計算機輔助設計及工程分析精選(九篇)

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第1篇：計算機輔助設計及工程分析范文

隨著計算機輔助設計技術日益成熟和發(fā)展，計算機輔助設計技術開始廣泛應用于各行各業(yè)當中。特別是機械設計制造業(yè)，由于計算機輔助設計技術的應用而發(fā)生了翻天覆地的改變。不僅大大提升了工作效率，同時保障了機械設計的精準度。到了今天，計算機輔助設計技術已在機械設計領域當中有了廣泛的應用，已成為了趨勢，對機械制造業(yè)的發(fā)展有著無可替代的重要作用。筆者就通過論述機械設計中計算機輔助設計技術的應用，提出幾點建議，希望可以為我國的機械制造業(yè)的進步提供幫助。

關鍵詞：

計算機輔助設計技術；機械設計；信息技術；計算機；CAD

隨著科技不斷發(fā)展，人們的生活方方面面都發(fā)生了改變。計算機信息技術對人類的生產(chǎn)、生活都有著至關重要的影響。目前，隨著各種計算機輔助技術的成熟，在各行各業(yè)當中都發(fā)揮了極高的應用價值。其中計算機輔助設計技術主要的工作原理是通過計算機技術的強大運算能力和圖形生成能力輔助技術人員開展工作，最終達到提高工作效率和工作質(zhì)量的目的。如今，在機械設計、航天航空、建筑與化工機械方面都有了廣泛應用。計算機輔助技術的普及，不僅使工作機械的效率大大提升，同時也使工作質(zhì)量有了明顯的提高。本文通過對機械設計當中計算機輔助技術的應用進行討論，希望可以為相關從業(yè)者提供幫助和參考。

1計算機輔助技術在機械設計當中的應用

計算機輔助設計技術一般被稱作CAD，是用來輔助設計人員完成工作的計算機技術以及設備，其中包括了五個方面，即設計、建模、方針、協(xié)作、集成五部分。在這里面還包括了一些細化的內(nèi)容，例如優(yōu)化設計、概念設計、計算機輔助圖畫、計算機方針技術管理等。其中計算機輔助繪圖技術是CAD中應用最為成熟、廣泛的領域。最初計算機輔助設計技術僅僅局限在計算機輔助圖形繪畫領域，后來隨著計算機技術的發(fā)展，逐漸得到了廣泛應用。特別是近幾年，計算機輔助技術已是機械工程當中的重中之重，是開展機械工程工作的基礎和前提。不管是圖形優(yōu)化、編輯設計還是數(shù)據(jù)的存儲分析，如今都離不開計算機輔助設計技術，下面就計算機輔助設計技術在機械設計當中的實際應用進行分析探討。

1.1計算機輔助設計技術在機械系統(tǒng)參數(shù)分析中的應用

在機械設計當中，機械系統(tǒng)毫無疑問是十分重要的一環(huán)。一般情況下，可以采用VB6.0平臺應用計算機輔助設計技術。例如，一般在分析全液壓推土機的各種系統(tǒng)參數(shù)時，往往采用的方法是用系統(tǒng)計算牽引性能、液壓系統(tǒng)速度、校正和效能等數(shù)據(jù)。

1.2計算機輔助設計技術在機械零件的制造過程中的應用

機械工程當中，零件，毋庸置疑是一切的基礎、基石、根基。因此，在機械工程當中，往往需要設計大量繁雜和不同的零件。而這些零件則需要非常龐大的計算量，需要十分長的工時才能完成。而應用計算機輔助技術，只需要采用autoCAD、VisualBasic等平臺來開發(fā)作圖繪畫，利用計算機強大的運算功能直接優(yōu)化和修改零件。可以大大提升工作效率和零件的精準度，一般性的機械零件往往都是采用這種方法。

1.3計算機輔助設計技術在機械設備中的應用

在機械設計當中，需要大量計算量的還有機械模具的設計，應用計算機輔助設計技術可以完美解決。首先了解注塑模具的設計特點，通過計算機輔助設計技術了解注塑模具性質(zhì)、功能和各項指標。通過計算機技術來解決設計模具當中的問題，讓機械設備的模具設計變得便捷、準確。

1.4計算機輔助設計技術在機械制造中的應用

計算機輔助設計技術在機械制造當中的應用，還包括了三維模型的構建、圖形符號和繪圖。由于大部分機械設計過程往往比較復雜，需要應用很多符號和圖形，這就必須依靠計算機輔助設計技術來完成，除了可以讓設計人員的工作變得簡單快捷之外，還可以消除設計當中的一些錯誤和問題，從而讓機械設計的設計結果精確度大大提升。而計算機輔助設計技術應用于繪圖工作當中，為機械設計提供了極大的幫助，縮短了繪圖時間，提高了工作效率，也提高了工作質(zhì)量。計算機輔助設計技術還可以應用于機械設計當中的三維立體模型構建。應用計算機輔助設計技術將設計產(chǎn)品立體地展示在人們面前，有利于進行更準確的信息分析。將設計結果形象、直觀地呈現(xiàn)出來，一方面提高了現(xiàn)代機械設計的精確度，另外一方面可以解決在機械設計過程當中產(chǎn)生的各種其他問題。

2計算機輔助設計技術在實際的機械設計中的實踐應用

在汽車的制造過程當中，汽車覆蓋模具是影響整輛車質(zhì)量的一個重要因素，在工藝上對于汽車覆蓋模具的要求十分嚴格，特別是對于汽車覆蓋模具的設計圖紙與實體模型的一致性要求較高。如果說實際的模具和設計圖紙存在一定差距，就屬于不合格的汽車覆蓋模具，需要不斷返工，這樣就會降低工作效率、增加工作成本，甚至對于產(chǎn)品在市場當中的反饋和影響也不好。但應用計算機輔助設計技術，就可以根據(jù)具體的情況修正和改進圖紙的相關參數(shù)，可以及時完善實體模具的結構，極大保證了設計圖紙與實體模型之間的高度一致性，避開了返工之類的現(xiàn)象，節(jié)省了資源，提高了工作質(zhì)量與工作效率。

3計算機輔助技術在機械設計當中的優(yōu)勢

隨著計算機輔助設計技術的廣泛應用，各行各業(yè)都因為計算機輔助設計技術的應用而得到了飛速前進。如今，計算機輔助設計技術已成為了人們?nèi)粘Ｉ钪小⑸a(chǎn)當中必不可少的工具。而在機械設計當中，計算機輔助設計技術的優(yōu)勢充分展現(xiàn)出來。

3.1計算機輔助設計技術與人腦思維相互適應

在設計過程中，一般都是先進行大腦的構思，在腦中產(chǎn)生一個立體的想法，然后再表達出來。而計算機輔助設計技術所使用的三維實體技術，可以真實、直觀地將產(chǎn)品呈現(xiàn)出來。利用設計人員的思維表達，讓設計人員有更多的時間去致力于產(chǎn)品研發(fā)和設計，而不是費力去思考、構建一個產(chǎn)品的形象表達，實現(xiàn)了產(chǎn)品設計的連續(xù)性，更提高了設計師的創(chuàng)新思維能力和想象力。計算機輔助設計技術所構架的三維立體圖讓設計變得更深入、思維更廣泛、交流更簡單。

3.2計算機輔助設計技術便于提升機械設計中整體質(zhì)量

隨著機械技術的不斷發(fā)展，計算機輔助設計技術已逐漸與機械產(chǎn)品產(chǎn)生有機結合。首先，計算機輔助設計技術實現(xiàn)了裝配環(huán)境下的零件設計，確保了相鄰零件之間的完美結合，減少不匹配和單獨設計的情況發(fā)生，讓整個過程變得方便、快捷。同時在需要修改零件時，可通過計算機輔助設計技術將零件修正的全過程用動畫或者平面的方式呈現(xiàn)出來，提高了過程的透明度，讓整個修改過程十分方便。新技術的應用不僅大大提高產(chǎn)品的設計水平，還可以通過對機械設計中對象的形狀描述、大小和位置信息的確定，將設計對象的幾何形狀和工作環(huán)境表達出來，能夠大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3計算機輔助設計技術便于提高機械設計的效率

