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基于继电控制的一阶加纯滞后模型的辨识方法
□ 郝朝辉 靳斌 王洪梅 刘正宣
摘　要:时滞现象是造成系统不稳定和性能变差的重要因素，为了系统的分析与综合，本文提出了一种基于继电控制的一阶延迟系统的辨识方法。通过对被辨识系统加入继电控制，可以得到输出响应的采样值，并结合控制量得到一组线性方程组，对线性方程组应用最小二乘法进行求解，得到一阶加延迟模型的参数。通过仿真表明这种方法具有较高的精度，且易于实现。
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典型的一阶惯性环节的传递函数为（)。
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典型的一阶惯性环节的传递函数为(&&)。&&
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1在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运算放大器作放大电路的原因是其上限截止频率太低，难以产生高频振荡信号。
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CAD数据接口，系统优化，图形发布等资料！
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1。CAD中若干接口问题的研究&&
一个功能完善的CAD系统可能包括很多独立的模块，如设计计算、图形处理、数据管理、校核计算、有限元分析、设计优化、数控代码输出等。一些现成的软件系统往往只是针对某一类问题而设计的，如图形软件（AntoCAD等）有很强的图形生成和编辑能力，有限元分析系统（如 ANSYS等）擅长有限元分析计算，数据库管理系统（如dBASE等）适合于建立和管理数据库，我们可以利用这些现成的资源，作为的某些功能模块，使这些不同的系统间的数据相互交换，是实现大CAD系统或CAD／CAM集成的基础性课题之一。
所谓数据转换接口，实际上是一种能够实现两个以上系统间信息交换的程序或方法。数据转换接口的核心内容就是由其中一个系统（文件）读出信息，将信息写入另一个系统（文件）。
二、Windows系统提供的数据交换工具
在介绍这些CAD系统之间的接口之前，让我们先来看一下Windows系统提供的数据交换工具：剪贴板、OLE技术等。Windows应用程序具有复制、粘贴等功能，这是由应用程序所提供、Windows系统所支持的一种静态数据交换工具。由于剪贴板支持多种数据格式，许多不同的应用程序可以用其交换不同格式的数据，利用剪贴板工具，可以完成CAD中复合文档的大部分工作，我们知道，CAD中的复合文档内容包含多种格式，除文本外，往往还包含有图形、表格等，利用不同的软件系统完成不同格式的内容，再通过剪贴板工具将不同格式的内容组合成一体。作为数据交换的中介——剪贴板只是内存当中的一块区域，因此，在任一时刻，剪贴板中只能保存至多一个数据块，旧的数据总是不断的被新的数据所覆盖。
Windows中提供的另外一个数据交换工具OLE（对象的链接与嵌入）技术。它使主应用程序与被链接的对象之间建立一种通信关系，主应用程序不必知道有关对象的更多细节，但却可以在自己内部通过与对象关联的应用程序建立联系，从而操纵被链接的对象。当然，这样的应用程序本身必须支持OLE技术。值得重点指出的是对象链接与嵌入之间的区别，链接一个对象到主应用程序中，只是在主应用程序中建立了一个指向对象原始数据的指针，并在主应用程序中形成一个内容映射，对象原始数据本身并没真正存到主应用程序中，这样，主应用程序完成后，占用空间较少。但嵌入对象是将对象本身内容加人主应用程序，并且附加了有关加载对象的信息，因而生成的文件往往较大，占用空间较多。另外还须注意的是：链接的对象在主应用程序中被修改后，对象的原始数据也会随之改动，同样，对象原始文件的修改也会引起被链接对象的改动，但嵌入对象和原始数据之间却是相互孤立的，二者的修改相互都不影响。
Windows中提供的以上数据交换工具是通用的，不仅适用于CAD系统，其它Windows环境下的软件系统之间也是适用的。
三、CAD系统之间信息交换标准
作为预备知识，让我们先来看一下不同CAD系统之间的信息交换标准。
IGES：是美国国家标准局和工业界共同制定的，它以产品设计图样为直接处理对象，规定了图样数据交换文件的格式规范。现有的不同公司开发的CAD软件，其内部图样数据贮存各不相同，但都可以遵循IGES标准的规定，将其内部图样数据库的数据转换为符合IGES标准的数据文件输出，也可以接受IGES格式的数据文件输入。这样，经过IGES格式数据文件的中介作用，就可以实现在不同CAD系统之间交换设计图样信息。其数据交换关系如图1所示。
图1 数据交换关系
这个标准不仅对图形而且对产品设计和制造中的定义数据规定了统一标准格式，它是独立于具体系统的。采用IGES标准文件将系统A中的信息传送到系统B中时，要先将系统A中的信息转换成IGES标准描述，然后再将IGES标准数据文件转换为系统B中的数据文件。
IGES本身只是描述产品设计和制造信息的数据文件格式规范。它把对产品的定义或工程图样视作许多单元的集合。在IGES中，单元分为三大类：几何单元、标识单元和结构单元。属于几何单元的如定义产品形状的直线、圆及表面等；属于标识单元的如尺寸标注、标题栏等；属于结构单元的如子图形的形成，属性的定义等。
由于以下介绍的接口不以IGES文件为中性文件，故在此对IGES文件结构不作深入讨论，感兴趣的读者可参阅相关书籍。
DXF：DXF文件本来只是微机CAD软件AutoCAD用以将内部图样信息传递到外部的数据文件，不是由标准化机构制订的标准。但是，由于AutoCAD软件的流行，因而DXF文件也就成为事实上中性文件的一种类型。DXF文件是可读的，比IGES文件更简单易懂，但是DXF文件格式能定义表达的内容不如IGES丰富，DXF文件是一种ASC II码文本文件，其总体结构分为如下五个段：
1．标题段　有关图形的总体信息。如系统当前设置状态参数等。
2．表段 包括以下各项目的定义：线型表；图层表；字体表；视图表。
3．图块段　包括定义图块实体的描述。
4．实体段　图中各实体图表的具体描述。该段是DXF文件的核心部分。
5．文件结束标志EOF。
DXF文件的基本单位是组，每个组在DXF文件占二行，其首行是组码，第二行是组值。组码除用以表明组值数据类型外，还标明了该组的用途。组码和该组用途的关系是：
组码　　组的用途
0　　 标识图素实体、表项或文件头的开始，后随的文字标明具体对象
1　　 图素实体的文字说明
2　　 名称、属性、特征、图块名等
3～5　 其它文字或名称
6　　 线型名
7　　 实体名
8　　 图层名
9　　 变量名标识符（仅用于标题段）
10　　主X坐标（直线或文字起点、圆心等）
11～18　其它　X坐标
20　　 主Y坐标
21～28　其它 Y坐标
30　　 主Z坐标
31～36　其它　Z坐标
38　　实体的标高，如果非零的话
39　　实体厚度，如果非零的话
40～48　文字字符高，比例因数等浮点数数值
49　　重复性的值
50～58　角度值
62　　 颜色号
66　　实体跟随标志
70～78　整数值，如重复次数、标志位、模式等
所有的变量、表项、实体描述都是先由一个组给出名称，然后由若干个组说明其内容，由这些变量、表项、实体组成各个段。
四、图形系统与高级语言的接口
图形处理模块是CAD系统最基本的模块，是整个CAD系统显示、编辑和输出设计结果的环境，而高级语言在数值计算、数值分析方面有着无可比拟的优势。当我们要把已经完成的图形文件作进一步处理时，如对零件进行体积、重量或优化设计等计算时，那么，图形系统与高级语言的接口将是问题解决的关键，也就是说，我们必须把图形系统产生的图形文件转换为一种图形系统和高级语言都能识别的文件格式。根据是否通过中性文件，我们把这种接口的方法分为两类：间接型接口，直接型接口。
1．间接型接口
间接型接口实际上由两部分组成：第一部分接口实现图形系统二进制码图形文件与以 ASCⅡ码形式存放的国际标准化图形文件（如IGES文件或DXF文件）之间的相互转换；第二部分接口实现国际标准化图形文件与高级语言图形信息的相互转换。
第一部分接口一般是图形系统提供的，如 AutoCAD中的DWG文件与 DXF文件接口，在AutoCAD环境中，执行DXFOUT（或IGESOUT）命令，可将当前DWG格式文件输出转换为一个DXF（或IGES）文件；第二部分接口实现起来是比较容易的，因为国际标准化图形文件的数据格式是公开的，而且是以ASCⅡ码形式存放的。第二部分接口的实现实际上就是高级语言对一个己知格式的ASCⅡ码文件的读写操作。在具体应用中，也就是由高级语言开发的计算模块对ASCⅡ码文件的读写操作，获取图形中的相关数据，经过计算，得到最终结果或把优化设计后的数据写人ASCⅡ码文件，以达到修改图形的目的。在AUtoCAD环境中，运行DXFIN命令，可将修改后的ASCⅡ码文件重新转换成DWG格式文件，得到优化设计后的图形。
间接型接口的主要优点是设计简单，可移植性好。其缺点是转换步骤多，转换时间长，转换的实时性差。
2．直接型接口
直接型接口实际上是高级语言对结构复杂的二进制码图形文件进行的读写操作，该方法要求作者具有很高的文件处理能力，能够正确分析图形文件的数据结构。由于系统图形文件的数据格式一般是保密的，文件又是以二进制码的形式存放，分析起来非常困难。由于不同的图形系统存放图形文件的格式不一样，因此接口的可移植性也差。
但是直接型接口较之间接型接口具有转换步骤少，转换时间短，转换实时性好等优点。
由于DXF文件与IGES文件是大多数图形系统所支持的，而几乎所有的高级语言都能对ASC Il码文件进行读写操作，因此，上述介绍的间接型接口方法具有通用性。
3．生成自动绘图命令文件（*.SCR）
在AutoCAD中，还可以利用 SCR文件作为中性文件，由高级语言编程直接生成SCR文件，在AutoCAD中运行SCR文件绘制图形。AutoCAD提供的SCR文件是一种绘图命令集文件，类似操作系统中的批处理文件，可以执行某一预定任务的命令和参数序列。它也是一ASCⅡ码文件，在AutoCAD中用“SCRIPT”命令从指定的SCR文件中读出命令组，并执行。SCR文件格式为每一AutoCAD命令占一行，命令与参数用空格隔开，并严格遵循AutoCAD命令应答格式。例如用命令文件画出一边长为一个单位的正方形，然后加以擦除工作，可以编辑生成一名为TEST．SCR命令文件来完成。
