CAD/CAM系统是十分必要的。本研究内冠又称烤瓷金属基底冠，是制作烤瓷熔附金属全冠的金属基底，通常由镍铬、钯银等合金制成，通过在其表面覆盖与天然牙相似的低熔瓷粉，再在真空高温瓷炉中烧结熔附得到烤瓷金属全冠。根据是否具有颈环特征，内冠可以分为无颈环内冠、半颈环内冠和全颈环内冠。我们采用通用CAD软件与自行开发的三维口腔修复CAD软件原形系统相结合的方法设计了上颌中切牙内冠，并利用高速精雕铣床加工出实物，大大提高了设计和加工过程的自动化程度。整个设计和加工过程可以在2h内完成。设计阶段:（1）所采用的简单、可靠的虚拟可视化设计方法完全避免了手工雕塑蜡模的过程，缩短了***时间，降低了医生的工作量。（2）颈缘线采用计算机自动提取，使得颈缘线的提取精度相对手工提取大大提高，保证了内冠的密合度，提高了修复体质量。（3）外表面设计完成后可以针对患者对颌牙的情况对其进行微小变形调整，进一步满足了患者的个性化要求。制造阶段:采用的三轴数控精雕铣床加工的方式精度很高，而且材料不受热，所以可以完全避免铸造带来的材料收缩问题。所用刀具很细，刀轨也很细密，所以加工后的表面比较光滑，完全可以直接佩戴，省去了再次抛光的过程。加工时间和简易程度均明显优于传统铸造方法。目前自主开发的三维口腔修复CAD软件原形系统在制作上颌中切牙内冠的过程中发挥了重要的作用，但还有一些设计模块需要进一步完善功能和改进算法。曲面拟合的精度虽然已经满足临床要求，但仍需进一步提高。加工过程中采用的定位销定位方法，精度虽然可以满足要求，但是增加了加工步骤，使得加工的不确定因素增多，所以在今后的工作中还应对夹具做进一步改进，以减少内外表面的定位误差，提高加工效率。随着患者对口腔修复体制作质量、效率等要求的不断提高，在口腔修复领域应用CAD/CAM的数字化快速设计技术将是今后我国口腔修复技术研究发展的重点。本研究使用自主开发的三维口腔修复CAD软件原形系统，通过模型测量、预备体表面拟合、内冠设计和数控加工等步骤，设计、制作上颌中切牙内冠的方法高效、简单、精确，为上颌中切牙内冠的数字化设计和制造提供了新的思路，为研制国产口腔修复CAD系统提供了第一手的资料。
［参考文献］
［1］高勃，王忠义，施长溪 下颌磨牙全冠计算机辅助设计初步［J］. 实用口腔医学杂志，1999，4:304305.
［2］吕培***，李彦生，*** 国产口腔修复CAD/CAM系统的研究与开发［J］. 实用口腔医学杂志，2002，5:367370.
［3］韩景芸，费仁元，李彦生 金属全冠的CAM工艺技术研究［J］. 现代制造工程， 2004，10:1012.
［4］张翔，廖文和，俞青，等 烤瓷冠基底冠模型重构方法研究［J］. 东南大学学报：医学版，2006，25(1):15.
［5］戴宁，程筱盛，俞青，等 基于DFFD的牙齿修复冠约束设计方法的研究［J］. 东南大学学报：医学版，2005，24(1):2832.
计算机辅助设计与制造篇3
关键词:计算机辅助设计与制造专业;人才培养模式;改革与实践
进入21世纪以来,全球经济竞争进一步加剧,对高素质应用型人才的需求更为迫切。随着我国职业教育体制的深化改革,国家提出了“大力发展职业教育,加快培养高技能型人才”的职业教育方针;同时,伴随着人事管理制度的改革,在识人、用人的机制上坚持“能力第一,学历第二”、“能力重于学历”的人才评价标准;加上目前出现的“高薪难聘高素质、高技能技工”的就业现状:很大一部分高中毕业生不再片面地追求上大学,而是选择了职业教育。基于以上情况,四平职业大学从2004年开设了高中生源的计算机辅助设计与制造专业,并申请为省级教学改革试点专业。几年来,我们根据培养模式与业界需求之间的矛盾进行客观分析,结合专业特点,积极探索人才培养新模式,创新教学方法和手段,培养出大批能主动适应区域经济发展需要,理论基础扎实,实践能力强,综合素质高的应用型人才。
一、构建“1234”型人才培养模式
针对应用型人才培养目标,确立专业教学主线,在课程体系上彻底打破学科体系,改变理论与实践相脱节的现象;注重教学过程的实践性、开放性和职业性,重视学生校内学习与实际工作的一致性,积极探索和开展工学交替、项目驱动和顶岗实习等教学模式,探索并实践了“1234”型人才培养模式。
“1”指一条专业主线,即以“CAD产品造型设计及数控加工工艺”为主线,体现了本专业的人才培养特色。“2”是两大教学体系,即构建理论教学与实践教学两大教学体系,支撑专业全局教学。“3”:三个结合,即在教学过程中实施理论与实践结合、产学结合、人文素质教育与专业技术教育结合。实施三个结合是培养高技能应用型人才的有效途径。“4”:四大教育模块,即将人才培养过程划分为基本素质能力模块、职业基本技能模块、职业专业技能模块、专业拓展能力模块。四个模块的构建为“两大教学体系”的运行、“三个结合”的实施提供了时空条件,是实现传授知识、培养能力、提高素质一体化的有效途径,形成了本专业的自身特色。
二、课程设置体现专业人才培养特色
职业技术教育课程的设置和开发应围绕培养高技能应用型人才,围绕培养适应岗位要求的能力素质和较高品德修养、人文素质、文化基础知识等内容进行,并且能够满足企业的需求。因此,我们在专业课程设置中强调以服务社会为基点,以企业需求为生存发展基础,以满足市场需求为导向,以6条能力主线为依托设置、调整及开发专业教育课程(表1)。
1.确立核心专业课程和专业能力体系
核心专业课程包括:机械制造技术基础、计算机辅助造型与编程、数控加工工艺、模具设计与加工基础等。这些课程的理论教学与实践教学构成了本专业的核心专业课程体系。
机械制***、机械零部件三维造型、数控机床与零件加工实训等课程构成了培养学生基于计算机辅助设计与制造能力的核心专业能力体系。
在课程的整合与实施方面采取了以下做法:
(1)将数控加工基础、数控编程基础、工艺与工装设计三门整合起来,即以数控加工工艺为主线涵盖其它。(2)在金工实习的同时讲授《机械制造技术基础》课;在数控机床与零件加工实训的同时讲授机床原理、数控加工工艺、金属切削刀具结构应用等方面的课程。(3)突出实践能力培养目标。在课程设置中强调专业技能的应用、学生实践能力的提高,实践课时占总学时的68.5%。
