機械CAD技術(shù)基礎(chǔ)知識

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院韓小平

2011.3機械CAD技術(shù)基礎(chǔ)第一頁，共一百零三頁。§1.1CAD技術(shù)的發(fā)展歷程1.1.1CAD硬件技術(shù)發(fā)展歷程1、20世紀50年代（開始交互式計算圖形學(xué)的研究）

美麻省理工學(xué)院于1950年研制出“旋風1號”的計算機上采用了陰極射線管（CRT）做成的圖形終端，并能被動地顯示圖形。50年代后期又出現(xiàn)了繪圖儀和光筆。

圖形輸出設(shè)備的出現(xiàn)，標志著CAD發(fā)展的開始。第二頁，共一百零三頁。2、20世紀60年代（計算機圖形學(xué)發(fā)展的重要時期）

美麻省理工學(xué)院的I.E.Sutherland發(fā)表了博士論文《SKETCHPAD——人機對話系統(tǒng)》，首次提出了計算機圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為CAD技術(shù)的發(fā)展打下了理論基礎(chǔ)。有關(guān)計算機圖形學(xué)和計算機輔助設(shè)計方面的科學(xué)組織和著作于1966年得到了承認。 1964年，美通用汽車公司研制出DAC-1系統(tǒng)，1965年，洛克希德飛機公司推出了CADAM系統(tǒng)，貝爾電話公司的GRAPHIC-1系統(tǒng)。第三頁，共一百零三頁。

此時各種論文、文獻、教程及學(xué)術(shù)會議大量涌現(xiàn),整個70年代是計算機圖形學(xué)及計算機繪圖獲得廣泛應(yīng)用的時代。但它們大多數(shù)還是16位機上的三維線框系統(tǒng)及二維繪圖系統(tǒng)，還只能解決一些簡單的產(chǎn)品設(shè)計問題。出現(xiàn)了以小型機為主的CAD工作站。

3、20世紀70年代：第四頁，共一百零三頁。4、20世紀80年代（CAD突飛猛進時期）：

新理論、新算法大量涌現(xiàn)。AutoCAD于1982年出現(xiàn)，并出現(xiàn)了許多實體造型系統(tǒng)，如GMsolid（通用汽車公司）、Solidesign（Computervision公司）等等。隨著硬件發(fā)展，80年代中期以后出現(xiàn)了工作站和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高性能的CAD/CAM系統(tǒng)。第五頁，共一百零三頁。5、20世紀90年代。CAD技術(shù)正向著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標準化方向發(fā)展。第六頁，共一百零三頁。1.1.2CAD軟件發(fā)展歷程1.第一次技術(shù)創(chuàng)新——曲面造型技術(shù)

曲面造型(SurfaceModeling)是計算機輔助幾何設(shè)計(ComputerAidedGeometricDesign,CAGD)和計算機圖形學(xué)(ComputerGraphics)的一項重要內(nèi)容，主要研究在計算機圖象系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示、設(shè)計、顯示和分析。它起源于汽車、飛機、船舶、葉輪等的外形放樣工藝，由Coons、Bezier等大師于二十世紀六十年代奠定其理論基礎(chǔ)。如今經(jīng)過三十多年的發(fā)展，曲面造型現(xiàn)在已形成了以有理B樣條曲面(RationalB-splineSurface)參數(shù)化特征設(shè)計和隱式代數(shù)曲面(ImplicitAlgebraicSurface)表示這兩類方法為主體，以插值(Interpolation)、擬合(Fitting)、逼近(Approximation)這三種手段為骨架的幾何理論體系。第七頁，共一百零三頁。2.第二次技術(shù)創(chuàng)新——實體造型技術(shù)

60年代末CAD研究界提出了用計算機表示機械零件三維形體的構(gòu)想，以便在一個完整的幾何模型上實現(xiàn)零件的質(zhì)量計算，有限元分析，數(shù)控加工編程和消隱立體圖的生成。經(jīng)過十幾年的努力探索和多種技術(shù)途徑的技術(shù)驗證，這一思想終于成熟起來，形成了功能強大，使用方便的使用軟件，并且代表了當代CAD技術(shù)的發(fā)展主流。

第八頁，共一百零三頁。（1）參數(shù)化設(shè)計

是指參數(shù)化模型的尺寸用對應(yīng)的關(guān)系描述，而不需用確定的數(shù)值。變化一個參數(shù)值，其設(shè)計模型將自動改變與其相關(guān)的尺寸。（2）參數(shù)化設(shè)計的主要功能

通過改變參數(shù)化模型的約束條件，就可自動地導(dǎo)出精確的幾何模型，對系列零件，通過修改局部參數(shù)就可生成新的零件。3.第三次技術(shù)創(chuàng)新——參數(shù)化造型第九頁，共一百零三頁。參數(shù)化模型在設(shè)計中常用到的是幾何模型。a．幾何模型描述的是幾何實體的幾何關(guān)系和拓撲關(guān)系，有的圖形幾何關(guān)系相同，而拓撲關(guān)系不同，有些圖形幾何信息不同而拓撲關(guān)系相同，b．參數(shù)化模型就是帶有參數(shù)名的草圖，用戶修改參數(shù)名，零部件幾何模型的拓撲信息不變，而尺寸自動改變。c．約束就是對幾何元素的大小、位置和方向的限制。簡單地可理解為圖形的定形尺寸和定位尺寸。（3）參數(shù)化模型第十頁，共一百零三頁。A、變量幾何法1）變量幾何法：

將幾何形狀定義為一系列的特征點，將幾何元素間的約束關(guān)系轉(zhuǎn)換成以特征點坐標為變量的非線性約束方程組。當約束變化時，解出方程組，得到一系列新的特征點，從而生成新的幾何模型。2）特點