通過計算機輔助設計技術中三維機械設計技術的應用，可以更直觀和迅捷地解決復雜的幾何造型問題。通過計算機輔助設計技術利用簡單的幾何體就能計算出復雜的幾何體，降低了工作強度，縮短了整個設計周期。而在進行全新的機械設計時，只需要重新設計和制造其中的部分零件就能夠完成任務，大部分的零件依舊按照以往的情況使用，極高提升了設計工作效率，降低了設計工作的難度。

4結語

科技日新月異，各行各業(yè)都發(fā)生了巨大的變化。對于機械領域來說也一樣，計算機輔助設計技術在機械設計中的應用為機械行業(yè)帶來了巨大的變革，在未來已成為一種趨勢。本文通過各個方面描述了機械設計當中計算機輔助技術的應用，希望可以通過這篇文章，為我國的機械行業(yè)發(fā)展帶來幫助。

參考文獻

[1]厲勇.淺談計算機輔助設計軟件在機械設計中的應用[J].中國科技縱橫,2014(7):64.

[2]張勝文,吳永麟.成組技術在船用柴油機零件工藝設計中的應用研究[J].現(xiàn)代制造工程,1996(1):21-23.

[3]鄭長松,謝昱北,郭軍.SOLIDWORKS2006中文版機械設計高級應用實例(附光盤)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

第2篇：計算機輔助設計及工程分析范文

關鍵詞:載體 計算機輔助設計 制造 分析

中圖分類號:TN410 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0172-01

實踐教學是學校教學工作的重要組成部分,是深化課堂教學的重要環(huán)節(jié),是學生獲取、掌握知識的重要途徑[1]。強化實踐教學,全面提高學生工程訓練質(zhì)量,突出學生的實踐動手能力培養(yǎng)[2-3]。

計算機應用已經(jīng)滲透到了機械產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。利用計算機可以進行產(chǎn)品的計算機輔助設計(Computer Aided Design)、計算機輔助繪圖(Computer Aided Drawing)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工程分析(CAE)、計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、企業(yè)資源計劃(ERP)等。

成都理工大學工程技術學院是由中國核工業(yè)西南物理研究院與成都理工大學在“產(chǎn)、學、研”全面合作的基礎上強強聯(lián)合,于2000年創(chuàng)辦的全日制普通高等本科院校,是一所立足于工科應用型人才培養(yǎng)的本科院校。作為應用型本科院校,強調(diào)學用結合,重視將知識直接轉化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力。以立足地方、扎根四川、服務西南、面向全國,突出為地方經(jīng)濟建設和社會發(fā)展服務,以培養(yǎng)具有扎實的理論知識基礎,具有較強專業(yè)實踐能力和創(chuàng)新意識的應用型高級專門人才為目標,在滿足應用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量與特色上下工夫。注重服務地方,鞏固發(fā)展專業(yè)特色。

1 計算機輔助設計實踐教學現(xiàn)狀

針對我院培養(yǎng)應用型、技能型高級技術人才為主,計算機輔助設計實踐教學現(xiàn)狀如下。

(1)實踐教學體系陳舊,教學內(nèi)容、方法和手段單一,不適應當前獨立學院應用型人才培養(yǎng)要求。目前獨立學院執(zhí)行的計算機輔助設計實踐體系中,實踐教學內(nèi)容比較單一,所涉及的知識面較窄,計算機輔助設計各軟件間缺乏相互的關聯(lián)性和交互性,也缺乏創(chuàng)新意識。

(2)實踐教學與企業(yè)實際應用有一定差距,實踐教學中,絕大部分教師缺乏工程背景,在進行計算機輔助設計實踐教學時,只是采用教材中的實例進行分析、講解、訓練,不能與企業(yè)實際應用相吻合。

(3)實踐教學中缺乏實際的載體,通常是教師隨意的去選擇某一個圖形或零件,使學生在進行計算機輔助設計、制造、加工、裝配、分析過程中,沒有得到系統(tǒng)性的訓練,使設計、制造、加工、裝配分析環(huán)節(jié)脫節(jié),不能循序漸進,不利于學生提高計算機輔助設計、制造、加工、裝配、分析能力。

2 以科研項目為契機,研制放射源取樣機

核工業(yè)西南物理研究院主要研究受控核聚變[6],其實驗對象主要是具有放射性的放射源,主要置于樂山基地的放射源褲中,做實驗時首先應從源庫中將試樣取出,在取樣過程中,以前都是人工取樣,這樣對人的身體危害很大,2007年,核工業(yè)西南物理研究院進行科研立項—— 研制放射源取樣機[7],采用距離保護措施,使放射性對實驗人員的身體危害降到最低。此項目由學院承接,于2009年底完成。

待取的試樣是放射源,由于其有放射性,被置于起吊容器中,放在源庫的地下深0.5m的區(qū)域內(nèi),以減少對人體的危害。取樣機工作時,首先將整個取樣機通過腳輪移動到合適的位置然后將抓取系統(tǒng)7的抓取組件張開,通過驅(qū)動電機2經(jīng)過蝸桿減速器1進行降速增扭驅(qū)動回轉系統(tǒng)6,將抓取系統(tǒng)7調(diào)整到合適的位置,再通過升降系統(tǒng)5使抓取系統(tǒng)7勻速下降,待抓取系統(tǒng)7中的傳感器探測到密封容器的信號源時,升降系統(tǒng)5停止運動,使抓取系統(tǒng)7緩慢抓合,抓鉤將可靠抓入壓力容器的把手上,通過升降系統(tǒng)5向上提升,由回轉總成擺正位置,將密封容器置于工作臺上,再將抓取系統(tǒng)7張開,完成一次取樣過程。

3 以放射源取樣機為載體,全面提高我院學生計算機輔助設計、制造、分析能力

放射源取樣機中包含多種機構,如蝸輪蝸桿、螺旋傳動、曲柄滑塊機構等,主要由箱體類零件,軸類零件、鈑金類零件、絲桿、蝸輪、蝸桿組成,以放射源取樣機為載體,更改不同參數(shù),讓學生根據(jù)自己的所學知識,進行改進和創(chuàng)新設計,用CAD軟件繪制總裝圖和零件圖,再通過Pro/E等三維軟件進行制作三維數(shù)字樣機,并進行仿真運動分析,再選用典型零件采用三維軟件進行仿真虛擬加工,形成數(shù)控加工NC代碼,針對重要零件采用ANSYS有限元分析軟件分析應力、應變分析。通過機械CAD、計算機圖形學、機械制造工程基礎訓練和虛擬制造分析課程設計等實踐教學環(huán)節(jié),全面提高我院學生計算機輔助設計、制造、分析能力,大力提高學生的設計、工藝、加工、裝配、計算和分析能力,更好地適應行業(yè)發(fā)展和社會對應用性人才的需求。

4 結語

以社會需求和行業(yè)發(fā)展為導向,在虛擬設計、制造、加工、裝配的實踐教學環(huán)節(jié)中,以放射源取樣機為載體,全面貫穿整個實踐教學環(huán)節(jié)使教學內(nèi)容具體化,虛擬過程更現(xiàn)實化,訓練對象實際化,更新教學體系,強化學生和教師的工程背景,全面提高我院學生計算機輔助設計、制造、分析能力,更好地實現(xiàn)我院應用型人才培養(yǎng)目標,滿足社會需求。

參考文獻

[1]周海,葛友華,朱龍英.計算機輔助機械設計綜合實驗教學改革探索[J]．鹽城工學院學報,2005.