LINE，，，10（画出正方形）
ERASE L（擦除）
在AutoCAD环境中，键入SCRIPT命令，如：
COMAND：SCRIPTJ
SCRIPT FILE（DEFAULT）（SCR文件名&缺省值&)：TESTJ
此时，TEST．SCR文件中的命令序列得到执行，绘出图形。
可以看出，在AutoCAD中，当需要将计算后的数据生成图形，采用高级语言直接建立SCR文件较之建立DXF文件或IGES文件更为简洁易懂。
五、DBF格式数据库与高级语言的接口
在CAD系统中，可以借用关系数据库作为CAD软件的数据库。为了在CAD环境下实时地生成、调用和更新数据，需要开发高级语言与数据库的接口。
DBF格式的数据库文件是最常用的数据库格式文件之一，它可由多种数据库软件创建，包括dBASE、Foxpro，乃至最新的面向对象的程序设计语言VisuI Foxpro、Delphi等。
这种格式的数据库文件与高级语言的接口方法也可分为直接型接口和间接型接口。
1.直接型接口
所谓直接型接口，就是不依赖于中性文件，由高级语言直接对数据库文件进行读写操作。当然，必须首先分析DBF文件的数据存储格式，也就是DBF文件的数据结构。通过分析，我们发现DBF文件的存储格式如图2所示。
图2 dBASE文件格式
　DBF文件分两部分：文件头部分存储记录的个数，每个记录的字段的个数，字段名等总体信息；文件的主体存储各个记录的内容。
接口程序的编制步骤如下：
(1) 由DBF文件建立线性链表。通过读取DBF文件头，可以知道记录的总体情况，然后分配内存空间，建立相应的数据结构；
(2) 编制对线性表进行删除、插入、遍历等各种操作的子程序；
(3) 将修改后的线性表写回DBF文件。
2．间接型接口
间接型接口就是数据的传递是通过中性文件来实现的。在绝大多数的数据库编程软件中，都有将数据库文件转换为文本文件的功能。文本文件即ASCⅡ码文件，是软件系统之间数据交换最基本的文件格式之一。
数据转换步骤如下：
(1) DBF文件转换为TXT文件
以dBASE为例，在dBASE中，可用“下述命令将DBF数据库文件内容输出到一文本文件中。
COPY TO（文件名）［FOR 〈表达式〉］[FIELD〈 字段名表〉][SDF]／［DELIMITED」
若在COPY命令中选用了选择项[SDF]或［DELIMITED」时，则产生一个文本文件。文件中的数据可以是当前数据库文件的部分数据或全部数据，取决于命令行中其它选择项的使用，系统会自动再此类文件名后加上扩展名．TXT。这两个选择项的区别在于：用［SDF］产生的是标准格式的数据文件，用［DELIMITED］产生的是通用格式的数据文件。
标准数据格式是：每一个记录定长；记录从文件头开始存放；每一个记录用回车换行结柬；各记录中的同一数据项的长度及类型都相同，不足的用空格补充。
通用数据格式是：数据项与数据项之间用逗号分开；字符型数据或逻辑型数据用单、双引号或其它限制符括起来；数字型数据不加任何限制符；记录可以定长，也可以不定长；在每个记录后面用回车换行结柬。
(2) 将TXT文件中的数据加人到DBF文件中
在dBASE环境下，利用APPEND命令可以把其它外部软件建立的扩展名为．TXT文件中的数据转移到数据库文件中。传递数据的要求是数据格式要匹配。命令如下：
APPEND FROM　〈文件名〉〔FOR 〈表达式〉］［SDF］／［DELIMITED］命令行中〈文件名〉所指出的文件为提供数据的文件（简称施主）；当前被打开的数据库文件为接受数据的文件（简称受主）。
如果指出了选择项［SDF］或［DELIMITED］，可以实现数据文件（.TXT文件）中的数据按规定的格式转移。特别需要指出的是，由于数据文件没有结构，所以数据是按位置转移的，这时要注意施主和受主在同一位置上的数据类型要一致，也就是说，若受主的第一个字段是材料，则施主在相应位置上也应该是与材料有关的数据。
概括的说，这种数据转换的过程如下：
(1) 将数据库文件内容输出到文本文件。
(2) 外部软件从文本文件中读取数据或对其进行处理。
(3) 将文本文件中的数据输入到数据库文件中。
3．数据库与面向对象编程语言的接口
随着软件技术的发展，在出现了面向对象编程的高级语言后，数据库与高级语言的接口问题似乎得到了完美的解决。
在最新出现的面向对象编程的语言如：Visul BASIC、Delphi中，已将数据库的操作完全融合进程序设计中，也就是说，这一类的编程语言既继承了以前高级语言的全部功能，又具备了数据库编程的能力。
用该类编程语言操作数据库文件，无需分析数据库文件的存储格式，在读写数据库内容上有了更大的灵活性，在程序设计中，只需在FORM(面向对象程序设计中程序界面的一个窗口)中加人数据源、数据库表、数据显示表格、数据库操作控制器等少许几个控件，然后将数据库表与相应的数据库文件相连接，便可在程序中随意操作数据库文件，因为对于连接并打开的数据库，每一个字段在程序中都是作为一个字段变量，可随意读写字段值。更值得称道的是，该类编程语言通过配备的数据库引擎，可以对多种格式的数据库文件进行操作。在开发数据管理与计算一体的CAD系统中，使用该类编程语言将是最佳选择。
原作者：青岛生建机械厂机械研究所　董玉集
来 源：CAD/CAM与制造业信息化
2。优化AutoCAD系统的方法&&
一、优化Windows系统
1.清理维护磁盘，优化Windows系统性能
如果AutoCAD发生故障，可能会导致非正常地退出交换文件，并丢失一些磁盘簇。Windows系统在启动时会自动检查丢失的磁盘簇。如果不想重新启动系统，则可从命令行运行chkdsk。
2.整理磁盘碎片，优化Windows系统性能
什么是磁盘碎片？同一磁盘文件的各个部分分散在磁盘的不同区域，当在磁盘中删除旧文件添加新文件就会产生碎片。它减慢了磁盘的访问速度，降低了磁盘的综合性能。就如同一本小说不是印刷在连续的页面上，而是每隔几行需要出现“转到xxx页”。AutoCAD在运行时，需要在磁盘中创建一定的临时文件，倘若分布于磁盘碎片之中，自然降低速度。
运行“磁盘碎片整理程序”整理磁盘碎片？
二、优化AutoCAD系统
1.优化AutoCAD R13或早期版本创建的二维多段线和关联填充
自R14版起，AutoCAD以一种优化格式创建二维多段线和关联填充，这种优化格式可以节省内存和磁盘空间。请使用CONVERT命令更新AutoCAD R13及其早期版本创建的填充图案或多段线。
2.删除图形数据库中没有使用的命名对象，有效缩减图形文件尺寸
随着时间流逝，图形中可能会积累一些无用的命名对象（不在图中绘制出的对象）。例如，图形文字不再使用的文字样式，或者不包含任何图形对象的图层；更有甚者，包含巨大的未使用的图块等。清理操作只删除一个层次的引用。可能需要重复执行三次以上方可彻底完成清理操作。注意若在开始绘图时，执行清理废料，可能会清理掉已定义的绘图模板。
3.编组会严重影响选择类操作的速度，应删除
编组是已命名的对象选择集，与未命名的选择集不同，编组是随图形保存的。编组是属于命名对象，但可惜不能够用PURGE命令清除。如果删除一个对象或把它从编组中删除使编组为空，那么编组仍保持原定义。如若存在大量空的编组，严重影响选择速度。
4.网络版优化
AutoCAD无论是安装在网络服务器上，还是安装在客户端工作站上，用户都可以共享服务器硬盘上的数据并且把不希望共享的图形储存在本地硬盘上。两种方法各有其优点。在客户端工作站上安装AutoCAD可以优化网络性能。在服务器上安装AutoCAD可以让用户共享一份可执行文件，从而节省磁盘空间并使软件的安装和升级大大简化。也可以根据自己的网络配置，把客户端安装和服务器上安装结合起来。
5.按需加载和优化外部参照的性能
通过结合使用按需加载和保存索引的图形，可以提高包含外部参照的图形的性能。打开按需加载时，如果索引已保存到参照图形中，AutoCAD将只从参照图形中把与重生成当前图形有关的数据加载到内存中。换句话说，被参照的材料是根据需要读取的。按需加载的优异性能表现在：（1）剪裁外部参照以显示它的一小部分，并且空间索引已保存在外部参照图形中；（2）冻结外部参照的几个图层，并且图层索引与外部参照图形共同保存。
6.将其他几何图形加载到局部打开的图形中
如果处理一个很大的图形，可以使用“局部打开”选项选择图形中要处理的视图和图层中的对象（仅限于图形对象）。在图形被局部打开后，可以使用PARTIALOAD命令将其他几何图形从视图、选定的区域或图层中加载到图形中。
7.其他操作技巧
(1)冻结或关闭图层　冻结图层时AutoCAD不刷新被冻结图层上的物体数据库，从而提高速度。关闭图层时，方便操作，不需重新生成。
(2)关闭可见元素　图形的复杂程度会影响AutoCAD刷新屏幕或处理命令的速度。如果需要提高程序的性能，可关闭文本、线宽、填充、亮显选择内容以及点标记。
(3)改变临时交换文件位置　Windows的Temp目录是临时交换文件的缺省位置。可以在“选项”对话框的“文件”选项卡中找到“临时图形文件位置”，通过增加记录项可以指定不同的目录。
(4)管理光栅图像，如：临时卸载图像，拆离图形中不再需要的图像，控制图像显示质量。
(5)临时卸载外部参照。
(6)使用SHX字体替换TTF字体。
(7)控制合适的显示性能。
☆运用虚拟屏幕，减少重生成。
☆显示精度。可以使用VIEWRES命令和FACETRES系统变量控制圆、圆弧和椭圆的显示精度。
☆禁止带光栅图像平移和缩放。系统变量RTDISPLAY=1。
☆仅亮显光栅图像边框。IMAGEHLT=0。
☆关闭实体填充。FILLMODE=0。
(8)添加RAM是最有效的提高系统性能的方法。安装更多的RAM可以降低AutoCAD使用临时交换和页调度的需求，达到优化性能的目的。
(9)若内存较小时，使用永久交换文件，其速度比临时交换文件的速度更快。硬盘预留一定的空间，以备系统缓冲之用。
(10)对于很大的三维图，强迫AutoCAD将模型空间的对象看作二维的对象可以更有效地利用内存。相关系统变量是TREEMAX和TREEDEPTH。
三、扩充软件，丰富专业知识
(1)采用基于AutoCAD平台的专业软件。AutoCAD可以绘制任意复杂的图形，但AUTODESK从来不推荐用户用最基本的命令一笔一划地绘图。
