CAD软件在工程地质三维建模中的应用
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篇1：CAD软件在工程地质三维建模中的应用
CAD软件在工程地质三维建模中的应用
如何快速、准确地建立地质体的三维模型一直是众多岩土工程数值模拟工作者所面临的难题.虽然三维地学模拟软件具有很好的三维地质建模能力,但是由于数据结构的差异,采用他们现行三维地学模拟软件建立的地质模型难以导入数值模拟分析软件中,以为相应工程问题的数值模拟服务.目前,随着各种CAD、CAM软件行业的的.飞速发展,涌现出了许多优秀的三维建模软件,而且这些软件大都与现行数值分析软件有着良好的数据接口功能.据此,本文提出了采用现行CAD软件来建立工程地质体的三维模型,使得建立的模型达到既“可视”又“可算”的目的.将其应用于云南某高速公路边坡的三维建模中,证明了该法具有方便、快捷和合理等优点.
作 者：徐文杰 胡瑞林 李厚恩 李新华 李壮举 XU Wenjie HU Ruilin LI Houen LI Xinhua LI Zhuangju 作者单位：徐文杰,胡瑞林,李厚恩,XU Wenjie,HU Ruilin,LI Houen(中国科学院工程地质力学重点实验室,北京,100029)李新华,LI Xinhua(浙江省工程勘察院,宁波,315012)
李壮举,LI Zhuangju(北京双圆工程咨询监理有限公司,北京,100022)
刊 名：工程地质学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)： 15(2) 分类号：P642 关键词：三维建模 数值模拟 工程地质 CAD软件篇2：三维CAD软件在结构件展开中的应用
0 引言
风机制造业中的铆焊结构件占很大比例，有些结构件需要展 开放样后才能进行加工，放样的质量直接影响到产品的质量及加工成本。
展开放样是一种专业性很强的技能，它要求操作者具有画法几何基础知 识、空间想象能力和丰富的实践经验。传统的展开放样是在平面上用作图的方法 来完成的。用这种方法要完成较复杂的展开，比较困难。
随着计算机应 用技术的发展，三维CAD 软件近几年在我国得到广泛应用。本文介绍了一种应用 三维CAD 软件进行结构件展开的方法，使复杂结构件的展开变得简单、方便、快 捷。
1 展开方法概述
三维CAD 软件进行展开放样适用于较为复杂 的、不可展曲面的展开。
用三维CAD 软件进行展开放样大致分为4个步骤 。
1.1 绘制草图
草图是生成曲面和实体的基础。草图绘制要以 设计图样为依据，出于工艺性考虑可以做适当修改;较复杂的图形在二维设计软 件上绘制后，可以插入到草图中;草图绘制后要添加约束。
1.2 建立模型
建模就是在草图轮廓的基础上，通过软件的功能生成面或实体。
由于展开放样在物体的某一特性面上(如中性层面)进行的，因此在建模操作过程 中，一般以曲面的特征进行。用于展开放样的建模方法有:拉伸曲面、放样曲面 、旋转曲面、延伸曲面等。
1.3 分解曲面
草图绘制和建模是放样 的过程，获取数据才是最终目的。
三维CAD 软件只提供了一般镀金件的 展开功能，并没有提供曲面展开的功能。分解曲面就是将曲面分解为若干个彼此 相连的、在不同平面的三角形区域，以这些三角形平面代替曲面，以达到近似展 开的目的。
1.4 绘制展开图
绘制展开图就是将分解曲面形成的， 彼此相连的三角形绘制在同一平面上。展开图要按工艺要求加以整理，并标注尺 寸及相关信息，以指导生产。
2 展开方法特点
用三维CAD 软件进 行展开放样与传统的展开放样方法比较，有如下特点。
2.1 简单
传统展开放样方法在画法几何知识的基础上，研究点、线、面的投影关系。利用 投影法、旋转法、放射线法、截面法、换面法等一系列技巧来求取空间线段的实 长，从而达到展开的目的。这种方法专业性强，不易掌握。划线多，工作量大。
