1、图形是工业技术的重要载体,是工程表达的规范性语言
工业是国民经济的基础,世界上任何一个综合国力强大的都需要强大的工业支撑,包括机械、电子、能源、石油、化工等等。任何工业产品的实现都需要产品设计,有科技含量的产品设计才能实现更多的附加值。工业产品的设计过程就是工业产品的表达过程,或者称为工程表达,常见的工程表达方式包括:语言表述、文字描述、图形表达等等。工程图的特点决定了图形表达是工程表达中核心、规范的表达方式,其特点如下:
*工程图具有客观、性;工程图表达的是工程技术领域客观存在的东西,是可以工程实现的物体,工程图的可实现性要求图形表达具有性,任何有二义性的图形都不可用于工业生产。语言表达、文字表达经常具有二义性、多义性、歧义性,有时会造成工程交流困难。
*工程图具有规范、可操作性;工程图,特别是二维工程图是按照一定的规范绘制的,包括投影的规范、剖切的规范、尺寸标注的规范、技术要求的规范、标准件的规范、装配的规范等等。这些全国乃至国际统一的规范,使工程图具有后续的可操作性,如后续的材料选择、生产加工、质检、装配等等都遵照这些规范进行。语言、文字会有、地域、文化等的差异,无法实现国际统一;所以语言、文字虽然是工程交流的重要手段,但不是规范的工程交流手段。
*工程图能实现多知识的糅合;工程图糅合了大量的工程知识,包括工艺知识、材料知识、装配知识、功能实现知识、投影知识、常用件标准件知识、质检知识等等,这些知识都以高度浓缩的方式蕴含在图形表达和技术标注中。工程图的多知识糅合性使其成为工业技术的重要载体。
*工程图具有简洁、直观性;工程图是工程技术的形象、直观表达,简单的图形浓缩了是各种各样的工程知识,专业人员看了一目了然,省去了繁琐的语言文字的描述,比语言文字更为直观、形象。
2、当前制图软件的发展趋势是三维设计软件
二维CAD实际上仅仅实现将手工绘图所用的各种绘图工具用计算机和绘图仪(打印机)来。二维CAD技术的普及使得设计人员完成了“甩图板”工作,结束了手工绘图的历史,帮助设计人员把图纸画得规范、漂亮,提高绘图效率,减轻设计强度,同时也便于图纸以后的修改和管理,对提高经济效益功不可没。
但是二维CAD仅仅实现计算机辅助绘图(computer aided drawing)的任务,对于计算机辅助设计的(computer aided design)任务还远远不够。对于设计,不但要得到产品的几何模型,还应想到产品的结构分析、运动分析和生产加工处理等等,只有这样的系统才能算得上真正的CAD系统。显然现在二维设计软件无法满足这样的要求,而三维设计软件优势明显,其主要优点如下:
*表达直观(所见即所得),更加符合工程设计人员的思维模式。设计人员可以将自己所想的东西直接用三维图形表达出来,不需要进行考虑投影关系,不需要进行二维的转换;看图的人也不需要费力地去想象二维图的空间真实形状。这样设计人员可以更加专注与设计创作过程,充分发挥设计者的想象力和创造力,更能有效提高设计质量。
*一个数据源(三维模型),可用作多种用途,为协同并行工作提供条件。设计完成的三维实体模型可以用于装配和干涉检查,也可以进行有限元分析与优化设计(CAE),还可以进行工艺规程生成(CAPP)和数控加工(CAM)等等,非常贴合现代企业协同工作的理念。显然二维CAD软件由于没有真实的模型表达,所以无法现实上述的功能。
*三维CAD可以表达二维CAD无法胜任的复杂、不规则图形。对于曲面造型,二维CAD系统无法胜任,因为空间曲面无法用几个视图表达出来,即使能表达出来也无法进行尺寸标注,这样的图形自然无法指导生产加工。对于复杂形体,如许多工业产品的外壳(打印机外壳、数码相机外壳等等),其内外结构异常地复杂,二维图形表达不清楚,即使能够勉强绘制也无法用于工程交流。对于这些情况三维CAD都能很好的解决,如三维CAD系统提供强大的曲面造型功能,三维CAD可以直接生成数控程序驱动数控机床进行生产加过,而不需要进行尺寸标注。
*三维图可以自动生成二维图,二维图无法实现三维重建。对于有二维图纸需要的,三维CAD可以自动生成各种二维图形,包括各种剖视图(自动打上剖面线);另外对三维模型的修改还可以实现二维图形的自动关联更新,保持数据的统一性。
*模型关联,有效保证数据的统一性和准确性。三维CAD不仅能实现对二维图的自动关联更新,还能实现装配图(装配模型)与零件图(零件模型)之间的自动关联更新,减少了由于修改导致图形出错(数据不统一)的几率,提高了图形的管理效率。