计算机辅助设计在材料生产中的应用
CAD在材料科学中的应用
CAD在材料科学中的应用在现代科技发展的浪潮中，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）已经成为了材料科学领域中不可或缺的工具。
通过CAD技术，研究人员可以利用计算机生成、修改和优化产品、工艺以及材料的设计和生产过程。
本文将探讨CAD在材料科学中的应用，并深入了解其中的优势和挑战。
一、CAD在材料设计中的应用1. 材料模型建立在材料设计过程中，CAD提供了一个方便快捷的方式来建立材料的三维模型。
研究人员可以通过CAD软件将材料的几何形状、结构和特性进行数字化描述，从而更好地理解和分析材料的特性和表现。
2. 材料性能预测通过CAD软件，研究人员可以将材料的物理和化学性质输入到模型中，并进行仿真计算，预测材料的性能和行为。
这样的预测可以帮助工程师在产品设计和制造过程中提前发现问题，并做出相应的调整和优化。
3. 材料优化和改进CAD技术可以帮助研究人员在材料设计和制造过程中进行优化。
通过模拟和分析，研究人员可以找到更好的材料参数和生产工艺，从而提高材料的性能、耐久性和可靠性。
二、CAD在材料制造中的应用1. 自动化制造CAD技术可以与数控机床、机器人和自动化系统等设备结合，实现材料制造的自动化。
通过CAD软件生成的数字化模型可以直接转化为机器操作指令，实现高效、精准地进行材料制造。
2. 材料加工仿真CAD软件还可以与加工仿真软件结合，帮助工程师模拟和分析材料加工过程中的各个环节。
这样的仿真可以帮助工程师预测加工中的变形、残留应力和表面质量等问题，并优化加工方案。
3. 材料成型及装配CAD软件提供了一种非常直观的设计工具，可以帮助工程师进行材料成型和装配的设计。
通过CAD技术，工程师可以在虚拟环境中进行产品组装和测试，发现并解决问题，从而优化设计方案。
三、CAD在材料科学中的优势和挑战1. 优势CAD技术在材料科学中具有许多优势。
首先，CAD技术可以大大减少设计周期和成本，提高设计准确性和效率。
计算机辅助技术在设计与制造融合中的应用
计算机辅助技术在设计与制造融合中的应用计算机辅助技术（Computer Aided Technology，简称CAT）在设计与制造领域的融合应用，正逐渐改变着传统生产制造模式，为企业带来了巨大的变革与发展机遇。
本文将探讨计算机辅助技术在设计与制造融合中的具体应用，并分析其带来的优势与挑战。
一、CAD技术在设计环节中的应用计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）技术的应用，使得设计师能够更加高效地进行产品设计和改进。
首先，CAD技术可以提供三维模型的设计和展示功能，使得设计师能够更加直观地理解和表现产品的形状、功能和材料。
其次，CAD技术可以实现自动化的设计过程，包括参数化设计和设计自动化的功能，有效减少了设计成本和时间，并提高了设计的准确性和一致性。
最后，CAD技术也可以进行设计优化和分析，帮助设计师在最短的时间内找到最优的设计方案，提高产品的性能和可靠性。
二、CAM技术在制造环节中的应用计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）技术通过将设计数据转化为机床可识别的指令代码，实现了产品的自动化制造。
CAM技术的应用不仅提高了生产效率，还能够降低生产成本，提高产品质量和一致性。
首先，CAM技术可以将设计数据和工艺参数自动转化为可执行的加工路线和加工工艺，减少了人为的错误和差错。
其次，CAM技术可以自动化地对产品进行数控编程，实现高精度和高效率的加工过程。
最后，CAM技术还可以实现全程跟踪与控制，保证产品在制造过程中的质量和可靠性。
三、CAE技术在设计分析中的应用计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，简称CAE）技术通过数值方法和仿真分析，帮助设计师评估和优化产品的性能和结构。
CAE技术的应用可以大大提高设计师的工作效率和精度。
首先，CAE技术可以进行结构强度和刚度分析，帮助设计师评估产品是否满足设计要求，避免了设计上的失误和风险。
浅谈计算机辅助设计在生产制造中的应用与发展