用三维CAD 软件进行展开放样，从原理上与传统的展开放样方法截然不 同。它不再需要画法几何的知识，不需要研究投影关系，也不需要展开的原理、方法和技巧，
因为在三维CAD软件中生成了要展开的曲面，各种几何关系便可一 目了然。对曲面进行分解，便可获得展开的数据。这种方法绘图量极少，只需要 绘制有关的轮廓线。
2.2 准确
传统展开放样由于方法复杂，划线 多，难免出错。一旦出错，将影响所有后续工作。放样过程的检验也非常困难。
用三维CAD 软件进行展开放样，通过在车图中添加几何关系、标注相关 尺寸，使图中的每个几何要素之间相互约束，提高了绘图的精确性和绘图的速度 。操作过程的每一步都可以修改。修改后，将自动调整其后续的相关过程或提示 有关信息。
2.3 实用
用三维CAD 软件进行展开放样过程简单，一 般工程技术人员都能快速掌握。适合生产中较复杂结构件的展开。
3 展 开实例
风机行业中机翼型叶片和进风口斜锥的展开是比较困难的。虽然有些 资料介绍了机翼型叶片的展开方法，但由于步骤复杂，真正掌握和应用的很少。 用三维CAD 软件进行展开就很容易。
下面以4 -72NolO机翼型叶片展开为 例，简述展开过程。
3.1 绘制擎图，生成模型
首先要在草图中按 照图样绘出叶片两个截面的轮廓图。
按工艺要求，修整截面轮廓。去除 干涉部分，并对两个截面轮廓的起点和终点做适当调整(图1)。
保留中性层线，删除其他线段，在另外草图中画出轮盖曲线。
利用软件 的功能，生成轮盖曲面和叶片曲面。
叶片要按大弧面、小弧面、头部分 别生成各自曲面(图2) 。
3.2 分解副面，标注尺寸
将要展开的曲图分割成若干个彼此相 连的三角形区域。
标注出每个三角形各顶点间的空间距离(图3) 。
3.3 整理数据，绘制国样
根据展开的数据，画出展开平面图。 叶片底边圆整为直线。底边与出口边圆整为90。。
适当圆整尺寸，将展 开曲线分段，标注尺寸(图4)。
4 结论
传统的展开放样是从展开物体的平面投影，经过多次投 影变换的几何方法来求算出实际数据。三维CAD 软件是在生成的三维物体上直接 测量出实际数据。两种方法的原理截然不同.
三维CAD 软件展开放样已经 用于生产。实践证明:速度快、精度高、效果好。下料后不必再留有二次切割或 磨削、铣削等加工余量，提高了材料利用率、工时利用率和产品质量。
篇3：基于中望3D的轴承三维CAD建模应用
轴承是用于确定旋转轴与其它零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件，轴承品类繁多，应用极为广泛，是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。前期建模设计好坏，直接影响到后期加工制作质量。本文用国内知名三维CAD/CAM软件中望3D实例操作应用，为各位读者朋友展示如何快速进行轴承的三维CAD建模。
第一步设计轴承内外圈，利用中望3D的智能约束、参数化草图设计内外圈（见下图），然后旋转：
第二步设计滚动体：（见下图）
第三步利用上步设计的滚动体来关联设计支撑架，滚动体参数改动时，支撑架也跟着改动，关联设计减少设计修改动作，大幅度提高设计效率：
第四步进行装配，中望3D提供简单实用装配功能，能够方便快速的创建装配关系：
通过以上轴承建模演示操作，中望3D的智能约束、参数化草图设计、装配功能，可以快速进行轴承的前期三维CAD建模，
为此，中望3D也为大量这类型需求的客户，提供了解决性方案。值得注意的是，中望3Dsp版即将推出64位版本，增强了简易便捷的数据转换、放样支持点轮廓功能，提高最小刀长的计算精度等，大大提升设计效率，敬请关注。
篇4：CAD软件在机械制图教学中的应用
【摘要】《机械制图》是中等职业学校机械专业中的基础课程，主要培养学生的空间想象能力和识图绘图的能力，但在传统的《机械制图》教学过程中，普便出现学生对这门的的不能理解，以至于作图读图的能力得不到提高，因此机械制图的改革已迫在眉睫。
