在SolidWorks软件环境下工程视图自动生成方法研究

第一章绪论

1.1课题研究背景和意义
1.1.1课题研究背景
科技的进步，时代的发展，促进了 3D时代的到来，如今游戏、动画、影视都离不幵3D制作与渲染。3D技术在机械设计软件中也得到了广泛应用。3D设计软件的迅速推广使得实体造型成为较易实现的事情。国际上已有一些现代化制造企业应用3D设计软件实现了设计、加工、生产无纸化的目标。由于我国国情及机械设计制造行业现状的制约，使得我国大部分工厂企业仍旧使用二维工程图进行设计制造。许多资深的设计人员及生产制造工人能够读懂工程图，但从3D模型中读取所需加工参数对他们来说还是相当困难的。3D设计软件虽已在大部分企业中得到广泛应用，但在设计过程中三维建模和二维工程图设计往往是分开进行的，三维模型主要在产品设计初期使用，以便向客户演示产品，并方便客户提出要求，对产品实行进一步修改。在实际生产中仍然需要人工使用绘图软件根据设计方案绘制二维工程图。二维工程图的绘制主要还是采用手工绘图思路，即使应用CAD软件，也没有很好的提高出图效率和出图质量，有时甚至带来诸多不便，比如CAD软件图形库中没有符合绘图标准的样式，设计人员则需手工绘制，并且长时间注视电脑屏幕会使设计人员视力下降，造成不必要的绘图错误。这些都在无形中增加了产品的开发设计成本。由于在整个设计过程中三维建模和二维工程图的绘制过程是相互独立的，三维模型与二维工程图之间的关联关系并没有得到充分的利用，造成了工期延长，设计制造成本增加，企业市场竞争力降低。没有达到使用CAD软件提高效率、节约成本的目的。因此，针对二维工程图的研究开发仍然是非常必要的，对于如何加快二维工程图的出图效率，提高二维工程图的出图质量是当前需要解决的重要问题。本文将针对这一问题，提出有效的解决方法以提高二维工程图的出图效率和质量。
1.1.2   课题研究意义
伴随着经济全球化的趋势，产品市场的竞争日趋激烈，对产品设计的需求也呈现出多样化、复杂化、快速化的特点。迫切要求产品设计和制造以快速、高质、低耗和优质服务来应对多变的市场需求。企业间的竞争也是围绕时间、质量、成本和服务展开的。这就要求在现代产品设计制造中体现出信息化、数字化、快速化。由此快速设计技术成了企业在市场竞争中占据有利地位的关键技术。国内机械产品的开发一般基于经验和模仿设计，虽然企业普遍采用CAD工具，并且有些引入了产品数据管理（PDM)系统，但产品开发周期长、成本高、问题多、可靠性低等问题依然存在，产品开发与市场需求仍有较大差距。故本文针对工程图快速出图技术进行研究，将工程图快速设计技术引入机械行业，具有极大的理论意义。通过利用三维模型与二维工程图之间的关联关系，应用三维模型直接生成能够指导生产的二维工程图，对于加快产品的开发，减轻设计人员的工作量，以及缩短产品的上市时间起着极其重要的作用。同时由软件自动生成的工程图质量可以得到保证，这也为企业带来了良好的声誉，从而最大限度提高了企业的经济效益。对于提高企业竞争力，加快新技术的应用也做出了巨大的贡献。

