CAD特征建模技术
CAD三维建模知识点
CAD三维建模知识点CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）是一种利用计算机技术辅助进行设计和制图的技术。
在CAD中，三维建模是一项重要的技能，它能够帮助设计师创建具有真实感的三维物体。
本文将介绍CAD三维建模的知识点，包括三维几何体、操作工具和实体建模技巧。
一、三维几何体1. 点（Point）：在三维空间中的一个坐标位置，没有长度、宽度或高度。
2. 线（Line）：由两个点连接而成的直线段。
3. 面（Face）：由三条或更多线段组成的闭合图形，具有一定的面积。
4. 多边形（Polygon）：具有三条或更多线段的多边形。
5. 曲线（Curve）：不完全由线段组成的图形，可以是弯曲、曲线或曲面。
6. 实体（Solid）：具有体积的三维物体，可以用来表示实际的物体，如建筑、零件等。
二、操作工具1. 移动（Move）：将选定的物体在三维空间中进行平移。
2. 旋转（Rotate）：将选定的物体绕指定轴进行旋转。
3. 缩放（Scale）：按比例改变选定物体的大小。
4. 倾斜（Tilt）：将选定的物体在三维空间中以指定角度倾斜。
5. 偏移（Offset）：在选定的物体周围创建一个相似但更大或更小的副本。
6. 镜像（Mirror）：以选定物体为镜像轴，创建其镜像图像。
三、实体建模技巧1. 体积建模（Volumetric Modeling）：通过组合基本几何体创建复杂的三维物体。
2. 布尔运算（Boolean Operations）：使用并、交和差等操作对实体进行组合或切割。
3. 分解与组装（Assembly）：将多个部件组装为一个整体，模拟真实的装配过程。
4. 附件添加（Attachment）：添加螺栓、螺母等配件，使模型更加真实。
5. 材质和纹理（Material and Texture）：为模型添加材质和纹理，使其外观更加逼真。
6. 动画与渲染（Animation and Rendering）：利用CAD软件的动画和渲染功能，实现模型的动态效果和高质量图像输出。
CAD设计中的参数化建模技术
CAD设计中的参数化建模技术随着科技的不断进步和发展，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）已经成为现代工程设计领域的重要工具之一。
在CAD 设计中，参数化建模技术被广泛应用，为设计师提供了更高效、可控的设计过程。
本文将介绍CAD设计中的参数化建模技术及其优势。
一、参数化建模技术的概述参数化建模技术是CAD设计中一种基于参数的设计方法，它通过设定相关的参数和约束条件，实现设计模型的自动调整与修改。
这些参数可以是尺寸、比例、角度等，约束条件可以是相对位置、平行、垂直等。
通过调整这些参数和条件，设计师可以方便地修改模型，实现快速建模与设计变更。
二、参数化建模技术的应用案例1. 汽车设计在汽车设计中，参数化建模技术使得设计师可以通过修改参数，快速获得各种车型的设计。
例如，设计师可以通过修改车身长度、宽度和高度等参数，快速生成不同尺寸的汽车模型。
此外，参数化建模技术还可以应用于汽车设计中的零件设计，例如发动机、悬挂系统等，使设计过程更加高效可控。
2. 建筑设计在建筑设计中，参数化建模技术可以用于生成不同尺寸和形状的建筑物。
设计师可以通过调整建筑物的高度、宽度和深度等参数，快速生成不同规模、风格的建筑模型。
此外，参数化建模技术还可以应用于建筑内部的布局设计，在不改变整体结构的前提下，根据不同需求调整室内空间的分割和装饰。
3. 机械设计在机械设计中，参数化建模技术被广泛用于零件设计和装配设计。
设计师可以通过设定零件的尺寸、形状和材料等参数，快速生成不同功能的零件模型。
同时，参数化建模技术还可以应用于装配设计，通过约束条件和配合尺寸的设定，确保零件之间正常配合和运动。
三、参数化建模技术的优势1. 提高设计灵活性采用参数化建模技术，设计师可以通过修改少量的参数，快速生成多个设计方案。
这种灵活性使得设计过程更加高效，能够迅速满足不同需求和变更。
2. 加快设计速度传统的手工设计过程通常需要大量的计算和绘图工作，耗时且容易出错。
使用CAD进行三维建模的步骤和技巧
使用CAD进行三维建模的步骤和技巧CAD软件是现代建筑师和设计师必备的工具之一，它可以帮助人们在计算机上进行三维建模，实现各种创意和设计。
本文将介绍使用CAD进行三维建模的步骤和一些技巧，帮助读者更好地掌握和使用CAD软件。
步骤一：准备工作在开始进行三维建模之前，我们需要做一些准备工作。
首先，确保你已经安装了一款功能强大的CAD软件，例如AutoCAD、SolidWorks或SketchUp等。
其次，你需要了解一些基本的CAD操作知识，例如如何选择、移动和缩放对象等。
步骤二：创建基本几何形状在CAD软件中，我们通常使用基本几何形状（如线、圆、矩形等）作为建模的基础。
首先，选择适当的绘图工具，例如绘制直线的工具或绘制圆形的工具等。
然后，按照设计要求，点击鼠标并拖动来创建所需的形状。
可以使用CAD软件提供的精确测量工具来确保所绘制的形状符合要求。
步骤三：编辑和修改形状在建模过程中，我们经常需要对已创建的形状进行编辑和修改。
CAD软件通常提供了一系列的编辑工具，例如移动、旋转和缩放等。
通过选择所需的形状，并使用这些编辑工具，我们可以对形状进行精确定位和调整。
如果需要，还可以使用CAD软件提供的算术和几何操作工具对形状进行组合和分割。
步骤四：添加细节和特征建模过程中，我们需要向形状中添加各种细节和特征，使其更加真实和具有表现力。