2.实训与职业资格考核相结合,提高实践教学效果
(1)发挥校内“金工实训中心”的有利条件,给学生提供一个工厂的实际生产环境。中心以四平隆百洲机械有限公司为主体,对学生进行数控铣、数控车、加工中心、电加工机床的工艺、编程和操作实训,培养学生实际生产能力。在公司中教师参与产品及工艺装备设计,学生也参与到产品的设计加工中,这样既锻炼和提高了教师的工程设计和创新能力,又使学生置身于工程实际环境和氛围中,经受培养和锻炼,并能及时获得最新实用技术信息,提高技术创新能力。
(2)“CAD/CAM应用实训及考证”教学环节,主要在生产型数控机床上“真***实弹”地训练,使学生熟练掌握生产型数控机床的数控加工,注重复杂零件的加工工艺及加工精度的实现,为数控工艺员考证和3DCAD考证打下基础。
三、细化培养目标,创建“121”分流体制
评价学生在第一学期和第二学期的综合成绩,在第三学期将学生按学习成绩分组教学,做到因材施教。具体方法:将学习成绩前25%的学生纳入到专家型人才培养模式即CAD设计师,将中间50%的学生纳入到技能型人才培养模式即CAD造型\CAM工艺编程师,将后25%的学生纳入到高级技工型人才培养模式即CAD绘***员和数控机床操作工。同时充分尊重学生的学习意愿,实行申请制度,学生可以自行选择学习模式。
对于技工型人才,实行师傅带徒弟的方式,从企业聘请大批技师、高级技师填充到教师队伍,用他们的经验和技术指导学生。对于专家型人才,采用导师制,选拔骨干教师做学生的导师,使学生积极参与导师的课题研究、技术开发。而对于技能型人才,采用常规教学模式,这部分学生也是我们培养的重点,在强调理论学习的同时更强调实践动手能力。
在“121”分流体制下,学生的学习兴趣明显加强,学习效率明显提高。一些原来对理论学习有困难的学生找到了自己的位置,使专长得以发挥。
四、结束语
这种全新的人才培养模式和教学模式密切了学校和企业的关系、做到了因材施教,有的放矢地为企业输送合格、合用的技能型人才,开拓了学校办学的新路径,扩大了学校的教育资源,也拓宽了学生的就业渠道,实现了学生、企业、学校三赢的目标,是具有发展潜力的办学模式。
参考文献:
计算机辅助设计与制造篇4
关键词：计算机辅助工程;化工机械;应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.064
1 前言
在科技化与信息化的新时代，计算机信息技术已经普遍应用在各个行业，计算机硬件、软件发展对化工机械技术进展都有着决定性作用，其中表现为计算机的传统辅助设计转向现代化计算机的辅助工程。在计算机分析手段与技术不断加强的前提下，许多设计者在设计过程中就能预见各种问题。此外，现代化工机械结构的设计不再因为传统设计观念受到束缚，而是追求现代化工艺设计的理念，实现经济性、时效性与安全性的统一。
2 计算机的辅助工程概念分析
就计算机的辅助工程来看，其主要是借助计算的硬件、软件，分析一些复杂产品结构的弹塑性、强度、动力的响应、刚度与热传导等力学性能，还要分析研究结构优化方式。应用计算机的辅助工程时，可以把部分综合性较强、比较复杂的工程问题拆解开，使用多种连续的变量来计算与求解，构成一个方程组，方便计算。此外，应用计算机的辅助工程，完成了复杂计算与求解向简单计算与求解过程的转变，在很大程度上提升了问题解决的能力。我国计算机的辅助工程发展历史比较长，在工业发展过程中计算机的辅助工程有着至关重要的作用，已经成为产品设计中必不可少的工具[1]。
3 国内计算机的辅助工程发展的概况
近几年来国内计算机的科学认识水平与研究水平不断地提高，化工机械中渐渐广泛应用计算机的辅助工程。化工机械的制造行业中，ALGOR、NASTRAN、I\DEAS与ANSYS等软件得到广泛应用，在很大程度提高了国内化工机械的设备设计水平。同时国内相关行业人才培养的制度日益完善，但是相关人员也要充分认识到，目前计算机的辅助工程应用领域还存存在局限性，且一些相关辅助的技术发展难度比较大，因此，我国应该加强计算机辅助工程的学习与研究，不断提高计算机的辅助工程应用水平与扩大计算机辅助工程应用的板块。
而在发达国家，对于计算机的辅助技术应用，已经具备完善体系，技术发展的能力比较好。作为计算机的辅助工程进步与发展重要标准的分析软件，是新时代计算机的辅助技术发展与研究过程中必不可少的部分。在近些年相关的分析软件研究和开发过程中，分析软件也不断的成熟，且拥有数据输出显示的能力与处理能力，能够适应各种工业制造、生产与设计过程，在某种意义上，可以有效解决一些复杂问题。
在发达国家工业生产与制造中，计算机的辅助工程技术应用几近成熟，其实用性方面也得到保证。充分结合计算机的辅助技术与各种设计软件，例如：CAM与CAD等，更容易适应化工机械的生产与设计，从而满足各种多变与复杂的要求。此外，计算机的辅助软件应用，在特殊设计和制作过程中，容易满足这些特殊的工艺规范设计要求，提高实践生产的能力，降低生产制造的成本。化工行业机械设备的制造过程中，辅助软件在机械行业中越来越重要，通过应用计算机的辅助工程，很大程度上提高了化工行业整体发展的水平[2]。
4 计算机的辅助工程在化工机械中的应用探讨
4.1 ALGOR的软件
ALGOR的软件是计算机的辅助工程仿真模拟软件，可以提高机械的设备规划设计效果。现阶段计算机辅助工程仿真的软件中，经常会选择ALGOR的软件，在分析应用辅助软件中，设计人员也比较容易掌握设备运行的情况，并在合理检验与预测设备运行时，提升整体的设计可靠性，减小设计的成本。而且ALGOR的软件应用操作过程比较简单，能够帮助设计的人员进行测试与设计工作。
4.2 NASTRAN的软件
当下NASTRAN的软件系统主要应用在化工机械的结构设计中，在化工机械设备强度、动力与刚度计算和分析时，通常使用非线性分析与计算的方式，同时建立科学分析的模型，这样对一些金属碰撞、变形、成型与爆炸的研究比较有利。此外，NASTRAN的软件系统应用，可以全方面分析一些部件，充分了解各个部件寿命，然后使用可视化方式来显示和反应机械设备内部结构。