這種方法要求用戶輸入充分且一致的尺寸約束才能求解約束方程的解，當模型越復(fù)雜，約束越多，解線性方程的規(guī)模越大，構(gòu)造方程唯一解的約束也越不容易，求解方程也越困難，故該法應(yīng)用于較簡單的平面模型。（4）參數(shù)設(shè)計的幾種方法第十一頁，共一百零三頁。變量幾何法是一種整體求解的方法，通用性好，但局部修改性能差，牽一發(fā)而動全身，效率很低。例:

如圖一個二維的三角形，三個頂點為其特征點，取三個邊長的值為參變量。采用參數(shù)化設(shè)計時，先構(gòu)造一個數(shù)學(xué)模型，把各約束關(guān)系用一系列的方程來表示。當改變其參數(shù)變量時，該幾何模型的拓撲結(jié)構(gòu)應(yīng)保持不變。該幾何模型的方程組為：第十二頁，共一百零三頁。第十三頁，共一百零三頁。B、尺寸驅(qū)動法1）基本思想：在工程圖中，圖元的形、位是由尺寸標注確定的，通過變動所標注的尺寸就能自動地得到幾何圖形的相應(yīng)變化。

第十四頁，共一百零三頁。2）方法：

要修改圖形，并不是直接修改圖形實體特征點（如直線段的起始點、終點）的坐標，而是修改圖形實體的尺寸（參變量）。尺寸標注線可以認為是一個向量，如下圖，上面標注的內(nèi)容就是參變量的現(xiàn)值，反映了圖形的尺寸大小，其方向反映了幾何數(shù)據(jù)的變化趨勢，終點坐標就是要修改的幾何數(shù)據(jù)，其終點稱為該尺寸線的驅(qū)動點。被驅(qū)動實體所對應(yīng)的點為被動點。當要改變參數(shù)值時，就可以根據(jù)尺寸線向量計算出新的終點坐標，以此來修改數(shù)據(jù)庫中被動點的幾何數(shù)據(jù)，使它們得到新的坐標值。第十五頁，共一百零三頁。如圖5-13中，尺寸線d可看成為（0，0）到（1，0）的向量。長度為參量a的現(xiàn)值，方向為0°，表示B點將沿水平方向變化。終點D（與B點重合）就是驅(qū)動點。線段L的端點B就是被動點。若令a值為2，尺寸線向量可算出新的終點坐標（2，0），并替換原數(shù)據(jù)中驅(qū)動點、被動點的坐標。線段L伸長為L’，尺寸線d也變成d’，這就達到尺寸驅(qū)動圖形變化的目的。第十六頁，共一百零三頁。

參數(shù)化造型是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形約束，然后供設(shè)計者在造型時使用。與一個幾何相關(guān)聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產(chǎn)生其它幾何。其主要技術(shù)特點是：基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)。

5、參數(shù)化造型技術(shù)的主要特點第十七頁，共一百零三頁。基于特征：

將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸存為可調(diào)參數(shù)，進而形成實體，以此為基礎(chǔ)來進行更為復(fù)雜的幾何形體的構(gòu)造；全尺寸約束：

將形狀和尺寸聯(lián)合起來考慮，通過尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(全約束)，不能漏注尺寸(欠約束)，不能多注尺寸(過約束)；第十八頁，共一百零三頁。尺寸驅(qū)動設(shè)計修改：

通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的改變；全數(shù)據(jù)相關(guān)：

尺寸參數(shù)的修改導(dǎo)致其它相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以全盤更新。第十九頁，共一百零三頁。采用這種技術(shù)的理由在于：它徹底克服了自由建模的無約束狀態(tài)，幾何形狀均以尺寸的形式而牢牢地控制住。如打算修改零件形狀時，只需編輯一下尺寸的數(shù)值即可實現(xiàn)形狀上的改變。尺寸驅(qū)動已經(jīng)成為當今造型系統(tǒng)的基本功能，無此功能的造型系統(tǒng)已無法生存。工程關(guān)系(EngineeringRelationship)如：重量、載荷、力、可靠性等關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，在參數(shù)化系統(tǒng)中不能作為約束條件直接與幾何方程建立聯(lián)系，它需要另外的處理手段。第二十頁，共一百零三頁。變量化技術(shù)是在參數(shù)化的基礎(chǔ)上又做了進一步改進后提出的設(shè)計思想。變量化造型的技術(shù)特點是保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改的優(yōu)點，但在約束定義方面做了根本性改變。變量化技術(shù)將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數(shù)”進一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是象參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸來約束全部幾何。