在CAD软件中，我们可以使用绘制工具和编辑工具来创建和修改这些细节和特征。
例如，我们可以使用绘制线工具来添加纹理和图案，使用编辑工具来倒角和加强弱点等。
通过不断调整和修改，我们可以将形状打磨得越来越完美。
步骤五：应用材质和贴图为了使建模结果更加逼真，我们可以在CAD软件中应用材质和贴图。
CAD软件通常提供了一系列的材质库和贴图库，可以让我们轻松地为形状和表面添加不同材质的外观。
通过选择所需的材质和贴图，并将其应用到形状的表面上，我们可以实现不同材质和纹理的效果，使建模结果更加真实和具有层次感。
4CADCAM建模技术
4CADCAM建模技术CADCAM建模技术4 CAD/CAM建模技术建模技术建模技术是将现实世界中的物体及其属性转化为计算机内部数字化表达的原理和方法。
CAD/CAM中部数字化表达的原理和方法。
在CAD/CAM中，建模技术是定义产品在计算机内部表示的数字模型、数字信息以及图定义产品在计算机内部表示的数字模型、形信息的工具，是产品信息化的源头，它为产品设计分析、形信息的工具，是产品信息化的源头，它为产品设计分析、工程图生成、数控加工编程与加工仿真、工程图生成、数控加工编程与加工仿真、数字化加工与装配中的碰撞干涉检查、配中的碰撞干涉检查、生产过程管理等提供有关产品的信息描述与表达方法，息描述与表达方法，是实现计算机辅助设计与制造的前提条件，也是实现CAD/CAM一体化的核心内容。
条件，也是实现CAD/CAM 一体化的核心内容。
CAD/CAM一体化的核心内容CADCAM建模技术4 CAD/CAM建模技术建模技术概述线框建模表面建模实体建模特征建模CADCAM建模技术4.1 概述建模的基本概念几何建模与特征建模CAD/CAM建模的基本要求建模的基本要求CADCAM建模技术4.1.1 建模的基本概念计算机内部表示就是决定在计算机内部采用什么样的数字化模型来描述、存储和表达现实世界中的物体及其相就是决定在计算机内部采用什么样的数字化模型来描述、存储和表达现实世界中的物体及其相关的属性。
关的属性。
产品数据模型将设计人员对产品或零部件的设计思想和工程信息以具有一定结构的数字化模型方式存储在计将设计人员对产品或零部件的设计思想和工程信息以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内部，经过适当转换提供给生产过程各个环节使用的产品模型，称为产品数据模型。
算机内部，并经过适当转换提供给生产过程各个环节使用的产品模型，称为产品数据模型。
模使用的产品模型产品数据模型型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。
型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。
利用CAD进行数字化建模和可视化设计
利用CAD进行数字化建模和可视化设计数字化建模和可视化设计是近年来兴起的一种技术手段，它利用计算机辅助设计软件（CAD）进行模型的构建和设计的可视化展示。
通过CAD软件，可以将物理对象或空间场景转化为数学模型，实现对实际设计的数字化呈现和可视化操作。
本文将介绍利用CAD进行数字化建模和可视化设计的原理、方法和应用。
首先，数字化建模是将实际对象或场景转化为数学模型的过程。
通过CAD软件提供的模型构建功能，可以根据实际测量数据、制图标准或设计要求，将物体的形状、表面特征、结构等信息输入到计算机中，生成相应的数学描述，构建出模型。
这些模型可以是简单的几何体，也可以是复杂的曲面、体块或装配体。
数字化建模的关键在于准确地捕捉现实世界的物理属性和形态特征，保持模型的准确性和真实性。
其次，可视化设计是利用CAD软件进行设计结果的直观展示和操作。
通过CAD软件提供的可视化功能，可以在计算机上对模型进行渲染、着色、光照效果等处理，使模型呈现出逼真的视觉效果。
同时，CAD软件还提供了交互式操作界面，可以通过鼠标、键盘或触摸屏等设备对模型进行旋转、缩放、平移等操作，实现对设计结果的观察和调整。
可视化设计的目的在于更直观地展示设计方案，帮助设计师和用户更好地理解和评估设计效果。
数字化建模和可视化设计在各个领域都有广泛的应用。
在建筑设计领域，利用CAD软件可以对建筑物进行数字化建模和可视化设计，实现从平面布局到立体形态的快速转换，帮助设计师进行效果演示和审美评估。
在工程制造领域，利用CAD软件可以对零部件进行数字化建模和可视化设计，实现从设计图纸到产品样件的快速制造，提高生产效率和产品质量。
在城市规划领域，利用CAD软件可以对城市空间进行数字化建模和可视化设计，实现从平面规划到三维模拟的跨尺度展示，辅助决策和公众参与。
此外，数字化建模和可视化设计还广泛应用于汽车设计、航天航空、电子游戏、影视动画等领域。
总之，利用CAD进行数字化建模和可视化设计是一种有效的设计手段，它能够将实际设计转化为数字模型，并通过可视化展示和操作实现对设计方案的呈现和调整。
CAD_三维建模方法
（3）计算机内部模型。 一个CAD系统的计算机机内模型是将 信息模型传递结计算机可接受的且同时转换成二进制代码的— 种标准结构形式(可描述的元素及其相互关系)。以此可实现中央 处理机的数据处理和数据存储。也就是： z 将信息模型的信息单元以数学形式加以定义； z 确定其相互关系； z 转化为二进制代码形式；
z四叉树与八叉树适应网格
当一个对象要被分解时，出现三种类型，空、满、 半满，主要取决于被分解的对象是否完全在单元的 外边、完全在里面或者部分在里边。半单元可以进 一步分解成空、满、半满单元。显然，半单元尺寸 决定其分辨率。因为单元信息无法告诉单元是如何 填充的或单元填充了多少，所以计算机将认为半满 单元都是一样的，除非做进一步的分解。
