CAD開發(fā)中圖形參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)途徑探

CAD開發(fā)中圖形參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)途徑探摘要：ad是一種具有強(qiáng)大功能的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的統(tǒng)稱，其技術(shù)的核心就是利用計(jì)算機(jī)的硬件功能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展高速度的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中為了進(jìn)步設(shè)計(jì)效率，技術(shù)人員引入了參數(shù)化的形式，即在產(chǎn)品形狀相對(duì)固定的情況下，特定參數(shù)的變化來(lái)完成某些設(shè)計(jì)內(nèi)容，簡(jiǎn)單的看就是改變參數(shù)而產(chǎn)品的幾何尺寸就會(huì)隨之改變，而到達(dá)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的目的。參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)途徑主要是利用數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的模型建立來(lái)達(dá)成，即通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和ad之間的連接來(lái)構(gòu)建參數(shù)化的途徑。關(guān)鍵詞：ad；參數(shù)化；開發(fā)思路；數(shù)據(jù)庫(kù)；特征模型1ad參數(shù)化概述ad是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)，是借助計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中提供快速、有效的技術(shù)算計(jì)輔助手段，幫助設(shè)計(jì)人員快速的完成設(shè)計(jì)和優(yōu)化的操作，已到達(dá)高效而準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)效果的技術(shù)。ad將計(jì)算機(jī)的才能發(fā)揮出來(lái)，利用高速度高準(zhǔn)確的計(jì)算才能，大容量存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理才能與設(shè)計(jì)者的主觀分析和邏輯判斷才能結(jié)合起來(lái)，將思維落實(shí)在人機(jī)交互的界面上，上設(shè)計(jì)到達(dá)可視的效果，由此簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的過(guò)程，縮短了設(shè)計(jì)的周期，進(jìn)步了設(shè)計(jì)質(zhì)量。ad技術(shù)本身就是一種綜合性的系統(tǒng)工程，一個(gè)完好的ad軟件系統(tǒng)實(shí)際上包括了多個(gè)學(xué)科的研究成果，如：計(jì)算機(jī)工程、工程學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)構(gòu)造、仿真技術(shù)、設(shè)計(jì)和制造等相關(guān)的專業(yè)知識(shí)的聚集和綜合。實(shí)際上就是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為核心，綜合了多個(gè)學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此項(xiàng)技術(shù)的形成是在上個(gè)世紀(jì)的60年代開場(chǎng)的。目前，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)技術(shù)是更加的市場(chǎng)化、規(guī)?；?，因此在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，軟件技術(shù)逐步和制造技術(shù)結(jié)合起來(lái)，利用自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加工和消費(fèi)技術(shù)，此種技術(shù)是建立在設(shè)計(jì)軟件的根底上的，因此ad也就進(jìn)入到了自動(dòng)化的領(lǐng)域中。ad參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)際上就是在產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)時(shí)，零件設(shè)計(jì)模型的建立速度是影響整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的重要基矗產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的初期零件的形狀和尺寸往往都還停留在設(shè)計(jì)者的頭腦中，即是以一種模糊的概念存在，要裝配驗(yàn)證、性能分析、數(shù)控編程后才能進(jìn)入到試制階段。此種設(shè)計(jì)流程希望零件的模型應(yīng)當(dāng)容易修改，即具備一定的靈敏性。參數(shù)化設(shè)計(jì)的思路就是將模型中一些定量的信息變得詳細(xì)起來(lái)，并使得參數(shù)可隨意的更，并在更改后有系統(tǒng)自動(dòng)生成相關(guān)的數(shù)值，以此形成不同形狀的和尺寸的零件模型。在ad系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，建立參數(shù)化模型是最關(guān)鍵的。參數(shù)化模型主要表達(dá)的是零件的圖像幾何限定和工程限定。幾何限定主要就是指零件的尺寸，即構(gòu)造上的要素和尺寸上的要素。工程約束那么是零件尺寸之間的邏輯關(guān)系。2ad參數(shù)化開發(fā)思路2.1ad系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)代的ad系統(tǒng)并不是一個(gè)固定形式的軟件系統(tǒng)，而是一個(gè)可以就進(jìn)展開發(fā)的軟件系統(tǒng)，因此其功能的開發(fā)應(yīng)建立在軟件工程的思路上，以此為指導(dǎo)。主要是為了減少開發(fā)過(guò)程中的失誤，進(jìn)步開發(fā)的效率和系統(tǒng)質(zhì)量。軟件從開場(chǎng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、運(yùn)行為周期進(jìn)展展開，通常的開發(fā)流程是分析需求、總體設(shè)計(jì)規(guī)劃、詳細(xì)構(gòu)造設(shè)計(jì)、代碼編寫、測(cè)試、運(yùn)行等階段。每個(gè)階段都有自身的特定功能和內(nèi)容。