4.3 I\DEAS的软件
I\DEAS的软件最早生产于美国的UGS公司，是目前数字模型分析软件中比较常用的软件，且主要使用模型分析方式，这种方式可以对整个化工的机械设备进行分析、设计与预测，运算能力比较强。I\DEAS的软件在航天与汽车制造的领域应用比较广泛，有利于一些复杂产品设计和分析。且I\DEAS 软件有先进结构，热力方面的分析功能相对齐全，因此，各个领域普遍使用这种软件[3]。
4.4 ANSYS的软件
计算机的辅助工程中分析功能有着重要作用，分析功能也是分析机械设备的前提。此外，ANSYS的软件在数据分析方面占有优势，且能够把数据分析和其他软件共享，以及共同处理各种数据，在很大程度上提高了数据的分析能力。特别是在精细化程度要求提高的新时代，化工行业机械制造过程中，最大限度的提高数据分析精度，灵活运算各种复杂的数据，逐渐成为现阶段设计生产中的关键部分，也是今后ANSYS的软件发展必然方向。
5 结语
总而言之，在现代化科学技术不断发展的背景下，计算机的辅助工程逐渐深入化工机械设备制造的过程中，且现代化社会技术的发展逐渐消融了国与国之间技术的障碍。同时随着经济全球化与经济一体化的不断发展，对于化工行业设备制造发展能力也提出较高要求。因此，我国化工园想要取得进一步发展，就要探索快速拼接的便携式桁架桥技术，使得计算机的辅助软件与化工机械实际应用相符合。
参考文献：
[1]石勇.计算机辅助工程在化工机械中的应用[J].机械管理开发，2014，23（04）：88-92.
计算机辅助设计与制造篇5
关键词：工业设计;智能设计;实训室建设
一、智能设计实训室建设的意义
工业设计的表现方式主要分为手绘和计算机辅助设计。而随着信息技术的不断发展，计算机辅助设计成为工业设计不可或缺的重要表现方式。计算机在工业设计过程中的重要性，首先表现在提高设计师的工作效率，节省了大量工作时间，同时更加科学、准确和快捷；其次表现在可以缩短产品设计周期；最后表现在使设计方案具有更好的可视化效果[2]。工业设计作为设计艺术与机械技术相结合的应用学科，是动态发展的，它将会不断地汲取各种新的设计理念和技术成果，在概念、理论和方法上不断更新、充实和发展。
二、智能设计实训室建设规划
工业设计的表现方式主要分为手绘和计算机辅助设计。而工业设计软件的使用在工业设计中处于极其重要的地位，同时，随着信息技术的不断发展，计算机辅助设计成为工业设计不可或缺的重要表现方式。计算机在工业设计过程中的重要性，首先表现在提高设计师的工作效率，节省了大量工作时间，同时更加科学、准确和快捷；其次表现在可以缩短产品设计周期；最后表现在使设计方案具有更好的可视化效果。该实训重点支撑《计算机辅助平面设计》、《计算机辅助产品造型设计》、《产品渲染》、《3D建模》等课程的教学、实践、实训。主要实验项目：工程设计制***（全程教学）、程序设计语言（VB）（全程教学）、计算机辅助平面设计I（全程教学）、计算机辅助平面设计II（全程教学）、计算机辅助产品造型设计I（全程教学）、计算机辅助产品造型设计II（全程教学）、人机界面设计（全程教学）、企业形象设计（全程教学）、虚拟现实与技术（全程教学）、多媒体技术（全程教学）、网页设计与制作（全程教学）、产品开发设计（实践教学）、视觉传达设计（实践教学）、产品系统设计（实践教学）、产品数字化设计与制造（实践教学）、快速原型制造技术（实践教学）、机械创新设计（实践教学）、三维逆向工程技术（实践教学）。智能设计实训室可完成的工业设计教学课程有工程设计制***、程序设计语言、计算机辅助平面设计I（AdobePhotoshop）、计算机辅助平面设计II（AdobeIllustrator）、计算机辅助造型造型设计I（Rhino）、计算机辅助产品造型设计II（Solidworks）、计算机辅助产品渲染（3Dmax、Vary、Keyshots）、Matlab及其设计应用、虚拟现实与仿真等专业必修课程。需要说明的是，尽管我校已建设通用的计算机机房，基于如下几点因素考虑建设CAID的必要性：①工业设计智能设计实训室对计算机的配置要求较高，需运行大型的三维建模软件、渲染软件、动画设计制作软件、虚拟现实与仿真软件；②智能设计实训室的利用率极高，仅工业设计一个专业有10多课程需要在该实训室全程授课，另外还有大量的实践课需通过智能设计实训室完成；③智能设计实训室可作为我校高级计算机机房，完成高配置要求、高复杂难度的教学任务，辅助我校的教学和实践。
三、海尔众创意高校联合实训室的运营
海尔众创意高校联合实训室是依托海尔众创意平合南京机电职业技术学院共建的实训室，宗旨为引领生活品质，实训室依托学校多学科优势搭建创新平台，以设计创新为主导，以“产品从构思、研发、运行到废弃和再利用的全生命过程”为载体，以培养学生技术技能和设计创新实践能力为目标，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习设计，包括个人对科学技术知识的掌握、终身学习能力、团队合作与沟通交流的能力，以及在社会和企业环境下构建产品、过程和系统的能力，孵化符合时代需求的设计人才。在智能设计实训室建设基础上，组建一支能够满足南京机电职业技术学院工业设计海尔联合实训室长期发展需求的线上运营团队，满足现有艺术教研室老师的教学、交流、实践的需求，通过充分的产品设计、三维建模，打造专业的线上平台，线上实训室上传作品数量不得少于100，给学生创造更好的交流学习平台与展示能力的机会，真正建立起海尔与院校互利共赢的合作关系，形成海尔设计师与院校学生高效无缝沟通平台，发掘更多优秀工业设计人才。
四、小结
综上所述，工业设计设计学生创新能力、实践能力的培养离不开智能设计实训室这个实践平台，而智能设计实训室的建设质量、课程设置对工业设计学生的素质培养起着决定性作用，因此，为了培养符合社会发展需要，具有实践能力的优秀设计人才，我们必须加强智能设计实训室的综合建设、不断优化相关实践课程设置、提高学生的综合实践能力。
参考文献
[1]严虎，浅谈工业设计模型制作实验室的建设[J].科教导刊，2013(28):237-238.