沿扫描变化截面的形状和大小，或者当移动该形 状通过某空间区间时，可以变化截面相对于扫描 路径的方向
② 半空间法（Semi Space Representation）
（3）三维实体的表达
①构造实体几何（Constructive Solid Geometry）
复杂的实体定义为较简单实体（体素）的组合，这 种组合是通过布尔运算来实现的。通过集合运算生 成的几何实体过程可用一个二叉树结构表示，其中 树根是生成的几何实体；中间结点（子树）是集合 运算符号，包括并、差、交，它代表某一中间形体； 叶结点是体素或变换参数。
二、三维建模方法（1）
2.1 概述
将现实世界中或设想中的物体转换成计算机内部表 示的这一过程称之为建模。
关键信息
产品建模的步骤 就是将人们头脑 中构思或者设想 的产品模型转换 成用图形、符号 或算法表示的形 式。
CAD建模中的实用技巧与技术
CAD建模中的实用技巧与技术在现代设计和制造领域中，计算机辅助设计(CAD) 已成为一种必不可少的工具。
通过CAD软件，工程师和设计师可以实现高效而准确的3D建模和设计。
本文将向你介绍一些CAD建模的实用技巧和技术，帮助你更轻松地进行建模工作。
1. 控制网格密度：在进行CAD建模时，往往我们需要创建复杂的曲线和表面。
为了更好地控制模型的细节程度，我们可以调整网格的密度。
通过增加或减少网格密度，我们可以在需要更精细准确的地方增加细分，而在不那么重要的区域减少细分，以提高建模效率。
2. 使用对称性：大多数设计中都存在一些对称元素，例如汽车的两侧或产品的左右对称。
在建模中，合理利用对称性可以显著减少设计的工作量。
通过创建一个对称的模型并利用软件的镜像功能，我们可以快速地生成对称元素，从而提高建模效率。
3. 变体和参数化设计：变体和参数化设计是一种高效的方法，可帮助我们创建和修改各种不同的模型。
通过定义一些参数，如长度、宽度、角度等，我们可以根据需要轻松地创建不同尺寸和形状的模型。
这样一来，在需要进行修改时，只需调整参数即可，而无需重头开始建模。
4. 使用键盘快捷键：熟练掌握软件的键盘快捷键可以显著提高CAD建模的速度和效率。
不同的CAD软件提供了各种各样的快捷键功能，例如移动、旋转、缩放等。
如果能够记住并灵活运用这些快捷键，将有助于减少鼠标操作的时间，并提高建模过程的流畅性。
5. 使用组件和库：为了进一步提高建模的效率，我们可以创建并使用各种组件和库。
组件是一些常见的零件或形状，如螺栓、齿轮等，我们可以在不同的项目中重复使用它们。
库是保存已经创建好的组件的集合，通过使用组件库，我们可以节省大量时间，从而更快地完成建模任务。
6. 确保模型的几何连续性：在进行复杂的CAD建模时，我们应该注意保持模型几何的连续性，以确保模型在制造和装配过程中的正确性。
例如，在创建曲线和表面时，我们应该确保平滑过渡，并避免锐角和不连续处。
利用CAD进行参数化建模的方法
利用CAD进行参数化建模的方法现代工程设计中，CAD（计算机辅助设计）软件成为不可或缺的工具。
在CAD软件中，参数化建模是一种高效且灵活的建模方法，它允许设计师通过调整参数直接修改模型，而无需手动更改每个构件。
本文将介绍一些利用CAD软件进行参数化建模的方法和技巧。
1. 了解参数化建模的概念参数化建模是一种基于参数的建模方法，它使用一组参数来定义和控制模型的几何形状、尺寸和位置。
通过修改这些参数的值，可以快速且准确地修改模型，以满足不同的设计需求。
2. 使用CAD软件的参数功能大多数CAD软件都提供了参数功能，例如Solidworks的“设计表”、“驱动尺寸”等功能，CATIA的“公式编辑器”等。
通过这些功能，可以为模型的各个构件定义参数，并与其他参数关联，实现模型的参数化创建。
3. 定义参数在进行参数化建模之前，需要首先确定模型的设计要求和需要调整的参数。
例如，一个桌子模型可能包括参数如上桌面长度、宽度、高度、腿部数量、腿部长度等。
通过定义这些参数，可以将模型的设计和尺寸灵活地调整。
4. 创建参数化特征在CAD软件中，可以使用各种工具和命令创建参数化特征。
这些特征可以是基础几何形状，如圆柱体、立方体等，也可以是复杂的特征，如倒角、孔洞等。
通过将这些特征与定义的参数关联起来，可以实现模型的自动调整。
5. 设置参数关系在CAD软件中，可以使用公式、函数、表格等方式设置参数之间的关系。
通过将参数与数学表达式关联，可以实现复杂的参数计算和关联。
例如，可以通过设置参数A与参数B的关系为A=2*B，当修改参数B的值时，参数A的值将自动更新。
6. 创建设计表一些CAD软件提供了“设计表”功能，可以将多个参数组织在一个表格中，并直接在表格中修改参数值。
通过使用设计表，可以方便地对模型的多个参数进行同时调整，提高建模效率。
7. 使用驱动尺寸CAD软件中的“驱动尺寸”功能允许将几何尺寸与参数关联，而不是直接指定固定的数值。
CAD软件中的参数化建模技巧与实例
CAD软件中的参数化建模技巧与实例参数化建模是CAD软件中一项重要的功能，它能够帮助设计师更快速、更精确地创建模型，并且在后续的设计过程中进行灵活的调整和修改。
本文将介绍CAD软件中的一些参数化建模技巧，并提供一些实例进行演示。
1. 使用参数化尺寸：在CAD软件中，设计师可以使用参数化尺寸来定义模型的大小和形状。
通过设置参数化尺寸，可以方便地对模型进行调整和修改，而无需重新绘制整个模型。
例如，可以定义一个长方形的宽和高为参数化尺寸，当需要改变长方形的大小时，只需修改参数值即可。