浅谈计算机辅助设计在生产制造中的应用与发展【摘要】本文将就计算机辅助设计在生产制造中的应用与发展展开探讨。
在将介绍计算机辅助设计的定义、生产制造中的重要性，并概述本文内容。
在将详细探讨计算机辅助设计在产品设计、工艺设计和生产过程中的应用，以及计算机辅助设计技术的发展趋势和未来发展方向。
在将总结计算机辅助设计在生产制造中的重要性，讨论其带来的好处，并展望未来计算机辅助设计在生产制造中的应用。
通过本文的分析与探讨，读者将更加深入了解计算机辅助设计在生产制造中的作用与前景。
【关键词】计算机辅助设计，生产制造，产品设计，工艺设计，生产过程，发展趋势，未来发展方向，重要性，好处，应用，展望1. 引言1.1 计算机辅助设计的定义计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）指的是利用计算机辅助工具进行产品设计和制造过程中各个环节的设计工作。
通过CAD软件，设计师和工程师可以在电脑上进行虚拟设计，模拟产品的结构、功能和外观，实现可视化的设计过程。
CAD技术的应用范围非常广泛，从产品设计到工艺设计再到生产制造，都可以借助CAD实现高效、精确的设计工作。
CAD软件可以帮助设计师快速绘制草图、进行三维建模、进行分析模拟等工作，大大提高了设计效率和质量。
在生产制造中，CAD的应用尤为重要。
通过CAD软件，可以快速生成制造图纸，准确描述产品的尺寸、材料和工艺要求，帮助工厂准确理解产品设计意图，提高制造效率和精度。
CAD还可以与计算机数控（CNC）机床等设备进行联动，实现数字化生产，进一步提高生产制造的自动化水平。
CAD在生产制造中的应用不仅能够提高产品设计和制造的效率和质量，还能够带来更多创新和发展机遇。
随着科技的不断进步和CAD 技术的不断发展，相信CAD在生产制造中的应用前景将会更加广阔。
1.2 生产制造中的重要性生产制造是现代社会经济的重要组成部分，其效率和质量直接影响到整个产业链的发展。
材料生产及加工过程中的计算机辅助设计技术
材料生产及加工过程中的计算机辅助设计技术在现代材料生产及加工行业中，计算机辅助设计技术已经成为一项必不可少的工具。
计算机辅助设计技术通过数字化和自动化的方式，对传统的手工设计进行了改进和提升，大大地提高了设计的准确性和效率，同时也降低了制造成本。
本文就材料生产及加工过程中的计算机辅助设计技术进行探讨。
一、材料生产的计算机辅助设计技术在材料生产过程中，计算机辅助设计技术能够对材料性质进行计算分析，计算机模拟化材料的物理、化学性质来实现数字化、数据化与智能化生产。
这样可以极大程度地提高材料的质量和性能，降低成本。
例如在铸造行业中，使用计算机辅助设计技术能够更加准确地计算材料的承载能力、压力强度等，从而改进铸造工艺，提高产品质量。
此外，在分析和预测材料疲劳寿命、断裂韧性、环境适应性等方面，计算机辅助设计技术也发挥了重要的作用。
二、材料加工的计算机辅助设计技术在材料加工行业中，计算机辅助设计技术在下料，模具制造等生产环节中得到了广泛应用。
例如，计算机辅助设计技术可以根据第一张图样，通过计算得到零件的形状和尺寸，进而生成自动化下料程序，节省了人力成本，提高了生产效率。
而在模具制造方面，计算机辅助设计技术可以帮助设计师更加准确地设计出复杂的模具，并进行数模一体化加工，大大加快了模具的制造速度。
除此之外，计算机辅助设计技术还可以被用于材料质量的监测和控制。
通过使用计算机辅助设计技术实现生产过程数据的收集、分析和处理，可以事先预测材料加工中可能出现的问题，并采取相应的措施。
这样可以降低生产过程中出现质量问题的概率，提高产品的质量和稳定性。
三、材料生产及加工的计算机辅助设计技术发展趋势随着计算机辅助设计技术的不断进步，其在材料生产及加工的应用范围也越来越广泛。
未来，随着人工智能技术、大数据和云计算等技术的不断发展，计算机辅助设计技术还将得到进一步提升和拓展。
例如，在材料生产方面，未来计算机辅助设计技术将通过分子模拟、材料成像等更高级的数字化技术，更加准确地模拟材料的结构及其性能，实现自由度高、精度高、自主化的材料设计；在材料加工方面，随着3D打印技术的不断改进，未来人们可以基于计算机模拟出来的设计文件直接进行打印制造，实现更加高效、精准、灵活的材料加工生产。
计算机辅助设计技术在工业制造中的应用