(2)运用正版软件，支持CAD事业的发展，新的产品必将提升您公司的生产力。
(3)做好工作组或公司内部的系统规划，充分利用用户定制的优势。
(4)参加AUTODESK认证培训，整体提高CAD设计队伍的能力。
原作者：深圳职业技术学院 章斌全
来 源：CAD/CAM与制造业信息化
3。AutoCAD图形的网上发布&&
随着信息时代的到来和网络技术的发展，企业内和企业间的协同设计变成了一种必然的趋势，如何快速、高效地共享设计信息成为亟待解决的问题。笔者认为，利用Internet发布CAD图样是较好的解决办法。
在众多的CAD软件中，Autodesk公司开发的AutoCAD易于使用、功能完善，受到了设计人员的普遍欢迎，由此AutoCAD的DWG格式成为了二维工程图事实上的一种标准。虽然DWG文件可以放置到网上，但在网页中无法直接浏览图样。本文介绍了使用DWF格式进行工程图网上发布的方法。
二、CAD图形格式
图形文件按存储方式主要分两大类。
(1)光栅文件　通过屏幕像素的位置和颜色来显示实体，如BMP、JPG、PNG、FLC和GIF等格式。这种文件可以被许多的软件使用，其中的大多数可以直接放置于网上，虽然AutoCAD也可以用光栅文件的格式输出图形，但是精度不能保证。
(2)矢量文件　使用对象和方向来共同表示实体，矢量图与屏幕上的像素没有直接关系，显示器上的像素只是用于显示简单图形。矢量图可以在无任何精度损失的前提下进行压缩、打印，AutoCAD的DWG和DXF文件都采用这种格式。
Autodesk公司开发了一种DWF格式，它虽然也是一种矢量文件，但与DWG文件相比，DWF有以下的特点：
(1)比DWG格式的文件尺寸小。与相同内容的DWG文件相比，尺寸仅有DWG文件的1/8，很适于网上传输和浏览。
(2)有良好的安全性。DWF可以嵌入到AutoCAD之中，编辑时需要使用第三方软件进行转换。从而保证了文件的版权。
(3)DWF不显示渲染效果。它是二维结构的文件，不能表示三维数据。
(4)不支持直接浏览，要下载Whip!插件。对于使用IE的用户在安装AutoCAD的同时会自动的安装ActiveX控件，用于支持DWF文件的查看。Whip!插件的下载地址是https:\\www.autodesk.com\whip。
由此看来，DWF格式是与其他设计人员共享图形信息的理想方式。
三、制作DWF文件
1.DWF格式概述
在AutoCAD R14中，DWF文件是通过Export命令生成的，而在AutoCAD 2000中是使用Eplot特性发布电子图形(即DWF文件)的，AutoCAD 2000中包括两个可以创建DWF文件的eplot.pc3文件和Classic.pc3文件。Classic.pc3配置文件的输出以黑色为图形背景，ePlot.pc3文件创建具有白色背景和图纸边界的DWF文件。
2.有关DWF的配置
对于DWF文件,可以像一般打印机那样对其进行配置，如图1所示。&&
图1 DWF文件属性设置
(1)压缩的设置　在缺省情况下，DWF文件都是以压缩二进制格式输出的。压缩不会丢失任何数据，对于绝大多数DWF文件都推荐使用压缩格式。也可以创建不压缩的二进制文件或不压缩的文本文件。这些设置可以在创建或编辑ePlot配置文件时指定。
(2)分辨率的设置　DWF文件的分辨率越高，其精度越高(可以观察得更仔细)，但是文件尺寸也越大，受网上传输速度的限制也越大。所以对于大部分的图形而言，中等或中低等分辨率设置已经足够。如果图形中包含较大、较多、较细小的几何图形(如城市细节地图、某些设备的全装配图等)，可以使用比较高的分辨率设置。
(3)附加设置　创建DWF文件的同时还可以指定DWF的背景色、包含的图层、缩放比例和测量等信息。
3.DWF文件的生成
设置完成以后，就可以打印到文件了，在对话框中可以设置打印区域的大小、文件名等,如2所示。应该注意线宽信息的设置。
图2 打印文件选项
如选择不打印线宽，系统将采用0.06英寸的缺省设置进行打印。反之可以在一定程度上显示线宽，但是DWF对于线宽的支持能力还不是很好，尤其是在放缩时线宽会不成比例的放缩，所以要看自己的需要而定。
4.文件的网上实现
DWF图形的网上查看有两种办法。
(1)由于在生成DWF的同时就含有html的格式信息，所以可以使用如下的语句，直接将DWF连接于网页之中(作为一页显示)：&A HREF=” file://F: \XuMaoFeng\TuPian.DWG ?option=value&option=value”&
　option的取值包括：
　☆ View　指定显示的视图位置；
　☆ NamedView　表示已命名的视图；
　☆ UserInterface　是否包含用户界面；
但是对于网页而言，需要对网页有一个向导(前进、后退等)，所以一般应把DWF文件嵌入到网页之中。
(2)使用&object&将DWF加入到网页中
id=”TuPian”
classid=clsid:B2BE75F3–9197-11CF-ABF4-&&
codebase=ftp://ftp.autodesk.com/pub/whip/whip.cab#4,0,42,102”(在没有插件时指定位置)
width=”255”
height=”167”
&ltARAM NAME=&Filename&　VALUE=&file://F:\XuMaoFeng\TuPian.DWG&&
&ltARAM NAME=&View& VALUE=&100+200+300+400&&
&ltARAM NAME=&NamedView& VALUE=&view1&&
&ltARAM NAME=&LayerOn& VALUE=&layer1,layer2&&
&ltARAM NAME=&LayerOff& VALUE=&layer3&&
&PARAM NAME=&UserInterface& VALUE=&on&&
&PARAM NAME=&BackColor& VALUE=&255&&
&embed name=” TuPian”
pluginspage=https://www.autodesk.com/products/whip” (在没有插件时指定位置)
height=167
src=&file://F: \ XuMaoFeng \ TuPian.DWG&
view=&100+200+300+400&
namedview=&view1&&&
layeron=&layer1,layer2&
layeroff=&layer3&&&
userinterface=&on&
backcolor=&255&&
因为考虑到用户使用的浏览器的多样性，所以在上面的代码中进行了两次定义，其中&object&用于IE浏览器中，&embed&用于NetScape浏览器。读者也可以使用Microsoft Visual InterDev软件中的whip控件将DWF嵌入到网页中。
5.Whip插件及对DWF文件的控制
Autodesk Whip!插件可以在VB、VC等支持ActiveX的软件中使用，DWF文件是与其他不用AutoCAD的人员共享AutoCAD图形文件的理想方式。由于WHIP!界面简单易用，甚至不懂CAD技术都可以很容易地查看DWF文件并在图形中定位。在IE中安装了该插件后，用户可以打开、查看和打印DWF文件，同时支持实时平移和缩放，可以控制图层、命名视图和嵌入超级链接的显示。
在DWF图形上右击鼠标，将弹出如图3所示的菜单，下面介绍几个重要的方法。
图3 观看DWF文件时的操作菜单
(1)保存文件(Save As)　为了实现图形的共享，可以将网上显示的图形下载。可以选择DWG、DWF、BMP格式进行保存。需要注意与下载DWG和转换BMP文件不同的是，只有DWG文件的子目录下包含DWG文件副本时，该DWG文件才能保存为DWG格式。
(2)视图的操作(Named Views)　对于命名了多个视图的DWF图形，可以在对话框中选择以恢复相应的视图，如图4所示。但是可以保存于DWF文件的命名视图要受到如下的限制：
1)命名视图与创建DWF时的当前UCS相关。相对其他UCS坐标的命名视图不包含在DWF文件中。
2)如果在模型/图纸空间中生成DWF，则仅把相应空间的命名视图写到DWF文件中。
3)如果命名视图落在DWF的打印范围之外，则不把它包含到DWF文件中。
4)每个DWF文件都有一个INITIAL视图，它对应于原始文件在创建时的视图。
图4 视图选择
(3)对层的控制(Layers)　如果DWF文件中包括图层信息，那么我们就可以对图层进行控制(主要是打开/关闭图层)，如图5所示。对于没有图形元素的图层不会包含在DWF中。
图5 对层的控制
信息时代产品制造需要协作和共享，过去那种包打天下的时代一去不复返了。AutoCAD图形的网上发布对于建立网上的CAD图形库是很有效的，它为更方便地共享和协作工程设计以及开展工程图学的网络远程教育提供了基础。通过在网上发布DWF格式的图形，世界各地的AutoCAD用户都可以查看这些图形。此外，还能控制其他用户是否具有足够的权限访问实际的图形文件，而这仅取决于是否将原始的DWG文件存储于网上而已。
原作者：中国矿业大学机电学院　 徐茂峰 张义 李爱军
来 源：CAD/CAM与制造业信息化
4。CAD 技术发展历程概览&&
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作者:yifuncad&&来源:CAX资讯论坛&&类别:其它CAX文章&&日期:& &
　　CAD技术起步于50年代后期。进入60年代，随着在计算机屏幕上绘图变为可行而开始迅速发展。人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、绘制精度低的传统手工绘图。此时CAD技术的出发点是用传统的三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。&&
　　在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是图板的替代品，即：意指Computer Aided Drawing(or Drafting)而非现在我们经常讨论的CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持 续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。早期应用较为广泛的是CADAM软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是 Autodesk公司的AutoCAD软件。在今天中国的CAD用户特别是初期CAD用户中，二维绘图仍然占有相当大的比重。&&