【关键词】机械制图；CAD；职业教育
机械制图是中等职业学校机械类专业的一门主干基础课程，着重培养学生的空间想象能力和思维能力。课程教学质量的好坏与课程体系的合理与否，将直接影响学生对后续专业课程的学习和今后的生产实习。结合目前机械制图这门课理论脱离实际的现状和学生素质的连年下降，以及社会各界对各类技能型人才要求的不断提高，中等职业教育面临着越来越多的困难。所以机械制图的教学创新将势在必行。一、CAD辅助教学的优势 时代的发展，科技的发展，使得很多行业有了翻天覆地的变化，其中计算机技术的普遍应用是当今时代的趋势和现实。中职《机械制图》的教学要想跟上时代的发展和技术的进步，为社会培养出现代企业需要的高素质的劳动者,需要引入计算机辅助教学，将CAD教学应用到机械制图教学之中，进行整合，激发学生对机械制图的学习兴趣，加深对机械制图中基本原理的理解，同时强化计算机绘图的能力，为培养实用型高技能人才打下坚实的基础。CAD是Computer Aided Design的缩写，意思为计算机辅助设计。针对学生空间想象能力差和缺乏学习主动性等缺点，我们结合计算机辅助设计将传统教学和现代技术相结合，来增加学生的求知精神。通过传统和现代的比较，以及各种作图比赛，以此来激发学生的学习成就感，从而刺激他们主动学习性。在CAD软件中，以AutoCAD的应用最为广泛，它几乎涉及到所有行业。用CAD来绘图不仅可以节省作图时间，更方便修改，可以做到省时省力。比方说，在我们画三视图的时候可以利用CAD中的极轴追踪轻松的实现“长对正、高平齐、宽相等”的三等关系。二、CAD与机械制图的关系 《机械制图》是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法的一门专业基础课，它的目的和任务是：掌握正投影法的基本理论以及应用，具有一定的空间想象和形象思维能力；掌握阅读和绘制机械图样的基本知识、基本方法和技能；培养耐心细致的工作作风，严肃认真的工作态度。机械制图是技术性的，CAD是属操作性的范畴，好比手中的画笔。在实际生产中很多刚参加工作的大学生能熟练的使用CAD制图，但却很难画出充分体现设计理念、符合标准要求能做成产品的图纸，所以机械理论、机械制图是根本，如果把CAD溶入机械理论、机械制图中工作起来就如鱼得水了。随着计算机的发展CAD技术在机械制图中得到了普遍应用及推广，CAD技术的发展推动了计算机图形图像类和现代化机械工程的发展，特别是现代机械工业中数控机床及机电—体化技术和计算机精确建模的需求，更需要CAD的基础知识和三维立体知识。CAD技术是现代化制图的需要，它作为计算机辅助设计软件具有甩图板功能，但仍然需要有机械制图知识的支持，机械制图是训练学生的识图和制图的能力，是培养学生思维，树立三维图形和动手绘图能力的课程，是CAD技术中必不可少的重要基础，如果没有机械制图知识，即使会使用CAD，也将仅仅是一个描图员，因为也不可能创造出新的应用图形及机械图纸。三、用CAD解决机械制图的重难点 《机械制图》中，零件图的识读为重点，组合体视图为次重点，要围绕这两大重点进行讲解。机械制图三视图是入门知识，着意培养的是空间想象能力。“零件图的识读”才是以后用人单位首先要考察的内容。而且，参加工作后用得最多的也是这些知识。组合体视图的教学是《机械制图》的一个难点问题，传统的教学缺乏模型，学生的想像力得不到开发。采用CAD制造三维模型，问题就水到渠成了。通过三维模型直接生成三视图，更加增加了教学的直观性，通过三维观察器，也可以看到三维模型各个方向的结构形状。 组合体视图这部分内容是制图教学的重点和难点，题型多为补视图和补缺线。讲这部分内容时,常采用形体分析法和线面分析法，一边分析一边对照实物模型或挂图进行讲解，这时学生必须充分掌握线面的投影特性和基本几何体的投影特征，积极思考，充分想象，在头脑中形成空间点、线、面，才能综合起来想清楚组合体的整体形状和各部分相互的连接关系。