3.参数化建模技术

要实现参数化设计，首先必须进行参数化建模。参数化建模是几何建模的一个发展方向，它可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列化、相似设计及专用系统开发等方面具有较大的应用价值。国内外对参数化建模做了大量的研究。目前，二维参数化建模技术已发展的较为成熟，在参数化绘图方面已得到了广泛应用。而三维参数化造型能处理的问题还比较简单，能处理的类型主要是轴线、平面和轴对称面，能处理的约束类型还很有限，对于复杂形状的建模方法还有待于进一步研究。虽然如此，但是因为三维参数化设计在进行自上而下的设计时有着明显优于二维参数化设计的优势，现在已经越来越广泛的得到设计人员的接受。

70 年代末及80 年代初，英国剑桥大学的R.C.Hillyard 和美国MIT 大学的D.C.Gossard等率先将参数化设计用于CAD 中。1985 年美国PTC 公司首先推出参数化CAD 系统Pro/E。

参数化建模的关键是约束关系的提取和表达、约束的求解以及参数化几何模型的构造。参数化建模技术大致可分为如下三种方法：

（1）基于几何约束的数学方法；

（2）基于几何原理的人工智能方法；

（3）基于特征模型的造型方法。

其中数学方法又分为初等方法（Primary Approach）和代数方法（Algebraic Approach）。初等方法利用预先设定的算法，求解一些特定的几何约束。这种方法简单、易于实现，但仅适用于只有水平和垂直方向约束的场合；代数法则将几何约束转换成代数方程，形成一个非线性方程组。该方程组求解较困难，因此实际应用受到限制。人工智能方法是建立面向人工智能的知识表达方式，利用专家系统对图形中的几何关系和约束进行理解，运用几何原理推导出新的约束。特征造型方法是三维实体造型技术的发展，目前正在探讨之中。

4.CAD技术的发展及应用

CAD技术发展经历了几次技术革命，其主要发展阶段和特点如下：

（1）60年代，CAD的主要特点是交互式二维绘图和三维线框模型。

（2）70年代，CAD的主要技术特点是自由曲线曲面生成算法和表面造型理论。在这期间逐渐形成了CAD产业。遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，积极开展CAD技术的研究和推广工作，提高企业竞争能力，加速企业现代化进程。

 5.CAD技术的发展趋势

进入21世纪以后，CAD技术更是发展迅猛，计算机和网络赋予了CAD更新的内涵。新一代CAD技术的发展趋势是集成化、智能化、并行化、网络化、标准化和人文化。

（1）集成化集成化就是向企业提供一体化的解决方案。通过集成最大限度地实现企业信息共享，建立新的企业运行方式，提高生产效率。CAD技术的集成化主要体现在三个方面:广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程；将符合国际标准或很成熟的软件和算法用集成电路来实现，使处理速度大幅度提高；采用多处理机和并行处理方式，提高工作速度。

（2）智能化人工智能是计算机几大功能之一，将人工智能引入CAD系统，使其具有专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断的能力，以及智能化的视觉、听觉、语言的处理能力，从而达到设计自动化的目的。

（3）并行化并行工程作为一种有效的过程集成模型，已经成为先进制造技术研究领域的热点之一。并行工程是在信息集成的基础上，实现过程的重构、集成和优化。并行工程的实施意味着变传统的串行产品设计、开发过程为并行模式。并行工程思想的提出，为CAD/CAM 一体化研究提供了新的思路，使CAD/CAM向智能化、集成化和网络化的方向发展。

（4）网络化工业企业的实际生产管理过程是一个由产品规划、产品设计、性能测试、工艺准备、主体零部件生产、标准件及特种件外购、产品组装及检验、产品销售及服务等方面集体协作、分散集中、不断反馈的信息流网络。网络化可以充分发挥系统的总体优势，共享昂贵的设备，节省投资。

（5）标准化包括工程图样标准化，即零件标准化、产品定义数据模型标准化、商务报告标准化等，其次是合作运行方法标准化，包括知识产权共享标准、虚拟生产协议等。其中数据模型应采用STEP标准体系，随着STEP标准体系的逐步完善，它对于几何数据、工程数据模型的思想将作为新一代CAD系统的开发指南。

（6）可视化可视化技术在CAD 中的应用是设计虚拟产品。虚拟产品是一种数字产品模型，它具有所代表的对象所具有的各种性能和特征。这些虚拟产品在它投入生成以前己存在，具有明显的可视性，可进行并行设计和分析，可与供应商、合作者交换信息，客户可进行评估并做出反应。虚拟产品的开发需要的技术主要包括:产品建模技术、产品信息及其存储管理技术、计算机网络