第3篇：計算機輔助設計及工程分析范文

關鍵詞 計算機輔助設計 景觀設計 教學改革 商丘學院

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

隨著信息技術的發(fā)展，計算機輔助設計軟件被廣泛應用到各行各業(yè)，也因設計成果直觀生動、效果逼真而受到設計人員的歡迎。設計軟件的應用不但大大提高設計效率，某種程度地改變著人們對設計的認識和理解。作為當前的景觀建筑設計行業(yè)，計算機輔助設計充當重要的角色，對園林設計及表達方法產(chǎn)生了深遠的影響。

對于園林專業(yè)的學生而言，園林計算機輔助設計是一門必修課程，與景觀設計，建筑設計及園林工程等課程結合緊密，成為從事學習設計類專業(yè)的必備技能。提高對計算機輔助設計的重視程度，加強實踐教學研究，切實提高學生計算機應用技能，是非常必要的。筆者結合自身教學實踐和切實體會，對園林專業(yè)計算機輔助設計課程設置及教學方法有以下見解。

1 課程性質(zhì)與學習目標

本課程是園林、風景園林和城市規(guī)劃等專業(yè)基礎課階段的一門專業(yè)必修課。通過該課程的學習，使學生在具有一定的美術及專業(yè)知識的基礎上，運用計算機進行設計創(chuàng)意與表達的一門輔助學科，為景觀規(guī)劃設計、建筑設計、園林工程設計專業(yè)課程服務。

2 教學內(nèi)容組成

通過對一般的景觀方案設計流程研究得知，一套相對完整的設計成果分為方案平面圖、分析說明圖、意象效果圖及后期施工圖等。對一般性項目的設計工作過程進行任務分解，主要的軟件應用體現(xiàn)在三方面：信息采集錄入操作，效果表現(xiàn)與傳達，模型設計與漫游。

根據(jù)當前景觀設計專業(yè)軟件應用情況，結合學生學習實際，不斷比較優(yōu)選，按照“必要，夠用，易學”的原則，最終選定目前業(yè)內(nèi)應用最廣泛的設計軟件作為學習內(nèi)容，即AutoCAD，Photoshop，Skechup 三大板塊。

分析園林設計應用實際，對三大軟件進行知識點提取優(yōu)化，將常用夠用的繪圖工具和編輯命令作為學習重點，注重操作技巧的傳授，同時設置大量具體專業(yè)意義的操作練習。

三大板塊的學習內(nèi)容要求如表1：

3 課程安排與要求

園林計算機輔助設計的一門技能型課程，必須通過大量的練習，才能熟練掌握和提高技巧性。為了更好地提高學生學習主動性，自覺性，通過實踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，將計算機輔助設計和其他設計類課程如景觀規(guī)劃設計、建筑設計同時或先于開設，非常有利于學生學習。比如，將計算機輔助設計開設在第4或5學期，在學生學習了一定的專業(yè)基礎課程如園林制圖、園林設計初步獲得一定的專業(yè)認知后，具備基本的設計能力，為主干設計課程打下一定基礎。

4 實踐教學環(huán)節(jié)設計

根據(jù)專業(yè)性質(zhì)和技能要求，結合課程內(nèi)容設計具有針對的專題練習非常重要，一方面可以補充專業(yè)知識，幫助學生提高專業(yè)認知度和學習目標性；另一方面，通過完成任務進一步驅(qū)動學生主動學習的自覺性，提高學習效率。教學為了實現(xiàn)這一目標， 主要教學過程設計有以下三種：

4.1 設計圖臨摹描繪

臨摹原意是按照原作仿制書法和繪畫作品的過程。臨摹的過程如同對照著一圖描繪，可以非常有效地學習計算機繪圖的技法。在學習AutoCAD知識板塊時，要求學生進行描圖訓練，自由選擇一份景觀設計或建筑設計作業(yè)，通過CAD繪圖，編輯等操作完成電子版轉換，完成輸出打印。

4.2 案例目標驅(qū)動式教學

借助典型設計實例剖析，使學生掌握園林景觀的繪制方法和規(guī)則，最直觀地接觸到實際的園林項目，例如，設置實際場地作為設計題目讓學生去規(guī)劃設計及表達。在學習Photoshop時，基于CAD底圖進行PS平面圖，立面圖、分析圖、局部效果圖渲染及方案文本制作等，使學生系統(tǒng)地學習和體驗設計過程，加強各部分內(nèi)容的學習連貫性。

4.3 強化操作訓練，手把手輔導教學

結合專業(yè)實際，遵循實用至上的原則，認真研究將最主要、最基本、最常用的功能和技巧強化學習，然后再求拓展。采用多媒體與實驗室綜合教學形式，邊演示邊操作，給學生留出足夠的時間去實踐，在不斷的練習中鞏固運用，快速提高繪圖熟練程度，增強學生們的學習信心和興趣。

5 加強課程聯(lián)動性研究，開展多渠道協(xié)同教學

在綜合應用設計時，任課教師應加強與建筑設計或景觀設計課程教師的溝通，尋求課程結合點，共同研究課程相關性，設定難度適當?shù)恼n程設計項目，協(xié)同指導，從而鼓勵學生大膽創(chuàng)新，以多種形式完成課程設計表達，最終使學生所學知識的融會貫通，綜合應用，提升專業(yè)素質(zhì)。

此外，積極組織專業(yè)技能設計大賽，開發(fā)應用設計活動，拓展設計視野，通過興趣小組形式激勵學生進一步掌握計算機輔助設計能力，如?；赵O計大賽， LOGO平面設計，畢業(yè)海報設計等，開拓學生展現(xiàn)自我的渠道，為學生表達創(chuàng)新設計能力搭建舞臺。

6 結語

園林學生專業(yè)課的學習是一個具有聯(lián)系性、綜合性的過程，不但是各類專業(yè)理論知識的掌握，更需要通過綜合練習來鍛煉學生應用操作能力。所以，加強工作任務及過程的分析研究，把握課程本質(zhì)相關性，技能聯(lián)系性，將園林計算機輔助設計教學與相關設計類課程緊密結合起來，充分利用目標驅(qū)動式教學方法，實現(xiàn)理論教學和工作實際無縫對接，將是提高學生學習效率，保證教學質(zhì)量的重要途徑。

參考文獻

[1] 張朝陽.淺談園林設計中園林效果圖的制作與應用.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2005.30（5）：101-103.

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[3] 趙燕.虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境藝術中的應用.桂林工學院學報，2002.7.22（3）.

第4篇：計算機輔助設計及工程分析范文

關鍵詞：計算機輔助設計 發(fā)展 應用

中圖分類號：TH 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）05-0147-01

一、計算機輔助設計的內(nèi)涵及分類

CAD――計算機輔助設計Computer Aided Design，是指工程技術人員以計算機為輔助工具來完成產(chǎn)品設計過程中的各項工作，如草圖繪制、零件設汁、裝配設計、工裝設計、工程分析等。三維技術是一項建模技術，它是將產(chǎn)品的物理模型轉化為產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型，并把建立的數(shù)據(jù)模型存儲在計算機內(nèi)供后續(xù)的計算機輔助技術所共享，驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的全過程。就目前三維技術可實現(xiàn)的功能而言，它是由在設計人員進行產(chǎn)品概念設計的基礎上從事產(chǎn)品的幾何造型分析，完成產(chǎn)品幾何模型的建立，然后抽取模型中的有關數(shù)據(jù)進行工程分析和計算。

根據(jù)模型的不同，CAD系統(tǒng)一般分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達的任何設計都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學模型是幾何模型。二維CAD系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開發(fā)工具等幾部分組成。CAD軟件 除計算機本身的軟件如操作系統(tǒng)、編譯程序外，CAD主要使用交互式圖形顯示軟件、CAD應用軟件和數(shù)據(jù)管理軟件3類軟件。

三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計算機中將產(chǎn)品的實際形狀表示為三維的模型，模型中包括了翻轉架的幾何結構的有關點、線、面、體等實際結構特點的各種信息。計算機三維模型的描述經(jīng)歷了從線框模型、表面模型到實體模型的發(fā)展，所表達的幾何信息越來越完整和準確，能解決“設計”的范圍越來越廣。