除考慮幾何約束(GeometryConstrain)之外，變量化設(shè)計還可以將工程關(guān)系作為約束條件直接與幾何方程聯(lián)立求解，無須另建模型處理。（1）變量化造型技術(shù)的主要特點4.第四次技術(shù)創(chuàng)新——變量化造型第二十一頁，共一百零三頁。兩種技術(shù)都屬于基于約束的實體造型系統(tǒng)，都強調(diào)基于特征的設(shè)計、全數(shù)據(jù)相關(guān)，并可實現(xiàn)尺寸驅(qū)動設(shè)計修改，提供方法與手段來解決設(shè)計時所必須考慮的幾何約束和工程關(guān)系等問題。（2）兩種造型技術(shù)之共同點第二十二頁，共一百零三頁。參數(shù)化技術(shù)在設(shè)計全過程中，將形狀和尺寸聯(lián)合起來一并考慮，通過尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制；變量化技術(shù)將形狀約束和尺寸約束分開處理。參數(shù)化技術(shù)在非全約束時，造型系統(tǒng)不許可執(zhí)行后續(xù)操作；變量化技術(shù)由于可適應(yīng)各種約束狀況，操作者可以先決定所感興趣的形狀，然后再給一些必要的尺寸，尺寸是否注全并不影響后續(xù)操作。參數(shù)化技術(shù)的工程關(guān)系不直接參與約束管理，而是另由單獨的處理器外置處理；在變量化技術(shù)中，工程關(guān)系可以作為約束直接與幾何方程耦合，最后再通過約束解算器統(tǒng)一解算。（3）兩種造型技術(shù)之基本區(qū)別──約束的處理第二十三頁，共一百零三頁。由于參數(shù)化技術(shù)苛求全約束，每一個方程式必須是顯函數(shù)，即所使用的變量必須在前面的方程式內(nèi)已經(jīng)定義過并賦值于某尺寸參數(shù)，其幾何方程的求解只能是順序求解；變量化技術(shù)為適應(yīng)各種約束條件，采用聯(lián)立求解的數(shù)學(xué)手段，方程求解順序無所謂。參數(shù)化技術(shù)解決的是特定情況(全約束)下的幾何圖形問題，表現(xiàn)形式是尺寸驅(qū)動幾何形狀修改；變量化技術(shù)解決的是任意約束情況下的產(chǎn)品設(shè)計問題，不僅可以做到尺寸驅(qū)動(Dimension-Driven)，亦可以實現(xiàn)約束驅(qū)動(Constrain-Driven)，即由工程關(guān)系來驅(qū)動幾何形狀的改變，這對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化是十分有意義的。第二十四頁，共一百零三頁。變量化技術(shù)既保持了參數(shù)化技術(shù)的原有的優(yōu)點，同時又克服了它的許多不利之處。它的成功應(yīng)用，為CAD技術(shù)的發(fā)展提供了更大的空間和機遇。無疑，變量化技術(shù)驅(qū)動了CAD發(fā)展的第四次技術(shù)革命。CAD技術(shù)基礎(chǔ)理論的每次重大進展，無一不帶動了CAD/CAM/CAE整體技術(shù)的提高以及制造手段的更新。實際上，“參數(shù)化/變量化設(shè)計”并不是CAD軟件帶給我們的新設(shè)計模式，僅僅是對傳統(tǒng)設(shè)計過程的提煉和抽象，為的是能夠?qū)⑽覀兊脑O(shè)計過程在計算機軟件中處理。第二十五頁，共一百零三頁。從應(yīng)用上來說，參數(shù)化系統(tǒng)特別適用于那些技術(shù)已相當穩(wěn)定成熟的零配件行業(yè)。這樣的行業(yè)，零件的形狀改變很少，經(jīng)常只需采用類比設(shè)計，即形狀基本固定，只需改變一些關(guān)鍵尺寸就可以得到新的系列化設(shè)計結(jié)果。再者就是由二維到三維的抄圖式設(shè)計，圖紙往往是絕對符合全約束條件的。除了一般的系列化零件設(shè)計，變量化系統(tǒng)在做概念設(shè)計時特別得心應(yīng)手，比較適用于新產(chǎn)品開發(fā)、老產(chǎn)品改形設(shè)計這類創(chuàng)新式設(shè)計。

（4）不同的技術(shù)導(dǎo)致截然不同的應(yīng)用

第二十六頁，共一百零三頁。CAD定義：

CAD是計算機輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign）的英文縮寫，計算機輔助設(shè)計指利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進行設(shè)計工作。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。§1.2機械CAD技術(shù)應(yīng)用第二十七頁，共一百零三頁。

美國國家工程科學(xué)院對人類1964-1989年的25年來工程成就進行評選，結(jié)果表明，CAD/CAM技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是十大成就之一。機械CAD約占CAD/CAM市場的35-40%1、CAD技術(shù)在機械工業(yè)中的應(yīng)用：1）二維繪圖：用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工繪圖2）圖形及符號庫：將復(fù)雜圖形分解成許多簡單圖形及符號，做成圖庫以便調(diào)用。第二十八頁，共一百零三頁。3）參數(shù)化設(shè)計（用于標準化或系列化零部件）4）三維實體造型：采用三維實體造型設(shè)計零部件結(jié)構(gòu)，經(jīng)消隱、著色處理后顯示物體的真實形狀，可作裝配及運動仿真，以便觀察有無干涉。5）工程分析：如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、運動學(xué)及動力學(xué)等分析等。6）設(shè)計文檔或生成報表第二十九頁，共一百零三頁。1）

減少手工繪圖時間，提高繪圖效率。2）

提高分析計算速度、解決復(fù)雜計算問題。3）

便于修改設(shè)計。4）

促進設(shè)計工作的規(guī)范化、系列化和標準化?？傊翰捎肅AD技術(shù)后，設(shè)計質(zhì)量↑，設(shè)備利用率↑2-3倍，周期↓（30%-60%），成本↓（15%-30%），競爭能力↑。2、

采用CAD技術(shù)的好處：第三十頁，共一百零三頁。3、機械CAD產(chǎn)品開發(fā)過程：1、概念設(shè)計

在這一階段，設(shè)計者根據(jù)客戶和市場需求，確定新產(chǎn)品的功能和市場定位，給出產(chǎn)品的概念造型或草圖。2、初步設(shè)計

對概念設(shè)計中的內(nèi)容進行方案分析比較，修正概念模型，使之更符合客戶要求。用CAD的圖形技術(shù)進行設(shè)計修改，方便、快捷，設(shè)計速度提高。3、詳細設(shè)計

詳細設(shè)計是產(chǎn)品的真正設(shè)計階段，需要確定產(chǎn)品的所有結(jié)構(gòu)和尺寸。在這一階段還要進行有限元分析、仿真及模擬。第三十一頁，共一百零三頁。4、文檔設(shè)計