1. 第一次CAD技术革命──“贵族化”的曲面造型系统&&
　　60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统。这种初期的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAM及CAE均无法实现。&&
　　进入70年代，正值飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。此间飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。设计者对自己设计的曲面形状能否满足要求也无法保证，所以还经常按比例制作油泥模型，作为设计评审或方案比较的依据。既慢且繁的制作过程大大拖延产了产品的研发时间，要求更新设计手段的呼声越来越高。&&
　　此时法国人提出了贝赛尔算法，使得人们在用计算机处理曲线及曲面问题时变得可以操作，同时也使得法国的达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统CADAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA。它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命，改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式。&&
　　此时的CAD技术价格极其昂贵(也许还有人记得，曾几何时，在国内租用一套CATIA的年租金即需15～20万美元)，而且软件商品化程度低，开发者本身就是CAD大用户，彼此之间技术保密。只有少数几家受到国家财政支持的军火商，在70年代冷战时期才有条件独立开发或依托某厂商发展CAD技术。例如：&&
CADAM 由美国洛克希德(Lochheed)公司支持&&
CALMA 由美国通用电气(GE)公司开发&&
CV 由美国波音(Boeing)公司支持&&
I-DEAS 由美国国家航空及宇航局(NASA)支持&&
UG 由美国麦道(MD)公司开发&&
CATIA 由法国达索(Dassault)公司开发&&
　　这时的CAD技术主要应用在军用工业。但受此项技术的吸引，一些民用主干工业，如汽车业的巨人也开始摸索开发一些曲面系统为自己服务，如：&&
大众汽车公司 SURF&&
福特汽车公司 PDGS&&
雷诺汽车公司 EUCLID&&
　　另外还有丰田、通用汽车公司等都开发了自己的CAD系统。由于无军方支持，开发经费及经验不足，其开发出来的软件商品化程度都较军方支持的系统要低，功能覆盖面和软件水平亦相差较大。&&
　　曲面造型系统带来的技术革新，使汽车开发手段比旧的模式有了质的飞跃，新车型开发速度也大幅度提高，许多车型的开发周期由原来的6年缩短到只需约3年。CAD技术给使用者带来了巨大的好处及颇丰的收益，汽车工业开始大量采用CAD技术。80年代初，几乎全世界所有的汽车工业和航空工业都购买过相当数量的CATIA，其结果是CATIA跃居制造业CAD软件榜首，并且保持了许多年。最近几年，从造型理论上来说，CATIA并没有突破性的进展，CAD技术本身已相对落后。达索公司公布的96年营业额只有2.68亿美元，这并不足以使其稳据世界排名第二的位置。但其庞大用户群的巨大惯性以及由IBM提供的约3亿美元的强有力系统集成支持，使得它依然排在CAD行业前列。&&
2. 第二次CAD技术革命──生不逢时的实体造型技术&&
　　80年代初，CAD系统价格依然令一般企业望而却步，这使得CAD技术无法拥有更广阔的市场。为使自己的产品更具特色，在有限的市场中获得更大的市场份额，以CV、SDRC、UG为代表的系统开始朝各自的发展方向前进。70年代末到80年代初，由于计算机技术的大跨步前进，CAE、CAM技术也开始有了较大发展。SDRC公司在当时星球大战计划的背景下，由美国宇航局支持及合作，开发出了许多专用分析模块，用以降低巨大的太空实验费用，同时在CAD技术方面也进行了许多开拓；UG则着重在曲面技术的基础上发展CAM技术，用以满足麦道飞机零部件的加工需求；CV和CALMA则将主要精力都放在CAD市场份额的争夺上。&&
　　有了表面模型，CAM的问题可以基本解决。但由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利，最大的问题在于分析的前处理特别困难。基于对于CAD/CAE一体化技术发展的探索，SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件──I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。它代表着未来CAD技术的发展方向。基于这样的共识，各软件纷纷仿效。一时间，实体造型技术呼声满天下。可以说，实体造型技术的普及应用标志CAD发展史上的第二次技术革命。&&
　　但是新技术的发展往往是曲折和不平衡的。实体造型技术既带来了算法的改进和未来发展的希望，也带来了数据计算量的极度膨胀。在当时的硬件条件下，实体造型的计算及显示速度很慢，在实际应用中做设计显得比较勉强。由于以实体模型为前提的CAE本来就属于较高层次技术，普及面较窄，反映还不强烈；另外，在算法和系统效率的矛盾面前，许多赞成实体造型技术的公司并没有下大力量去开发它，而是转去攻克相对容易实现的表面模型技术。各公司的技术取向再度分道扬镳。实体造型技术也就此没能迅速在整个行业全面推广开。推动了此次技术革命的SDRC公司与幸运之神擦肩而过，失去了一次大飞跃的机会。在以后的10年里，随着硬件性能的提高，实体造型技术又逐渐为众多CAD系统所采用。&&
　　在这段矛盾碰撞、技术起伏跌宕时期，CV公司最先在曲面算法上取得突破，计算速度提高较大。由于CV提出了集成各种软件，为企业提供全方位解决方案的思路，并采取了将软件的运行平台向价格较低的小型机转移等有利措施，一跃成为CAD领域的领导者，市场份额上升到第1位，兼并了CALMA公司，实力迅速膨胀。&&
3. 第三次CAD技术革命── 一鸣惊人的参数化技术&&
　　正当CV公司业绩蒸蒸日上以及实体造型技术逐渐普及之时，CAD技术的研究又有了重大进展。如果说在此之前的造型技术都属于无约束自由造型的话，进入80年代中期，CV公司内部以高级副总裁为首的一批人提出了一种比无约束自由造型更新颍、更好的算法──参数化实体造型方法。从算法上来说，这是一种很好的设想。它主要的特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。&&
　　当时的参数化技术方案还处于一种发展的初级阶段，很多技术难点有待于攻克。是否马上投资发展这项技术呢？CV内部展开了激烈的争论。由于参数化技术核心算法与以往的系统有本质差别，若采用参数化技术，必须将全部软件重新改写，投资及开发工作量必然很大。当时CAD技术主要应用在航空和汽车工业，这些工业中自由曲面的需求量非常大，参数化技术还不能提供解决自由曲面的有效工具(如实体曲面问题等)，更何况当时CV的软件在市场上几乎呈供不应求之势，于是，CV公司内部否决了参数化技术方案。&&
　　策划参数化技术的这些人在新思想无法实现时，集体离开了CV公司，另成立了一个参数技术公司(Parametric Technology Corp.)，开始研制命名为Pro/E的参数化软件。早期的Pro/E软件性能很低，只能完成简单的工作，但由于第一次实现了尺寸驱动零件设计修改，使人们看到了它今后将给设计者带来的方便性。&&
　　80年代末，计算机技术迅猛发展，硬件成本大幅度下降，CAD技术的硬件平台成本从二十几万美元一下子降到只需几万美元。一个更加广阔的CAD市场完全展开，很多中小型企业也开始有能力使用CAD技术。由于他们设计的工作量并不大，零件形状也不复杂，更重要的是他们无钱投资大型高档软件，因此他们很自然地把目光投向了中低档的Pro/E软件。了解CAD市场的人都知道，它的分布几乎呈金字塔型。在高端的三维系统与低端的二维绘图软件之间事实上存在一个非常大的中档市场。PTC在起家之初即以瞄准这个充满潜力的市场，在“旧时王榭堂前燕”尚未来得及“飞入寻常百姓家”之时，迎合众多的中小企业上CAD的需求，一举进入了这块市场，获得了巨大的成功。进入90年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出其在许多通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。踌躇满志的PTC先行挤占低端的AutoCAD市场，致使在几乎所有的CAD公司营业额都呈上升趋势的情况下，Autodesk公司营业额却增长缓慢，市场排名连续下挫；继而PTC又试图进入高端CAD市场，与CATIA、I-DEAS、CV、UG等群雄逐鹿，一直打算进入汽车及飞机制造业市场。目前，PTC在CAD市场份额排名上已名列前茅。可以认为，参数化技术的应用主导了CAD发展史上的第三次技术革命。&&
4. 第四次CAD技术革命── 更上层楼的变量化技术&&
　　参数化技术的成功应用，使得它在90年前后几乎成为CAD业界的标准，许多软件厂商纷纷起步追赶。但是技术理论上的认可并非意味着实践上的可行性。由于CATIA、CV、UG、EUCLID都在原来的非参数化模型基础上开发或集成了许多其它应用，包括CAM、PIPING和CAE接口等，在CAD方面也做了许多应用模块开发。重新开发一套完全参数化的造型系统困难很大，因为这样做意味着必须将软件全部重新改写，何况他们在参数化技术上并没有完全解决好所有问题。因此他们采用的参数化系统基本上都是在原有模型技术的基础上进行局部、小块的修补。考虑到这种“参数化”化的不完整性以及需要很长时间的过渡时期，CV、CATIA、UG在推出自己的参数化技术以后，均宣传自己是采用复合建模技术，并强调复合建模技术的优越性。&&