计算机辅助设计技术在工业制造中的应用计算机辅助设计技术（CAD）是指使用计算机辅助系统进行产品设计和绘图的技术。
随着计算机技术和数字化技术的不断发展，CAD技术已经成为现代工业制造的基础设施之一，广泛应用于制造、机械、建筑、电子等各个领域。
CAD技术的主要优势是提高设计效率和减少成本。
在传统的手工绘图方式下，设计师需要花费大量的时间和精力进行绘图和修改，耗费不少人力和物力资源。
而通过CAD技术，只需在计算机上进行操作，即可快速完成各种图形的设计和修改，提高了效率，节省了成本。
在工业制造领域中，CAD技术的应用非常广泛。
下面，我们将从三个方面介绍CAD技术在工业制造中的应用。
一、产品设计与模拟CAD技术在产品设计和模拟方面的应用十分广泛。
利用CAD技术，工程师可以通过三维建模来快速的设计出复杂的产品。
同时，CAD技术也可以与其他相关软件，如计算机辅助工艺规划技术（CAPP）、计算机辅助工程分析技术（CAE）进行联合使用，需要优化和分析产品性能。
其中CAPP技术可分析产品的工艺性能，CAE技术可以模拟产品的各项物理性能以供产品测试。
二、工艺设计与加工CAD技术在工艺设计和加工方面的应用主要是靠计算机辅助制造（CAM）技术实现自动化加工。
在工艺设计方面，CAD技术可以生成具有标准的机械零件图形，同时还可以以良好的精度自动生成切削工具的建模。
通过CAM技术，这些建模可以直接输入数字化机床进行加工。
这种数字化加工模式可以大大缩短产品加工的周期、减少加工误差以及极大限度地提高生产效率。
三、质量控制与托管CAD技术在工业制造中的应用还包括了质量控制和托管。
在工程项目中，往往需要起草和审批各类设备或构件的设计文件。
CAD技术的应用能实现自动生成和托管所有相关的工程图纸和文件。
同时，CAD技术也可以帮助生产过程中对产品进行实时监测和质量分析，以便及时发现和纠正工艺、设备和素材不当之处，提高产品的质量和性能。
总之，CAD技术在工业制造中的应用不断拓展，已经成为现代工业制造不可缺少的基础设施之一。
计算机辅助设计(CAD技术)在生产中的应用
２ ０ １ ３ 年１
计算机辅助设计（ Байду номын сангаас Ａ Ｄ技术） 在生产中的应用
口赵桂 芳
（ 山东现代职业学院 山东济南 ２ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 目 前 随着机械 制造 业迅速发展 ， 对零件 的要 求也越 来越 高； 提 高零件设计 的合理 性和制造加工 的精度就是我们必须要考虑的 问题， Ｃ Ａ Ｄ 技
产 品设 计是决定产 品外形 和产品功能 ，同时也是决定产品质量最 算 ， 合理选择机 床、 刀具 ， 完 善零件 设计参数和 工艺措 施 ， 避免不必要 的 重要 的环节 ， 产 品的设计工作对产 品的成本 也起 到至关重要 的作用 。 随 损失和浪 费。 着计算机 的不断发展 ， Ｃ Ａ Ｄ技 术即计算机辅助 设计 已成为设计人 员不 ３ 、 装配 零件更加直观 可缺少的工 具。Ｃ Ａ Ｄ技术 的飞速 发展及其在铸造 生产 中的广泛应用 ， 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 可以通过对制造 工艺 过程进 行数值 模拟及仿真 ， 使得 上述 目标得 以实 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 现。这项工作 以数值计算 为基本 方法， 对铸造过程 中流场 、 温度场 、 应 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 力场及微观组织 形貌进行模拟 ， 从而帮助 工艺设计人 员对不同时刻 的 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 金属流态 、 凝 固过程温度分布 、 应力分布、 结晶 晶粒 尺 寸形貌等重要物 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 理参数有所 了解 ， 并 以此为依据 ， 预测是否有缩孔 、 疏松 、 夹 杂、 偏析及 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 热裂纹等缺 陷出现 ， 可 以实现 铸造 工艺设计一 校核一 再设计一 优化设计 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 的全过程， 以提高铸件质量 ， 缩短试制周 期， 降低 生产成 本， 提 高市场 竞 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 争能力。 