CAD造型技术详解：从线框到参数化设计

"《计算机辅助工程》2-2章节，由机电工程学院制造工程系的高伟强博士编写的关于CAD造型与设计技术基础的资料。" 计算机辅助工程（Computer-Aided Engineering，简称CAE）是一项利用计算机软件进行工程设计、分析和模拟的技术。在本章节中，高伟强博士详细阐述了CAD造型与设计技术的基础知识。 2.2CAD造型与设计技术基础主要涵盖以下几个方面： 1. 概述：产品造型是CAD技术的核心，它区别于其他计算机应用的关键特征在于其几何造型技术。造型技术的发展历程包括二维造型、线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型以及参数化和变量化造型。 2. 线框造型技术：线框造型通过基本的线元素（如直线、圆弧、点和自由曲线）构建产品的轮廓框架。这种造型方法数据结构简洁，以边表和点表的形式存储，支持多视图和透视图的生成，对硬件要求相对较低。 线框造型有以下优点： - 所需数据量小，运算简便，占用存储空间少。 - 能生成不同视角的视图并保持投影关系的一致性，便于工程图绘制，还能创建透视图和轴测图。 - 对硬件的要求不高，易于实现。 3. 曲面造型技术：用于创建复杂的非平面表面，例如汽车车身或飞机机翼的流线型表面。它涉及到高级的数学模型，如NURBS（非均匀有理B样条）曲线，提供更精确的形状描述。 4. 实体造型技术：通过组合不同的几何体，如长方体、球体等，形成闭合的三维实体模型。实体造型能够进行碰撞检测和体积计算，适用于结构分析。 5. 特征造型技术：基于产品设计中的典型特征，如孔、槽、凸台等，进行快速建模。特征可被重复使用，提高设计效率。 6. 参数化与变量化造型技术：允许设计师设定模型参数，当参数改变时，模型会自动更新。这种方法提高了设计的灵活性和可修改性。 7. 装配造型技术：用于组合多个部件形成一个完整的装配体，常用于机械设备或复杂系统的虚拟组装，检查干涉和配合问题。 这些造型技术的发展极大地提升了工程设计的效率和精度，使得复杂的产品设计和分析变得更加便捷。通过CAD系统，工程师能够快速地迭代设计，减少物理原型的制作，降低开发成本，并提前发现潜在的设计问题。