　　这种把线框模型、曲面模型及实体模型叠加在一起的复合建模技术，并非完全基于实体，只是主模型技术的“雏形”，难以全面应用参数化技术。由于参数化技术和非参数化技术内核本质不同，用参数化技术造型后进入非参数化系统还要进行内部转换，才能被系统接受，而大量的转换极易导致数据丢失或其它不利条件。这样的系统由于其在参数化技术上和非参数化技术上均不具备优势，系统整体竞争力自然不高，只能依靠某些实用性模块上的特殊能力来增强竞争力。可是30年的CAD软件技术发展也给了我们这样一点启示：决定软件先进性及生命力的主要因素是软件基础技术，而并非特定的应用技术。&&
　　90年以前的SDRC公司已经摸索了几年参数化技术，当时也面临同样的抉择：要么它同样采用逐步修补方式，继续将其I-DEAS软件“参数化”下去，这样做风险小但必然导致产品的综合竞争力不高；但是否一定要走参数化这“华山一条路”呢？积数年对参数化技术的研究经验以及对工程设计过程的深刻理解，SDRC的开发人员发现了参数化技术尚有许多不足之处。首先，“全尺寸约束”这一硬性规定就干扰和制约着设计者创造力及想象力的发挥。&&
　　全尺寸约束，即设计者在设计初期及全过程中，必须将形状和尺寸联合起来考虑，并且通过尺寸约束来控制形状，通过尺寸的改变来驱动形状的改变，一切以尺寸(即所谓的“参数”)为出发点。一旦所设计的零件形状过于复杂时，面对满屏幕的尺寸，如何改变这些尺寸以达到所需要的形状就很不直观；再者，如在设计中关键形体的拓扑关系发生改变，失去了某些约束的几何特征也会造成系统数据混乱。实事上，全约束是对设计者的一种硬性规定。&&
　　“一定要全约束吗？”“一定要以尺寸为设计的先决条件吗？”“欠约束能否将设计正确进行下去？”沿着这个思路，在对现有各种造型技术进行了充分地分析和比较以后，一个更新颖大胆的设想产生了。SDRC的开发人员以参数化技术为蓝本，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术──变量化技术，作为今后的开发方向。SDRC的决策者们权衡利弊，同意了这个方案，决定在公司效益正好之时，抓住机遇，从根本上解决问题，否则日后落后无疑。于是，从年，历经3年时间，投资一亿多美元，将软件全部重新改写，于1993年推出全新体系结构的I-DEAS Master Series软件。在早期出现的大型CAD软件中，这是唯一一家在90年代将软件彻底重写的厂家。&&
　　众所周知，已知全参数的方程组去顺序求解比较容易。但在欠约束的情况下，其方程联立求解的数学处理和在软件实现上的难度是可想而知的。SDRC攻克了这些难题，并就此形成了一整套独特的变量化造型理论及软件开发方法。在I-DEAS Master Series(以下简称I-DEAS MS)软件系列中，变量化的理念是按如下步骤一步步实现的：&&
　　 I-DEAS MS 1 用主模型技术统一数据表达，变量化构画草图；&&
I-DEAS MS 2 变量化截面整形；&&
I-DEAS MS 3 变量化方程；&&
I-DEAS MS 4 变量化扫掠(曲面)；&&
I-DEAS MS 5 变量化三维特征，VGX；&&
I-DEAS MS 6 变量化装配，PMI等。&&
　　变量化技术既保持了参数化技术的原有的优点，同时又克服了它的许多不利之处。它的成功应用，为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。而且SDRC这几年业务的快速增长，也证明了它走的这条当时看起来是充满风险的研发道路是绝对正确的。也许DaraTech的96CAD市场评论是对的：“看起来SDRC要飞黄腾达了”。事实上，I-DEAS MS1发布时，SDRC市场排名仅位居第9，而在此以后，SDRC每年的排位都要超越一、两位同行，截止到去年，SDRC的市场排名已上升至第3位。无疑，变量化技术成就了SDRC，也驱动了CAD发展的第四次技术革命。&&
　　以史为鉴，可知兴衰。众多CAD厂商的成败无一不与其技术发展密切相关。温故而知新。CAD技术基础理论的每次重大进展，无一不带动了CAD/ CAM/CAE整体技术的提高以及制造手段的更新。技术发展，永无止境。没有一种技术是常青树，CAD技术一直处于不断的发展与探索之中。正是这种此消彼长的互动与交替，造就了今天CAD技术的兴旺与繁荣，促进了工业的高速发展。今天，越来越多的人认识到CAD是一种巨大的生产力，不断加入到用户行列之中。愿CAD技术的发展伴随着人们对它认识及应用水平的提高，日新月异，更上层楼。&&
作者: yifuncad&&
来源: CAX资讯论坛
5。对CAD技术的看法
&&&&以autodesk Mechanical Desktop R4为代表的三维设计平台，已经安装在许多设计师的计算机中，autodesk Inventor R2 也开始使用了，三维概念化设计的现场实际应用将指日可待。技术创新的形势提出了新的技术发展要求，因而对设计与三维建模的理解和使用技巧，就是现在需要讨论并明确的基本问题。下面从软件功能和设计需要出发，我想提出一些观点与你讨论。
1.设计与绘图
&&&&1.1 所有的设计都要画图，是必然，但也很奇怪
&&&&设计总要绘图，是必然，是迫不得已。一个工程师无法记住自己的设计（那怕是较简单）中的全部细节，图形表达就是唯一可能的方法。 这些图首先是给设计者自己看：为了记住、研究和配凑设计自己的构思。 其次是给别的工程师看，为了互相讨论交流，共同合作完成设计。 最后是为了给制造者看，为了将设计意图在制造车间变成实际零件。 在设计的全过程中，构思的原始冲动是三维概念，这是毫无疑问的；设计实施之结果是三维实体，这也毫无疑问的；但是，在传统的设计中，在这两者之间的信息传递竟然全是二维的图形表达。这种颠过来在倒过去的现象大家早已习惯了，似乎是天经地义。为了能够比较完满地做到这一点，许多学者还费尽心思，为我们制定了工程图表达标准，在学校里，用200多小时训练学生，忘记人类的三维描述习惯，重新建立二维投影的新表述规则，并在设计过程中进一步强化这些表述技术。放着现成的原始三维构思不用，偏要人为制定二维投影规则，这是不是挺奇怪？
&&&&1.2 用软件绘图，是必然，但也很奇怪
&&&&在CAD技术处在幼稚阶段的昨天，由于三维造型能力很差，不足以表达大部分设计构思，用AutoCAD R9以下的软件介入设计，也就是代替手工绘图，这是必然。 但时至今日，软件已经有了质的飞跃，但是在多数用户那里，一提起CAD，人们仍然先想到代替手工绘图，而不是有效的全面辅助设计。以至于许多机械设计部门的领导问我，过去我们用纸绘图，现在用计算机了，这两者有什么不同？从设计过程来看，真的没多少不同。在纸上不好办的事，现在仍然不好办；图纸画得规范、漂亮，而设计质量却没有提高多少；仅从绘图来看，提高了一些效率，可考虑到软硬件的投资，日常消耗品的投资，这点效率似乎很不够，你很难说清楚这笔投资的回收期多长，能否在系统技术折旧到期之前有盈利... 所以，仅仅是计算机辅助绘图，并不能够提高设计质量，解决技术创新中的关键问题。但是，许多人在这个计算机绘图（或称之为“电子图板”）上，已经投入并且想要继续投入大量的资金和人力，如果你同意我上面的分析，一定和我一样感到很奇怪，他们怎么了？
&&&&1.3 二维绘图中的设计难题
&&&&诚然，上述二维计算机绘图对于普及CAD技术曾经起到了重要的作用，也是对进入更高层次的应用，十分必要的技术准备。但是，CAD的应用结果应当是：提高设计质量、传播和保存设计经验、提高设计效率、降低试制成本、提高设计管理水平... 总之，是源于传统设计、高于传统设计。而事实是到现在为止，二维的微机机械CAD技术没能解决设计中最别扭的几个问题。 换句话说，如果一个机械工程师，自我感觉绘图的能力不足，需要有人帮着绘图，我就想问这个工程师：“你还会做什么？你的看家本事最起码就是画图了！” 在传统绘图设计过程中，工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个问题是什么？常见的可能有下列几项：
&&&&1〉复杂的投影线生成问题
&&&&对于铸锻件毛坯的零件，设计师常常在绘制二维工作图时相当头疼。相贯线和截交线画不明白，甚至得找木型工审图。实际上这个零件在他脑子里不知想了多少遍了，早就想透了，就是表达不明白。对于某些细节（比如铸件上的一些交叉线上的过渡圆角）不容易在头脑中构思清楚，想用画二维图来辅助求出投影，更难以解决。因此常有这样的事，设计师在新产品试制成功后，对着真零件反过来修改自己的设计图。
&&&&2〉漏标尺寸，漏画图线的问题
&&&&就是经过几个人的审校，漏标尺寸的事仍时有发生。而且设计师在这个设计中独创的地方越多，审校的人对这个设计的构思越熟悉，漏尺寸、漏图线就越难防止。正是：不识庐山真面目，只缘身在此山中。
&&&&3〉机构的几何关系和运动关系的分析讨论问题
&&&&如果是平面运动机构，事情还算好一些，即使图上的尺寸位置不太准，总有个有效的定性分析，对于空间运动，就没有好办法了。为了避开这个难题，人们在设计中总是先考虑容易设计的平面机构，而尽量避开空间机构，虽然在许多设计中，明知道空间机构可能会更巧妙，更优化。
&&&&4〉设计的更新与修改问题
&&&&传统的二维设计是一锤子买卖。如果要更新或修改，就要重新绘图，一般规定不可以打补丁（多数设计部门是这样要求的）。尤其是多视图零件，在修改设计时，零件的表达和它的有关设计参数无法完全放在一起，当然也没有直接的关联，这些技术资料的保存和更新都十分麻烦。虽然二维图形在AutoCAD中有较方便的修改方法，但是由于是对表达“图线”的修改而不是对设计“概念”的修改，仍然是相当麻烦，相当不可靠的。
&&&&5〉设计工程管理问题
&&&&这里所说的是对设计的管理，不仅仅是对图纸的管理。我们一些CAD用得好的单位，已经有几千个DWG文件，而且在继续增多。这些文件中除了图形信息外，还会有大量的设计参数等非图形信息，它们按装配层次关系有一种复杂而有序的关联。能否将传统设计中的管理模式用在CAD系统中？ 用二维绘图解决上述问题，说不可能解决，似乎太过分了，但至少是相当困难。这是因为在二维图的数据结构中，没有足够充分的原始数据，也无法组织和使用这些数据。要知道，二维工程图表达并不是设计构思的完整表达，也不是设计构思的真实表达。这样的图样必须由经过专业训练的人（熟记表达规则）才能读懂，数据的提取必须由读图的人按照许多规则进行解释，他才能了解绘图人的意思。就是说，二维工程图的生成和认读，总也离不开“人”。而计算机应用的最终目标就是没有“人”的参与，也能自动分析和使用上游下来的设计数据。矛盾之处就在于此。