计算机辅助设计与制造篇6
关键词：计算机辅助设计；软件；建设
中***分类号：G633文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)06-11736-03
1 引言
所谓的计算机的计算机辅助设计，就是计算机辅助设计人员进行产品或者工程的设计。在设计过程中，设计人员处于主导地位，而计算机处于辅助地位。在生活和生产中的诸多领域，计算机辅助设计已经得到广泛的应用。随之出现了很多设计软件和设计方法技术，只有不断的学习，才能更好的掌握进而为工作提供便利。
2 CAD定义
计算机辅助设计(CAD)――是在计算机硬件与软件的支撑下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、仿真和***形处理的研究，使计算机辅助技术师完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品***形。
3 CAD技术在产品开发设计中的应用
随着人们物质生活和文化艺术水平的提高，对工业产品要求也越来越高，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，要拥有良好的外观形态、宜人的色彩、舒适的表面质感，可以美化人们的生活和生产环境，丰富人们的精神要求。因此，作为工程技术与美学艺术相结合的一门新科学――CAD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。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。
计算机辅助技术和手段用于产品设计，具体体现在以下几个方面：
(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。
(2)设计程序灵活高效，产品开发周期缩短。
产品的创意可以通过三维建模、渲染等功能随时调整形体、形态、色彩、肌理等方面变化；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。
(3)设计成果仿真，设计检验可靠
利用CAD系统的三维***形功能，设计师可在计算机屏幕上快速地模拟出所设计产品的外形状态；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。
(4)设计与制造的紧密结合
CAD的设计数据直接用于产品零配件的加工，即计算机辅助制造(CAM)，从而可以完成从设计到加工程序的转换。
4 两类CAD设计师
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***像设计类的软件，如CorelDRAW，PhotoShop，Painter，3D***AX，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。
5 CAD设计流程
(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***绘制。
(2)三维造型设计：方案确定后，由设计师利用CAD进行立体造型设计。
(3)三维造型设计确认：将CAD里面的模型直接转入CNC(数控加工)，或RP做出实物模型进行造型检验。
(4)结构设计：在CAD中进行细节结构设计。
(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CAD里的产品传递给模具厂进行数控编程。
(7)生产：将三维***转化为二维工程***，进行工艺设计，进行生产。
6 中等职业学校CAD专业定位
现在许多大专院校开设CAD专业，都以造就产品造型设计师、产品结构设计师作为培养目标；而我们职技校，学生文化水平和学习能力相对较低，学习艺术设计或深奥的机械设计有困难，那么如果开设CAD专业，培养目标该如何确定?
我觉得必须做到以下几个方面：
(1)能协助产品造型设计师将设计创意转化为CAD效果***或数学模型。
(2)能协助产品结构设计师将设计方案转化为CAD零件装配模型。
(3)能将CAD三维***形转化为二维***形，进行工艺设计和生产。
(4)懂得CAD模型转化到CAM中进行数控加工。
因此，本专业在培养要求上，要以各类产品为主要研究对象，以计算机为主要设计辅助工具，注重美学品质的工业化手段。要求学生树立“以人为本”的设计思想，能处理在特定条件下工业产品的结构与功能、结构与外形、结构与材料等的关系，并能创造性地将这些关系协调地表现在产品的结构造型上，协助设计师开发出具有时代特征的现代工业产品。
7 中等职业学校CAD专业课程设置
按中职计算机辅助专业培养目标要求，充分考虑目前市场需求，将其学习内容分为四个层次：
(1)计算机应用能力――计算机硬件结构、WINDOWS操作系统、常用工具软件及病毒知识、文字处理WORD和电子表格EXCEL、INTERNET，互联网应用、PHOTOSHOP***像处理、网页制作等。
(2)计算机辅助工程制***――机械制***、公差配合与技术测量、机械基础、AUTOCAD、零件测绘和金工实习等。
(3)CAD三维造型设计――CAD三维软件、3DMAX、造型材料与工艺、人机工程学、CAD/CAM技术等。
(4)产品设计美学――色彩构成、产品表现技法、工业摄影等。
8 CAD软件的选择
目前流行的CAD软件包有：
(1)Unigraphics(UG)
UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。它集成了美国航空航天、汽车工业的经验，成为机械集成化CAD/CAE/CAM主流软件之一。主要应用在航空航天、汽车、通用机械、模具、家电等领域。采用基于约束的特征建模和传统的几何建模为一体的复合建模技术，在曲面造型、数控加工方面是强项。Unigraphics提供给公司一个从设计、分析到制造的完全的数字的产品模型。
(2)Pro/Engineer
Pro/Engineer系统是美国参数技术公司(ParametricTechnology
Corporation，简称PTC)的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/Engineer软件，采用全参数化造型技术，能将设计至生产全过程集成到一起，比较适于零件相对简单，部件结构比较复杂的产品设计。
(3)SOLIDEDGE
来自EDS公司的Solid Edge是一个功能强大的三维计算机辅助设计(CAD)软件，是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windows平台上，而是充分利用windows基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与Microsoft 0ffice兼容，与windows的0LE技术兼容，这使得设计师们在使用CAD系统时，能够进行windows下字处理、电子报表、数据库操作等。SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。目前应用最多的领域是钣金设计，虽然它只是EDS公司中低端产品，但它强大和专业的钣金设计功能也是相当有特色。现在中国***学会正在推广Solidedge软件。
(4)SolidWorks
SolidWorks软件是世界上第一个基于windows开发的三维CAD系统，是生信国际有限公司推出的机械设计软件。其是以windows为平台，以SolidWorks为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点。现在中国机械工业学会正在推广Solidworks软件。
(5)Cimatron
Cimatron公司的Cimatron是基于CAD/CAM/PDM的产品，这套软件的针对性较强，被更多的应用到模具开发设计中，该软件能够给应用者提供一套全面的标准模架库，方便于使用者进行模具设计中的分型面、抽芯等工作，而且在操作过程中都能进行动态的检查，可以说该软件在模具设计领域是非常出色的，国内南方的一些模具企业都在使用这套软件。
(6)AutoCAD和MDT
AutoCAD是Autodesk公司的主导产品，是当今最流行的二维绘***软件，拥有全球最多的用户群，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体；为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。
(7)CAXA电子***板和CAXA-ME制造工程师
CAXA电子***板和CAXA-ME制造工程师软件的开发与销售单位是北京北航海尔软件有限公司。CAXA电子***板是一套高效、方便、智能化的通用中文设计绘***软件，可帮助设计人员进行零件***、装配***、工艺***表、平面包装的设计，适合所有需要二维绘***的场合，CAXA-ME是面向机械制造业的自主开发的、中文界面、三维复杂形面CAD/CAM软件。