在機械設計中，CAD系統(tǒng)是進行工程繪圖的一個很好的軟件平臺。CAD在機械設計尤其是機械制圖的應用特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 一是建立圖層，方便控制圖形的線條特性等；二是可以很方便地繪制直線、圓、圓弧、多邊型等基本圖形；三是可以對基本圖形進行鏡像、陣列、修剪、復制、旋轉、縮放等 各種編輯操作，以形成復雜的圖形；四是可以將常用零件和表轉件分別建立元件庫，當需要繪制這些圖 形時，可以直接插入，而不必再重復繪制；五是可以方便地將已有的零件圖組裝成裝配圖；六是可以方便地通過裝配圖拆分出零件圖；七是可以設置繪圖環(huán)境，是機械圖形的線條寬度、線型、文字樣式 等滿足國家機械制圖標準。另外，CAD系統(tǒng)在二維視圖、三維建模、渲染顯示、數(shù)據(jù)庫管理、Internet通信等方面的無縫整合更為出色。

二、計算機輔助設計的國內(nèi)外現(xiàn)狀

當今，國外計算機輔助設計領域的軟件發(fā)展迅速，開發(fā)和應用的時間也較長，所以它們發(fā)展比較成熟，現(xiàn)在基本上已經(jīng)占領了國際市場.近年來，我國CAD技術的開發(fā)和應用取得了長足的發(fā)展，除對許多國外軟件進行了漢化和二次開發(fā)以外，還誕生了不少具有自主版權的CAD系統(tǒng)。

計算機輔助設計指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作 ，簡稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設計結果，可以快速作出圖形顯示出來，使設計人員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計周期和提高設計質(zhì)量。

CAD是一種技術，其中人與計算機結合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)化與每一方。CAD是一個系統(tǒng)，人們根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，用有限的特征來描述問題，通過形式化用計算機的數(shù)據(jù)結構來表達特征，并將用數(shù)據(jù)結構描述的特征數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫之中。CAD 技術正向標準化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD 技術的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進作用；系統(tǒng)構造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機集成制造系統(tǒng)；固化技術、網(wǎng)絡技術、多處理機和并行處理技術在CAD中的應用，極大地提高了CAD系統(tǒng)的性能；人工智能和專家系統(tǒng)技術引入CAD，出現(xiàn)了智能CAD技術，使CAD 系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設計過程更趨自動化?，F(xiàn)在，CAD 已在電子和電氣、科學研究、機械設計 、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木建筑、地質(zhì)、計算機藝術等各個領域得到廣泛應用。

三、計算機輔助設計存在的問題

我國CAD技術的應用依然存在著許多不足： 不少的企業(yè)對CAD的認識還僅僅停留在繪圖階段，從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未得到充分發(fā)揮； CAD軟件應用人員參差不齊，不能讓CAD軟件得到的高效率應用；在引進CAD技術時存在著盲目性傾向；引進的CAD系統(tǒng)的二次開發(fā)跟不上，致使引進軟件的效率不能完全發(fā)揮；國內(nèi)CAD技術水平還處于高技術集成和向產(chǎn)業(yè)化、商品化過渡的時期，自主開發(fā)的模具CAD系統(tǒng)商品化程度不夠高，功能和穩(wěn)定方面與國外先進軟件還有很大差距。

第5篇：計算機輔助設計及工程分析范文

一、引言

上個世紀 90 年計算機輔助設計（Auto-CAD）應用軟件的普及，給現(xiàn)代工業(yè)設計帶來了前所未有的變革：計算機應用改變了機械、電子、建筑、服裝等行業(yè)設計的繪圖方式、出圖方式，變革了產(chǎn)品設計的工作方式，提高了設計效率，影響了產(chǎn)品的表現(xiàn)方法，加速了產(chǎn)品文化與社會各方面的交流，并不斷地在設計過程中影響設計人員的工作方式和思維方式。在機械設計領域中，無論是使用 CAD 繪制零件圖；還是采用Pro/E來直觀、生動地表現(xiàn)機械內(nèi)部結構等手段都已經(jīng)大量應用到工業(yè)設計工作中。應用計算機輔助設計軟件已經(jīng)成為產(chǎn)品設計人員的一項基本工作技能，現(xiàn)在大多數(shù)的高等院?；旧隙奸_設了計算機輔助設計相關課程，并深受學生的喜愛。

二、《工程制圖》與《計算機輔助設計》課程體系比較

《工程制圖》是機械類必修的專業(yè)基礎課。它包括兩部分內(nèi)容：即畫法幾何和工程制圖。畫法幾何是制圖課程的理論基礎，主要任務是研究在平面上表達空間立體形體的圖示方法以及在平面上解答空間幾何問題的圖解方法。畫法幾何的典型特點是理論性、系統(tǒng)性強，較為抽象。《工程制圖》主要是對畫法幾何理論研究的具體應用，研究閱讀、表達和繪制機械零件形體內(nèi)外部分的工程圖。這門課程的主要任務是培養(yǎng)學生的空間想象和邏輯思維能力，不斷提高學生“閱讀” 和“繪制”零件圖的能力。

機械CAD即計算機繪圖。在產(chǎn)品或零件的設計過程中，工程設計人員由構思至初步設計、由結構計算驗算至繪出各類零件均可通過計算機完成。如今機械CAD 已經(jīng)在工程設計的各個領域中得到廣泛的應用，它基本取代了以前徒手繪圖設計方式。熟練整合后的教學內(nèi)容，包括理論教學和實踐教學兩個模塊。其中理論運用計算機進行輔助設計，已成為工程技術人員的一項基本素質(zhì)。因此教學模塊，以實際專業(yè)需求為原則，適當減少畫法幾何、工程制圖的學時，在高校內(nèi)對機械工程專業(yè)的學生開設《計算機輔助設計》課程，就是使其熟練運用二維繪圖軟件來繪制產(chǎn)品和零件結構圖，為今后的畢業(yè)設計和工作設計打下扎實的基礎。

三、《工程制圖》與《計算機輔助設計》三維的融合教學

《工程制圖》課程教學基本要求指出計算機二維繪圖和三維造型是適應現(xiàn)代化建設的新技術，對學生以后掌握計算機輔助設計技術有著重要的影響。我們在教學實踐中尋求工程制圖與計算機繪圖的有效融合方式，有利于提高學生的實踐能力，培養(yǎng)其工程意識、創(chuàng)新意識。

《工程制圖》課程和三維CAD內(nèi)容聯(lián)系緊密，三維CAD是一種工具，它最終目的是表達工程形體和生成二維工程圖樣，兩者是休戚相關的。不過由于工程圖學與三維建模不是同步產(chǎn)生的，因此工程圖學傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代三維CAD等有關內(nèi)容之間缺乏協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使工程圖學傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代三維CAD有效融合、滲透，使工程制圖、計算機繪圖融會貫通，是工程制圖改革的必然趨勢。

雖然CAD實體建模與工程制圖緊密聯(lián)系，但在教學中不能顧此失彼，在兼顧傳統(tǒng)教學優(yōu)點的同時，注意適當引入三維CAD。具體做法：面向三維CAD組織教學內(nèi)容；把三維CAD技術融入工程制圖教學中。加強對三維形體的構型、想象、分析和表達訓練，為學生形象思維和創(chuàng)新思維提供廣闊的空間。這樣不僅有利于后續(xù)課的學習，也緩解了課程多學時少的矛盾。