2.二维图形参数化
&&&&2.1 二维参数化的局限性
&&&&二维参数化是针对上边的分析，曾经流行过一段时间的解决方案。记得当时开发商们将二维图形参数化软件炒得火热，同时也有不少软件商引进了一些国外的二维图形参数化软件来推销。似乎二维参数化，是有效的CAD应用解决方案，企图使这种通用的二维图形参数化来解决前面讨论的矛盾。 这种技术方案的核心目标是：用程序训练计算机，企图使她象工程师一样生成和认读二维工程图。可是这些程序设计者忽略了一个最关键的问题：计算机永远也不会成为电脑。永远！开句玩笑，也许是港台地区把计算机叫做电脑，因而影响了他们吧。顺便说一句，工程图纸扫描矢量化处理的软件设计者，也犯了同样的错误。 从二维工程图的生成来说，一个视图的全面参数化已经十分困难（当然不是指键槽、花键、台阶轴这类的简单图形），如果建立多视图之间的相互关联的参数，就更加困难。这样，用有限个参数驱动整个零件图，就是极难作到的，在这个过程中，相当于一个设计师只能用嘴，指挥一个仅会使用制图工具的傻小子，绘制他的设计图。 二维参数化技术中，多视图之间的关联是必须作到的；同时系统必须能识别在此基础上的用户错误，比如用户要求将内孔直径改成大于外圆的时候时。只有作到了这些，才能实现真正的二维工程图参数化。而实际上，我看到的这类软件，没有一个能够达做到的。
&&&&2.2 二维参数化的可用性
&&&&当然，如果把问题降低为：生成和管理专业设计中使用的、参数化的二维标准件图形库，情况真的就好多了，因为这类问题的数据结构是有限而且确定的。适合这样做的题目有很多，例如：组合机床设计、夹具设计、量具设计等等。实践证明，这样的思路是正确的，现场使用效果也很好。 最令人可惜得是，这种观点至少提出来有八年了，没有见到那个开发商认真地做出来。就连合格（我说的合格，可不只是辅助绘图）的GB常用标注件库你都找不到。 如果再换一个角度看二维参数化，也就是进行“二维专业设计整套图参数化生成”，就会有另外一番天地。由于这样的需求范围窄（比如装配工具设计中的棘轮扳手总图和有关零件图），数据相对确定，就有可能很实现“用几个关键设计尺寸驱动全套设计图”。如果这样的程序都是由对这个设计很熟悉的工程师亲自动手或者直接指导下写的，还很容易达到具有专家经验的高级设计水平。在一汽的许多设计部门，这样的专业软件正在继续生成和普遍使用，有效地提高了设计效率，减少了差错，提高了设计质量。 可见，二维图形参数化这个技术模式，有她的用武之地，并且已经取得了明确的效果。但是，这是一种“检索设计”的设计工具，对于新产品开发，则力所不及。
&&&&2.3 设计还是绘图
&&&&CAD技术的目标究竟是什么？这是一个有很长历史、涉及到了一些领导者和权威们的争论：“究竟什么是CAD的D，是Drawing还是Design”？设计中肯定要生成二维工程图，但这是设计全过程的一小部分，是工程师最熟悉，也是困难最少的部分，并不是最需要有人帮一把的部分。所以CAD的D应当是Design。 为什么这个问题长期以来争论不休？主要原因有：
&&&&1〉参加这个讨论的人，现场设计能力和设计经验到底怎样？真的都是有经验的成熟设计师吗？还是机械专业毕业，但从没有独立做过成套设计的准工程师？
&&&&2〉微机CAD软件是较幼稚的系统，其能力较弱，事实上老版本的AutoCAD确实只会画二维图形。由于我国科普工作做得相当差，新知识传播通道太少，工程师在职进修的机会也相当少。
&&&&3〉增值软件开发商手中的主要开发者是缺乏工程设计经验的大学生，说不清设计过程究竟是怎样的。可别小看这个“设计经验”，在这上边失之毫厘，在她编写的软件中就会谬之千里。最近出版的一本大学机械制图教科书，还在教给学生如何用C语言编程，驱动绘图机绘制直线、圆和简单的几何图样。在这样的教材教导下的大学生，不要说设计经验，连基本概念都有问题。
&&&&4〉机械设计是各种设计中最麻烦，最不容易规范的，似乎能作得成的事也就是画二维工程图。
&&&&5〉不少应用技术的推广者或者培训教师也没有真正搞清这个问题，自己也是设计经验不足，以其昏昏，如何能使人昭昭。 设计，有两种主要模式：创成设计和检索设计。只有以创成设计为主的条件下，才是我们自己的产品开发设计模式，才具有市场竞争力，才有明确的经济效益。而检索设计主要是在已经成熟的设计方案基础上的提高，这是工装类设计的最主要模式。完成创成式设计的辅助，才是使用 CAD 系统的方向，才是具有明确经济效益的方式。 从传统设计过程来说，确实有抄图的成分，但最主要的工作内容是创建一个新的二维表达。比如说设计一根磨床主轴，在一开始构思时，自然说不清有几段台阶，各自多长，只是有了一个粗略的概念，很可能在以后的设计过程中，这个初始概念下的参数，被修改得面目全非。等到了设计快结束时，这根轴的参数才明确下来，才能建立正式的二维工程图。因此，在一般设计中，总要经过方案草图、装配草图、零部件图、正式总装图、正式零件图… 这样的几轮绘图工作，很少有画完了零件图或装配图就完事大吉的情况。因此说二维图形参数化的方法是辅助制图而不是辅助设计。而对于一个机械工程师来说，绘制二维工程图是他的看家本领，要不要用计算机辅助真是无所谓。从这个意义上讲，用图板还是用计算机，没有本质区别。 但，AutoCAD这个软件在二维图处理上，具有独特的、极强的几何设计功能，精度也极可靠。如果将AutoCAD作为有限设计数据库来使用，在掌握了操作技巧或者用不太复杂的程序辅助一下，就能解决许多解析法难以解决的工程数据求解或是专业设计模拟这样真正的CAD需求，有效地提高设计质量。如果要在二维图形中真正进行辅助设计，这个CAGD模式确实是一条路子。比如笔者在1989年作为主设计研制的“圆形分布多轴钻削动力头CAD系统”软件，就将工程师六天的工作量减少到了半天。按设计任务单所列参数，输出六个数据就进入自动设计成图过程。在实用考核中取得了设计结果免检的信誉。这是在AutoCAD R9中完成的工作。可见，建立二维设计数据库，在二维绘图范围内也是很有应用潜力的。
3.从三维开始设计是必然趋势&&
&&&&3.1 三维设计还二维设计
&&&&人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限（美国是第三象限）平行正投影的二维视图表达规则，用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。这种表达信息是极不完整的，而且绘图、读图要经过专门训练人进行，以便“纠正”人类头脑中原始的、关于几何形体表达的“错误”。 如果能直接以三维概念开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据，这是发达国家CAD的今天，也是我们明天的微机CAD。 从三维开始的设计，二维工程图的表达仍然要遵守传统设计的要求，因为加工、装配现场还不可能安装计算机系统。这样，支持软件必须有从三维生成二维工作图，并双向关联的能力；为了能在设计中配凑和修改尺寸形状，支持软件又必须有三维实体全面尺寸约束和特征修改能力。 这样才有可能建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、制件质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、NC控制可加工性分析、高正确率的二维工程图生成、外观色彩和造型效果评价、商业广告造型与动画生成等一系列的需求都能充分满足，这才是对设计全过程的有效的辅助，这才是有明确技术效益和经济效益的CAD。 如果做到了这一点，传统的以二维工作图为主的设计资料管理将变成三维设计数据的保存和管理，而工科大学的机械制图课就可以大幅度删砍，尽量保留学生的三维原始概念，二维工程图的画法也应随之大幅度简化。 在我国，近期内实现波音777那样的全数字化设计还不可能，但是在机械系统实施从三维概念开始的、基于微机的CAD是条件具备的，可以指望解决传统设计中前文所列的难点。这样作肯定会明显提高设计的质量，随之而来的是提高设计的速度。
&&&&3.2 只有三维设计才是真正意义上、创成设计的CAD
&&&&许多二维参数化软件商告诉我，有了二维参数化，你可以随心所欲地修改零件的形状和尺寸，完成设计更新，这多么好啊。可我从来不敢相信这样的观点。修改零件的尺寸是很容易的，问题是我怎么敢改。要敢改，起码必须进行力学分析，否则这个连杆断了怎么办？我们这些学工的人，都完整地学了理力和材力，经过了三、五年的设计工作后，你的这些知识还剩多少？不经常使用的知识就会忘记，不经常使用的原因不是不需要，而是太麻烦：作一根轴的弯扭组合校核还算凑合，你把发动机缸盖分析一下试试。设计质量提不高，许多问题出在这个分析上。看到国外的设计小巧轻薄，而我们的同类设计傻大黑粗，刚度反而不好，原因谁都会说：材料没有用到关键的地方。哪里是最需要材料的关键部位？找不到这个部位，设计仍然是傻大黑粗。可见，应力应变分析在CAD中是极其重要的内容。只有三维设计，才有可能组建进行有限元分析的原始数据，进而进行零件几何形状的优化设计。否则就是传统的设计方法：进行多次的台架试验甚至样机考核试验，成本之高、周期之长，是现代市场经济无法容忍的。 机会对每个设计师都是公平的，在需求确定之后，谁先设计出来、谁先制造成功，谁就会有市场，有经济效益。常有这样的情况，按国外造型的一次性打火机，我们再制造一个，注塑完成后，一眼就看出来不一样。为什么？你的注塑模具没有放出足够的局部收缩量。在这个问题上，传统的二维设计毫无办法。 在装配状态下讨论零件设计，使每个工程师都有的梦想。二维设计只能在局部上勉强做到，而三维设计必然能实现这个梦想。
&&&&3.3 能直接进入三维设计吗