從概念設(shè)計到加工制造，根據(jù)不同的需求產(chǎn)生相應(yīng)的文檔，以便管理，使產(chǎn)品開發(fā)的整個過程有機結(jié)合在一起。5、工藝規(guī)程設(shè)計

工藝規(guī)程設(shè)計通常由經(jīng)驗豐富的工藝師與計算機配合完成。由于零件結(jié)構(gòu)的不確定性，工藝規(guī)程設(shè)計往往不能由計算機獨立完成，還需要工藝師的參與。6、加工制造

按照CAD圖樣和工藝過程要求，生成數(shù)控代碼，完成零件的加工、部件及產(chǎn)品裝配、推出新產(chǎn)品、投放市場，從而完成產(chǎn)品的開發(fā)。其中，CAD圖樣是加工的重要依據(jù)。第三十二頁，共一百零三頁。CAD技術(shù)就要求計算機在設(shè)計時把產(chǎn)品設(shè)計過程中要用到一些設(shè)計規(guī)范、設(shè)計標準，要查閱大量的圖表、手冊、標準自動地檢索出來。為此必須先把這些設(shè)計資料處理成計算機能夠操作的方式，讓計算機能自動地查找和檢索所需數(shù)據(jù)。設(shè)計中常用的規(guī)范、設(shè)計標準大多以數(shù)表、線圖、公式等形式給出，所以，只需對這幾種形式進行程序處理。一、設(shè)計資料的程序處理§1.3工程數(shù)據(jù)處理第三十三頁，共一百零三頁。數(shù)表中的數(shù)據(jù)可以以數(shù)組(一維、二維或三維)的形式或擬合成公式編入程序。數(shù)表按其數(shù)據(jù)間有無函數(shù)關(guān)系可分為：非函數(shù)數(shù)表和函數(shù)數(shù)表。1、非函數(shù)數(shù)表

待查數(shù)據(jù)與對應(yīng)數(shù)據(jù)之間無函數(shù)關(guān)系，如漸開線齒輪的標準模數(shù)、滾動軸承的內(nèi)、外徑等結(jié)構(gòu)尺寸、各種傳動的工況系數(shù)等等。這類數(shù)據(jù)一般用數(shù)組的形式存儲，直接檢索、調(diào)用，不需要改變其數(shù)據(jù)值。（一）數(shù)表的處理第三十四頁，共一百零三頁。2、函數(shù)數(shù)表

待查數(shù)據(jù)與對應(yīng)數(shù)據(jù)之間有著一定的函數(shù)關(guān)系，如中、低精度齒輪齒根彎曲疲勞強度計算中的齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)、帶傳動的包角系數(shù)等。這類數(shù)表中的數(shù)據(jù)常需要通過插值的方法檢索數(shù)據(jù)。第三十五頁，共一百零三頁。插值法的基本思想是：

在插值點附近選取幾個合適的節(jié)點，過這些點構(gòu)造一個簡單的函數(shù)g（χ）代替原來的函數(shù)?（χ），這樣作為插值點的函數(shù)值就用g（χ）的值代替，g（χ）也稱為逼近函數(shù)。

最常用的逼近函數(shù)g（χ）為代數(shù)多項式，常用的為線性插值法和拋物線插值法

第三十六頁，共一百零三頁。1、有原始數(shù)學(xué)公式的線圖找到線圖的原始公式，將公式編入程序。這是最精確的程序化的處理方法。2、將線圖離散成數(shù)表，再按數(shù)表的處理方法處理。這種方法占計算機內(nèi)存大，且精度也不高。（二）線圖的處理第三十七頁，共一百零三頁。3、有些線圖本來就是試驗數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式的圖形化，采用曲線擬合把這些線圖重新擬合成公式編入程序，準確性較高。曲線線圖擬合的方法很多，最常用的是最小二乘法。在這種方法中，需要用與線圖曲線相近的函數(shù)進行擬合，采用何種函數(shù)，視曲線的形狀而定。常用線性擬合、冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)擬合或多項式擬合。第三十八頁，共一百零三頁。1．使用方便、快捷2．數(shù)據(jù)依賴于程序而存在，若要修改數(shù)據(jù)，就要修改程序3．同樣的數(shù)據(jù)資料存在于不同的應(yīng)用程序中，無法共享。（三）特點第三十九頁，共一百零三頁。1．概念：把一組相關(guān)數(shù)據(jù)元素的集合以文件的形式組織和保存，當程序需要用到數(shù)據(jù)時，通過有關(guān)語句打開數(shù)據(jù)文件進行讀取。2．特點1）優(yōu)點：數(shù)據(jù)以文件形式存儲后，就可以與數(shù)據(jù)操作的處理程序分離開，當數(shù)據(jù)有變化時，只需更改數(shù)據(jù)文件，而程序保持不變。二、數(shù)據(jù)資料的文件化第四十頁，共一百零三頁。

2)缺點

1）專用性：數(shù)據(jù)文件是面向應(yīng)用問題的，文件結(jié)構(gòu)一般是用戶專有。各用戶都有自己建立的一套文件結(jié)構(gòu)，造成大量的數(shù)據(jù)冗余和不一致性。

2）依賴性：文件中數(shù)據(jù)的邏輯定義、物理存儲、組織方式及存儲方法由程序員在應(yīng)用程序中設(shè)定，數(shù)據(jù)文件一旦離開其所依賴的應(yīng)用程序?qū)⑹ゴ嬖诘囊饬x。

3）無結(jié)構(gòu)性：文件結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)一般只反映單一事物的信息，不能描述各種數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。第四十一頁，共一百零三頁。3．分類