四、《計算機輔助設計》在機械設計教學中的應用實際效果

1.使課程教學模式和方法發(fā)生變化傳統(tǒng)的工程制圖的教學模式利用語言的表達、二維圖紙以及多媒體的應用進行方案的構思、推敲、修改與完善。自從引入了計算機輔助設計，它強化了整個教學過程 ，提高了設計效率和出圖質(zhì)量，使教師教學模式更生動，學生學習氛圍更活躍，有助于探索出一種既突出能力培養(yǎng)，又融知識能力與素質(zhì)于一體的新型科學教學模式。在新型教學模式下，教師在教學過程中的主導作用得到明顯有效地發(fā)揮，學生的主體地位得到充分保證和體現(xiàn)。

2.建立新型互動平臺，增加教學活動中的互動性在教學過程中既存在教師和學生的互動，也有學生和學生的互動，只有建立幾方面順暢的溝通交流平臺，才有助于設計的進一步開展。常規(guī)的溝通交流方法是利用二維平面圖和剖面圖來推敲空間的整體結構，這必然加長了設計思維的耗時，也造成思維的不連續(xù)性。然而利用計算機技術不但可以提供更為迅速直觀的模型 ，甚至也可以在模型上及時進行直接交流，得出方案。例如Pro/E 軟件可以使師生之間通過三維模型進行直接交流 ，或是通過變換模型視角來進行觀察 ，從而真正實現(xiàn)實時顯示、實時交流。這種交流方式的訓練更有助于學生們畢業(yè)后盡快進行角色的轉變 ，適應當前的工作崗位。

3.激發(fā)學生熱情 ，加深其對零件的理解一方面，直觀的教學器具、方法促進了學生對零件的認識，充足的網(wǎng)絡資源和信息開拓了學生們的視野，增加了他們的學習興趣；另一方面 ，學生具有的接受新事物的能力，也使得他們對新的計算機技術具有濃厚的興趣，這些都有助于教學的開展和深化。

第6篇：計算機輔助設計及工程分析范文

【關鍵詞】CAD/CAM 課程改革 項目設計與開發(fā)

一、“UG計算機輔助設計與制造”課程項目設計的思路

（一）以能力為本位，突出“能力目標”

“UG計算機輔助設計與制造”課程是高職機械、機電、模具、數(shù)控等制造類專業(yè)課程體系中的核心課程，本課程的能力目標旨在培養(yǎng)學生構建三維實體造型的產(chǎn)品開發(fā)能力、自動編程和數(shù)控加工的應用能力，課程目標充分體現(xiàn)了現(xiàn)代高等職業(yè)教育人才的培養(yǎng)規(guī)格和要求。

（二）以項目課程為載體，突出“任務訓練”

在新的項目教學模式中，應突出任務訓練，讓學生盡快進入實踐操作，體驗工作效果，以預先設置的一系列項目或任務為載體，讓學生在做中學，邊學邊做。這樣既可以提高學生的學習興趣，又能培養(yǎng)學生在工作中不斷學習的良好習慣，使學生在工作崗位上可持續(xù)發(fā)展。

（三）以學生訓練為主線，突出“學生主體”

一門課程的學習效果，絕不能只看教師上課教了些什么東西，而要看學生到底學到了多少東西，學生才是學習的主體。在課程項目設計中應充分認識到這一點，最好是將學生未來職業(yè)崗位上和本課程相關的內(nèi)容作為訓練項目，讓學生能積極主動地參與到這些項目中來，自己動手、動腦跟隨教師去完成項目，通過訓練使學生學到知識、掌握技能、提升能力。

二、“UG計算機輔助設計與制造”課程項目開發(fā)的實施

根據(jù)上述課程項目的設計思路，“UG計算機輔助設計與制造”課程項目開發(fā)流程如下圖所示。

（一）企業(yè)崗位對學生的職業(yè)能力要求

根據(jù)對企業(yè)職業(yè)崗位的調(diào)研，“計算機輔助設計與制造”課程對學生的職業(yè)能力要求主要有以下幾方面：1.了解計算機輔助設計基礎理論和發(fā)展方向；2.掌握UG軟件的安裝、使用方法；3.具有對一般復雜程度的機械零部件（包括曲面零件）進行實體建模的能力；4.具有繪制工程圖的能力；5.具有裝配建模的能力；6.具有一定模具設計、平面銑削和鈑金設計能力；7.能對一般模具零件進行自動編程。

（二）制定適合崗位需求的課程標準

依據(jù)“數(shù)控專業(yè)工作任務與職業(yè)能力分析表”中的典型工作所需職業(yè)能力設置課程內(nèi)容，實現(xiàn)教學內(nèi)容與生產(chǎn)過程銜接。其總體設計思路是打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學科課程模式，轉變?yōu)橐怨ぷ魅蝿諡橹行慕M織課程內(nèi)容，讓學生在完成具體項目的實施過程中學會完成相應工作任務，并構建相關理論知識，發(fā)展職業(yè)能力。本課程的設計是以三維零件的建模及加工為線索來進行，通過對常見機械零件（包括曲面零件）的實體建模、裝配、仿真加工等訓練，培養(yǎng)學生對相關職業(yè)崗位的適應能力。

（三）項目化課程的設計與開發(fā)

基于項目訓練的“UG計算機輔助設計與制造”課程設計與開發(fā)是以“能力本位，任務訓練，學生主體”為思路，將一個典型的工作任務轉化為一系列的學習任務而形成的教學項目式訓練。以工作過程為主線，以學生訓練為主體，以培養(yǎng)學生職業(yè)能力為目的，真正使職業(yè)能力的培養(yǎng)融于平時的教學訓練中。在課程設計與開發(fā)中應著重做好以下幾方面：

確定本課程的整體目標，深刻理解項目化設計的內(nèi)涵。精心做好項目設計，開發(fā)編制《UG計算機輔助設計與制造》，整體化設計校本教材。

具體操作中，在廣泛調(diào)研的基礎上，根據(jù)“UG計算機輔助設計與制造”的實施性課程標準，梳理了知識目標和技能要求，我們決定選擇臺虎鉗的設計與加工為本課程的貫穿綜合項目，主要通過零件二維草圖的繪制和三維模型的造型和加工，培養(yǎng)學生的CAD/CAM能力。同時考慮到知識的全面性，還增加了水杯、手機、印章等零件模型設計與制造作為能力訓練的輔助項目，以使學生更全面地掌握該課程的知識及應用。具體見下表：

三、課程項目開發(fā)和實施的幾點思考

（一）訓練項目的選擇要有代表性

在本例中，選擇臺虎鉗的設計為貫穿課程的大項目。其中前十個任務為設計模塊的基礎知識，“任務十一”部分由學生自行改造設計臺虎鉗，可以從外形上改造，也可以從結構原理上改造，訓練學生對所學知識的綜合應用能力。后面四個任務是對前面大項目的補充，補充課程職業(yè)能力要求中曲面建模和數(shù)控加工自動編程的相關知識。

（二）訓練項目的選擇要有時代性

第7篇：計算機輔助設計及工程分析范文

【關鍵詞】計算機輔助設計；塑形鈦板；顱骨修補 文章編號：1004-7484（2013）-12-7060-02

顱骨損傷是腦出血手術及顱腦損傷手術常見的術后不良癥狀，導致顱骨的防御功能消失，并對患者面部美觀度造成嚴重影響。顱骨損傷易引發(fā)心理負面及神經(jīng)癥狀，表現(xiàn)出頭痛、記憶力下降、易疲勞、眩暈、抑郁和對聲音震動敏感等，因此需要進行修補，實現(xiàn)其功能和美觀度的恢復[1]。本文選擇我院收治的80例顱骨修補術患者進行研究，對計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)修補和傳統(tǒng)手工塑形修補的應用效果進行了對比，現(xiàn)將研究結果報告如下。