&&&&有一个类似的讨论，我们现在的电子类专业大学教学，是半导体原理讲起，之后是二极管、三极管、单管放大、复合放大、小规模集成电路… 这样的顺序讲硬件。然后从二进制、各种进制的转换、机器指令、到一般程序设计… 这样的顺序讲软件。这里强调的是个“体系”。于是，学生在校期间很难接触到最新的软件技术，要想接触最新技术，目前可能要在学校学十年，将来技术进一步发展，十五年也不一定毕业。因为“体系”太庞大了，要不怎么叫知识爆炸呢。 实际上，计算机应用技术完全没有必要从二进制学起。一个完全不知道怎样将十进制数转换成二进制的人，照样能用好计算机。因为计算机应用的目的就是“将我们已知如何做的事情自动化”，而十进制转换成二进制，是早就已知如何做了的，早就自动化了的，用户已经不必知道和介入这个过程了。如果计算机不能越来越多地接过人类已经确认的工作过程，实现自动化，就不会有越来越多的计算机系统投入使用。 因此，计算机软件应用特色是：利用软件提供的功能，根据你的题目要求，完成想做的事情。至于软件内部究竟是怎样完成的，没有必要去操心。只要你真的明确自己要做什么（实际上这也不容易）。在软件应用上来说，软件能力有多强，你的应用结果就有多好，完全不必象在大学那样，从二进制学起。 可见，跳过二维工程绘图软件应用阶段，直接从三维设计开始，完全没有问题。当然，在三维建模中要用到的二维图线生成技术，还是必须掌握的。 对于一个成熟的设计师来说，进入三维设计最大的障碍不是软件应用技术，而是自己的思考方法。由于多年来习惯于二维工程图表达，习惯于读图中一系列规则的使用，对于描述三维模型上各个特征的类型和相互关系，从思考方法上已经生疏。在这一方面，甚至不如一个新毕业的大学的生接受能力。把自己的思维模式“返朴归真”，是一个必须经历的过程。恢复人类本能的三维模型描述，并不算困难，如果在一个有经验的教师引导下，会很快达到要求。
4.全参数化驱动三维模型的必要与可能&&
&&&&4.1 只有能用参数驱动的设计模型，才有意义
&&&&设计模型的建立，就是设计数据库的数据填充过程。建立数据库的目的，是在将来的设计配凑过程中引用和修改其中的数据，最后完成设计。因此不能进行参数驱动的三维模型，在设计中没有多少用途。仅是做到“看”起来象的建模方法，是没有使用价值的。 这里所说的参数驱动，包括对于新设计的零件、引用的标准件，也包括对各个零件之间的装配关系、位置关系甚至运动关系。
&&&&4.2 参数驱动的设计模型的可能性& &&&
&&&&设计模型可以分为两大类。一种我称之为“雕塑模型”，例如人脸。另一种我称之为“几何模型”，这就是各种机械零件的实际特点。无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限品种的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。对于机械设计来说，几何模型占我们设计对象的绝大部分。这样，我们的设计，几乎全部都可能用参数化的三维模型表达。Autodesk的MDT和Inventor都是这类软件的典型。 MDT是一种典型的参数化建模软件，其参数化约束的技术特点与工程师的想法仍然有些区别，这种区别恐怕是永远存在的，因为软件的思路永远落后于人类的思路。
&&&&模型的参数约束分为两大类：
&&&&1〉几何约束。例如：相互平行、相互同心、两线等长… 这样的约束是确定它们的几何关系，而这种几何关系在未来的设计中是保持不变的。
&&&&2〉尺寸约束。例如：长度、高度、锥角、半径… 这样的约束是确定它们的尺寸大小和相对距离，在将来的设计中，这些尺寸可能改变，也可能被另外的零件引用。 MDT又一种典型的特征建模软件。
&&&&其特征模型分为三大类：
&&&&1〉基于轮廓的特征： 先有被参数化约束的二维轮廓，之后按要求和软件的可能生成三维模型特征。例如：拉伸、回转、放样… 这样的特征也可以通过布尔运算组合在同一模型中。
&&&&2〉基于已有特征的特征： 先有某种特征存在，在此基础上进行修饰。例如：圆角、阵列… 这是一种依附于已有特征的特征。
&&&&3〉定位特征： 作为坐标系的参数化控制结果，生成工作面、工作轴、工作点或者基准坐标系。这些要素也是参数化的。 MDT为设计数据的管理，提供了设计变量的数据结构和管理功能。 同时，在MDT中提供了关于设计参数丰富的数据结构和管理工具，这些是对于传统设计技术的精炼和抽象，是将传统设计技巧用程序模拟并且提供给用户的典型实例。掌握和使用了这类技术，对于设计质量的提高，将起到直接的作用。
&&&&1〉设计变量有控制激活零件用的“内部变量”和对于全部零件或特征都起作用的“全局变量”。事实上，这些设计变量在参数化的装配中同样可以使用。可以引用设计变量填充参数化约束尺寸的值，这样，就可能在数个相关零件的约束尺寸中使用相同的几个设计变量，从而建立起这些零件设计尺寸的自动关联。
&&&&2〉设计变量可以使用外部数据库的数据，例如：Excel表或者*.PRM文件。这样，设计数据将有可能在更大的范围内、用更多的手段进行控制、管理和计算。 可见，从功能上来说，实现全参数化的三维建模，MDT已经具备充要的条件。这些功能实际上是对于传统设计知识的程序化处理，这样的功能是“源于传统设计、高于传统设计”的应用程序包。
5.正确的辅助设计建模概念
&&&&5.1 人是CAD系统中的主要成员
&&&&我认为，将计算机+应用软件称为“电脑”是一个概念性错误，因为计算机设计系统至今仍然不能（也许很远的将来也不能）象人一样思考，即使这个人是一个不太成熟的设计师。实际上，一个CAD系统的组成应当包括硬件、软件和使用者，无论设计软件的能力有多强，人的操作才是决定这个软件使用之效果的决定性因素。十分清楚，同一个CAD软件，在不同的人手中，会有相当不同的使用效果。例如：AutoCAD在一些人手中仅仅是电子图板，而在另一些人手中却成为很好的二维设计平台。
&&&&这可能取决于下列条件：
&&&&1〉对自己要做的设计的理解到底有多深？
&&&&2〉在建模之前的设计数据准备是否足够充分？
&&&&3〉对自己的专业设计经验和知识面到底有多宽？
&&&&4〉对自己使用的软件功能到底掌握了多少？
&&&&可见，在追求软件应用效果的时候，首先应当检查的是自己的准备是否充足。不能设想，一个设计经验不足的新工程师，会完成一个正确的全参数化驱动三维零件模型。即使是对软件十分了解的应用程序开发商，也可能由于专业设计知识的贫乏，经常在他的程序中露怯，这样的例子甚至相当常见。 工程师使用CAD系统，尤其是三维设计系统，原有的技术准备肯定不足，必须修正自己的一些概念，这是技术进步的必然。至少你已经被你的制图老师“洗过脑”，三维原始概念十分淡化；再加上没有时间或者没有机会参加正规的软件使用培训，而软件应用靠自己“悟”，是要走许多弯路的；还可能看了一些参考书，而书的作者无意中给你灌输了一些不正确的应用方法，而你却将这些方法当成权威的观点… 总之，完善自己的专业设计知识，参加正规的软件应用培训，是使自己在CAD系统中发挥应有作用的关键因素。
&&&&有这样一种观点：按照软件的设计思想使用软件进行自己的设计。这种观点认为CAD应用过程的主要因素是软件而不是使用者。因此使用者需要克服自我，去适应软件。我认为这是不对的，在专业设计问题上，最高权威不是软件，而是设计者。因此在CAD技术的应用过程中，必须“以我为主”。就是按照应用者的设计思路去使用软件的功能。
&&&&这可能有几种结果：
&&&&1〉用户要求能够由软件功能直接完成。这当然就顺利了，说明你选用这个软件的想法相当准确。
&&&&2〉软件没有提供用户要求的直接功能。解决的方法不是顺应软件的功能而放弃这种功能要求，应当是采用迂回战术，例如在MDT中生成参数化的加强筋。这说明软件的选择也是比较合适的。
&&&&3〉软件没有提供用户要求的功能。迂回战术和专业程序补充也不能实现，说明这个软件不适合你的设计要求。
&&&&4〉说不清楚的用户的要求，或者不合理的用户要求。例如：想要绘制几个二维视图，要求软件生成对应的三维模型。再如：要求进行600个零件的全参数化装配… 之所以说是这类要求不合适，是因为在实际的工程设计过程中，或者从人类现有的技术和思维结果上讨论，实现这样的要求是不可能的、或者是没有必要的。这样的情况下，只能提高用户自己的设计能力和理论水平了。
&&&&总之，在任何CAD软件的使用上，必须以我（成熟的专业设计师）为主，以我的设计思路和原始数据为主，软件永远是辅助者。学习软件功能和操作方法的过程，就像学外语的过程，结果不是改变自己要表达的内容，而是改变表达的方法。按照软件的设计思路进行设计的观点，会使设计的精华、也就是工程师的创造性，受到很大的限制。当然，如果仅是抄图，建立一个看起来象就行的三维模型，也就无所谓了。 另一方面，CAD技术中有不少“因为发明而产生的需求”。就是说，可能因为CAD软件的介入，造成传统的设计过程产生新的模式。例如：在英特网上进行设计组的相互配合和设计结果的引用，设计素材库的建立与使用，设计数据结构的重新整理和定义等等。要对软件深入的理解，才能掌握和使用这些技术方法。但这些变化不是凭空产生的，是“源于传统设计、高于传统设计”，仍然是以传统设计技术为基础的，仍然需要使用者在设计能力上具有足够的水平。 与之相关的是在选用软件之前做考题的问题。许多人喜欢把自己的专业设计问题提出来让软件商去做，以此充当软件选型的主要根据。我认为这也不是很合适的。如果用户不直接参与这个过程，就算是考题做出来了，不见得用户自己也能做出来。因此，在软件购入之后的使用中，仍然会存在一大堆问题。因为这样的用户没有把自己当作CAD系统的主角，在考题制作过程中，经销商的工程师成了主角。这与将来的使用状况并不相同，当然结果也就不具有决定性的意义。
&&&&5.2 参数化建模的主体思路
&&&&仅靠一张零件图，不需要其他任何专业知识的支持，也能生成模型。这是“造型派”的典型观点。实际上，建立一个正确的参数化模型，必须有许多相关知识协助才能完成。可以这样描述：你怎么设计，我怎么测量；你怎么测量，我怎么加工；你怎么加工，我怎么建模。这是一种比较形象而粗略的表述，需要进一步解释：
&&&&1〉你怎么设计，我怎么测量
&&&&设计意图的描述，应当包括几何数据和其他数据。几何数据是工件的形状和尺寸。其他数据包括：加工方法要求、热处理要求、工件材质等。在加工中，反馈控制几何数据正确性的手段是测量，因此有“你怎么设计，我怎么测量”，就是说，按照设计的原始要求，测量实际工件，才能最准确地控制加工结果。
&&&&2〉你怎么测量，我怎么加工
&&&&工艺设计的原始构想常常来自测量的要求。例如：尽可能用测量的基准充当定位基准。符合测量要求的加工方法，一定能保证加工质量。例如，针对内径表测量孔径，双刃铰削是合适的加工方法。因此有“你怎么测量，我怎么加工”。常常有这样的事情，工艺设计人员总是与测量系统设计人员讨论，完善自己的工艺设计。
&&&&3〉你怎么加工，我怎么建模
&&&&对于参数化三维模型建立来说，怎样做才正确呢？基本的概念是：三维建模就是在计算机中模拟制造我们将要设计的机器。三维建模的全过程，应当是这个零件未来制造和使用过程的概要表达。因此有“你怎么加工，我怎么建模”。可见，对工艺不熟悉，就不可能正确建立参数化三维模型。