文本文件：

用于存儲行文檔案資料，如技術(shù)報告、專題分析、論證材料等，可以利用任何一種計算機文字處理工具軟件建立。

數(shù)據(jù)文件：

是記錄的集合，有自己固定的存取格式，用于存儲數(shù)值、短字符串數(shù)據(jù)，如零件編碼、切削參數(shù)、標準零件尺寸等，通常用語言的文件管理功能實現(xiàn)文件的建立、數(shù)據(jù)的存取。第四十二頁，共一百零三頁。

不能在不同的系統(tǒng)間共享數(shù)據(jù)存儲量小，不同滿足系統(tǒng)的需要難以存儲結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作要求高的數(shù)據(jù)。三、設(shè)計資料的程序化和文件化的缺點第四十三頁，共一百零三頁。

CAD/CAM集成系統(tǒng)要實現(xiàn)系統(tǒng)中各應(yīng)用程序所需要的及產(chǎn)生的各種信息的存儲、交流和操作使用，因此信息的集成問題最終反映出、表現(xiàn)出的是數(shù)據(jù)的交換和共享問題，目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)是能較好地解決共享問題的數(shù)據(jù)處理方法，數(shù)據(jù)庫技術(shù)是CAD/CAM集成系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序及支持數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)所組成。四、工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理第四十四頁，共一百零三頁。1．數(shù)據(jù)庫（Database）：

是一個可滿足多個用戶、多種應(yīng)用的需要、在計算機系統(tǒng)中按一定的數(shù)據(jù)模型組織、存儲的相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)集合。用戶可以采用各種方法來對數(shù)據(jù)進行各種組合以滿足各種應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫和圖書館相似，圖書館的任務(wù)是存儲和負責借用圖書資料，數(shù)據(jù)庫的任務(wù)是存儲數(shù)據(jù)并負責用戶訪問數(shù)據(jù)。

第四十五頁，共一百零三頁。

數(shù)據(jù)庫不能僅僅理解為存儲數(shù)據(jù)的集合，應(yīng)看作是一個系統(tǒng)，既數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，一個圖書館要很好的為讀者服務(wù)必須完成以下工作：1）

建立完善書卡2）

圖書應(yīng)有組織的存放在書庫里3）

規(guī)定借閱權(quán)限4）

建立周密的借閱管理制度數(shù)據(jù)庫也應(yīng)該完成類似的工作：第四十六頁，共一百零三頁。1）數(shù)據(jù)庫應(yīng)建立數(shù)據(jù)模型，使用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)模型訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)庫中的物理存儲位置。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該象書卡一樣可以反應(yīng)各種數(shù)據(jù)建立的內(nèi)在聯(lián)系。2）數(shù)據(jù)應(yīng)該有組織的存放在存儲設(shè)備上，并建立數(shù)學(xué)模型到物理存儲位置的對應(yīng)表，使數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能按照用戶的訪問找到被訪問數(shù)據(jù)的存儲位置。第四十七頁，共一百零三頁。1．復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫在描述數(shù)據(jù)的同時，也描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。2．數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低。數(shù)據(jù)庫從整體觀點處理數(shù)據(jù)，面向系統(tǒng)，彈性大，易擴充，使用方式靈活，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)庫的特點：第四十八頁，共一百零三頁。3．數(shù)據(jù)的獨立性數(shù)據(jù)可以獨立于程序而存在，應(yīng)用程序不必隨數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化而變化，數(shù)據(jù)庫本身有操作功能，不需要應(yīng)用程序額外負擔數(shù)據(jù)操作任務(wù)。4．數(shù)據(jù)具有安全性、完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)的保護，防止不合理的使用，保證數(shù)據(jù)的完整性。第四十九頁，共一百零三頁。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1．分類：數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)從邏輯上分為外模式，概念模式和內(nèi)模式這三級。第五十頁，共一百零三頁。外模式：又稱為用戶模式或子模式，面向用戶，是用戶能看到并操作的數(shù)據(jù)視圖，它表示了用戶所理解的實體、實體屬性和實體間的聯(lián)系。每個用戶可以以自己的觀點使用一個外部模式對所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行邏輯描述。即屬于某特定用戶的邏輯數(shù)據(jù)庫，這種邏輯數(shù)據(jù)庫只是整個數(shù)據(jù)庫的一個部分。在這里沒有實際的數(shù)據(jù)存儲，而只有關(guān)于該用戶如何存取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)說明.外模式有多個，處于系統(tǒng)的外層。第五十一頁，共一百零三頁。概念模式：

又稱邏輯模式，是對數(shù)據(jù)庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。它表示出數(shù)據(jù)庫的整體數(shù)據(jù)組織狀況和邏輯結(jié)構(gòu)。同樣，在這里也沒有數(shù)據(jù)的實際存儲，只有關(guān)于整體數(shù)據(jù)庫的“說明”。一個數(shù)據(jù)庫可以有多種的外部模式，但只有一個概念模式，處于系統(tǒng)的概念層。第五十二頁，共一百零三頁。內(nèi)模式：也稱為存儲模式，是對數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，包括多種記錄的類型，索引及物理存儲順序等，該模式就相當于一個數(shù)據(jù)倉庫。只有一個，處于系統(tǒng)的內(nèi)層。第五十三頁，共一百零三頁。下圖是一個比較實際的例子。假設(shè)一個“通信數(shù)據(jù)庫”，有三個用戶，電子通信用戶，郵政通信用戶，電話通信用戶；他們各自只需要自己的信息（其他信息不要）。對整體數(shù)據(jù)庫而言，要能為所有用戶服務(wù)；故“綜合”了所有用戶的信息表示成“概念數(shù)據(jù)庫”，并物理地存儲在物理數(shù)據(jù)庫中；對每個外部用戶，從概念數(shù)據(jù)庫中“映射”出他需要的信息，表示成邏輯數(shù)據(jù)庫"。在這里"概念數(shù)據(jù)庫"亦是一個邏輯概念；不同的是概念數(shù)據(jù)庫是整體數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)；而邏輯數(shù)據(jù)庫僅是局部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。第五十四頁，共一百零三頁。第五十五頁，共一百零三頁。2．三者關(guān)系1）外模式/概念模式變換