而中职学生大多数做不到这一点,如果没有实物形体的对照，学生很难画出正确的三视图。在 教学中所制作的模型简单、数量少，对于复杂形体难以制作。而借助CAD 进行建模，不管形体有多复杂数量有多少，都能方便、迅速地进行制作。 剖视图是表达机件的一种方法，用剖视图表达的形体有较多孔、槽等，因而图形中虚线较多、形体也更加复杂。在讲解剖视图时，由于图形中线条的交叉重叠，使学生更难想象出实体形状。而剖视图的形成是假想用剖切面剖开机件的,因此学生很难理解“假想” ；弄不清剖视图的形成过程、剖切平面的剖切位置,不知道哪些实体被剖切平面剖切，哪些地方要画剖面线。为此，我们用CAD 通过建立各种零件模型后,用“绘图”中的“剖切”的功能，剖出零件，我们可以通过用不同的位置剖切平面对形体进行剖切，分析出剖切位置对剖视图画法的影响，从而加深对剖视图画法的认识：即必须让剖切平面通过更多的孔和槽，再借助于“三维视图”，多方位、多角度地观察剖切视图，这样就很容易分析出剖切以后的实际形状了。另外还可以制成零件模型，生成工程图，然后用“绘图”中的“设置”功能，选择好剖切位置后，立刻生成剖视图或断面图。使用此功能，效率高、质量好。 总之，CAD极大的丰富了机械制图的教学内容，改变了机械制图的教学方法，是一场制图教学的革命。随着计算机技术的不断发展，CAD制图教学也将得到进一步的发展，CAD在中职《机械制图》教学中的应用也会更加完善。【参考文献】[1] 李玉笄.《机械制图与CAD》课程教改研究J.水利科技，，（1）：60－61.[2] 赵志群.《职业教育与培训—学习新概念》［M］.ISBN978-7-03-011590-4科学教育出版社..6:NO143-146.[3] 强光辉.《机械制图与CAD》教学的思考 .《现代教育教研》.2.篇5：三维建模技术在机械制图教学中的应用
摘 要：针对机械制图教学中存在的一些问题，阐述了三维建模技术作为辅助教学工具的优势，可有效地帮助学生理解教学内容，提高学生空间想象能力，
关键词：三维建模技术；机械制图；组合体；剖视图
机械制图是机电类各专业的一门专业基础课程，该课程的主要任务是培养学生绘制和识读机械图样的能力，培养学生的空间想象能力和空间思维能力。但由于机械制图课程具有抽象、难懂的特点，很多学生学习起来很困难，因此教师就应该探索较好的教学方法及教学手段，激发学生的学习兴趣，引导学生轻松学习。
一、传统机械制图教学中存在的问题
在传统教学中，为了逐步培养学生的空间想象能力和空间构思能力，提高教学效果，教师会利用一些木质的模型来增强学生的感性认识，以便提高学生对实物、图形相应面线关系的理解能力。但是由于购买的模型大都比较简单，而且也不够全面，因此有些老师就会自制教具，以弥补教学模型的不足。但复杂的模型，特别是一些具有复杂相贯线和截交线的模型难以制造，且费时费力，成本较高。为了解决制图教学中存在的种种问题，现在很多教材都配备了多媒体课件，但是这些多媒体课件在形式上都是平面的，即使是一些轴测图或者是立体图也不能实时从不同的方向观察几何体的形状、内部结构，仍然不能解决教学中向学生讲解清楚空间几何体的形体这一难题。因此，就要求教师在教学中不断开拓，大胆创新，探求新的教学手段，满足新形势下的教学需要。于是我想到了将三维建模技术应用在制图教学中，结合其他的教学方法使上述问题得以解决。
二、三维建模技术的特点
三维建模技术是采用参数化和特征造型技术由二维草图创建任意复杂的实体，灵活地生成工程图，快捷地组成装配体，并可以进行装配体干涉检查，生成爆炸图，而且还可以针对实体进行后续的数控加工仿真及编程等工作。随着三维建模技术的大力
发展和广泛应用，其相应的软件种类也增多，如UG、Pro/Engineer、
Solid Works等等，在机械、电子、建筑、汽车等各个领域均有应用。