1資料和方法

1.1一般資料選擇我院2010年3月至2012年3月之間收治的需要行顱骨修補的患者80例進行本次研究，按照隨機分組原則劃分為觀察組40例，采用計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)，對照組40例，采用常規(guī)手工方法進行塑形設計；80例患者中，男43例，女37例，年齡14-56歲，平均35歲；顱骨缺損面積在5×5cm至15×16cm之間；顱骨缺損原因包括，顱腦損傷術后33例，腦內(nèi)血腫清除術后30例，顱骨骨折清創(chuàng)術后27例；顱骨缺損部位情況：額顳頂部40例，顳部10例，額部8例，頂部7例，顳頂部7例，枕部8例。兩組患者在年齡、性別、顱骨缺損原因、位置等一般資料方面的對比無顯著差異（P>0.05），具有可比性。

1.2修補方法觀察組患者采用計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)進行顱骨修補，對照組采用常規(guī)手工塑形方法進行修補。觀察組患者術前采用CT對頭部進行360度掃描，將CT掃描所獲得的數(shù)據(jù)輸入計算機進行處理；計算機輔助設計軟件根據(jù)數(shù)據(jù)對患者頭部外形進行三維重建，并對顱骨缺損部位生成需要的塑形鈦網(wǎng)三維模型，設計出補片的形狀；在此三維模型數(shù)據(jù)指導下，利用現(xiàn)代化的數(shù)控機床進行個體化鈦網(wǎng)的制作；利用模具對材料進行壓制成型后，進行最后的裁剪修補，使其最大限度的符合顱骨缺損處修補的需要[2]。切開頭皮，將頭皮與硬腦膜之間進行分離，超出需要修補范圍1cm左右；將經(jīng)過塑形的鈦網(wǎng)覆蓋與顱骨待修補處，采用鈦釘進行固定；中心采用絲線對鈦網(wǎng)進行懸吊，皮下設置引流管，防治皮下積液；術后給予常規(guī)抗感染等護理措施，術后48h內(nèi)對引流情況進行觀察，盡早拔除。對照組患者采用傳統(tǒng)手工塑形方法進行手術。

1.3觀察指標兩組手術時間、術中鈦釘使用數(shù)量、術后頭部外形滿意度、住院時間等指標進行觀察；對兩組患者術后切口愈合、感染、皮下積液、鈦網(wǎng)移動、排斥反應等并發(fā)癥的發(fā)生情況[3]。

1.4統(tǒng)計方法采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計，組間比較采用t進行檢驗，計量資料采用（χ±s）進程表示，P

2結果

對比結果顯示，觀察組采用計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)進行顱腦修補，較對照組采用常規(guī)手工手法進行修補，效果更好，在住院時間、鈦釘使用量、住院天數(shù)方面顯著少于對照組，在外形美觀滿意度方面顯著高于對照組，對比差異顯著，具有統(tǒng)計學意義P

3討論

導致顱骨缺損的原因很多，有其多見于去骨瓣減壓術后，是神經(jīng)外科常見病，需要進行顱骨修復，以恢復其保護和美觀功能。進行顱骨修補的材料包括自體顱骨和異體材料，自體骨雖具有相容性高、排斥反應小和患者易接收等諸多優(yōu)點。但自體顱骨來源有限，且對剝離和長期保存的技術要求較高，因此并不能滿足臨床顱骨修補手術的需要。異體材料包括有機玻璃和骨水泥等，由于生物相容性較差、塑形不理想等及并發(fā)癥較多等，在臨床以不再使用。鈦板應用于顱骨修補，具有其特殊的優(yōu)勢，自身性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、耐侵蝕、無過敏反應、無炎性反應、生物相容性好等突出優(yōu)點。鈦板還具有強度高、韌性好、不含鐵、能透過射線因此可以接受X線和CT檢查等優(yōu)點，置入顱骨后，纖維細胞可以在鈦板微孔中進行生長，從而使兩者合二為一[4]。鈦網(wǎng)的空隙較大，有利于術后肉芽組織在其中貫穿，有效緩解顱內(nèi)壓。計算機技術的發(fā)展，使得醫(yī)師可以借助計算機首先對獲得的患者頭部外形數(shù)據(jù)進行三維模型重現(xiàn)，在數(shù)據(jù)指導下進行鈦網(wǎng)加工，實現(xiàn)了常規(guī)手工塑形不能實現(xiàn)的滿意塑形效果，實現(xiàn)鈦網(wǎng)與顱骨的完美結合，滿足患者的美觀度要求。

本組研究中，觀察組患者采用計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)用于顱骨修補，較采用常規(guī)手工塑形修補的對照組，取得了更為顯著的臨床效果，因此表明其具有良好的臨床應用價值，是未來顱骨修補技術發(fā)展的重要方向，需要進一步加強應用和推廣。

參考文獻

[1]季慶，李佳，郝繼山等.計算機輔助設計的個體化塑形鈦網(wǎng)用于顱骨修補的臨床研究[J].中華創(chuàng)傷雜志，2009，23（4）：12-13.

[2]劉壽堂，李連，韋紅恩等.計算機輔助設計個體化塑形鈦網(wǎng)修補大面積額顳頂部顱骨缺損16例[J].中國組織工程研究與臨床康復，2009，12（48）：15-16.

第8篇：計算機輔助設計及工程分析范文

[關鍵詞]計算機輔助技術；顱面骨缺損；整形

[中圖分類號]R622 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2013）01-0093-03

Application of computer aided technique in plastic treating craniofacial bone defect

ZHUO Lei，WANG Chun-lan，ZHAO Yu，F(xiàn)AN Xin-yu

（Department of Plastic Surgery，The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022，Anhui，China）

Abstract： Objective To explore the cosmetology plastic effects of computer aided design and computer aided manufacture technology in repairing craniofacial bone defect. Methods From September 2003 to November 2011 the first affiliated hospital of anhui medical university plastic surgery treated 9 cases who suffering craniofacial bone defects，all of the patients were repaired by computer aided technology，every patient had a preoperative cranial thin-section CT scan and then the images were taken three-dimensional reconstruction，and then the Data was transfered to the manufacturer，Created personalized 3 D implants and repaired craniofacial bone defect. Results The computer aided technology was applieded in craniofacial bone defect plastic repair，would shorten the operation time and reduce the postoperative complications. The patient's head face shape closed to physiological state and promoted the effect of cosmetology. Conclusion Computer aided technology were used to repair craniofacial bone defect can avail the satisfactory plastic effect.

Key words：computer aided technique；craniofacial bone defect； plastic

隨著經(jīng)濟的發(fā)展開放性顱腦損傷或火器性穿透傷所致顱面骨缺損越來越多，部分患者因顱內(nèi)壓高去骨瓣減壓或顱面骨病變切除致顱面骨缺損，以及顱面骨畸形導致頭面部外觀形態(tài)改變從而影響美觀，也會對患者的心理產(chǎn)生不利影響，使其生活質(zhì)量下降。近年來，利用計算機輔助設計（computer aided design，CAD）和計算機輔助制作（computer aided manufactured，CAM）技術，采用個性化三維塑形鈦網(wǎng)修補顱面骨缺損，不僅延續(xù)了骨組織的完整性，而且縮短了麻醉和手術時間，塑形滿意度提高，達到了很好的美容效果?，F(xiàn)將我科自2003年9月至2011年11月應用計算機輔助技術設計個性化三維塑形鈦網(wǎng)進行修補顱面骨缺損取得很好效果的臨床研究報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料：本組病例共9例，其中男性6例，女性3例；年齡18～45歲，平均34歲。所有患者應用計算機輔助設計和制作技術進行個性化塑形鈦網(wǎng)修補。

1.2 術前準備

1.2.1 顱面骨的CT掃描、三維重建：所有顱面骨缺損患者術前采用美國GE公司64排128層螺旋CT，均以層厚0.625mm，層距0.625mm進行掃描，必須顯露骨窗周邊2cm以上，應包括缺損部位以及對稱的健側。將所得二維數(shù)據(jù)由GE ADW4.4工作站選擇骨窗圖像經(jīng)多平面重組及容積再現(xiàn)后進行多角度觀察，形成顱面骨的三維重建模型，得到顱面骨解剖原型，將所得三維幾何模型數(shù)據(jù)按STL格式輸出供下一步的計算機輔助設計和制作。