以上介绍的种种软件都是笔者个人认为比较成熟的、比较可靠的软件，当然由于篇幅限制，很多的软件不能一一详细的介绍到。选择CAD软件教学，要跟实际情况结合起来。我个人比较偏好UG或Solidworks软件。
9 CAD专业的软硬件建设
(1)软件建设：由于技术的更新，知识结构发生了变化，专业教师原来的知识水平显得落后，而且目前职业学校的专业教师大都缺乏企业实践，因此，我们要有计划地安排教师参加技能培训，并定期下企业实习；要鼓励教师开展科技制作和技术革新，在实践中学习运用先进实用技术；要引导教师走理论实践一体化的道路，争取成为本专业的教学专家和技术专家。
(2)硬件建设：建立计算机辅助设计实验室，购买一批高配置的计算机，安装相应的CAD软件，同时还要购买投影仪和扩音系统，实现了现代化多媒体交互式教学，提高了教学的科学性和先进性，使学生在掌握理论知识的同时，提高了实际操作能力。
10 结束语
CAD技术的飞速发展是制造业一场技术***，需要大量的设计专业人才。工欲善其事，先必利其器。让我们为培养未来CAD复合型人才一起努力吧!
参考文献：
[1]李学志.计算机辅助设计与绘***[M].清华大学出版社,2002,8,1-3.
[2]刘明,李录明,李薇.计算机辅助立体构成表现技法[M].人民邮电出版社, 2002,8,3-9.
[3]李平.计算机辅助设计与制造[M].华中科技大学出版社,2005,34-39.
[4]郑子罕.计算机辅助设计基础[M].人民邮电出版社,2001,9,12-19.
计算机辅助设计与制造篇7
关键词：计算机辅助环境艺术设计起源现状及发展
随着计算机软硬件的进步，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果***表现的主流。所谓计算机辅助环境艺术设计是指设计师通过计算机技术表现设计意***，最终以***像的方式告知客户，使客户清晰地理解设计师的设计意***和创意，它是一种更为直接、有效的表现方式，通常又被人们称为计算机建筑效果***。
一、计算机辅助环境艺术设计的起源
计算机的发展及应用，使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机***形技术的产生，计算机辅助设计的研究构想发端于1950年，但使用计算机绘***的最早记录是在1963年，美国麻省理工学院的研究人员伊凡·苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的博士论文，从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过***形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年，这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的***形画线系统得到实现。这套***形画线系统开发和引进了许多计算机绘***的基本思想和技术，使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。
最初CAD被解释为“计算机辅助绘***”，由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘***的一种新工具，但随着后来信息技术的飞速发展，计算机技术在各领域的广泛应用，CAD的含义也在不断变化扩展，随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等，使电脑绘***从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机***形，从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。1970年的威尼斯双年展首次接纳了计算机绘画作品，这也标志着新的视觉艺术形式的诞生得到了社会的承认。
我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似，国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初，随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及，在环境艺术设计和创作领域，计算机技术应用的价值，逐渐得到人们的重视。
二、我国计算机辅助环境艺术设计的现状
计算机作为信息时代重要的技术工具，在环境艺术设计领域得到普遍应用。在20世纪90年代前，国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法，到了20世纪90年代初期，计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到了20世纪末，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初，设计师主要运用AutoCAD软件进行施工***的绘制，在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步，它自身的强大优势得以显示，同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。
随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展，计算机建筑效果表现的类型己经有了很细致的划分，可以分为：计算机建筑效果***、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果***主要是通过3D***AX，Lightscape，Photoshop等计算机软件制作的静态的效果***。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视***，透视点位置及视点角度均可变换，然后再渲染出二维***像，这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3D***AX软件的三维动画功能，在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。
三、计算机辅助环境艺术设计的发展趋势
当前，随着计算机软硬件技术的迅猛发展，计算机辅助设计在环境艺术设计领域受到了广泛的重视和应用，比如各种方案的汇报、投标以及招商广告中随处可见，从而出现了大量的绘***软件的教程以及在教学上更加重视计算机绘***软件的教学课程。人们更多的关注计算机技术，想方设法掌握各种绘***软件，在模型、材质、灯光以及各种渲染技法上花费大量的时间，而忽略了最终的效果***的艺术性。计算机辅助设计是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科。计算机辅助设计在视觉艺术创造规律、形式法则和审美方法与传统的艺术设计是相同的。所谓视觉艺术，是通过人的视觉感受而将客观内容纳入主观心灵并予以对象化呈现的艺术形态。一些美学研究者认为，从审美主体的角度来看，艺术离不开创造者和欣赏者两个方面，而这两个方面都要通过一定的感官和相应的感性物质媒介，前者创造出审美对象，后者达到审美愉悦。所以说，作为视觉艺术的计算机辅助设计作品既要真实的描绘场景，又要使欣赏者达到审美偷悦。不可否认，人们的欣赏水平在不断提高，求新、求异的视觉口味也越来越高。这源于技术的发展、审美的进步，计算机技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。
在计算机辅助环境艺术设计发展的初级阶段，设计师的目标是使效果***具有真实感，能够模拟未来场景的真实效果，具有一定的实用性。目前的计算机建筑效果***的风格单一，已经不能满足大众的不断提高的视觉口味。计算机建筑效果***既是表现的技术同时它又是视觉艺术。设计师创造出审美对象，筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉，采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景，可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案，所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现，而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景，将给环境艺术设计带来***性的改变。
设计师创造出审美对象，要使欣赏者达到审美愉悦而不是审美疲劳。为此，根据目前我国计算机辅助环境艺术的发展情况，未来计算机建筑效果***应呈现艺术化、人情化和多样化趋势。
参考文献：
[1]邓庆尧.环境艺术设计[M].济南：山东美术出版社.