定義了外模式和概念模式之間的映射關(guān)系。當整個系統(tǒng)要求改變概念模式時，可以改變此映射關(guān)系而保持外模式不變。這種用戶數(shù)據(jù)獨立于全局邏輯數(shù)據(jù)的特性稱做邏輯數(shù)據(jù)的獨立性。2）概念模式/內(nèi)模式變換

定義了概念模式和內(nèi)模式之間的映射關(guān)系。當整個系統(tǒng)要求改變內(nèi)模式時，可以改變此映射關(guān)系而保持外模式和概念模式不變。這種全局邏輯數(shù)據(jù)獨立于物理數(shù)據(jù)的特性稱做物理數(shù)據(jù)的獨立性。第五十六頁，共一百零三頁。第五十七頁，共一百零三頁。通過這三個抽象層構(gòu)成數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)。對一般用戶而言，他的某些應(yīng)用只處理數(shù)據(jù)庫中的部分數(shù)據(jù)，則我們通過“外部模式”來向他提供那部分數(shù)據(jù)，而將其它數(shù)據(jù)屏蔽“起來，不讓他”知道“，更不讓他”觸及“到。從而達到既提供用戶服務(wù)，又保證數(shù)據(jù)的安全。數(shù)據(jù)的”存“和”取“通過不同模式之間的”映射“進行轉(zhuǎn)換和組織。這些映射是DBMS的職能，即由DBMS自動完成的。

任何一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實際存在的只是物理級（內(nèi)模式）的數(shù)據(jù)庫。概念級數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向應(yīng)用問題的抽象描述，是為了方便人們對數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的理解。用戶級數(shù)據(jù)庫則是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向用戶的接口。第五十八頁，共一百零三頁。數(shù)據(jù)模型（DataModel）：

是一種人們對現(xiàn)實世界進行描述的工具，不僅描述數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，也描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)庫的核心問題是研究如何表示和處理數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。1）層次模型

層次模型也稱為樹狀模型，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈樹型結(jié)構(gòu)，如圖所示。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用的最早的一種數(shù)據(jù)模型。層狀模型節(jié)點間聯(lián)系簡單，層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，但只能反映一對一或一對多的聯(lián)系。支持層次模型的典型系統(tǒng)是IBM公司的IMS(InformationManagementSystem)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型第五十九頁，共一百零三頁。第六十頁，共一百零三頁。2）網(wǎng)狀模型

網(wǎng)狀模型，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)狀，如圖所示。網(wǎng)狀模型允許每個結(jié)點有多個父結(jié)點和多個子結(jié)點，是一種多對多的聯(lián)系。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以描述實體之間的復(fù)雜聯(lián)系，但在概念上，結(jié)構(gòu)上及實現(xiàn)起來都比較復(fù)雜。支持網(wǎng)狀模型的典型系統(tǒng)是DBTG(DataBaseTaskGroup)系統(tǒng)。第六十一頁，共一百零三頁。3）關(guān)系模型關(guān)系模型就是一張二維表，用二維表來描述實體間的關(guān)系和實體間的聯(lián)系，如下表。關(guān)系模型數(shù)據(jù)之間的關(guān)系簡單明了，有嚴格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，用戶易懂易用，因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫得到了很大的發(fā)展,也是當今計算機世界所流行的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如FoxBASE,FoxPro、Access等。第六十二頁，共一百零三頁。第六十三頁，共一百零三頁。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）：

是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，是統(tǒng)一管理整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用支撐軟件，具有數(shù)據(jù)庫的定義、管理維護、通信以及設(shè)備控制等功能。DBMS的中心任務(wù)把對數(shù)據(jù)庫的各種操作轉(zhuǎn)換到物理級去執(zhí)行。目前有許多商品化的DBMS。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第六十四頁，共一百零三頁。1．DBMS的基本功能

1）數(shù)據(jù)庫定義和存取功能

DBMS的最基本功能是有效地執(zhí)行數(shù)據(jù)庫語言，包括數(shù)據(jù)庫模式定義、子模式定義、存儲結(jié)構(gòu)定義和數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等功能。2）數(shù)據(jù)庫控制功能

這是DBMS的核心部分，包括控制系統(tǒng)的運行、用戶的并發(fā)訪問、安全性檢查、恢復(fù)機制、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行等。

第六十五頁，共一百零三頁。3）數(shù)據(jù)維護功能

包括數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)的更新和再組織、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)等以及數(shù)據(jù)庫性能監(jiān)視。4）通信功能

和操作系統(tǒng)協(xié)作處理庫內(nèi)外數(shù)據(jù)的傳輸。第六十六頁，共一百零三頁。2．數(shù)據(jù)庫語言

用戶使用數(shù)據(jù)庫，必須對數(shù)據(jù)庫進行各種操作，包括對數(shù)據(jù)模式的定義，數(shù)據(jù)的增、刪、改、查和控制等，這就要求DBMS必須為用戶提供相應(yīng)的命令和語言來完成這些操作，也就是用戶和數(shù)據(jù)庫的接口。目前應(yīng)用最廣泛的是SQL語言。SQL語言（StructuredQueryLanguage）是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準語言。精致、簡潔、命令數(shù)量不多，但具有對數(shù)據(jù)庫操作的基本功能。SQL語言是一種非過程語言，即用戶只須用SQL語言說明“做什么”，而無須指明“怎么做”；可以以交互命令的方式使用，也可以嵌入主語言在程序中使用。第六十七頁，共一百零三頁。3．DBMS的分類

