【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 值得考慮的問(wèn)題。這些觀點(diǎn)對(duì)我國(guó)制定 CAD 標(biāo)準(zhǔn)也許有所啟迪。 二 ．開(kāi)放性 CAD 系統(tǒng)目前廣泛建立在開(kāi)放式操作系統(tǒng)窗口 95／ 98／ NT 和UNIX 平臺(tái)上，在 Java LINUX 平臺(tái)上也有 CAD 產(chǎn)品，此外 CAD 系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，甚至這類環(huán)境可開(kāi)發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶可定制自已的CAD 系統(tǒng)。 三 ．集成化 CAD 技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個(gè)層次上：其一是廣義 CAD 功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP 經(jīng)過(guò)多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動(dòng)企業(yè)信息化進(jìn)程。 國(guó)際 CAD 商品系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的另一個(gè)趨勢(shì)是在全球范圍內(nèi)優(yōu)選最成功的功能構(gòu)件，進(jìn)行集成。至今最成熟的幾何造型平臺(tái)有兩家： Parasolid 和 ACIS；幾何約束求解構(gòu)件有一家，它的主要產(chǎn)品是 2D 和 3D DCM。我國(guó)開(kāi)發(fā)的機(jī)械CAD 應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)部分采用 ACIS 和 Parasolid 平臺(tái)，這是合理的。但是國(guó)際上近來(lái)又有一種思潮，要求軟件開(kāi)發(fā)自由化，以免受制于一、二家公司壟斷性產(chǎn)品的束縛。這就是選用 Linux 操作系統(tǒng)以及在它基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)各種共享軟件，開(kāi)放源程序。我國(guó)也在醞釀自主開(kāi)發(fā)因特網(wǎng)、操作系統(tǒng)、以及各種辦公的國(guó)產(chǎn)化系統(tǒng)。這時(shí)，自研制幾何造型通用平臺(tái)和各種功能構(gòu)件也將提上議事日程，我們要及早濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .10. 做好準(zhǔn)備。 四 ．智能化 設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動(dòng)領(lǐng)域，智能 CAD 是CAD 發(fā)展的必然方向。從人類認(rèn) 識(shí)和思維的模型來(lái)看，現(xiàn)有的人工智能技術(shù)對(duì)模擬人類的思維活動(dòng)（包括形象思維、抽象思維和創(chuàng)造性思維等多種形式）往往是束手無(wú)策的。因此，智能 CAD 不僅僅是簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的智能技術(shù)與 CAD 技術(shù)相結(jié)合，更要深入研究人類設(shè)計(jì)的思維模型，并用信息技術(shù)來(lái)表達(dá)和模擬它。這樣不僅會(huì)產(chǎn)生高效的 CAD 系統(tǒng)，而且必將為人工智能領(lǐng)域提供新的理論和方法。 CAD 的這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，將對(duì)信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .11. 4 三維 CAD 模型的幾種表達(dá)方法 隨著 CAD 技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多種三維模型的表達(dá)方法，其中常見(jiàn)的有以下幾種： 4． 1 構(gòu)造型立體幾何表達(dá)法 (constructive solid geometry，簡(jiǎn)稱csg 法 ) 它采用布爾運(yùn)算法則 (并、交、減 )，將一些簡(jiǎn)單的三維幾何基元 (如立方體、圓柱體、環(huán)、錐體 )加以組合、變化成復(fù)雜的三維模型實(shí)體，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，易于控制存儲(chǔ)的信息量，所得到的實(shí)體真實(shí)有效，并且能方便地修改它的形狀。此方法的缺點(diǎn)是、可用于產(chǎn)生和修改實(shí)體的算法有限，構(gòu)成圖形的計(jì)算量很大，比較費(fèi)時(shí)。 4． 2 邊界表達(dá)法 (boundary／ representation) 它根據(jù)頂點(diǎn)、邊和面構(gòu)成的表面來(lái)精確地描述三維模型實(shí)體。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，能快速地繪制立體或線框模型。此方法的缺點(diǎn)是、它的數(shù)據(jù)是以表格形式出現(xiàn)的，空間占用量大，例如，要修改實(shí)心立方體上的一個(gè)簡(jiǎn)單孔的尺勺，必須先用填實(shí)來(lái)刪除這個(gè)孔，然后才能繪制一個(gè)新孔；所得到的實(shí)體不一定總是真實(shí)有效，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的孔洞和顛倒現(xiàn)象，描述缺乏唯一性。 4． 3 參數(shù)表達(dá)法 (parameter representation) 對(duì)于自由曲面，難于用傳統(tǒng)的幾何基元來(lái)進(jìn)行描述，可用參數(shù)表達(dá)法。