2. 基于关系的约束：CAD软件中的参数化建模功能通常还提供了基于关系的约束功能，即指定模型中不同元素之间的关系。
通过定义这些关系，可以确保模型在调整和修改时保持一定的约束。
例如，可以指定两条线段之间始终保持垂直，或者两个平面之间始终保持平行。
3. 使用变量和表达式：CAD软件通常允许设计师使用变量和表达式来定义模型的参数化属性。
通过使用变量和表达式，可以更灵活地控制模型的属性，并进行复杂的计算。
例如，可以定义一个变量来表示模型的倾斜角度，并在之后的设计过程中使用这个变量来控制模型的倾斜程度。
4. 高级参数化建模技巧：除了基本的参数化建模技巧之外，CAD软件还提供了一些高级的参数化建模功能，可以进一步提高设计效率和精度。
例如，可以使用特征驱动设计（FDD）功能，在模型中添加特征并通过调整这些特征来改变模型的形状。
还可以使用参数化模型库，在设计中使用预定义的模型，以减少重复工作并提高一致性。
现在，让我们通过一个实例来演示CAD软件中的参数化建模技巧。
假设我们要设计一个简单的书架，可以通过调整参数来改变书架的宽度和高度。
首先，在CAD软件中创建一个长方形，设置宽度和高度为参数化尺寸。
接下来，使用基于关系的约束功能，将长方形的四个角固定在原点和基准线上，以确保长方形始终保持在正确的位置和方向。
然后，使用变量和表达式功能，定义一个变量来表示书架的宽度和高度，并将这个变量应用到长方形的尺寸属性中。
基于特征建模技术的CAD／CAE集成方法
产 品设 计 的不 同 阶 段 、不 同 时期 ，Ｃ Ｅ分 析 Ａ
念，这需 向分析模型添加详细的维度信息 ， 其过程 同样是繁琐耗时。
Ｃ Ｄ系统和 Ｃ Ｅ系统间缺乏设计和分析模 型 Ａ Ａ 间的 自动转换手段是 Ｃ Ｄ Ｃ Ｅ系统集成 的瓶颈问 Ａ ／Ａ 题 。另外 ， 工程分析过程需要经常改变分析模型的 细节层次 （ Ｏ ）和抽象层次 （Ｏ ） ＬＤ Ｌ Ａ ，而 Ｌ Ｄ或 Ｏ Ｌ Ａ一旦 发生改变，必须重新进行新 的转换。而 ｏ 解决这些问题 的方法是建立公共建模 环境 ，实现 Ｃ Ｄ Ｃ Ｅ间的双向集成¨ ，在集成环境下 ，Ｃ Ｄ Ａ －Ａ Ａ 系统可 自动产生分析模型 ，且允许 Ｃ Ｅ系统 自动 Ａ 修改零件几何图形来进行新的分析 。Ｃ Ｄ Ｃ Ｅ集 Ａ ／Ａ
模型应与不 同的 Ｃ Ｄ模型规模之间尽量 匹配一致 ， Ａ 所建立产品设计 Ｃ Ｄ模型与工程分析 Ｃ Ｅ模型的 Ａ Ａ 集成模型最好是 同一 规模上 的模型集成 ，这样从 Ｃ Ｄ模型生成 Ｃ Ｅ模型的过程 中信息简化程度就 Ａ Ａ 减少 。
２ Ｃ Ｄ与 Ｃ Ｅ模型 几何 类型 间的协调 一致性 ．Ａ Ａ
的瓶 颈 问题 。
基于特征实体建模技术的三维 Ｃ Ｄ系统在产 Ａ
品设计中已得到广泛 的应用 ，同时基于 Ｃ Ｅ系统 Ａ 的工程分析也 已成 为产品设计 的重要环节 。Ｃ Ｄ Ａ 和 Ｃ Ｅ应用间的有效无缝 自动集成是产品设计过 Ａ
程 中非 常关键 的 问题 ，目前 实 现 Ｃ Ｄ和 Ｃ Ｅ应用 Ａ Ａ 集成 技术 主 要 是通 过 以 Ｃ Ｄ、 Ｃ Ｅ为 中心 的 ２种 Ａ Ａ 方 式 … 。有 限元 分 析 采用 的是 以 Ｃ Ｄ为 中心 的方 Ａ
２０ 年 ０６
第３ ４卷
第８ 期
CAD建模技术
a13 a23 a33 a43
a14 a24 a34 a44
CAD建模技术
三. 二维Leabharlann 形变换1. 变换原理对于线框图的变换，通常以点变换作为基础，把图形的一系列 顶点作几何变换后，连接新的顶点系列即可产生新的图形。 (1) 平移变换
x-y平面上的点P(x, y)，分别在其坐标轴方向增加平移量Tx和Ty，
(a) 世界坐标系
(b) 规范化设备坐标系
(c) 设备坐标系
CAD建模技术
二. 计算机辅助图形处理技术的数学基础
1. 点的向量表示法
在二维空间中，一个点通常用它的两个坐标 ( x, y ) 表示。计算 机图形学里，常将这个坐标值表示为一行两列的坐标矩阵 x y 的元素(行矢量)，或表示为两行一列的坐标矩阵 x 的元素(列矢 y 量)。 在三维空间里，点可以表示为 x 示 x 的元素(列矢量)。 y z
1. 计算机表达图形的方法
(1) 点阵法 由构成图形的点阵来表示，点阵中的所有点都具有一定的灰度 和色彩。 点阵法表示的图形通常叫做像素图形，简称图像。
CAD建模技术
(2) 参数法
通过在计算机内部记录图形的形状参数与属性参数表达图形。 形状参数是指描述物体的形状和大小的参数，如线段的起点和 终点等。 属性参数是指颜色、线形等非几何属性。
x'
y ' z ' 1 x y z 1 R3D
CAD建模技术
a. 绕X轴正向旋转
0 1 0 cos x 0 sin x 0 0 0 sin x cos x 0 0 0 0 1
R3 DX
b. 绕Y轴正向旋转
cos y 0 sin y 0 0 sin y 1 0 0 cos y 0 0 0 0 0 1
cad几何建模及特征建模PPT课件
及采用的数据结构和算法。 建模技术是CAD/CAM系统的核心技术.计算机集成制
造系统(CIMS)的水平与集成在很大程度上取决于三维几 何建模软件的系统的功能与水平。
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二.几何建模
★1.含义
几何建模就是形体的描述和表达是建立在几何信
4）由于曲面模型中没有各个表面的相互关系，不能 描述物体的内部结构，很难说明这个物体是一个实心 的还是一个薄壳，不能计算其质量特性。
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五．应用