1.2.2 計算機輔助設計和制作：將所得的三維重建數(shù)據(jù)傳送至計算機輔助設計系統(tǒng)，設計出顱面骨缺損的原始模型，在計算機上模擬手術過程，設計個體化手術模板、個性化植入體，驗證術后患者顱面骨恢復的形態(tài)。再將數(shù)據(jù)傳至數(shù)字化鈦板制作公司，利用計算機輔助制作技術制作出超出骨緣0.5～1cm的個性化三維塑形鈦網(wǎng)。將鈦網(wǎng)送手術室高壓消毒備用。

1.3 手術方法：所有患者均采用氣管插管全身麻醉，顱骨和顴骨缺損者大多沿原手術切口入路，另行切口時需考慮原手術瘢痕對皮瓣血運的影響。剝離皮肌瓣時，應避免皮瓣過薄而出現(xiàn)血供不足壞死，也應注意勿造成硬腦膜破損，以免引起腦脊液漏，如有破損硬腦膜應嚴密縫合或修補硬腦膜。顯露缺損區(qū)骨緣約1.5cm，電凝徹底止血后，將個性化塑形鈦網(wǎng)按形狀置于缺損處，達到與骨創(chuàng)緣嚴密貼合，鈦釘固定。皮瓣下放置引流管一根持續(xù)負壓引流。術后予以抗炎，止血等常規(guī)治療，術后48h拔出引流管，術后1周拆線。

2 結果

2.1應用計算機輔助設計技術制作的個性化鈦網(wǎng)與顱面骨適配度好，尤其明顯改善了涉及到前額、眶上緣和顴骨等處的顱面骨缺損和畸形的整形美容效果。手術時間1～2h，全部患者術后恢復良好，未出現(xiàn)感染、皮下血腫及頭皮刺痛等并發(fā)癥。術后CT復查鈦網(wǎng)與顱面骨適配度好。所有患者術后均隨訪6個月～2年，無一例出現(xiàn)材料外露、鈦釘松動，局部凹陷等情況。修補后原缺損部位和畸形外觀滿意，弧度適宜，雙側對稱，患者滿意，達到了很好的美容效果。

2.2 典型病例：某女，34歲，系“閉合性車禍顱腦損傷去骨瓣減壓術后”3個月入院，患者顱面骨大面積缺損既不能保護腦組織而且也影響美觀（如圖1），術前利用計算機輔助技術設計并制作出數(shù)字化三維植入體（如圖2），減少了手術時間和風險，術后患者恢復了顱面骨的解剖形態(tài)，達到了良好的整形美容效果（如圖3、4），隨訪半年未出現(xiàn)材料外露、鈦釘松動，局部凹陷等情況。

3 討論

顱面骨缺損多是頭顱外傷，腦血管意外，顱面部畸形造成。顱面骨修補成形術的目的不僅是為了防止腦組織再次損傷，恢復顱腔生理密閉性，同時也是為了恢復患者面貌，達到美觀的要求。計算機輔助技術為顱面骨缺損的診斷和交流提供了直觀的、可觸摸的信息記錄，易于測量，有利于深入研究，從而使不同科室醫(yī)生之間、醫(yī)生和患者之間的交流更方便，為診斷和制定手術方案提供了直觀的觀察對象。計算機輔助技術應用于整形外科為整形外科醫(yī)生提供了更為可靠的影像學數(shù)據(jù)，有利于整形美容手術精度的提高。

3.1 計算機輔助技術的原理及發(fā)展：計算機輔助技術包括計算機輔助設計技術和計算機輔助制作技術。其原理是利用CT對患處進行掃描獲得二維圖像數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送到CAD/CAM系統(tǒng)平臺，通過整體成形、體素分類、圖像投影，將二維圖像轉化成三維圖像，完成CT數(shù)據(jù)的三維數(shù)字化重建。然后進行植入體的設計并制作出個體化三維塑形的植入體[1]。自從1979年Herman首先研究了三維CT重建技術以后， 1983年Hemmy等將三維CT技術應用于顱頜面疾病的診治，1984年Vannier和Marsh首先創(chuàng)造性的將CT數(shù)據(jù)重構為三維影像并進行測量和三維手術設計模擬[2]。近年來CT三維重建技術越來越多的應用于顱面形狀的研究、顱面畸形的診斷等；并根據(jù)患者的顱面骨缺損和畸形的三維CT數(shù)據(jù)，來設計修補材料的三維模型。這種三維模具具有可視性、可定量分析及可反映立體結構等優(yōu)點，它不僅為臨床醫(yī)生提供了大量信息，而且有助于個體化假體的設計與三維建模，進而制造出與顱面骨正常形態(tài)精確度極高的實物。

3.2 計算機輔助技術在顱面骨缺損整形修復術前診斷的應用價值：隨著影像學、計算機輔助設計、快速成型等新技術的發(fā)展，通過計算機三維重建軟件、快速成型技術的結合，構建出顱面骨缺損的三維模型，在術前能多視角觀察，使顱面骨復雜解剖結構、弧度的變化、特別是眉弓、額骨、顴突等骨性突起更完整、直觀、立體地展現(xiàn)出來。能準確評估測量出顱面骨缺損的范圍、解剖學形態(tài)，為顱面骨缺損的診斷、材料設計、手術方式提供了理論依據(jù)[3]。利用計算機輔助技術模擬手術可以實現(xiàn)實際手術前修補材料的預成型，可以從多個角度進行觀察和對比，能夠達到與缺損區(qū)相對應健側生理解剖形態(tài)一致的精準塑形，確定出最為適合的固定位置，提高手術的準確性，減少損傷及出血，縮短手術時間，減少了螺釘?shù)氖褂玫行岣吖潭W性能，對保障手術治療效果和降低手術風險具有積極意義。通過體外手術模擬進行練習，還可以發(fā)現(xiàn)假體設計和制作的缺陷，保證手術的成功。

3.3 計算機輔助技術在顱面骨缺損整形修復手術設計的作用：因為鈦合金具有較好的組織相容性和生物蛻變性，無毒，致炎致敏性低，易于成型、操作簡單；而且無磁性、不磁化，不影響腦電圖、MRI、CT、X線等輔助檢查；自從1965年Sinpson首先將鈦網(wǎng)運用于顱骨缺損修補后，經(jīng)過多年的臨床實踐證實，鈦網(wǎng)在顱面骨缺損和畸形修補中是可靠的植入材料[4]。由于顱面骨的無毛發(fā)區(qū)是顏面部和五官的重要組成部分，手術過程中極易造成修補區(qū)與健側不對稱，進而影響美觀[5]，鈦網(wǎng)必須經(jīng)塑形后才能應用[6]。利用計算機輔助技術在三維模型上進行模擬手術也是十分必要的。設計者可以通過計算機屏幕可直接觀察到自己頭腦中構思的產(chǎn)品，模擬手術進程，有助于個體化植入體的設計，進而制造出實物。術前經(jīng)過計算機精確的數(shù)字化設計，完成對任意復雜形狀實體制造，保證了植入體的大小、形態(tài)、弧度、空間位置與顱面骨缺損的大小、相對應健側顱面骨的形態(tài)、弧度和空間位置高度一致，而且保證了植入體與顱面骨貼合良好。

3.4 計算機輔助技術在顱面骨缺損的整形修復中的優(yōu)勢：利用計算機輔助設計和計算機輔助制作技術，根據(jù)患者個體顱面骨缺損的大小、形態(tài)、面積和健側生理形態(tài)和弧度設計并制作出個性化三維塑形的植入體。這種經(jīng)過數(shù)字化三維塑形后的植入體最大程度的貼合了顱面骨復雜的生理解剖形態(tài)，特別是額骨、眼眶骨、顴骨的缺損。而且術中無需裁剪避免了植入體應力結構的破壞，減少了手術時間和手術操作的難度，固定可靠、無浮動和凹陷，減少了手術損傷，提高了手術的安全性，提高了手術成功率，減少了手術并發(fā)癥；外觀對稱完滿，塑形滿意，完全達到顱面生理形態(tài)的美容要求，滿足了患者對容貌的要求，提高患者的生活質(zhì)量。計算機輔助技術可以準確的顯示出頭顱面骨各部位的三維結構，為整形外科在顱面骨整復方面提供了精確的影像學依據(jù)。