同时， 用 计算机等高新 技术来改造制造传统 产业 是国 内外科 对 设计进行更改 ， 保 证设计的正确性 ， 避免 了机械产 品生产 后才 发现 问 学技术发 展 的共 同趋势， 是铸 造领域 的学科前 沿， 也是铸造 工艺由” 经 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 验 设计” 走 向” 科学指 导” 的重要途径 ， 具有重大 的实际意义 。随着科学 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 技术的不断发展， 制造 行业的生产技术不 断提 高， 从普通机 床发展到数 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 控机 床和加工 中心。在零件 的机械加 工过程中 ， 一些结构 复杂、 形状特 贵的产品试验模 型费用 别的零件由于工艺性较差 ， 加工难度大 ， 经常容易出现各种各样 的问题 ， 三、 辅助计算 如变 形、 干涉等 。因此如何有效地预 见、 预测加工过程 中可 能出现的 问 １ 、 机床粗加 工的辅助计算 题， 并提 采取有效的工艺措施进行预防和避免显得很重要 。 而利用 Ｃ Ａ Ｄ 通常产 品在进 行粗加工过程中 ， 由于机床精度较差 ， 加 工大 型圆形 进 行必要 的绘 图分析和计算 ， 可 以使 前期的技术准备 工作 变得非常简 容 易超差 。 为 了提 高机 床加工准确性及效率 ， 利用Ｃ Ａ Ｄ作 出辅助 加工 单方便。 下面 闸述 一 ‘ 下就 Ｃ ＡＤ技 术在机械设计 ； 机械加 工、 装 配： 辅助 简图 ， 将圆弧用 多段 折线近似连接 ， 并标注各交点 的尺寸及 各线段 的角 计算 等方面 的应用 。 度， 加 工时只要 按照各标注 尺寸进 行加 ： ［ 即可。这样简单 易懂 ， 方便易 Ｃ ＡＤ技术在 机械 设计方面 行。 １ 、 零件设计更 加方便 ： 使用三维 Ｃ ＡＤ系统， 设计 时， 只需对其中部 ２ 、 划线辅助 计算 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 在加工 圆弧 直径较大 的锥形支承 筒焊 接前的分段加工过程 中，由 的信 息． 使机械设计 的效率捉高 了 ３— ５ 倍， 同时 ， 三维 Ｃ Ａ Ｄ系统具有 于采 用分段加工 后拼接成筒 的方法 ，每段只是展开后的大 圆环其 中一 高度 变型设计能 力， 能够通过 陕速 重构 ， 得到一种全新 的机 械还可 以装 段 ， 以往均采用人 工计算 ， 由于圆弧过大， 无法直接划 出圆弧 。很 难保 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 证 工艺要求使每 段尺寸必须准确无 误。 而采用 Ｃ Ａ Ｄ绘制简 图， 利 用多 件， 既方便叉快捷， 避 免了 单独设计 零件导致装配 的失败 ． 资源查找器中 段折 线近似模拟 弧的方法 ， 标 出每一点的尺寸。这样使划线工作 变得 的零件 回放还可 以 把零件造型的过程通过动 画演示 出来令人一 目了然． 非 常简单 ， 而且 能够大大地提高准 确度 。 Ｃ Ａ Ｄ的功能主要 分为四大类 ： 建立几何 模型、 过程分析 、 动 态模拟和 自 ３ 、 其他辅助 应用举例 动 绘图。它 的应用 大大提高 了设计效 率， 优化 了设计方案 、 减轻了设计 由于 Ｃ Ａ Ｄ 可 以用来精确计算面 积， 特别是 复杂形状 面积 ， 相 比人 人员工作强度 ， 缩 短了设计周期 ， 加强 了设计标准化 。 工计 算能够极大提 高工作效率和准确度 ， 通过面积计算体积及 重量 。 