它不仅可以为设计、绘图提供几何图形信息，还 可以为其它应用场合继续提供数据，例如当曲面设计 完成以后，可以根据用户要求自动进行有限元网格的 划分、三坐标或五坐标NC编程以及计算和确定刀具轨 迹等。
将整张复杂曲面分解为若干曲面片，每张曲面片 由满足给定边界约束的方程表示。理论上，采用这种 分片技术，任何复杂曲面都可以由定义完善的曲面片 拼合而成。
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目前，CAD领域中应用最广泛的是NURBS参数曲面。 STEP（产品数据表达和交换国际标准）选用了非均匀 有理B样条参数曲面NURBS作为几何描述的主要方法。 因为NURBS曲面不仅可以表示标准的解析曲面，如圆 锥曲面、一般二次曲面和旋转曲面等，而且可以表示 复杂的自由曲面。★CAD广泛采用的参数曲面：费格 森(Ferguson)曲面、(Coons)曲面、(Bezier)贝塞尔 曲面、(B-Spline)B样条曲面。
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★四．三维实体建模的计算机内部表示(数据结构）
1．边界表示法（B-Rep Boundary Representation 1）与表面造型的区别 （1）概念 边界表示法是用物体封闭的边界表面描述 物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面 的并集组成的。
CADCAM建模技术
八叉树用于三维物体描述 八叉树最大优点是便于作出局 部修改及进行集合运算
计算机辅助设计与制造
空间单元表示法
算法比较简单，便于进行几何 运算及做出局部修改，常用来描 述比较复杂，尤其是内部有孔， 或具有凸凹等不规则表面的实体
要求有大量的存储空间，没有
关于点、线、面的概念，不能表 达一个物体两部分之间的关系
基本实体构造是定义和描述基本的 实体模型，包括体素法和扫描法。
计算机辅助设计与制造
体素法
用CAD系统内部构造的基本体素的实体信息（如长方体、 球、圆柱、圆环…）直接产生相应实体模型的方法
基本体素的实体信息包括基本体素 的几何参数（如长、宽、高、半径 等）及体素的基准点
计算机辅助设计与制造
扫描法
将平面内的封闭曲线沿某一路径“扫描”(平移、旋转、 放样等)形成实体模型 扫描法可形成较为复杂的实体模型
计算机辅助设计与制造
扫描变换法
扫描变换以沿着某种轨迹移 动点、曲线或曲面的概念为 基础，它要求定义移 动的形体和轨迹
形体可以是曲线、曲面或实体 轨迹应是可分析、可定义的
在扫描表示中，只要二维集合无二义性， 实体就不会有二义性
链接
计算机辅助设计与制造
几何建模技术比较
线框
数据结构 工程图 剖面图 消隐 真实感图形 物性计算 干涉检查 有限元 计算机要求 内存 点和边 较好 不可能 不可能 不可能 有限制 不行 人机交互 低 1
• 曲面建模理论严谨复杂，所以建模系统使用较复杂，并需一 定的曲面建模的数学理论及应用方面的知识 • 此种建模虽然有了面的信息，但缺乏实体内部信息，所以有 时产生对实体二义性的理解。
计算机辅助设计与制造
4. 实体建模
CAD三维建模技术知识点
CAD三维建模技术知识点CAD（计算机辅助设计）三维建模技术是现代设计领域中不可或缺的一部分。
它使用计算机软件来创建、修改和优化三维模型。
在三维建模的过程中，我们可以制作出真实、精确、具有现实感的设计模型，以满足各种不同领域的需求。
本文将介绍CAD三维建模技术的一些重要知识点。
1. 坐标系和尺寸单位在CAD三维建模中，坐标系用于确定和表示模型中的位置和方向。
常见的三维坐标系有笛卡尔坐标系、极坐标系和球坐标系。
此外，选择适当的尺寸单位对于精确测量和模型建立也是至关重要的。
常见的尺寸单位有英寸、米、毫米和厘米等。
2. 实体建模和曲面建模CAD三维建模技术可以通过实体建模和曲面建模来创建模型。
实体建模是以实体为基础，通过创建几何图形并对其进行操作来构建模型。
曲面建模则更加注重模型的曲面特性，通过创建曲面、拉伸、旋转和切割等操作来建立模型。
3. 操作命令和工具栏在CAD三维建模软件中，存在着丰富的操作命令和工具栏，用于创建、修改和编辑模型。
例如，绘制命令（如绘制直线或绘制圆等）可用于创建基础几何形状。
修改命令（如移动、旋转或缩放等）可用于调整和改变模型的形状。
此外，还有一些特定的工具栏，如测量工具栏、选择工具栏和显示工具栏等，可提高建模效率。
4. 特征建模和参数化设计特征建模是CAD三维建模中值得注意的一个知识点。
通过将模型分解为不同的特征，如孔洞、凸台或开槽等，可以更加灵活地对模型进行操作和修改。
参数化设计是一种基于参数的建模方法，允许通过改变参数值来自动调整模型的尺寸和形状，提高了设计的可重复性和更新性。
5. 常用的CAD三维建模软件目前市场上存在着许多优秀的CAD三维建模软件，例如AutoCAD、SolidWorks、CATIA和Creo等。
这些软件具有不同的特点和应用领域，可以根据具体的需求选择合适的软件进行建模作业。
6. 文件导入和导出CAD三维建模软件通常支持不同格式的文件导入和导出。
这些格式包括常见的STL、STEP、IGES等，可以实现与其他软件的兼容和数据交换。
CAD设计中的参数化建模技术介绍
CAD设计中的参数化建模技术介绍参数化建模是一种将设计中的各个元素关联起来的技术，通过定义变量和参数，使得设计模型可以快速、灵活地更新和修改。
在CAD软件中，参数化建模技术被广泛应用于产品设计、工程设计和建筑设计等领域，大大提高了设计的效率和质量。
参数化建模的基本原理是通过定义参数和关联关系来构建模型，使得设计模型能够根据参数的变化而自动更新。