在實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)按照這樣的思路來(lái)進(jìn)展開發(fā)。1〕參數(shù)化需求分析，確定軟件開發(fā)目的，包括了軟件期望功能、軟件的可靠性、穩(wěn)定性要求，軟運(yùn)行的硬件環(huán)境設(shè)定等；2〕總體規(guī)劃，即明確軟件的系統(tǒng)構(gòu)造，模塊劃分、模塊通信、數(shù)據(jù)庫(kù)功能等；3〕詳細(xì)設(shè)計(jì)施行，將總體規(guī)劃的模塊進(jìn)展細(xì)化，即對(duì)模塊進(jìn)展分解并設(shè)計(jì)程序模塊；4〕代碼編寫，按照程序模塊編寫源代碼；5〕軟件測(cè)試，對(duì)軟件的各個(gè)功能模塊進(jìn)展測(cè)試，檢測(cè)功能和構(gòu)造方面的缺陷，并進(jìn)展調(diào)整；6〕軟件運(yùn)行和維護(hù)，在軟件投入運(yùn)行后對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)展反應(yīng)和搜集，對(duì)其進(jìn)展糾錯(cuò)和完善、擴(kuò)大。2.2參數(shù)化開發(fā)的思路目前采用的ad參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件中，主要的有有pr/engineer、ugnx、atia和slidrks四種，這四種軟件在不同的領(lǐng)域發(fā)揮著不同的作用。其中pr/engineer是最早進(jìn)展參數(shù)化設(shè)計(jì)的，參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)也由其首先完成的，目前主要的領(lǐng)域是電子、小家電、日用品等，而其他的三個(gè)軟件主要是應(yīng)用在制作業(yè)。在研究參數(shù)化實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，本文以pr/e為例進(jìn)展分析，以某個(gè)公司的機(jī)械制產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)為例進(jìn)展闡述。該公司所采用的是在pr/e平臺(tái)上基于知識(shí)機(jī)械常用件為根底完成的ad開發(fā)，在此過(guò)程中將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等設(shè)計(jì)融入到了系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)了資源的共享。采用參數(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常用軟件快速設(shè)計(jì)的流程。開發(fā)思路是將一個(gè)零件為設(shè)計(jì)對(duì)象，以構(gòu)造設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、零件模型數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，基于/s形式，以零件構(gòu)造參數(shù)定義和交互設(shè)計(jì)為根底，交融了設(shè)計(jì)經(jīng)歷、設(shè)計(jì)規(guī)那么來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的開發(fā)，詳細(xì)過(guò)程如圖1。開發(fā)的ad系統(tǒng)具備了以下功能：1〕實(shí)現(xiàn)了機(jī)械常用零件的ad標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化設(shè)計(jì)；2〕針對(duì)零件的pr/e設(shè)計(jì)進(jìn)展了智能化拓展；3〕實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和人機(jī)交互相結(jié)合的操作方式，使得設(shè)計(jì)的過(guò)程更加的高效而便捷；4〕在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，完成了網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、相關(guān)硬件的互相協(xié)調(diào)，為ad和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接和集成，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用打下了根底；以上就是在ad開發(fā)中實(shí)現(xiàn)闡述化的根本思路。3ad開發(fā)中圖形參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)途徑3.1數(shù)據(jù)庫(kù)根底開發(fā)ad的圖形參數(shù)化是建立在工程數(shù)據(jù)庫(kù)的根底上的，因此在開發(fā)的初期應(yīng)建立起相應(yīng)的工程用數(shù)據(jù)庫(kù)，并使之可以與ad向連接。1〕工程數(shù)據(jù)在工程中應(yīng)用的數(shù)據(jù)表達(dá)出來(lái)的是數(shù)量大、種類多、構(gòu)造復(fù)雜等特點(diǎn)。從數(shù)據(jù)的性質(zhì)上看，有圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)；從應(yīng)用上看有零件定義數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)控制設(shè)計(jì)兩種。其中圖形數(shù)據(jù)就是滿足工程設(shè)計(jì)繪制圖形的二維數(shù)據(jù)和產(chǎn)品圖形中需要的三維數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)構(gòu)成是以網(wǎng)絡(luò)的形式出現(xiàn)，層次也不同。同一種實(shí)體可能在不同的應(yīng)用階段出現(xiàn)不同的表達(dá)方式，并且需要完成在不同表達(dá)方式之間的轉(zhuǎn)換。工程應(yīng)用中的非圖形數(shù)據(jù)有三個(gè)主要局部：①普通管理數(shù)據(jù)，主要負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品的情況進(jìn)展說(shuō)明，表達(dá)產(chǎn)品的性能、消費(fèi)方案、報(bào)表等；②屬于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、公差數(shù)據(jù)、構(gòu)造要素、材料性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等；③是對(duì)零件的形狀約束和設(shè)計(jì)過(guò)程中的語(yǔ)義條件等。