[2]张绮曼.中央工艺美术学院环境艺术设计系—室内设计的风格样式与流派[M].北京：中国建筑工业出版社.
[3]张绮受.中央工艺美术学院一环境艺术设计与理论[M].北京：中国建筑工业出版社.
计算机辅助设计与制造篇8
关键词：计算机辅助；绘***软件；室内设计；教学；应用
中***分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0214-02
随着社会进步和发展，人们的审美文化生活的需求不断提高，传统的室内设计已经越来越不受到人们的青睐，新一代的室内设计应运而生。如今，计算机***形学的迅猛发展，使得很多以前人们无法用言语和***纸表达的思维和灵感都得到了实现。其中计算机辅助设计软件技术是近几年来在室内设计领域引起广泛关注的技术之一。应用计算机辅助设计软件技术的室内设计能很好地将人们的室内生活质量以及室内环境氛围、风格文脉等精神方面的要求都展现出来。
随着计算机绘***软件的功能化发展以及信息化教学改革的推进，计算机辅助设计大大促进了高校室内设计专业教学的发展，最显著的改变就是提高了授课效果——采用计算机辅助设计软件就能够完成相关设计科目的教学，进而提升了教学效率，通过二维***纸以及三维模型的输出能够有效地将现代化室内设计理念传输给学生，进而能够使学生成为新一代的专业素质较高的设计类精英。
一、计算机辅助设计软件的重要性
随着计算机辅助设计软件的不断改良，其能够准确直观地展现出设计作品的设计精髓，故计算机辅助设计软件在室内设计专业教学中日趋重要。目前，市面上流行的计算机辅助设计软件主要分为二维绘***软件、三维模型塑造软件、***片与动画渲染软件以及视频编辑软件等。在进行室内设计过程中，需要拥有创新性的思维，进而利用二维绘***软件促使抽象化的设计意念得以展现，而后在经过三维建模。渲染等相关操作，就会得到一副较为完善的室内设计作品。
在传统的室内设计教学中，教师往往仅能够通过***片信息并结合课本上的理论知识对学生进行讲授，缺乏模拟性的演练，促使学生不能够准确地掌握所学知识的精髓，且不能够将相关的知识应用于实践。此外，室内设计专业是一门实践类较强的学科，如果缺乏计算机辅助软件，学生需要进行手工制***并且需要手工制造室内设计模型，这期间不仅需要耗费大量的时间，而且也不利于教师对学生设计能力的综合评估。通过设计辅助软件，学生能够将头脑中创新性的思维加入到设计作品中去，但是如果受到传统手工制作技巧的限制，则往往不能够准确地展示出学生的设计理念，而且在计算机设计平台上能够对作品进行及时地修改，极大地提高了教学效率，节约了学生完成设计课业的时间。因而，计算机辅助设计软件在室内设计专业教学中具有不可替代的地位。
二、计算机辅助设计软件在室内设计专业教学中的应用
在室内设计专业教学中引入了计算机辅助设计软件，推进了信息化教育改革的进程，而且也提高了教学效果，教师能够结合计算机辅助软件激发出学生对于室内设计专业的兴趣，并且能够学习到当代室内设计大师的设计理念以及设计技巧，有利于培养学生创新性思维。
（一）有利于营造出活跃的课堂气氛
信息化时代的来临，计算机辅助教学已经不是一个新鲜的词汇，但是对于其他专业学科而言，计算机辅助教学与采用多媒体教学联系较为紧密，但是对于室内设计专业而言，其不仅仅要求教师在进行课堂教学过程中，使用相关的多媒体教学课件以激发出学生的学习兴趣，更要利用相关的计算机辅助设计软件进行室内设计操作，让学生学习到色彩的构成、空间构成、才是材料的选用等相关的知识。
此外，教师在进行计算机模拟设计授课过程中，可以与学生展开积极的互动，让学生去思考下一步的设计操作应该如何完成，进而激发出学生对于室内设计专业的兴趣，而且设计作品完成后也能够让学生具有一定的成就感，自然而然地培养了学生的专业知识的应用能力，进而提升了教学效果。因此，利用直计算机辅助设计软件展开教学，不仅可以活跃课堂气氛，也能够让学生学习到软件应用的技巧。
（二）能够有效地创新思维的培养
室内设计专业教学过程需要进行大量的课题实践，假如没有计算机辅助设计软件参与，学生需要花费较长的时间才能够完成课题作业，有时繁重的手工制作以及手绘***纸占据了学生思考的时间，而且由于受到精细手工制作要求的制约，一些好的想法受到制约，无法放飞丰富的想象，不利于创新思维的培养。假如有些学生在专业知识方面比较优秀，也拥有创新的设计思维，但是在手工制作能力方面却有所欠缺，进而就会导致学生失去学习的兴趣及信心。
但是，采用计算机辅助设计软件，学生能够尽情发挥想象，将一些个性化的设计元素应用于设计作品中，比如采用独特的空间构造模式或者采用独特的色彩搭配等等，而且在三维软件平台上能够直接展示出对设计者对于设计作品的改变，方便学生对于作品的修改及完善。
（三）对于信息化教学改革具有重要的意义
采用计算机辅助设计进行室内设计专业教学要求学生需要掌握一定的计算机应用能力以及软件的使用技巧，能够响应国家对于信息化教学改革的号召，而且也满足高校学生对于现代化教学设施应用的需求。
（四）能够真实地考核学生的设计能力
传统的室内设计专业教学考核的突出特点为教师仅能够对学生进行理论知识的考察，如果进行设计实践，则需要让学生进行提前准备，学生在短时间内往往不能够制作出满意的手工制作的设计作品，从而导致考核分数偏低，教师仅能通过主观表象了解学生的设计能力，故传统专业知识评价体系并不科学。但是，通过计算机辅助设计软件教学就会体现出一定的差异性，如在进行阶段性考核过程中，可以让学生在规定时间内采用计算机辅助设计软件完成设计作品，教师能够通过软件查看学生的设计步骤，而且直观的三维模型也能够观察出学生的设计思路以及设计作品的价值性，进而有助于教师做出较为客观的评价。
三、总结
综上，计算机辅助设计软件平台类似于室内设计专业教学的“实训教学场地”，教师可以通过计算机辅助设计软件平台与学生展开知识互动，培养学生创新意识，学生也能够通过计算机辅助设计软件进行学习以及自我思考，从而有助于学生室内设计能力的提升。
参考文献：
[1]蔡强.计算机***形学的相关技术与发展[J].北京轻工业学院学报，1999，（3）.