与传统的手动修改模型相比，参数化建模能够极大地简化设计过程，节省时间和精力。
在CAD软件中，参数化建模可以通过各种方式实现，其中最常见的是使用特征建模功能。
特征建模是一种基于特征的建模方法，通过创建不同的特征来构建对象的模型。
每个特征都可以定义为一个参数，当参数发生变化时，特征也会相应地更新。
在参数化建模中，参数的定义是非常重要的一步。
参数可以是尺寸、角度、位置或其他属性，通过将参数定义为变量，可以使得设计模型具有更好的灵活性。
在CAD软件中，参数的定义一般通过关键字或者公式来完成，例如定义一个直径为D的圆形，可以使用公式 D=2*r。
除了参数的定义，参数之间的关联关系也是参数化建模的重要组成部分。
通过定义不同的关联关系，可以实现参数之间的相互依赖和变化。
例如，在一个汽车设计中，车轮的直径可以通过车身长度和车轴的位置来确定，这种关联关系可以通过参数化建模来实现。
在使用参数化建模技术进行CAD设计时，设计人员需要具备一定的数学和几何知识。
通过合理地定义参数和关联关系，可以快速构建复杂的设计模型，并进行灵活的修改和更新。
同时，参数化建模也可以提高设计的可重用性，通过调整参数的数值，可以轻松地生成不同规格的产品或组件。
总的来说，参数化建模是CAD设计中的一项重要技术，它能够提高设计的灵活性和效率。
通过合理地定义参数和关联关系，设计人员可以快速构建和修改设计模型，实现设计的自动化和标准化。
在未来的CAD设计中，参数化建模技术将扮演更加重要的角色，为设计师们带来更多便利和创造力的发挥空间。
CAD绘图与建模技术
CAD绘图与建模技术CAD（计算机辅助设计）绘图与建模技术是一种基于计算机软件和硬件的现代设计工具，它在建筑、机械、电子、航空航天等领域中得到广泛应用。
本文将探讨CAD绘图与建模技术的基本概念、工作原理以及在不同行业中的应用。
一、概述CAD绘图与建模技术是一种利用计算机进行设计、制图和建模的方法，它通过数学模型来模拟和描述真实世界中的对象和场景。
CAD技术的核心是使用计算机软件进行绘图和建模，可以快速、准确地创建和修改模型，提高设计效率和质量。
二、CAD绘图技术1. 二维CAD绘图二维CAD绘图是CAD技术最早应用的领域之一，它主要用于创建平面图和剖面图等二维图形。
在二维CAD绘图中，设计师可以使用CAD软件提供的各种绘图工具来创建直线、圆形、多边形等基本图形，并进行尺寸标注、图层管理等操作，以达到所需的设计效果。
2. 三维CAD绘图三维CAD绘图是CAD技术的核心应用之一，它可以创建具有深度和体积的三维模型。
在三维CAD绘图中，设计师可以使用CAD软件提供的建模工具来绘制立方体、球体、圆柱体等基本几何体，并进行旋转、缩放、镜像等操作，以创建复杂的三维模型。
三、CAD建模技术1. 实体建模实体建模是CAD技术中的一种重要建模方法，它可以创建具有实体属性（如体积、质量等）的三维模型。
在实体建模中，设计师可以使用CAD软件提供的实体建模工具来创建立体对象，并进行布尔运算、表面修剪等操作，以生成复杂的实体模型。
2. 曲面建模曲面建模是CAD技术中的一种高级建模方法，它可以创建具有光滑曲面的三维模型。
在曲面建模中，设计师可以使用CAD软件提供的曲面建模工具来创建贝塞尔曲线、NURBS曲面等，并进行曲面修剪、曲面平滑等操作，以生成真实感和流线型的曲面模型。
四、CAD技术的应用领域1. 建筑设计与规划CAD技术在建筑设计与规划中的应用非常广泛，设计师可以使用CAD软件进行建筑立面、平面布局和三维模型的创建，以及施工图的绘制和分析。
基于自顶向下的CAD特征建模及其应用
1 前言 在目前大部分的 CAD 系统中，产品设计主要 采用 bottom up 的 " 自底向上 " 设计过程， 即先设计 零件图然后将其装配起来， 它虽然有强大的零件实 体造型功能以及零件装配功能，但是装配协调 ,功 能保证等总体性问题都只得由操作者自己掌握， 装 配好后， 若对设计结果不满意又要重新对各零件进 行设计 , 增 , 删 ,改 等繁琐的工作， 修改困难， 效率 低. 而产品的实际设计过程是一个复杂的创造性过 程. 可以分为功能设计 ,概念设计 ,详细设计以及设 计分析等阶段， 又称为 "自顶向下 " （Top down ） 设
2013 年第 1~2 期 （ 总第41- 42 期 ）
达州职业技术学院学报
机电与信息技术ຫໍສະໝຸດ 基于 自 顶向 下 的(
CAD 特 征建 模 及其 应 用
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子部件 (子装配体 ） 之间的位置关系 ,连接关系 , 配 合关系 . 位置关系 ,连接关系 ,配合关系及其它参数 通过几何约束或参数约束等来确定 . 其理论模型如 图 1 所示. 支持自顶向下的 CAD 技术具有如下优点： （1 ） 符合产品设计过程和设计人员的思维过 程. 设计产品时， 最初考虑的是产品应实现的功能. 最后才考虑实现这些功能的几何结构， 所以产品的 设计过程是一个从抽象到具体的渐进过程. （2 ） 便于实现多个子系统的协同， 实现并行设 计. 在产品设计的最初阶段， 即概念设计阶段， 就将 确定下来， 在进行任务分配时， 这些关键约束也同 时分配给各子系统， 这样， 各子系统才能很好地配 合， 避免发生冲突. （3 ） 为 DFx （DFA， DFM ） 等提供了条件 .能将前 期阶段的关键约束传递到后续设计阶段，这样， 在 后续设计中就可根据前期设计的约束要求进行可 行性评价， 从而实现面向装配的设计 （DFA ） 和面向 制造的设计 （DFM ） .