就 二、 Ｃ Ａ Ｄ技术在 机械 加工 、 装配方 面 显 得更简单 、 方便 。此外 ， 这种辅 助计算在机械加工 中及相关工装 设计 在机械加工过程 中， 经常会有结构复杂 ， 设计要 求高， 工艺性差 ， 加 中都有很广泛 的应用 。比如 ， 在卷取 机卷筒中的导 向套粗加工 、 半精加 工难度大的零件 ， 仅凭经验 或简单的人工计算或估 测， 很难准确预测在 工 时外形尺寸余 量的计算上 ， 在一 些定位样板、 及工装辅 具、 刀 具的设 实际加工过程 中可 能遇到 的各种技术 问题。因此， 有效地使用 Ｃ Ａ Ｄ进 计 过程中 ， Ｃ Ａ Ｄ都 已经被用来进行辅助 计算 和模拟绘图等 。 行计 算、 绘图 ， 模拟真实 的零件 加工过程 ， 可 以让 我们少走弯路 ， 提高工 结语 作 效率。现在结合 实际工作分别 从以下几个方面举例说 明。 Ｃ Ａ Ｄ技术 在机 械加工 中的应 用 已经涉及各个方面 ， 并且越来 越深 １ 连铸机 内齿 圈加工极 限位 置校验 入， 越 来越广泛 。在解决各种技 术难题， 提高效率 的同时 ， Ｃ Ａ Ｄ 自身也 在加工连铸机 内齿 圈过程中 ， 由于齿 圈直径较 大， 加工空间相对很 不 断地升级和完 善，这样更加促 进了工程技术人员 的创新 能力。熟练 小， 而机床刀架 也相 对很大 ， 因此 刀具加工半径受 到很大 限制 ， 在零件 使 用并推广 Ｃ ＡＤ的应用技 术， 加强其在机械加工 的技术准 备及 服务中 加工过程 中很容 易产生干涉或过 切。而使用 Ｃ Ａ Ｄ 绘 图可以模拟齿轮 的应用 ， 有助 于开拓思路 ， 提 升企 业技术人 员的整体技术水平 ， 进而提 加工过程 、 表示 出其极 限位 置 ， 可 以有效预见 、 预 测加工中遇到的 问题 ， 高工作效率及 生产效率 ， 减 少浪 费。有助于企业节能创效 ， 有助 于建设 从而在加工 中采取 有效工艺措施 ， 提 前计算、 测量机床 参数， 并选择合 科 技型 、 集约 型、 创新型 国际化 企业 。 理刀具避免加工 问题发生 ， 提 高效 率， 降低成本 ， 减少 浪费。这种 Ｃ Ａ Ｄ 主要参考 文献： 辅助 加工 的方法应 在广大技术人 员的工艺准备过程 中进 行普遍推广 。 ［ １ ］ 刘书君 Ｃ Ａ Ｄ 技术在机械设计 中的应用 ． 化学工程 与装备 ２ ０ ０ ８ （ １ １ ） ［ Ｊ ］ ． 试验 技术与试验机 ， ２ ０ ０ ４ ， ��
计算机在材料科学中的应用上机实验
计算机在材料科学中的应用上机实验计算机在材料科学领域的应用已经成为研究人员和工程师的重要工具。
使用计算机进行上机实验，可以帮助研究人员更好地理解材料性能和行为，并加速材料设计和开发的进程。
下面将介绍计算机在材料科学中的几个重要应用。
1.材料建模与仿真计算机可以用于材料建模和仿真，通过计算模拟材料性能的变化。
例如，分子动力学模拟可以用于研究原子或分子水平上的材料行为，从而揭示材料的力学性能和热力学性质。
此外，密度泛函理论计算可以用于预测材料的电子结构和光学性质。
这些模拟和计算能够帮助研究人员更好地理解材料的性质，在设计新材料时提供重要的指导。
2.材料性能优化通过计算机仿真，可以进行材料性能的优化。
使用材料属性数据库和机器学习算法，可以通过计算预测材料的性能，并为材料设计和优化提供指导。
例如，通过计算机辅助设计和优化，可以预测材料的力学性能、热电性能和光学性能等，并选择合适的工艺和材料组成来满足特定需求。
这种计算辅助的材料设计方法能够减少实验试错和成本，加快材料开发的速度。
3.界面与相互作用研究计算机模拟可以用于研究材料间的相互作用和界面性能。
例如，通过分子动力学模拟可以研究材料的界面结构和界面力学性能，为多相材料的设计和开发提供指导。
计算机还可以模拟材料的界面和表面反应，研究材料的腐蚀行为和氧化反应等。
通过计算机模拟的研究，可以深入了解材料的界面行为和相互作用机制，从而提高材料的表面性能和应用效果。
4.材料制备和工艺优化计算机在材料制备和工艺优化方面也有重要的应用。
通过计算机模拟可以预测材料在不同制备条件下的结构和性能变化，帮助工程师选择合适的制备工艺参数。
例如，通过计算机模拟可以优化材料的晶体生长过程，从而获得高质量的晶体。