[2]陆浩.室内设计中手绘与电脑表现手法的探讨[J].商业文化（学术版），2010，（03）.
计算机辅助设计与制造篇9
关键词：计算机辅助设计；机械设计；CAD；逆向工程；
1.计算机辅助设计及其重要性
1.1计算机辅助设计
计算机辅助设计是通过计算机使用些绘***软件来帮助设计师进行机械设计。原本机械设计是通过手绘来完成的，通过计算机来进行***纸绘制节省大量时间，大大提高工作效率。利用计算机软件，也便于设计师进行一些其它操作，使设计更加合理，也方便设计师对设计产品进行修改，从而使得产品具有更高质量。另外在计算机上设计师还可对产品进行模拟，保证产品合理性。
1.2重要性分析
机械设计是机械工程重要组成部分，是进行机械生产前提。同时也是决定机械性能重要因素，性能好坏取决于设计质量。狭义上讲机械设计指在技术设计过程中，广义上讲机械设计要据设计者要求和现有条件，对机械工作原理和机械结构材料强度，机械零件形状和大小能量传递方式进行分析。并形成具体的描述作为机械制造的依据。这是个创造性工作，是建立在成功经验基础上的，只有结合两者才能设计高质量机器。
机械设计步骤都需计算机帮助，***形编辑和数据计算都需借助软件提供支持。除这些具体工作可利用计算机完成，还可据***纸在计算机上模拟模型，对产品性能和受力情况进行分析，据出现状况进行相关修改不断完善质量，计算机应用技术越来越广的应用到机械设计中。
2.计算机辅助设计技术在机械设计中应用
2.1三维造型、工程分析和报表中应用
采用实体造型设计时，通过计算机对试题造型进行相关处理会给设计工作带来便利，通过软件处理技术，可将事物造型更加合理的展现出来。采用计算机进行数据分析，使数据分析工作更简单，提高工作效率。机械设计中，对一些特殊数据和报表进行相关说明时均可通过计算机辅助完成。
2.2逆向工程中CAD应用
逆向工程是种吸收先进设计的手段，技术研发很重要，但研发成本很昂贵，研发中受现有条件影响，一些技术需很长时间才能成熟。因而设计中要充分运用科技成果，融合新技术基础上要不断创新。
二次世界大战后，发达国家不断提高计算机技术，为机械生产提供技术保障。逆向工程只有在实物条件下，了解产品基础上逆向构造零部件模型，达到产品创新目的。在以前“逆向工程”应用中主要集中在实物方面，在原有产品基础上，对实物模型进行创新设计体现出产品性能，可通过坐标测量方法，CAD制***软件把实物转化成虚拟模型。利用计算机辅助功能对产品进行加工，可运用多种技术实现逆向转换设计。可利用数据绘制网格，并对点进行模拟，得到连续曲面再对曲面进行修复进而获得实物模型。利用SCAN一TOOLS技术在生成曲面进行裁剪、延伸等工作，把曲面转换成实体，利用相关软件实现参数化设计，完成模型重建。
2.3汽车覆盖件模具设计中CAD应用
CAD 技术是企业技术的应用先锋。此技术使我国传统技术发生变革。新技术兴起，对我们汽车企业起推动作用。模具制造、数控加工等方面都起强大作用。如汽车模具CAD技术、汽车车身覆盖件CAD技术、在汽车行业中制造属于密集型和劳动密集性产业。
汽车覆盖是汽车车身、发动机、金属板材等内部零件。是由汽车覆盖件组装而成，不但功能强大，且大方、美观、质量极好、表面光顺。在新设计与开发中的汽车，车身占据主导地位，尤其是冲压模具设计，车身传统开发是以实物模型为车身提供可用信息，其中易出误差、实物模型变形等因素，会影响车身冲压模具设计精度与效率。若想提高精度与效率，保质保量完成就要打破传统模具设计、制作方法。其中采用CAD技术是关键。
一般情况下，冲压模具要经过拉深、修边、整形、冲孔等几道工序。其中最重要是补充面设计。在设计实体模具时要避免内腔、凹、凸模、加强助等潜在干扰因素，可利用CAD技术。设计实体模具前要先绘制出数控刀具路径程序，再检查加工过程可行性。在冲压零件表面设计中必须要使用专用曲面设计软件，才可保证冲压零件表面和模具表面一致。
CAD 技术在构建模型、模具结构设计、仿真产品和间库使用中起到非常关键作用。虽然CAD技术能实现参数化，便于与 CAM 相结合，但计算机运算速度慢、软件占硬盘和内存空间大、设计标准化程度较低、专用行不强、开放性、可靠性和规范性不够。但是只修改对应参数和局部区域修改可提高设计效率。
3.计算机辅助设计在机械设计中应用优势和不足
3.1计算机辅助应用使得设计周期缩短
采用以往设计方式，对复杂几何结构零件需要很长时间，而若采用计算机软件进行三维设计，就可用些简单几何体组建复杂几何机构，大大降低难度，还可对零件进行重组，设计出更加优秀的产品，不仅缩短设计周期，开提高工作效率。
3.2计算机辅助的应用使得零件的设计和修改更加方便
进行零件设计时若出现一些不匹配，采用以往方式，修改会很麻烦，但在计算机辅助下，可把零件放在装配环境中试验，可方便的看出零件设计的每个步骤，修改起来也容易找出问题所在，为零件修改提供便利。
3.3计算机辅助在设计中的应用有利于观察零件的装配
在机械设计中，我们知道采用不同的装配关系可以出现不同的效果。利用计算机辅助可以把不同的装配关系进行演示，如果不符合相关要求的装配关系，那么查找器就可以进行显示，这样就方便我们对错误的部分进行修改。另外，计算机辅助的使用还可以使得设计的质量得到提升，计算机辅助设计中有许多先进技术的应用，这就使得设计更加的完善，从而使得设计的质量得到很大的提高。
参考文献：
[1]姜炜.逆向工程技术在机械零件制造中的应用[J].科学咨询（决策管理）. 2010（04）
计算机辅助设计与制造篇10
界,构造了用户能与之进行各个层次交互处理的虚拟信息空间。
1.3 多媒体仿真技术
它是在科学计算机可视化和可视仿真技术基础上发展起来的,它用不同媒体形态描述不同性质的模型信息,将系统行为和形态、数学模型和物理模型以及它们的时空表现模式,有机统一地建模和求解。这种特点更适合于科学研究和工程设计的需要,因而受到工程界的普遍重视。