CAD,CAM建模技术
CAD/CAM建模技术及其发展1所谓CAD/CAM建模就是把人们想象出来的几何实体以计算机能够理解的方式进行确切的描述，从而在计算机内部构造成所想的实体。
在CAD/CAM系统中，产品或零部件的设计思想和工程信息是以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内部的，并经过适当转换提供给生产过程各个环节，从而构成统一的产品数据模型。
模型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。
所以CAD/CAM建模技术就是研究产品数据模型在计算机内部的建立方法，过程及采用的数据结构和算法。
2产品建模的方法及其发展：我们比较常用的方法有几何建模和特征建模。
几何建模技术推动了CAD/CAM技术的发展，而随着信息技术的发展及计算机应用领域的不断扩大，对CAD/CAM 系统的要求越来越高，又由于现有的CAD系统只是建立在对已存在对象的几何特征及拓扑关系描述的基础上，这些信息没有明显的功能，结构和工程定义，所以就推动了特征建模的发展。
特征建模是CAD/CAM的新里程碑，它除了包含零件的几何拓扑信息外，还包含了设计制造等过程所需要的一些非几何因素，它是更高层次上对几何形体上的凹腔，孔，槽等的集成描述3对几何建模和特征建模的简单描述：几何建模是目前市场上CAD/CAM系统用的最多的。
它是物体的描绘和表达建立在几何信息和拓扑信息处理的基础上的。
具体的讲，几何信息是指物体在空间的形状、尺寸及位置的描述。
几何信息包括有点、线、面、体的信息，但只用几何信息表示物体并不充分，常会出现物体表示的二义性。
拓扑信息：指构成物体的各个分量的数目及相互之间的连接关系。
因此拓扑关系允许三维实体随意地伸张扭曲、做弹性变形运动，但在三维实体上的不同点不可合并为一个点。
对于两个形状和大小不一样的实体的拓扑关系却可能是等价的，如立方体和圆柱体。
几何建模分为二维几何建模和三维几何建模，其中用得最多的当属三维几何建模，三维几何建模通常有线框建模，曲面建模，实体建模这三种。
基于STEP-NC的CAD特征建模
真正实 现无 缝集成 ，为网络 化的制 造奠定 了重 要 的基
础。
特征 等 ，其信 息主要 继承 原三 维造 型的几 何信息 ；操 作信 息则 又需要 有刀 具 、加工 方式 、工艺这 些信 息来 支撑 ，操 作信息 的各 个属性 信 息又是其 它各 类信 息的 父类 ，彼此 相互 联系 ，形成 了本 系统 的信息 结构 。而 形状 特征 是工件 上具 有特定 几何形 状 的部分 。加 工 目
维普资讯
第 ６期 （ 第 １ ５期 ） 总 ４ ２０ ０ ７年 ｌ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ．６ Ｄｅ ． ｃ
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ （ ０ ７ ０ — ０ ２ ０ １ ７ — ４ ３ ２ ０ ） ６ ０ ４ —３
者 不具有 一 一对应 的关 系 。这 主要 是 因为这里 的制造
ＩＯ一 １ ６ ９中的通 用标 准 （ ａｔ１ ） ｓ ４４ Ｐ ｒ ０ 和数 控 铣 削加 工
工 艺 （ ａｔｌ ） 基 础 上 ， 出 了 基 于 Ｓ Ｐ— ＮＣ 的 Ｐ ｒ １ 的 提 ＴＥ
特 征信息模 型 （ 图 １ ， 依据 其建立 了基 于 Ｓ Ｐ 见 ）并 ＴＥ － Ｎ 的特征 建模 系统 。 Ｃ ・
基 于 Ｓ Ｐ－ＮＣ 的 Ｃ ＴＥ － ＡＤ 特 征 建 模
周巧 玲 ，张 莉彦
（ 京 化 工 大 学 机 电 工程 学 院 ，北 京 １ ０ ２ ） 北 ０ ０ ９
摘要 ： 介绍 了 Ｃ Ｃ 系 统 数 据 输入 标 准 Ｓ Ｐ—ＮＣ的 概 念 、 点 以及 研 究 现状 ， 研 究 Ｓ Ｅ － Ｎ Ｎ ＴＥ 优 从 Ｔ Ｐ Ｃ标 准着 手 ， 根 据 Ｓ Ｐ标 准 的 原 理 及 方 法 学 ，通 过 运 用 Ｐｏ Ｅ 的 二 次 开 发 工 具 Ｐ ｏ ＴＯ ＫＩ ＴＥ ｒ／ ｒ／ ＯＬ Ｔ，并 利 用 动 态 链 接 库 （ Ｌ 方 式 实 现 使 用 ＶＣ ＋ ． Ｄ Ｌ） ＋ ６ ０的 ＭＦ Ｃ类 库 对 应 用 程 序 用 户 界 面 的 开 发 ， 立 基 于 Ｓ Ｐ～Ｎ 的 Ｃ 建 ＴＥ Ｃ ＡＤ 特 征
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• 当前制造业信息技术的现状是产品设计、分析、 加工、装配等分阶段构建模型信息，数据一致性 差、冗余度大、建模成本高；各种功能软件在异 构环境下运行，数据交换效率低，设计过程支持 的连续性差，产品信息难以集成与重用；
• 领域针对性强和系统开放性差是目前CAE技术的 特点，知识依赖于软件，效率依赖于经验，分析 的过程和结果融和与共享程度低，难以作为获取 产品设计创新知识的有效手段；
型） • 新型结构的模型将对制造业信息系统产生什
么样的影响？ ——研究模型对信息系统的作用机制
• 可否通过研究模型对信息系统的作用来研究 制造业信息系统演变发展的规律？
2020/2/28
★基本问题引出的相关研究课题
• 制造业信息系统的本质是什么？它的演变、 发展具有什么样的规律？
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五、产品信息建模理论与技术研究 的发展方向和趋势
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第一类讨论题
★几个基本命题
命题:模型是信息的载体；
命题:信息完备的产品信息模型是数字化设计理论、 方法和技术研究的核心；
命题:产品信的集合。
