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1999年7月 4 CAD/CAM建模技术 主要内容 参数化设计 实体建模 特征建模 反求建模 装配建模 CAD建模研究解决的主要问题： 如何在计算机中建立恰当的模型表示不同实体（产品）对象。 如何组织实体（产品）图形的描述数据，以使存储这些数据所要的空间最省，检索、处理这些数据的速度较快。 三维（3D）模型实例： 4.1 参数化建模 4.1.1 参数化建模的提出 传统的CAD系统主要缺点： 不具备模型的尺寸驱动功能。 不能与工程计算建立联系。 →建模效率很低，模型修改很不方便 80年代后期，美国PTC公司在Pro/E中率先推出了参数化建模技术。SDRC也提出了变量化设计方法，并在I-DEAS Master Series中应用。虽然两个系统的叫法不一，并在底层实现原理上有所区别，但共性都是模型的参数化，因此目前普遍使用的是“参数化”概念。 4.1.2 参数化建模的概念 参数的概念 ： 可以定义为用符号表达的形体尺寸。参数相当于某类具体尺寸的抽象，很类似于面向对象技术（O-O）中的类，而参数的值，也即具体的尺寸值，则类似于O-O中的“实例”。对一个具体的图形而言，参数的设置如同尺寸标注一样可以有不同的方案，因此参数组不是惟一的。设计者的任务是要选择数量少，标注最合理的一个参数组。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化建模的定义 ： 参数化建模（parametric modeling）（或称参数化设计，parametric design），是指在保持原有模型约束条件不变的基础上，通过改变模型尺寸，驱动模型变化以获得新的模型。因此参数化建模的两个核心技术是约束和尺寸驱动。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化模型举例 ： 模型大小由4个尺寸参数确定，通过改变4个尺寸的值，便可得到不同的三维模型。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化建模的主要技术特点： 基于约束。参数化建模必须以完整的尺寸参数为出发（全约束），不能漏注尺寸（欠约束），也不能多注尺寸（过约束）。 尺寸驱动。当通过约束推理确定需要修改某—尺寸参数时，系统自动检索以此尺寸对应的数据结构，找出相关参数计算的方程组并计算出参数，驱动几何形状改变。 全数据相关。对形体某模块尺寸参数的修改导致相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。 基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有的尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化建模与变量化建模的比较： 参数化建模：用一组参数来定义几何图形尺寸数值并约定尺寸关系，参数与设计对象的控制尺寸有明显的对应关系，参数的求解较简单，设计结果的修改受到尺寸驱动。 参数建模只考虑物体的几何约束（尺寸及拓扑），而不考虑工程约束，常用于设计对象的结构形状比较定型的产品，如生产中常见的系列化标准件。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化建模与变量化建模的比较： 变量化建模：考虑所有的约束，不仅考虑几何约束，而且考虑与工程应用有关的约束，设计对象的修改具有更大的自由度，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。约束结果的修改受到约束方程的驱动。变量化建模可以应用于公差分析、运动机构协调、设计优化、初步方案设计选型等更广泛的工程设计领域。 4.1.2 参数化建模的概念 参数化建模与变量化建模的比较： 从技术的理论深度而言，变量化建模技术是参数化建模技术的更高层次的发展。 两种技术的最根本区别在于：是否要全约束以及用什么形式来施加约束。 应用领域差异：参数化建模技术更适合于零配件和系列化产品设计，而变量化建模术更适合于创新产品的开发和老产品的改型创新设计。 两种建模技术还都在不断丰富和完善，基于变量化设计的CAD系统还有许多有待解决的问题。 当前的研究，趋向于将两种方法合并在一起，优势互补，更好地满足不同的设计需求。在许多CAD系统及有关文献中，不再明确区分这两种方法，而统称为参数化建模（或参数化设计）。 4.1.3 参数建模中的形状控制 约束的形式有以下几种 ： 几何约束，也称为结构约束或拓扑约束，用于限制模型各几何元素间的相对位置与连接关系。由于这类约束在参数化过程中保持不变，因此能使模型在参数化过程中保持设计者当初的设计意图。 常见几何约束有：重合、共线、同心、定角度、定长、相等、固定、水平、竖直、封闭、中点、平行、垂直、相切、镜像、对称等。 在基于特征的三维建模方法中，特征之间具有一定的拓扑关系。当尺寸驱动模型变化时，特征间的拓扑关系始终保持不变。 4.1.3 参数建模中的形状控制 约束的形式有以下几种 ： 尺寸约束，指图中标注的尺寸参数