3.2ad參數(shù)化的數(shù)據(jù)特征在參數(shù)化的過(guò)程中，相關(guān)的數(shù)據(jù)需要符合系統(tǒng)的需求，如：ad數(shù)據(jù)需要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)、產(chǎn)品材料數(shù)據(jù)、產(chǎn)品繪圖數(shù)據(jù)、技術(shù)編碼數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、質(zhì)量?jī)?yōu)化數(shù)據(jù)等。3.3零件工程數(shù)據(jù)分類在圖形參數(shù)化的過(guò)程中，主要涉及到以下幾種數(shù)據(jù)類型如圖2。1〕標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)：此類數(shù)據(jù)主要是來(lái)自國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、經(jīng)歷數(shù)據(jù)等構(gòu)成，其特點(diǎn)就是在某段時(shí)間或者條件下表現(xiàn)為靜態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)的過(guò)程中將被反復(fù)的查詢和調(diào)用，是設(shè)計(jì)的根底性數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)的代表是機(jī)械設(shè)計(jì)中的公差和配合、各種產(chǎn)品目錄、樣本技術(shù)參數(shù)等。另外一些經(jīng)歷公式和曲線規(guī)律或者圖表所給定的特定數(shù)據(jù)也可以看做是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)進(jìn)展優(yōu)先處理。2〕設(shè)計(jì)和工藝的參數(shù)：此類數(shù)據(jù)主要是針對(duì)不同的產(chǎn)品而形成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和制造過(guò)程中所需要的工藝性參數(shù)構(gòu)成，因?yàn)楫a(chǎn)品和工藝的差異，計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)也就有所差異，因此形成了設(shè)計(jì)和工藝數(shù)據(jù)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)和工藝是多樣化和隨機(jī)的，以此此類數(shù)據(jù)往往是動(dòng)態(tài)化的，需要在設(shè)計(jì)和消費(fèi)中進(jìn)展隨機(jī)的讀取和保存，同時(shí)互相之間的關(guān)系復(fù)雜，是參數(shù)化過(guò)程中的難點(diǎn)。3〕幾何參數(shù)：幾何參數(shù)就是在設(shè)計(jì)中對(duì)零件的幾何形狀進(jìn)展定義而形成的幾何數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)是根據(jù)參數(shù)進(jìn)展改變的，是動(dòng)態(tài)形式。在實(shí)際的應(yīng)用應(yīng)具有可更改和適應(yīng)性，以適應(yīng)參數(shù)改變。3.4建立工程數(shù)據(jù)庫(kù)在分析根本數(shù)據(jù)構(gòu)成后，就可以根據(jù)工程數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)進(jìn)展數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)，因?yàn)楣こ虜?shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)雜性突出，因此開發(fā)難度較大，開發(fā)具有獨(dú)立性、共享性、集中管理和平安維護(hù)等，需要數(shù)據(jù)的高度一致和并發(fā)功能，工程數(shù)據(jù)的建立和系統(tǒng)調(diào)用是ad參數(shù)化的重要環(huán)節(jié)。3.5零件參數(shù)化的特征數(shù)據(jù)庫(kù)建立零件是由一組相應(yīng)的形狀特征按一定的順序拼合而成的如圖3，基于特征的參數(shù)化模型應(yīng)該可以充分表達(dá)各形狀特征之間確實(shí)定位置關(guān)系，形狀特征與形狀特征之間存在的關(guān)系:附屬關(guān)系與鄰接關(guān)系。在零件的特征模型中，采用多層次地描繪手段來(lái)滿足對(duì)零件不同級(jí)別信息的要求。對(duì)特征參數(shù)賦值并確定特征均為后構(gòu)成參數(shù)化常用零件特征模型，采用同一特征模型以不同參數(shù)驅(qū)動(dòng)得到不同構(gòu)造零件，從而適應(yīng)大量零件圖形的生成。這樣做的優(yōu)勢(shì)明顯：(1)實(shí)現(xiàn)常用零件的快速設(shè)計(jì)在采用基于知識(shí)的模型設(shè)計(jì)中，用戶用直觀的特征(如凸肩、凸緣、鍵槽)和熟悉的設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)來(lái)構(gòu)成常用零件模型，而不再采用原始的點(diǎn)、線和體素來(lái)構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)象，這樣用戶可以在更高層次上進(jìn)展常用零件的設(shè)計(jì)。(2)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型的自動(dòng)生成由于常用零件的特征模型直接表達(dá)了設(shè)計(jì)意圖，采用基于特征的模型描繪常用零件后可以實(shí)現(xiàn)零件實(shí)體的自動(dòng)生成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中信息流的自動(dòng)化。4完畢語(yǔ)通過(guò)前面的闡述不難看出，ad開發(fā)中的圖形參數(shù)化，實(shí)際上就是建立以某些特征為根底的數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)如今設(shè)計(jì)時(shí)ad系統(tǒng)的共享和調(diào)用，在開發(fā)過(guò)程中為了實(shí)現(xiàn)這一途徑就需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展重新構(gòu)建，即利用工程數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)建立參數(shù)比對(duì)樣本，在設(shè)計(jì)中利用軟件的模型化比對(duì)來(lái)完成參數(shù)化的設(shè)計(jì)施行。參考文獻(xiàn)：[1]肖人濟(jì).利用ad實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)[j].機(jī)械設(shè)計(jì),2022(4).[2]鄭清燕.基于ad的快速設(shè)計(jì)的假設(shè)干關(guān)鍵技術(shù)研究[j].機(jī)械制造,2022(2).[3]陳煒,董洪.實(shí)現(xiàn)智能化ad