三、三维建模技术在机械制图教学中的应用
1．建立三维立体模型
在组合体视图画法的教学中，题型多为补画第三视图和补缺线，要求学生由三视图想象出空间三维实体的形状，学生在学习过程中常常因想象困难而导致不愿想、想不清，不能完成视图补画及线条补画，而老师讲解起来也很困难，其结果就是学生很难画出正确的三视图，
现在我们可以借助三维建模软件，方便快捷地建立物体的三维模型，逐步向学生演示组合体的形成过程，使他们建立起二维视图和实物模型之间的对应关系，逐步培养学生的空间思维能力。
在讲解截交线、相贯线时，可以直观地将立体表面的交线修改成其他的颜色，着重表示或者从立体上提取出来，加强学生对其形状的了解；也可利用三维建模软件的参数化功能，修改立体的尺寸或相对位置，观察截交线、相贯线的变化。
2．直观展示各种剖视图
剖视图是表达机件内部形状和结构的常用方法，学生在学习中往往不知道如何合理选择剖切方法及剖切平面的剖切位置，在作图时搞不清哪些部分被剖切平面剖切，哪些地方要画剖面线。于是我们可以先对几何体造型，然后在不同位置对几何体进行剖切，并生成工程图，引导学生分析剖切位置对剖视图画法的影响，由学生发现最合理的方法，教师进行归纳总结，从而加深对剖视图画法的理解。
3.直观展示装配图中零件间的装配关系
识读装配图是学生在学习中很难掌握的一部分内容，对此也可以借助三维建模软件分别建立各零件的模型，并可根据不同的位置和装配约束关系组装成部件。使学生深入了解各零件间的装配关系，还可以将装配好的部件进行爆炸式分解，进一步展示各零件的相对位置和装配关系。同时可利用三维建模软件的动画功能生成动画，使学生更好地了解部件的工作原理、装拆顺序，提高学生画图与读图的能力。
综上所述，利用三维模型的直观性、形象性、易修改等特点，将三维建模技术与机械制图的教学结合起来，可以使学生的空间想象能力、空间分析能力得到提高，可在使学生掌握知识的同时，实现教师与学生的良好互动，提高学生的学习效率和积极性，激发学生的创造力，有利于培养学生的创新能力，从而使学生的综合素质得到进一步提高，使他们能更好地适应社会需要。
参考文献：
［1］张海霞.利用CAD三维技术提高工程制图教学.中国水运，-04.
［2］卢志伟，王丹.UG在机械制图教学中的应用.广西轻工业，-09.
（作者单位 江苏徐州机电工程高等职业学校）
篇6：中望3D在医疗行业股骨柄CAD三维建模
随着计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）对医学领域的应用，使医学发生了前所未有的发展，为生产出安全可靠的医疗器械，工业设计师们用CAD/CAM软件进行制作前的三维实体建模，取得满意效果。本文以三维CAD软件中望3D为例，为大家展示如何实现进行医疗器械股骨柄的CAD三维实体建模。
股骨柄的三维CAD设计，可通过中望3D创建草图轮廓、创建曲面、修剪实体、钻孔、旋转移除、倒角修饰等步骤完成。在这几个步骤上，对比其他三维CAD设计软件，中望3D的操作流程更加简便清晰：中望3D独有的混合建模可以在曲面建模和实体建模之间自由灵活选择，最后通过布尔加运算就可以完成主体建模，即可实现轻松完成股骨柄的快速实体建模过程：第一步：创建草图轮廓打开中望3D界面，插入草图绘轮廓，创建基准平面，绘制不同平面草图，完成草图绘制。第二步：股骨柄创建1.使用中望3D曲线列表功能绘制曲线列表, UV曲面功能创建曲面，2.创建第2段曲面，并对其进行边境约束,得到曲面。3.封闭曲面得到实体。4.使用中望3D修剪命令，以YZ平面为修剪面修剪实体。钻孔命令完成定位孔并倒角。第三步：股骨柄第二部分创建。首先创建草图轮廓，拉伸轮廓创建辅助面便于后续边境约束，通过UV曲面功能创建曲面利用边境约束约束其相切，使用镜像功能通过XY平面镜像曲面，再使用FEM面封闭曲面，利用草图轮廓进行拉伸（注意拔模角度）。第四步：旋转切除水滴槽。草图命令绘制水滴槽利用中望3D旋转命令减运算切除3个特征第五步:细节处理。使用中望3D 组合命令合并实体，用倒角功能倒0.2的角，对锐边进行处理。 至此，经过几个步骤的绘制，股骨柄效果图完工（如下图）。中望3D的曲面、实体建模能轻松、快速完成医疗器械股骨柄的三维实体，能够满足制造业企业的使用需求。同时，随着3D打印的精准度和定制化发展，开始成为医疗行业关注的热点。篇7：基于三维CAD中望3D快速建模创意插座