1.2相关课题的国内外研究现状
1.2.1工程图概述及发展
机械制图作为设计者意图和产品制造要求的表达形式，是设计制造人员进行技术交流的重要文件，常被称为工程界的语言。早在中国宋代著作中就已有图样的相关记载，由此可见用图来状物纪事的起源山来已久。自1799年法国学者蒙円发表《画法几何》著作后，机械图样屮的图形开始严格按照投影理论绘制。20世纪以前，图样都是利用绘图用具手工绘制的。直到20世纪初期，机械结构的绘图机出现，使得绘图效率得到显著提高。20世纪下半叶计算机绘图的出现，使得生成效率得到进一歩提高。伴随美国第一台计算机绘图系统的诞生，具有简单绘图输出功能的被动式CAD技术幵始出现。商品化计算机绘图设备的推出，加快了 CAD技术的发展。完整的CAD系统初步形成于70年代，标准化、集成化、智能化的CAD技术在80年代中期逐步发展起来。伴随CAD技术的不断发展和应用，参数化设计思想逐渐形成，Gossard教授提出，在PARAMETRIC-TECHNOLOGY公司推出了以参数化、变化、特征设计为基础的新一代实体造型软件PRO/ENGINEER后变量化设计逐渐被人们所接受。80年代中后期，特征造型系统（PRO/ENGINEER和I-DEAS)在一定范围内实现了对特征的参数设计。由于三维参数化特征造型系统的设计参数和造型参数有很大的不同，通过投影直接生成的二维工程图距离最终的工程图还相差甚远。特别是尺寸标注，虽可通过投影控制特征参数在二维图形上的投影，但却无法对最终工程图的尺寸进行真正的参数设计。在三维CAD系统中，二维轮廓只是用来生成三维特征，远比我们在二维CAD系统中要处理的工程图简单得多。因此，二维工程图的参数化设计在一定程度上讲要比三维特征参数化更为困难。近年来，许多CAD工作者围绕二维CAD系统参数设计进行了大量的研究。

    1.3 课题研究内容 .......................11-14
第二章课题相关技术介绍 .......................14-23
    2.1 Solidworks软件二次开发技术 .......................14-15
    2.2 视图变换基本原理 .......................15-17
    2.3 数据模型 .......................17-20
    2.4 动态链表操作 .......................20-22 
    2.5 本章小结 .......................22-23
第三章工程图自动生成技术研究 .......................23-34
    3.1 工程视图自动生成技术研究 .......................23-30
    3.2 标注自动生成技术研究 .......................30-33
    3.3 本章小结 .......................33-34
第四章工程图自动调整技术研究 .......................34-44
    4.1 程视图自动调整技术研究 .......................34-42 
    4.2 标注自动调整技术研究 .......................42-43
    4.3 本章小结 .......................43-44
第五章卷筒组CAD设计系统开发实例 .......................44-56
    5.1 系统框架 .......................44-49
    5.2 系统运行实例 .......................49-52
    5.3 卷筒组工程图输出实例 .......................52-55
    5.4 本章小结 .......................55-56

结论

本文结合计算机图形学及数据库相关知识，在工程图制图标准的基础上，对工程图自动生成方法进行深入研究，实现了工程图的智能生成，并成功应用于起重用卷筒组CAD设计系统中，实现了卷筒组工程图的智能生成。论文主要完成以下工作：
(1)根据产品类型及工程图所需参数，应用数据库相关知识，建立约束关系数据模型，针对CAD设计系统建立基于约束关系模型的参数数据库。以提高査询效率及存储空间利用率。并使用动态操作链表及命令序列的方法实现了工程图生成的相关操作。
(2)根据工程视图生成特点，结合计算机图形学相关知识，提出了在SolidWorks软件环境下，工程视图自动生成方法。根据机械制图标准，结合SolidWorks软件注释特点，开发实现了工程图中图幅大小，视图比例、位置，尺寸，注释等信息的智能生成及其相应的调整。
(3)深入研究SolidWorks三维设计软件的层次结构及其提供的API接口，应用API接口中提供的大量函数，结合VB.NET语言完成了卷筒组CAD设计系统的开发，实现卷筒组工程图的智能输出。工程图智能输出的实现在一定程度上减少了设计人员的重复工作，缩短了产品的设计周期，提高了出图质量及效率，降低了产品的设计成本，保证了产品的设计质量。在幵发过程中，对于工程视图中展开图、标高等生成方法的研究仍存在不足之处，在后续工作中将进一步完善工程图的输出方法，使输出的工程图更符合制图标准，更便于设计生产使用。

参考文献

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