這些方法借助參數(shù)化樣條、貝塞爾 b(ezier)曲線和 b 樣條來(lái)描述自由曲面，它的每一個(gè) x、 y、 z 坐標(biāo)都呈參數(shù)化形式。各種參數(shù)表達(dá)格式的差別僅在于對(duì)曲線的控制水平，即局部修改曲線而不影響臨近部分的能力，以及建立幾何體模型的能濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .12. 力。其中較好的一種是非一致有理 b 樣條法，它能表達(dá)復(fù)雜的自由曲面，允許局部修改曲率，能準(zhǔn)確地描述幾何基元。 為了綜合以上方法的優(yōu)點(diǎn)，目前，許多 cad 系統(tǒng)常采用 csg、 brep 和參數(shù)表達(dá)法的組合表達(dá)法。 4． 4 單元表達(dá)法 (cell representation) 單元表達(dá)法起源于分析 (如有限元分析 )軟件，在這些軟件中 ，要求將表面離散成單元。典型的單元有三角形、正方形或多邊形，在快速成型技術(shù)中采用的三角形近似 (將三維模型轉(zhuǎn)化成 stl 格式文件 )，就是一種單元表達(dá)法在三維面的應(yīng)用形式。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .13. 5 三維 CAD 的幾大優(yōu)點(diǎn) 建立與實(shí)物完全相同的數(shù)字樣機(jī) 輔助復(fù)雜機(jī)構(gòu)與新產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 參數(shù)化驅(qū)動(dòng)（二維 CAD 是線條驅(qū)動(dòng)尺寸，線條畫短了，尺寸就小了） 自動(dòng)或者方便的檢測(cè)數(shù)字樣機(jī)的干涉與間隙 自動(dòng)統(tǒng)計(jì)明細(xì)表與材料清單 自動(dòng)生成圖紙 自動(dòng)計(jì)算重量與重心 提高設(shè)計(jì)效率 立體圖提高制造效率，減少制造差錯(cuò) 可以實(shí)現(xiàn)系列化、通用化 、自動(dòng)化設(shè)計(jì) 數(shù)字模型為 CAM/CAE 提供基礎(chǔ) 提升技術(shù)水平與形象，便于交流 正是由于如此，所以我們才在教學(xué)當(dāng)中引入了三維 CAD 這一概念！濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .14. 6 如何在制圖教學(xué)中引入三維 CAD CAD 技術(shù)已經(jīng)使工程技術(shù)人員從繁重的手工制圖中解脫出來(lái)，目前大多數(shù)企業(yè)在甩掉圖板后，都有不同程度的三維 CAD 需求。計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展促使工程圖二維與三維并重，甚至以三維為主，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的信息化，應(yīng)用三維 CAD 是必不可少的手段。大多學(xué)校的制圖課程在沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了二維 CAD 的教 學(xué)內(nèi)容。理論知識(shí)的學(xué)習(xí)不是職業(yè)學(xué)生的長(zhǎng)項(xiàng)，加之理論課時(shí)的減少，學(xué)生學(xué)習(xí)制圖感到非常吃力。為了解決這個(gè)問(wèn)題，各種層次的學(xué)校都在探索制圖課程的改革。隨著三維 CAD 的普及應(yīng)用，各學(xué)校逐漸達(dá)成共識(shí)：制圖課必須納入三維 CAD 造型設(shè)計(jì)內(nèi)容，利用這種先進(jìn)技術(shù)來(lái)革新我們的教學(xué)模式，能大大提高了學(xué)生的空間想象能力、識(shí)圖能力，還能增加學(xué)生對(duì)制圖課的興趣。 6． 1 三維 CAD 軟件的選擇 三維 CAD 系統(tǒng)，由最初的曲面造型系統(tǒng)，經(jīng)由實(shí)體造型技術(shù)、參數(shù)化造型技術(shù)，發(fā)展到如今的變量化技術(shù)。參數(shù)化造型技術(shù)的 CAD 軟件主要有 PRO/E、 UG、SolidEdge、 SolidWorks、 CAXA 三維電子圖板 XP 等，變量化造型技術(shù)的 CAD 軟件主要有 IDEAS。由于受長(zhǎng)期的作圖習(xí)慣和傳統(tǒng)的圖紙思維習(xí)慣的原因，使得參數(shù)化造型技術(shù)得到了普及。因此在制圖課中應(yīng)該采用參數(shù)化造型技術(shù)的 CAD軟件。 從二維到三維，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和構(gòu)思能力 特征造型技術(shù)作為零件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，大部分三維 CAD 軟件提供了拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠、放樣、打孔、除料等的形體生成方法以及倒角、抽殼、陣列、鏡象等功能。在教學(xué)過(guò)程中我們給出零件圖紙，以討論的方式和學(xué)生一起分析零 件結(jié)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) .15. 構(gòu)特征，并讓學(xué)生想象零件的空間結(jié)構(gòu)，最后學(xué)生利用軟件強(qiáng)大的特征造型功能建立出該零件的三維模型。在建立模型過(guò)程中，每個(gè)零件的生成采用什么方法要根據(jù)零件的特征決定，例如軸可以采用拉伸、回轉(zhuǎn)，箱體零件則采用拉伸抽殼方式。學(xué)生對(duì)零件的每一個(gè)部分的空間結(jié)構(gòu)都必須非常清楚，造型之后可利用軟件提供的三維旋轉(zhuǎn)功能從各個(gè)角度觀察零件，就如同看到真實(shí)零件一樣，其效果要比制圖多媒體課件好得多。實(shí)踐教學(xué)證明：學(xué)生對(duì)三維造型非常感興趣