&&&&5.3 尺寸标注与模型参数化
&&&&在二维工程图绘制过程中，最困难的事情就是处理尺寸标注。因此我认为，看一个工程师的设计绘图能力，首先看他的尺寸标注能力。 正确的尺寸标注，包含着丰富的设计意图和工艺意图的表达。在二维工程图生成中的尺寸标注原则和技术要点，应当完全移植到三维参数化建模中使用。虽然可能有许多种约束的组合，都能够完模型的全约束，但其中只有一种是正确的，因为这种方案真正表达了设计师的意图，真正做到了“你怎么设计…我怎么造型”。 当然，不正确的标注方法即使在二维设计中也应当抛弃。但并不是所有的人都认识到了这一点。例如有人编写了一种尺寸标注程序（参见右图）：用户选定多根线条，这个功能就能够一次标出所有的水平尺寸。这功能究竟会有多大的用途？因为一组水平设计尺寸可不是随便标出来的。插图中的两种尺寸标法是当然不是同一个设计意图的表达。象左边的标注结果，在机械设计中碰到得相当少。 在二维CAD软件功能中，有一些操作极难自动化，标注功能就是典型。无论是尺寸标注还是形位公差的标注。这些标注的图样并不复杂，但是其中的技术含量太多，可变的因素太多。因此任何将这样的功能自动化的企图都是很难实现的。这就是为什么是CAD（计算机辅助设计）而不是CD（计算机设计）。可见这个程序的设计者，对尺寸标注的作用理解得并不深，这类程序不是写给机械工程师用的。
&&&&5.4 零件造型怎样才是正确的结果
&&&&创建三维参数化零件模型，不仅仅是为了造型，正确的模型应当为以后的许多使用，如设计的修改和调整、参加装配、力学分析、运动分析、数控加工等，准备好充分的数据和参数驱动的可能。可以说，造型的近期目标是为了修改。这就要求所创建出的零件造型结构完整，尺寸和几何约束齐全、正确，以便在零件设计过程中，可以对不合理的结构随时作相应的调整。
&&&&应当达到如下的要求：
&&&&1〉特征的完整性性
&&&&在创建三维参数化零件模型中，简化掉某些特征可以提高效率，减少图形文件的体积。 但是某特征是否可以被简化，与将来模型的应用需求是直接关联的。 例如：如果是为得到完整的二维工程图，所有特征都必须完整做出。如果是为有限元分析，原则上讲所有特征必须完整做出，但是对于相当小尺寸的结构特征可以省略。如果是为运动和动力学分析，某些细节特征（例如较小的圆角、倒角）可以省略。如果是为数控加工后处理，将来由铣刀头部圆弧切削生成的内圆角可以省略等等。
&&&&2〉草图轮廓约束的完整性
&&&&想在二维工程图中出现的尺寸，应当添加到轮廓上。未来优化设计中可能需要调整的尺寸，必须加到轮廓上。 能够确定的几何关系，例如轮廓片断之间的相切、平行、等长、等半径等等约束，应当充分而完整地添加上去。可以将肯定不需改变的尺寸约束省略，而几何约束必须保证齐全正确。在MDT中，坚持使用多段线（PolyLine）生成轮廓草图线，能够最可靠地直接继承轮廓的几何约束关系。
&&&&总之，并不是MDT报告说“草图已被完全约束。”就说明轮廓的约束就是完整正确的了，判断的标准是在未来设计中的可用性。在约束尺寸值的确定上，应使用运算表达式表达与其他尺寸的设计关联，将设计师头脑中的设计意图准确表达出来。 如果目前不需要，而且轮廓是精确做图生成的，可以省略一些尺寸约束。添加一个约束尺寸是可以随时随地进行的。对于几何关系的约束，应当完整添加，以便发现原来构思中的漏洞。而且几何约束的添加，可能直接影响到整个模型的样子。
&&&&由于大家不同专业的设计习惯、规则、经验都相当不一致，这造成了机械设计CAD推广中的困难之一。因此本文引用了一个比较简单的，机械专业通用的例子进行分析。从中是否可以得出下面几个要点：
&&&&▲ 产品设计的最终出路在于三维设计，这是无法回避的。早日进入三维设计，就会早一天取得经济效益和技术效益
&&&&▲ 以三维设计软件为平台，应至少集成进来有限元分析软件组成应用系统，才能真正解决提高设计质量的问题。
&&&&▲ 三维设计平台软件必须有投影生成二维工程图的功能，并有双相关连的能力。
&&&&▲ 使用三维CAD软件，对工程师关于自己的设计的理解，将提出了比现在更高的要求，以便掌握三维建模的主要思路和技巧。
&&&&▲ CAD系统可能自动完成的是我们已经熟悉的、定型的设计过程。通过CAD系统软件，能给工程师提供许多包含确定设计经验的应用程序，达到设计知识传递和保存的作用。软件商在这方面正在进行富有成效的工作。
&&&&▲ CAD系统之所以能够帮助工程师提高设计质量，是因为软件中包含有许多成熟的设计功能，可能直接参与设计过程，对于防止设计错误具有明确的作用。从这个意义上讨论，对工程师的常规设计能力要求可以有所放松。当然，相关软件的编写是否能够符合专业设计的要求，也是必须注意的事情。
&&&&▲ 三维CAD系统是技术创新和产品设计的有效辅助工具，对于大幅度替代试制、台架试验，对于各个设计部分的协调、配合，对于设计数据的管理和使用等，比起传统设计二维设计软件，具有更大的实际意义。
&&&&▲ 三维CAD软件的使用，对于软件本身的功能、质量，对于软件应用的正规培训，对于售后技术支持，都提出了比二维设计系统更高的要求。这些值得有关部门充分重视。
&&&&▲ CAD软件的使用效果如何，最关键的问题是软件使用者的各方面状况。在CAD系统中，人（用户）是最为关键的一方。不能设想，一个工程师在大学毕业之后，不再参加任何专业训练，就能在几十年的工作期间圆满完成他的设计工作。许多企业的领导者，没有认识到这个问题的重要性。实际上，对于人才继续教育的投资，是企业技术进步投资中重要的、不可缺少的部分。
7.几句题外的话
&&&&1〉在CAD系统上的投资比例
&&&&有些企业在进行CAD系统投资中，将大部分、甚至全部资金投放在硬件上。这是不正确的。实际上，专业应用软件如果不行，再好的硬件也不会有什么效果。应当是：大多数资金应当用来购买软件。
&&&&2〉在硬件投资上的比例
&&&&有些企业在硬件投资上，将主要资金用于CPU，这也是不正确的。对于CAD系统来说，由于浮点数据计算量极大，内存的消耗也是相当巨大的。这一点是与其它应用软件很不相同的。我曾经在一个课题中测试了内存的实际需求量，竟达到了450M，而这个题目并不算很大。 从投资上考虑，PIII500+128M内存，相对于PII450+256M内存，从价格上相差无几，而运行MDT的速度，后者将会明显地快。至于PIII500+64M内存的配置，则完全不适于运行三维CAD软件，64M内存太小了，软件运行效率相当低。
&&&&3〉软件的正版化
&&&&认为软件装上之后，剩下的就是使用了，这种观点也是不正确的。软件应用的售后技术支持，是软件使用者始终需要的。只有正版软件用户，才能得到这些服务。实际上盗版CAD软件的用户，在软件购置上省了钱，因为在使用中得不到充分的技术支持，损失的将会更多。 由于盗版猖獗，在中国地区正版软件销售利润很少，软件商也就不会用较大的投入，为中国用户的需求修改、补充软件的功能。这对于所有中国软件的用户（也包括盗版用户）都是一个损失。Autodesk在这种情况下仍投资进行她的MCAD软件的本地化工作，应当说是相当有远见的做法。
&&&&4〉培训的正规化
&&&&目前国内CAD软件商，只有Autodesk公司组建和认证了众多的ATC（欧特克认证培训中心），而且所有注册的ATC教师，都必须通过相当严格的认证考核，才能取得资格。Autodesk规定，只有认证教师，才有资格在Autodesk培训证书上签字，才有资格给学员讲课。 正规的ATC培训，能够传授给学员正确的、有效的软件应用方法。想用较短的时间，得到确实可靠的应用技术，必须参加正规培训。 培训可以分为“解释型培训”和“应用型培训”两大类风格。由于Autodesk软件本地化逐渐成熟，解释培训将不再需要，而应用型培训将越来越被学员重视。但是这种应用型培训的对象，将主要针对正版用户。 确实有一些自办的培训点，把AutoCAD“讲死了”，按这些“教员”的观点，AutoCAD的实际用途也就是一个电子图板，这些教员自己是否真的用AutoCAD作过设计，实在是一个大大的问号，可他却有胆量教别人。这样的培训还不如不参加，与其得到一些错误的、使你的应用效果变差的“知识”，还不如是个“白帽子”。&&
&&&&5〉用户的技术准备
&&&&这个问题是在使用CAD技术时的首要障碍。这些障碍必须迅速打碎，在CAD系统中使用者的作用才能充分发挥，人类技术发展的最新成果才能够为我所用，产生技术效益和经济效益。
&&&&我认为准备不足的方面如下：
&&&&(1) 大学的专业设计教育问题
&&&&这首先要看大学机械专业教师自身的水平、能力和教学各个环节。如果教师的能力较差，在大学期间，未来的工程师没有得到充分的、有实用价值的技术训练。许多机械专业的大学毕业生，在现场要进行好几年的工作才能独立设计。 可以想象，一个从来没有真正设计过机械加工工艺，也没有充分的现场经验的大学工艺教师，能够教给学生的东西除了那本工艺教材，还会有什么？而教材中提到的则是十多年以前的知识。这种落后的知识体系，使得毕业生不得不在现场重新学习。
&&&&(2)长期没有设计任务，设计经验的失传和设计能力退化
&&&&目前我国多数企业设计任务很少，许多引进国外设计的工厂，中国工程师连绘制产品图的资格都没有。工程师的不到应有的实践机会，在大学学到的一些老知识也在渐渐流失。我在教学中常常碰到这样的情况：由于长期不搞设计，许多工程师连齿轮的分度圆的概念都忘了。同时，设计经验失传现象也相当明显，十年前能够顺利设计的东西，现在竟然没人会做了，这个设计部门的设计风格由过去的成熟，退化为现在的比较幼稚。这样的工程师，在CAD系统中如何带领“众将官”冲锋陷阵，打胜仗？
&&&&(3)长期脱离现场实践，经验不足
&&&&由于体制的关系，我们的企业中，许多产品设计工程师不能与制造现场紧密结合。由于缺乏工艺常识，造成设计不合理，造成加工工艺难以设计，或者工艺成本提高、质量不稳定的例子相当多。这种由于设计造成工艺能力系数偏低，是相当普遍的现象。没有充分的现场经验，就是个瘸腿设计师，也无法起到CAD系统“主帅”的作用。
&&&&(4)设计模式的落后
&&&&教育的滞后、设计能力的退化，必然的结果就是设计模式的落后。这对于CAD技术的应用是相当不利的。许多国际上优秀的设计方法，我们用起来却十分不顺手。这种现状大大阻碍了CAD技术的应用水平。
&&&&(5)设计管理的落后
&&&&许多企业在一些学者的鼓动下，上了PDM之类的系统，但是由于原有的设计管理模式落后，带有太多的人为干涉，使得}