此外，计算机还可以模拟材料的熔融过程、液滴形成和纳米颗粒的生长等，为材料的制备和工艺优化提供重要的指导。
综上所述，计算机在材料科学中的应用上机实验具有重要意义。
通过计算机模拟和计算，可以深入研究材料的性能和行为，加快材料设计和开发的进程。
计算机在材料科学中的应用
计算机在材料科学中的应用材料科学作为一门跨学科的科学，涉及物质的结构、性能和制备等方面，其发展对于人类社会的发展起着至关重要的作用。
随着计算机技术的不断发展，计算机在材料科学中的应用也日益广泛。
本文将就计算机在材料科学中的应用进行探讨。
首先，计算机在材料模拟方面发挥着重要作用。
材料的性能往往与其微观结构密切相关，而材料的微观结构又往往十分复杂，难以直接观测和理解。
通过计算机模拟，可以对材料的微观结构进行精确的建模和仿真，从而揭示材料的性能与结构之间的内在联系。
这种基于计算机的模拟方法，为材料科学的研究提供了全新的思路和手段。
其次，计算机在材料设计方面也发挥着重要作用。
传统的材料设计往往是基于试验和经验进行的，这种方法存在着成本高、周期长、效率低等问题。
而借助计算机的强大计算能力和智能算法，可以对材料的组成、结构和性能进行精确的计算和预测，从而加快材料设计的速度，降低材料研发的成本，提高材料的性能。
另外，计算机在材料制备方面也发挥着越来越重要的作用。
现代材料制备往往涉及复杂的工艺和工程问题，而计算机辅助制造（CAM）技术的发展，使得材料的制备过程变得更加精确、高效和可控。
通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，可以实现对材料制备过程的精确控制和优化，从而提高材料制备的质量和效率。
最后，计算机在材料性能评价和预测方面也发挥着重要作用。
材料的性能评价往往需要进行大量的试验和测试工作，这不仅成本高昂，而且耗时耗力。
而通过计算机的数据处理和分析能力，可以对材料的性能进行快速、准确的评价和预测，为材料的选择和应用提供科学依据。
总之，计算机在材料科学中的应用，不仅为材料科学的研究提供了新的思路和手段，而且为材料的设计、制备、评价和预测等方面带来了革命性的变革。
随着计算机技术的不断发展和进步，相信计算机在材料科学中的应用将会发挥越来越重要的作用，推动材料科学的发展迈上一个新的台阶。
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计算机辅助设计在材料生产中的应用学院材料科学与工程专称防腐131班姓名蓝文程计算机辅助设计在材料生产中的应用摘要计算机辅助设计是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CAD。
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；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。
随着现代计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）在生产中的应用日益广泛，本文主要从计算机辅助设计在材料生产中的应用等方面阐述了其在材料计中的显著优势，并对目前国内企业产品开发过程三维CAD系统应用现状和存在问题进行了分析。
关键词：计算机辅助设计三维CAD 应用1 绪论开始于上世纪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。
2CAD技术从二维CAD向三维CAD的过渡2.1CAD简介计算机辅助设计是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助工程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。
自1950年计算机辅助设计（CAD）技术诞生以来，已广泛地应用于材料、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。
现已将计算机辅助制造技术（Computer Aided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一体。