2 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、以及润滑方法、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。
机械设计的所有步骤几乎都需要计算机的帮助。***形的编辑、修改,大量数据的计算和比较,对零部件动力、强度等方面的精确测试,都需要相应的计算机软件的支持。除了这些繁琐的工作可由计算机替代外,设计者还可以利用计算机进行虚拟样机的构建,也就是根据***纸,在计算机上制造一个模拟样机,对它的工作性能、受力情况、热度等各方面进行验证,根据出现的状况修改原设计,从而达到完善的程度。随着计算机技术的发展,计算机正在越来越广泛地应用于机械设计的各个方面以及各种各样的机械设计中,它在提高机械设计的质量和转化为实际制造的效率方面,发挥着重要作用。计算机辅助设计便是伴随着计算机技术的发展而出现,并广泛应用于多种学科的一种方法。计算机辅助设计又被称作“CAD”,是由计算机帮助设计人员完成机械设计中的计算、制***、模拟等工作,并在不断修改和反复验证的基础上,输出满意的设计结果和最后的产品***纸的一门技术。
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***形通信系统》的论文,首次提出了交互技术及计算机和***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***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***、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。这时的计算机辅助设计系统都是在大型机或超级小型机的基础上开发的,购买这套系统通常需要上百万美元,因而这一系统只在经济实力比较雄厚、规模较大的航空、汽车、轮船、石油等行业应用。
在20世纪70年代初出现了柔性制造系统FMS“,柔性”意为在使用计算机制造产品的过程中,制造系统会根据所编程序中指令的变换而改变加工过程,这种适应性以及加工的灵活性被称为“柔性”。我国对FMS的定义为:柔性制造系统是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统,包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速调整,适用于多品种、中小批量的生产。随着计算机技术、通讯技术等的发展,CAD技术也日益走向完善,比如80年代出现的由超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件,使得CAD技术在中小企业逐渐普及,从飞机、汽车到服装、建筑、出版等行业都开始采用CAD技术。如今,计算机辅助设计技术已在机械制造业得到广泛应用,而且现在的CAD应用系统可以将机械设计中的绘***、分析、数据处理、仿真、加工修改等一系列环节集于一身,大大缩短了设计时间,提高了设计效率和质量,降低了生产成本与制造周期。CAD的常用软件有很多,但由Parametric Technology公司推出的Pro/Engineer产品,在目前三维造型软件领域中占有重要地位,引领着CAD技术的新潮流。
3 逆向工程中CAD的应用
逆向工程是一种消化、吸收先进设计的重要手 段。技术的自主研发固然重要,但研发成本却是相当高昂的,而且研发过程还受到科技人员的素质、国家财***的投入、现有条件等各方面因素的影响,因而一项新技术的产生通常需要几年甚至十几年的时间,这对于技术条件及设备相对落后的发展中国家而言是不可想象的。因而,充分利用他国的科技成果,在消化、吸收的基础上再进行创新不失为一种加
快科技发展的重要手段。日本在二战结束后的重新崛起,很大程度上是因为他大规模引进美国、英国等欧洲发达国家的先进技术,并做了很好地消化吸收,从而转化为本国生产力的一部分。逆向工程就是在只有产品或实物模型的条件下,在了解产品原设计的基础上,逆向重构产品零部件的CAD模型,已达到设计创新的目的。以前的“逆向工程”技术的研究和应用都集中在实物方面,即在拆解原有产品的过程中,重建产品实物模型,以实现新产品的制造。随着现在机械制造技术的发展,可以通过坐标测量设备、通用的CAD软件等方法,把实物样件转化为CAD模型,综合利用CAM(计算机辅助制造)、CIMS(计算机集成制造系统)等技术对其进行处理和再设计。Pro/Engineer软件中SCAN-TOOLS是一个专用的逆向设计模块,可以通过数据点构造网格曲线,并对点云进行拟合,以得到光滑、连续的曲面,再对曲面进行交互修改,从而得到与实物一致的CAD模型。SCAN-TOOLS与Pro/SURFACE配合使用,可以在曲面生成后,通过切割、裁剪、延伸等工作,将曲面转换为实体,再利用Pro/Engineer软件基于特征的参数化设计功能,完成模型的二次设计,实现CAD模型的重建。
结语
计算机辅助设计技术在确保机械设计的精度、处理机械设计中的大量数据、绘制复杂***形等方面发挥着重要作用,但这些计算机辅助设计的技术大都产自欧美等发达国家,我国自主研发的较少,加之对引进他国的技术没有完全消化,致使我国的机械制造业水平同国外相比,还存在较大差距,仅以目前的矿山机械设备为例,我国的输送机特性研究只有理论,还没有成熟的安全设计方法。因而,应加强计算机辅助设计的自主研发能力,为我国的机械设计提供必要的技术支撑,从而提高我国的机械装备水平。
参考文献
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