總之，將計算機輔助技術應用于顱面骨缺損和畸形的修補是將生物工程和醫(yī)學相結合，所制作出來的三維塑形的植入體達到了個性化要求。使手術規(guī)劃更加直觀，顯著提高手術精度，既節(jié)約了手術時間也減少了手術并發(fā)癥。計算機輔助設計和制作技術制作出的個性化三維植入體最大程度的達到了生理解剖結構的要求，最大限度的恢復患者容貌，獲得了很好美容效果，達到了科學與美學的完美結合。

[參考文獻]

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第9篇：計算機輔助設計及工程分析范文

關鍵詞 計算機輔助概念設計；研究現(xiàn)狀；發(fā)展

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）14-0001-01

計算機輔助設計技術不僅可以有效的提高設計效率，而且保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，但是它主要是對設計者在計算和繪圖等設計后續(xù)階段進行支持，對早期創(chuàng)造性的方案設計階段并不能夠凸顯其效果。傳統(tǒng)的計算機輔助設計存在著很多限制，想要完成快速輸入和再現(xiàn)不完備的概念造型，使用傳統(tǒng)的CAD是行不通的，這說明早期的計算機輔助系統(tǒng)并不能做到真正的輔助設計產(chǎn)品，而是對設計方案定型后的產(chǎn)品進行繪制。而在方案設計過程中要使創(chuàng)造性得以發(fā)揮，就成為了計算機工作人員所要解決的問題。這就為計算機輔助概念設計（CACD）系統(tǒng)的研究、開發(fā)和應用提供了條件。CACD系統(tǒng)從根本上解決了傳統(tǒng)CAD的不足，使產(chǎn)品在早期的創(chuàng)新方案設計中得到有效的支持。它不僅能夠提高概念設計的質(zhì)量，使設計對象簡單快速地生成，而且提供了可靠的信息交流平臺，對產(chǎn)品的評價更加貼切，并且避免了設計失敗所造成的浪費。

1 通訊系統(tǒng)的概念及其分類

1.1 通訊系統(tǒng)的概念

通訊系統(tǒng)被稱為電子系統(tǒng)，是用于傳輸光信號和電信號的系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)是一個有機的整體，它是由特定功能、相互作用、相互依賴的N個單元格組成的，使統(tǒng)一目標能夠完成。

最簡通訊系統(tǒng)只提供兩點用戶，并且供用戶接受和發(fā)送信息。而一般的通訊系統(tǒng)可提供交換設備，使用戶在系統(tǒng)內(nèi)與其他用戶進行通訊。

1.2 通訊系統(tǒng)的分類

通訊系統(tǒng)的種類很多，按照傳輸媒介可以分為兩類，第一類是用金屬導體為傳輸媒體的通訊媒體，像我們通常使用的通信電纜就屬于其中一種，這種以線纜為傳輸介質(zhì)的通訊系統(tǒng)我們稱之為有線電通訊系統(tǒng)；第二類與第一類相反，它是由無線電波為傳輸介質(zhì)來進行通訊的，它被稱為無線電通訊系統(tǒng)。這兩種通訊系統(tǒng)有“無線”和“有線”之分，同時它們所用的傳輸介質(zhì)也是不同的，前者為光學電纜，后者為大氣、水、空間、土等。

2 國內(nèi)通訊軟件的現(xiàn)狀

由于我國的通訊軟件發(fā)展比較晚，而且錯過第三次科技革命，所以與國外的企業(yè)相比有著很大的差距。在通訊制造業(yè)，我國有3/5的企業(yè)沒有真正的屬于自己的核心技術，而是打著國外的牌子進行經(jīng)營。通訊運營業(yè)所使用的軟件大多是靠引進得來的，只有很少的企業(yè)對軟件的增值業(yè)務進行開發(fā)和利用，這就決定了我國通訊技術發(fā)展落后的局面。

從上述中可以看出，我國的通訊軟件業(yè)處于初級發(fā)展階段，并且水平比較低，大多數(shù)企業(yè)并沒有對系統(tǒng)軟件進行相關的研究、開發(fā)，這就意味著他們很少使用先進的開發(fā)工具和軟件開發(fā)平臺。而且由于很多公司沒有資金的支持或者不愿投入大量的資金，使得大型的軟件開發(fā)的很少。這種狀況與國外同類型的通訊軟件企業(yè)相比仍存在明顯的差距，同時制約了我國通訊軟件技術的發(fā)展，并且在很大程度上限制了國內(nèi)相關企業(yè)想要趕超國際領先水平的步伐，打擊了企業(yè)的積極性。從好的方面看，國內(nèi)中低端產(chǎn)品發(fā)展較快，與國外沒有明顯的差距，但是在以后的競爭中會越來越激烈。

3 計算機輔助概念在通訊系統(tǒng)中的發(fā)展

從國內(nèi)外對產(chǎn)品的計算機輔助概念設計方面的研究中，可以看出，大多數(shù)國家把研究方向都集中在概念的功能和形狀設計的建模上。從發(fā)展的角度看，今后的概念設計研究的重點和方向主要有兩個方面。第一個方面是概念設計在計算機技術方面的研究，它主要包括CACD信息建模技術和CACD推理技術兩個方面的研究。另一個方面是概念設計在全方位設計中的集成應用，它包括CACD與其他計算機輔助工具的集成，從而建立起一個全方位的計算機輔助設計環(huán)境。

概念設計階段要求對功能設計、原理設計、形狀設計、結構設計、以及布局設計等方面進行綜合考慮，因為在概念設計階段確定的信息和不確定的信息很多，而且在其內(nèi)部的各個環(huán)節(jié)都是相互依賴、相互驅(qū)動、不可分離的，因此概念設計階段有兩個部分構成，第一部分被稱之為問題概念化階段，它主要是為了解決概念的形成；第二部分被稱之為概念實體化階段，該階段是為了解決概念生成和概念可視化這兩個問題。這種劃分方式，有利于解決在設計的全部環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的一系列問題。除此之外，計算機輔助概念設計在研究過程中應注意把設計實踐和流程結合起來，其他設計方面的集成研究也要加以重視，使其實現(xiàn)無縫連接，并建立一套完整的設計方法理論體系。

4 結束語

隨著我國科技的不斷發(fā)展，計算機科學技術的發(fā)展也從教育、經(jīng)濟、軍事及國防部門等社會的方方面面體現(xiàn)出來，它的產(chǎn)生與發(fā)展給人們的生活帶來了巨大的改變。在第三次科技革命中，計算機的發(fā)明及其應用成為核心內(nèi)容，人類社會由此轉變到信息社會，標志著“信息時代”的到來。知識經(jīng)濟深入發(fā)展使計算機的發(fā)展趨勢不斷升華，更新?lián)Q代速度加快。計算機科學與技術的發(fā)展體現(xiàn)了人們生活條件的進步，它的應用領域也從以前的單一化向多元化邁進，同時人工智能化技術方面的研究也得到了很大的進步。在計算機的應用領域方面，計算機輔助設計將會在未來得到很大的突破，從傳統(tǒng)的后續(xù)設計模式轉變到全面型的設計方式，同時減少在產(chǎn)品設計中產(chǎn)生的設計誤差，提高設計效率，同時為產(chǎn)品設計公司的轉型提供了客觀條件。

參考文獻

[1]馮培恩，徐國容.基于設計目錄的原理方案及其求解過程的特征建模[J].機械工程學報，2008，34（2）：79-86.