1）微機方式下簡單的DBMS。

常見的有FoxBase、Foxpro、Access等。這些系統(tǒng)既有單機版也有網(wǎng)絡(luò)版。操作簡單，價格低廉，應(yīng)用廣泛。2）分時系統(tǒng)環(huán)境下，集中式數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)。

在這種系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是集中的，數(shù)據(jù)管理也是集中的，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)都集中在DBMS所在的中心計算機上，各用戶借助終端共享中心DBMS上的功能和資源，如ORACLE系統(tǒng)。3）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的客戶/服務(wù)體系結(jié)構(gòu)。

Client/Server是隨著LAN的發(fā)展而提出來的，目前成為計算機LAN下的一種主流體系結(jié)構(gòu)。第六十八頁，共一百零三頁。工程數(shù)據(jù)庫:指能滿足人們在工程活動中對數(shù)據(jù)處理要求的數(shù)據(jù)庫。

因為工程上所處理的數(shù)據(jù)，其對象、類型、結(jié)構(gòu)、性能要比商務(wù)上復(fù)雜的多，工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)較之一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有諸多區(qū)別和特點。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（EDBMS）第六十九頁，共一百零三頁。1．工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的區(qū)別和特點

1）管理對象一般數(shù)據(jù)庫:是靜態(tài)的工程數(shù)據(jù)庫:管理靜態(tài)的數(shù)據(jù)高度動態(tài)的數(shù)據(jù)第七十頁，共一百零三頁。2）數(shù)據(jù)的類型一般數(shù)據(jù)庫:字符串和數(shù)值類型，工程數(shù)據(jù)庫:字符串和數(shù)值，大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般數(shù)據(jù)庫:關(guān)系模型工程數(shù)據(jù)庫:多數(shù)是樹狀的繼承關(guān)系，還有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，第七十一頁，共一百零三頁。4）數(shù)據(jù)庫的變化一般數(shù)據(jù)庫:數(shù)值多變，結(jié)構(gòu)變化緩慢的，工程數(shù)據(jù)庫:設(shè)計者作為工程數(shù)據(jù)的全權(quán)使用者，必須讓其對庫的數(shù)值和結(jié)構(gòu)上都可作改動、以滿足設(shè)計過程中的多變性。第七十二頁，共一百零三頁。5）信息種類工程數(shù)據(jù)包含的信息種類繁多，如：（1）產(chǎn)品的圖形信息：（2）產(chǎn)品的文字數(shù)據(jù)信息：（3）設(shè)計所需參數(shù)和分析計算數(shù)據(jù)：（4）工藝數(shù)據(jù)：加工設(shè)備、工藝規(guī)程、工序文件及加工的數(shù)控代碼等。第七十三頁，共一百零三頁。6）系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)一般數(shù)據(jù)庫:支持事物處理功能，但商務(wù)性、管理性的事務(wù)規(guī)律性較強，便于實現(xiàn)。工程數(shù)據(jù)庫:涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)繁多、復(fù)雜，并需要多次的反復(fù)和修改。所以需要設(shè)計分層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，來解決工程中的長事物處理問題。系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)如圖5-7。第七十四頁，共一百零三頁。第七十五頁，共一百零三頁。2．工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成方法

1)改造現(xiàn)在的一般數(shù)據(jù)庫使之支持工程數(shù)據(jù)處理。

它利用一般數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點，輔之以圖形處理的手段，集成為一個工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，或以一般數(shù)據(jù)庫為核心，擴充CAD/CAM應(yīng)用所需要的若干功能模塊組成一個工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前國內(nèi)研制的工程數(shù)據(jù)庫大多采用這種方法。

2)分析、拆解一般數(shù)據(jù)庫的源代碼，按照工程數(shù)據(jù)庫的要求修改原組織結(jié)構(gòu)、概念模式，擴充強化功能。IBM公司SanJose研究實驗室推出的“擴充的SystemR”工程數(shù)據(jù)庫就屬于此類。第七十六頁，共一百零三頁。3)

研制新的數(shù)據(jù)模型，開發(fā)新的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

在現(xiàn)有的一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)下改造，往往很難實現(xiàn)真正的工程數(shù)據(jù)庫要求的功能。因此人們試圖開發(fā)新的數(shù)據(jù)庫模型和數(shù)據(jù)庫管理方法，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（OOEDBMS）就是這種數(shù)據(jù)庫的代表。OOEDBMS雖然已經(jīng)有人在研制開發(fā)，但未形成商品化。第七十七頁，共一百零三頁。3、工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢

1）新型化：

2）智能化：3）巨型化：4）工具化：

5）分布式：

6）集成化：第七十八頁，共一百零三頁?！?.4CAD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類CAD系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。硬件系統(tǒng)包括計算機、外圍設(shè)備（包括輸入輸出設(shè)備、圖形顯示設(shè)備、外存儲設(shè)備等）；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件及應(yīng)用軟件。1.4.1CAD分類：主機-終端CAD系統(tǒng)以大型機為基礎(chǔ)，具有龐大的存儲器和極強的計算功能，適于復(fù)雜和處理大量信息的設(shè)計。投資大，更新操作比較困難。工作站CAD系統(tǒng)以32位微機工作站為基礎(chǔ)，配有較大的內(nèi)外存，網(wǎng)絡(luò)能力強。