产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。
目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。
21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。
以智能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。
这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。
该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。
CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡。
三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。
三维CAD 技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。
我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。
有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。
随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力的关键。
2.2三维CAD的优势首先CAD技术以实用的零件实体建模优势和简便的产品造型修改和实体装配图的生成被用在机械设计的多个方面设计软件为三维建模提供了多种工具，包括最基本的几何造型如球体、圆柱等，对简单的零件，可通过对其结构进行分析，将其分解成若干基本体，对基本体进行三维实体造型，之后再对其进行交、并、差等布尔运算，便可得出零件的三维实体模型。
对于较复杂的图形，软件提供了草图工具，设计人员可以通过它先勾勒出截面，再拉伸出较复杂的几何形体。
为了满足人们不断提高的审美要求，目前主要流行的几款三维设计软件基本上都提供面片模块，该模块为设计人员提供了非常方便的曲面设计工具。
对于具有大块曲面的零件，设计师可以方便地对单个面或片体进行变形处理，以达到需要的曲面。
企业生产的产品往往是按系列区分，各系列中每一代产品与上一代产品之间的区别较小，也许只是增加了一个功能部件或是产品造型尺寸上有所改动。
三维CAD可以方便地修改一些参数就能达到设计师更改造型的目的。
三维CAD在建模中一般使用参数化建模，整个建模的步骤和产品的外型尺寸被参数化，这些参数是与产品的造型直接关联的。
若要对尺寸或造型进行局部的更改，只需要更改相关参数，整个造型将被自动更新。
这样不仅大大减少了设计人员的工作量，还保证了产品外造型的延续性。
实体装配不仅能让设计人员直观地看到各零件装配后的状态，还可以测量各零件之间的空间大小，方便零件的布置。
在装配完成后，零件可以被隐藏或设置成半透明的状态，方便设计人员观察内部结构。
此外，在装配状态下，软件提供的标准件库，也方便了设计人员对标准件型号的选择。
装配状态下的干涉分析也是常用的功能，计算机通过计算各装配零件的体积的大小和位置来确定是否有相交的部分，并确定各零件是否干涉，自动生成分析报告，明确指出互相干涉零件的名称和干涉的尺寸。
方便设计师修改产品设计尺寸。
另外随着技术发展，为了减轻人工劳动强度，提高产品的精度，制造行业装备从普通机床逐步到数控机床和加工中心，模具激光快速成型技术（RPM）等，几乎应用到整个制造行业。
这些数控加工装备基本都具有与各三维设计软件的接口。
当产品模型在三维CAD软件中完成后，再由CAD软件模拟出加工刀具路径，随后生成数控语言，通过接口输入数控设备中，再由数控设备按照模拟出的加工路径加工产品。
2.3CAE简介CAE是三维CAD软件的重要模块，CAE功能包括工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学、运动学仿真等。
CAD技术在建模模块完成产品造型后，才能由CAE模块针对设计的合理性、强度、刚度、寿命、材料、结构合理性、运动特性、干涉、碰撞问题和动态特性进行分析。