积木插座利用正方体六个面来进行设计，旋转的拼接插座，改变了原来插座的固定使用方式。多面旋转的组合方式让插座使用方便，多角度的使用方式轻松解决了无法同时使用多个插头的问题。与之匹配设计的三维CAD软件，要求不仅要高效率，也要有“创意”功能。在进行该产品的3D建模设计步骤并不难，用到的命令有草图减运算、创建旋转插头特征、倒圆角等功能，中望3D在建模中，对比其他国外三维CAD软件的复杂化操作，充分体现出它的快捷灵活，
下面我们来看看如何用中望3D快速建模设计：
第一步，首先创建方盒并抽空，在其中的一个面上插入插槽口草图：
有些国家的插槽口标准是不一样的，有圆形的，也有方形的。在这里我们使用中望3D草图全参数设计的方法来定义插槽口的形状，可便于后面修改，以适应不同国家的标准。
第二步，拉伸草图减运算，然后在其它四个面复制插槽口特征：
我们也可以在其它四个面做出不同国家标准的插槽口，这样就变成万能转换插座啦。
第三步，创建旋转插头特征，并与插座外壳分离：
让插座外壳与旋转插头分离，这样才可以实际进行模具设计，批量生产。
最后一步，倒圆角，润色，整个积木插座设计便完成了。
最终效果图如下：
插座在三维建模设计并不复杂，但实际操作设计，需要软件的强大快速建模能力，确保效率的提高。
篇8：三维CAD中望3D在金属制品的装配模块应用
中望3D作为国内知名的三维CAD设计软件领导者，其产品和解决方案被广泛应用于制造业、工业设计方面，广州依致美金属制品有限公司日前表示，使用中望3D 可以解决实际设计需求，提高生产力效率。
广州依致美金属制品有限公司是安威集团(ON WAY GROUP)的中国生产基地，主要从事户外铝质可折叠桌椅的制造，其设计的多项产品取得日本工业设计大奖，产品主要出口国外，覆盖日本、美国、欧洲市场。
在使用中望3D进行设计之前，依致美主要使用二维CAD进行产品设计。在设计中，设计师通过不同的视角来设计各部件及组装。在二维环境中依靠设计师丰富的经验来避免设计失误及设计缺陷。随着企业的发展，公司规模的扩张，现有技术人员无法满足公司发展的需求，急需补充人员。然而市场上，经验丰富的工程师比较难找寻。所以公司另辟途径，从设计工具上寻找突破口。在通过不断的对比及测试后，依致美公司最后决定使用中望3D来解决上述问题。事实证明，依致美使用中望3D后，对工程师的经验要求也变得简单，其设计效率大大提升，
下面让我们来看看中望3D是如何设计折叠桌子的，提速依致美的产品设计。
1.使用中望3D高效的拉伸及倒圆角功能可快速创建出下图所示的四个装配部件。
2.通过中望3D的装配模块将各部件依照实际装配关系进行组装。组装的过程与实际产品的组装过程相同。
3.通过装配中的拖动干涉检查功能，可以很轻松地得出此设计方案中产品的展开及收缩极限位置。从而可以快速检验设计方案是否符合设计要求。
4.如果在设计过程中，部件之间发生了零件干涉，在中望3D中可以通过干涉检查功能，快速检查出哪些地方有干涉，以及干涉的具体体积大小，为修改设计方案提供数据依据。
5.为了向客户展示或做市场推广工作，中望3D还可以将组装后的桌子进行动画处理，向客户展示其产品的动画特性，为企业提供展示素材。
通过以上实际案例演示可得知，依致美在使用中望3D软件进行设计后，不仅能快速完成折叠桌子的设计，而且在设计质量上都有了质的飞跃。
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