個人微機系統(tǒng)價格便宜，配置方便，軟件升級、更新方便。第七十九頁，共一百零三頁。1.4.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.個人微機及局域網(wǎng)2.客戶機/服務(wù)器3.Internet/intranet1.5CAD系統(tǒng)硬件的組成1.主機2.外存設(shè)備包括：磁盤、移動硬盤、U盤、光盤等。3.圖形輸入設(shè)備包括：鍵盤、鼠標和跟蹤球、掃描儀等4.圖形輸出設(shè)備包括：繪圖儀、打印機5.圖形顯示設(shè)備如顯示器第八十頁，共一百零三頁。CAD/CAM系統(tǒng)硬件選型原則從應(yīng)用的觀點出發(fā)，在選擇硬件系統(tǒng)時應(yīng)特別考慮下述幾點：①工作能力②經(jīng)濟性③使用方便性④工作可靠性⑤維修方便性⑥標準化程度及可擴充性⑦工作環(huán)境⑧響應(yīng)時間及處理速度⑨采用的語言⑩磁盤容量等第八十一頁，共一百零三頁。1.6CAD系統(tǒng)軟件的組成1.系統(tǒng)軟件2.支撐軟件支撐軟件主要用來實現(xiàn)幾何建模、繪圖、工程設(shè)計計算和分析等功能。根據(jù)其應(yīng)用可分以下幾類：第八十二頁，共一百零三頁。1、計算機分析軟件（輔助工程軟件）這類軟件主要用于工程設(shè)計中的各種數(shù)值計算和分析。以現(xiàn)代計算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計算機仿真進行工程分析，實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。其主要包括有限元分析法、邊界法等方法。計算機分析軟件很多，如ANSYS、ADAMS、CSA/Nastran、FLDAP、LS-NLKE3D等。一些軟件還具有較強的前后置處理能力。第八十三頁，共一百零三頁。2、CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)這些軟件支持二維和三維圖形方式下進行產(chǎn)品及零件的定義。

1）SDRC公司的I-DEAS軟件是一個綜合的集成化CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。除了CAD、CAE、CAM功能外，還具有測試數(shù)據(jù)分析、仿真項目管理、開放結(jié)構(gòu)等功能。2）PTC公司的Pro/Engineer軟件是一個全參數(shù)化和基于特征的CAD/CAM系統(tǒng)。第八十四頁，共一百零三頁。3）EDS/Unigraphics公司的Unigraphics（UGⅡ）系統(tǒng)是一個綜合性的設(shè)計、分析、制造一體化集成系統(tǒng)。除了CAD/CAE/CAM功能外，還具有CAQ（計算機輔助質(zhì)量控制）、CAT（計算機輔助測試）、CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）等功能。4）Autodask公司的AutoCAD目前的版本是AutoCAD，是目前微機上應(yīng)用最為廣泛的通用的交互式計算機輔助繪圖與設(shè)計軟件包。第八十五頁，共一百零三頁。3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）目前有許多商品化的軟件，有微機方式下簡單的DBMS：如FoxBase，F(xiàn)oxpro，AccEss等；分時系統(tǒng)環(huán)境下，集中式數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)：如ORACLE等；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的客戶／服務(wù)體系結(jié)構(gòu)：如Client/Server等。這些DBMS大都屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，常用于商業(yè)事務(wù)管理。這些數(shù)據(jù)庫經(jīng)過改造使之支持工程數(shù)據(jù)處理，但很難實現(xiàn)真正的工程數(shù)據(jù)庫所要求的功能。第八十六頁，共一百零三頁。4、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件數(shù)據(jù)交換和共享是當今CAD必不可少的手段，如企業(yè)內(nèi)部各部門間的數(shù)據(jù)共享與傳遞、企業(yè)與企業(yè)之間的信息交流等。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件為這些系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和共享數(shù)據(jù)提供了條件。第八十七頁，共一百零三頁。1.7機械CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢 ◆集成化◆網(wǎng)絡(luò)化 ◆智能化 ◆標準化

第八十八頁，共一百零三頁。一、集成化

為了適應(yīng)設(shè)計與制造自動化的要求，特別是近幾年來出現(xiàn)的計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的需求，進一步提高集成水平是CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。因此，必須做好以下幾個方面：

1)數(shù)字化產(chǎn)品建模。建立包括幾何信息在內(nèi)的完整的產(chǎn)品信息模型（包括幾何、工藝、加工、管理等信息），創(chuàng)造CAD、CAPP、數(shù)控編程集成的必要條件。第八十九頁，共一百零三頁。2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換。

解決好不同CAD系統(tǒng)間產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換問題；（初始圖形交換規(guī)范IGES應(yīng)逐步向國際標準STEP靠攏）

3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

應(yīng)繼續(xù)改進與提高PDM軟件性能，有效管理與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)以及與產(chǎn)品有關(guān)的所有過程。第九十頁，共一百零三頁。4）繼續(xù)改進與開發(fā)各種Cax（CAD、CAE、CAPP…）以及DFx（DFA、DFM、DFT…）并使它們有機集成起來。即系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)包括種類更多、功能更為完善的設(shè)計與制造應(yīng)用軟件。如：CAPP軟件、文字處理軟件、面向?qū)ο蟮母鞣N應(yīng)用軟件等。

返回第九十一頁，共一百零三頁。二、網(wǎng)絡(luò)化

隨著因特網(wǎng)及Web技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計工作向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同模式發(fā)展。CAD技術(shù)需在以下方面提高水平：1）能夠提供基于因特網(wǎng)的完善協(xié)同設(shè)計環(huán)境；2）提供網(wǎng)上多種CAD應(yīng)用服務(wù)，例如設(shè)計任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計沖突檢測與消解、網(wǎng)上虛擬裝配等。返回第九十二頁，共一百零三頁。三、智能化1、數(shù)值型工作：計算、分析、繪圖2、符號推理型工作：方案構(gòu)思和擬定、最佳方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、評價、決策及參數(shù)選擇等） 因此，將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)的技術(shù)，與傳統(tǒng)CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化CAD系統(tǒng)是機械CAD發(fā)展的必然趨勢。第九十三頁，共一百零三頁。智能化應(yīng)注意以下幾