CAE技术在我国也得到了广泛应用，以汽车制造业为例，国内多家主车厂和汽车设计公司在使用三维CAD软件完成新车型的设计后，进行CAE分析，如干涉检查、钣金成型分析、塑料件拔模角分析、车身强度刚度的测试，在车窗、车门、雨刮器等运动部件上广泛采用CAE模块中的运动仿真功能，计算出零件的运动轨迹，以及零部件在运动中的状态，为设计人员提供直观的参考。
这些分析工作大大提高了新车型的可靠度，缩短了新车型的开发周期，减少了返工，节约了研发成本。
采用三维CAD技术，机械设计时间缩短了近1/3。
同时，三维CAD系统具有高度变型设计能力，能通过快速重构，得到一种全新的机械产品，大大提高了工作效率。
3计算机辅助设计在材料加工中的应用材料加工CAD技术是传统材料加工技术与计算机技术、控制技术、信息处理技术等相结合的产物，是材料加工和技术进步和标志。
材料加工CAD又可分为铸造成形CAD、塑性成形CAD、焊接成形CAD、注射成型CAD以及模具CAD等几个方面：3.1 铸造成形CAD包括铸造工艺CAD以及铸造工装（模具/模板）CAD。
前者的主要功能有铸造浇注系统设计，冒口补缩系统设计，冷铁的设计，砂芯的设计，铸造分型面的确定，加工余量的确定，起模斜度的确定，开放浇注系统库、冒口库、冷铁库、芯头库的建立，工艺图的标注与打印等，可以实现铸造工艺的快速准确设计。
另外，基于有限分析的优化技术在CAD系统配套使用，例如充型过程模拟、凝固过程模拟、应力应变分析、微观组织模拟等，为制定合理的铸造工艺起到了有力的指导作用。
铸件弃型流动与凝固过程数值模拟在短短十余年的发展过程中，由二维到三维，由简单到复杂，由工作站到微机，由实用化到商品化，为铸造生产提供越来越重要的指导作用。
华中科技大学推出的商品化三维模拟软件华铸CAD。
这些铸造模CAD软件在铸造生产中取得了显著的效益。
已覆盖了铸钢、球墨铸铁、灰铸铁、铸铝和铸铜等各类铸件，大到一二百吨，小到几千克，无论是解决缩孔和缩松，还是优化浇冒口结构，提高生产效率，改进浮渣等方面，都发挥了明显的作用。
3.2 塑性成形CAD包括冷冲模、冲裁模、弯曲模、拉伸模以及锻造模设计CAD。
随着工业技术的发展，产品对模具的需求愈来愈多。
传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品及时更新换代和提高质量的要求。
因此，国外先进工业国家对模具CAD/CAM技术的开发非常重视。
早在20世纪60代的初期，国外一些飞机和汽车制造公司就开始了CAD/CAM的研究工作，投入了大量人力和物力。
各大公司都先后建立了自己的CAD/CAM系统，并将其应用于模具的设计与制造。
目前，应用CAD/CAM技术较普遍的为美、日、德等国。
日本丰田汽车公司于1965年将数控用于模具加工。
20世纪80年代初期开始用覆盖件冲模CAD/CAM 系统。
该系统包括设计覆盖件的NTDFB和CADET软件和加工凸、凹模的TINCA软件。
利用坐标测量仪测量粘土模型，并将数据送入计算机。
将所得图形经平滑处理后，再把这些数据用于覆盖件设计、冲模的设计与制造。
该系统有较强的三维图形功能，可在屏幕上反复修改曲面形状，使工件在冲压成形时不致产生工艺缺陷，从而保证了模具和工件的质量。
模具型面的模型保存在数据库中，TINCA软件可利用这些数据，进行模具型面的数控加工。
美国的Diecomp公司开发的计算机辅助级进模设计系统PDDC，可以完成冷冲模设计的全过程，包括从输入产品和技术条件开始设计出最佳样图，确定操作顺序、步距、空位、总工位数，绘制带料排样图，输入模具装配图和零件图等，比传统设计提高功效8倍以上。
在优化设计方面，利用有限元技术的应力应变分析在塑性成形CAD中已获得较为普遍应用。
我国模具CAD/CAM的研究与开发始于20世纪70年代末，发展也很迅速。
到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有精冲模、普遍冲裁模、级进模、汽车覆盖模、辊锻模、锤锻模和注塑模等CAD/CAM系统。
但直到现在有些系统仍处于试用阶段，尚未在生产中推广应用。
为迅速改变我国模具生产的落后面貌，今后应继续加速模具CAD/CAM的研究开发和推广应用工作。
3.3焊接成形CAD目前，在焊接结构生产的各个环节中计算机得到广泛应用。