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★基本命题导致的推论
• 制造企业的技术与管理活动都是围绕产品展 开的，制造业信息系统必然以处理、保存产 品信息为其核心，同时不能忽视人的活动的 影响。由于产品信息模型包含了产品完备的 信息，所以制造业信息系统应以产品信息模 型和人的活动为核心。
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★推论引发的几个基本问题
• 什么样的模型才能完整表达产品信息？ ——创新模型的结构（“一元四体”模
等）； – 零件工况要求（受力、冲击、各种相互作用等）； – 零件工艺要求（加工方法、工序、切削用量等）； – 产品管理要求（BOM、保管、运输、维护等）。
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第3章 CAD特征建模技术
三、现代设计方法与先进制造技术对模型信息的需求
•产品的生命周期： 设计——制造——使用——维护——报废
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• 异构平台信息的严重分割和领域深层知识的高度 依赖，致使目前的CAD/CAE/CAM技术实质上只 能是异构软件功能的堆积，远不是模型、信息、 知识和过程的有机集成，结果形成人们常说的 “自动化孤岛”，这些自动化孤岛花费了大量的 资金和人力，却没有为企业的整体效益带来太多 的改善，在这样的环境下，同一信息往往需要多 次输入，数据冗余度大，生成大量的垃圾信息。
•设计-CAD，分析-CAE，工艺-CAPP,虚拟样机-VP等 •制造-CAM，测量-CAT，质量控制-CAQ，装配-DFA等 •产品数据管理——PDM（PLM）
◆ CAD模型是有关产品本身 •基于网络的协同设计技术
技术信息的源泉，也是 •CIMS工程
管理信息的核心 •企业资源计划——ERP
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2020/2/28
四、目前我国CAD及相关技术的现状
• 我国制造企业几乎清一色使用PRO/E、UG、 CIMATRON等软件进行2D绘图和3D建模，NC编 程、CAD/CAM集成等也是国外软件的一统天下 ；
• 制造业技术复杂，经验依赖性强，CAD/CAE/CAM 软件蕴含的产品设计深层次数据、经验和知识是花 钱买不到的，国外对高、精、尖技术的封锁正阻碍 我们在关键领域技术进步的速度；
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• 我们应当看到当前的CAD/CAE/CAM软件技术仍 然难以解决复杂产品设计信息、知识和过程的不 能合理配置、高效利用、有效集成、充分重用的 问题。因而，国际制造业信息化领域正孕育着新 一代软件架构技术和建模标准的变革，为立足创 新开发复杂产品数字化设计新一代软件支撑技术， 提升我国制造业数字化设计水平带来了难得的机 遇。
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• 以资源可重用、系统可重构为模式的复杂产品建 模、分析、仿真、优化一体化的设计技术已成为 国际数字化设计技术发展的重要趋势。如何在产 品数字化设计中充分发挥产品模型的信息载体和 支撑作用是资源可重用的核心问题；系统可重构 的本质是在充分保障现有系统用户利益基础上实 现的有效信息、经验、知识等的融合与重用，产 品信息模型是符合用户利益的集成与继承合理粒 度。因而，以模型为基础的信息集成与继承理论、 方法和实现技术研究处于新一代数字化设计技术 研究领域的核心地位。
• 实体模型（Solid Model）——几何和拓 扑意义上完备的设计模型
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二、何谓产品（零件）信息模型？
– 产品可视化模型（几何、线型、颜色、图层等）； – 产品材料及其性能（材料种类、比重、模量等）； – 零件精度要求（尺寸公差、形位公差、粗糙度等）； – 零件功能要求（运动副、自由度、传递运动、动力
产品建模研究存在的主要问题
• 一是缺乏对产品模型形成过程和设计结果的描述。 各个分离阶段的设计结果没有在统一的模型中保 存，也不利于设计过程管理，难以支持设计信息 重用的需求；
• 二是没有发挥产品模型的信息载体作用；
2020/2/28
• 三是目前的CAD建模技术不能实现产品设计信息 的跟随性、时效性、低成本共享性、融合性和重 用性等，为汽车等复杂产品研发要求的“创造 性”、“协同式”、“综合性”、“虚拟式”、 “智能化”等新型工作方式提供“即时可得”的 有价值信息、知识和过程支持，更好地满足制造 业发展对信息技术的需求。
一、模型的种类
{ 1、实物模型
静态模型
动态模型
{ 2、符号模型
数学、几何模型 物理、化学模型
经济、管理模型等
{ 3、可视化模型
描述客观规律
替代实物模型（虚拟）
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• 线框模型（Wire Frame Model）——支 持简单的图形表示
• 表面模型（Surface Model）——准确表 示物体表面，如曲线、曲面
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• 在数字化设计单元软件技术上的先发优势不仅导 致了欧美国家在基础功能支撑软件市场上的垄断 地位，而且由于数字化设计领域知识和经验相关 性大的特点，还将进一步导致我国无法通过产品 研发阶段的信息集成与继承获得数字化设计的后 发优势，威胁我国在众多重要领域的技术安全， 甚至国防技术的安全。