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CAD/CAM基础造型技术

 

CAD技术发展的初期,CAD仅限于计算机辅助绘图,随着计算机软、硬件技术的飞速发展,CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模,随之也就产生了三维线框造型、曲面造型以及实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征造型则代表了当今CAD技术的发展方向。
 
传统的CAD绘图软件都是用固定的尺寸值定义几何元素,要进行图面修改只有删除原有的线条后重画,而新产品的打样设计不可避免的要进行多次的修改,进行零件形状和尺寸的综合协调、优化,而且大多数设计工作都是在原有设计基础上的改进。因此,新的CAD系统都增加了参数化和变量化设计模块,使得产品的设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改图形,这可以减少大量的重复劳动,减轻设计工作量。
 
参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型,可以用一组参数来约定尺寸关系,参数的求解较简单,参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系,设计结果的修改受尺寸驱动。生产中最常用的系列化标准件就是属于这一类型。变量化设计(Variationaldesign)是指设计对象的修改需要更大的自由度,通过求解一组约束方程来确定产品的尺寸和形状。约束方程可以是几何关系,也可以是工程计算条件,设计结果的修改受到约束方程驱动。变量化设计允许尺寸欠约束的存在,这样设计者便可以采用先形状后尺寸的设计方式,将满足设计要求的几何形状放在第一位而暂不用考虑尺寸细节,设计过程相对宽松。变量化设计可以用于公差分析、运动机构协调、设计优化、初步方案设计选型等,尤其在做概念设计时更显得得心应手。
 
特征造型是CAD建模方法的一个新里程碑,它是在CAD/CAM技术的发展和应用达到一定的水平,要求进一步提高生产组织的集成化和自动化程度的历史进程中孕育成长起来的。过去的CAD技术从二维绘图起步,经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段,都是着眼于完善产品的几何描述能力,亦即只描述了产品的几何信息;而特征造型则是着眼于更好地表达产品完整的功能和生产管理信息,为建立产品的集成信息模型服务。特征(feature)在这里作为一个专业术语,兼有形状和功能两种属性,它包括产品的特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。特征造型技术使得产品的设计工作在更高的层次上进行,设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素,而是产品的功能要素。特征的引用直接体现了设计意图,使得建立的产品模型更容易为人理解和组织生产,为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造了前提。

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