陳琪

摘要：機械計算機輔助設(shè)計CAD開發(fā)技術(shù)是推動機械工業(yè)發(fā)展的科技手段，是計算機軟件應(yīng)用創(chuàng)造商業(yè)價值的充分體現(xiàn)，是一個國家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的一個標(biāo)志。該文詳細(xì)論述了CAD軟件設(shè)計開發(fā)的技術(shù)方法和應(yīng)用理念。用通俗易懂的方式闡述CAD技術(shù)特性，最大限度的在機械設(shè)計中發(fā)揮CAD技術(shù)的應(yīng)用功能，制造出高精端的產(chǎn)品服務(wù)于社會。

關(guān)鍵詞：

中圖分類號：TP391.72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)20-4981-02

1 CAD軟件概述

CAD技術(shù)是英文Computer Aided Design的簡稱，是利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作，主要應(yīng)用于高精度機械設(shè)計中。機械設(shè)計過程中通常用計算機對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，來決定最優(yōu)良的方案。各種設(shè)計信息，包括數(shù)字信息、文字信息、以及圖形信息，都可以儲存到計算機的內(nèi)存里或者硬盤里，在使用CAD軟件的時候可以自動提取并且應(yīng)用。機械設(shè)計人員通常從設(shè)計草圖開始，用該軟件把草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁瑣工作都可以直接交給計算機輔助設(shè)計軟件CAD來完成。計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以最快速生出圖形，使機械設(shè)計人員及時對該設(shè)計迅速作出判斷并且對不正確的方案進(jìn)行及時的修改。利用計算機可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

使用CAD計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，人和機器可以及時地交換信息。人們可以在構(gòu)思和打樣的同時對產(chǎn)品進(jìn)行修改完善，隨時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結(jié)果準(zhǔn)確并且直觀。圖形變換的主要功能是把用戶坐標(biāo)系和圖形輸出設(shè)備的坐標(biāo)系聯(lián)系起來，通過矩陣運算來實現(xiàn)圖形變換。CAD是實現(xiàn)計算機在進(jìn)行機械設(shè)備自身設(shè)計和研制過程中的自動化或半自動化。研究內(nèi)容包括功能設(shè)計自動化和組裝設(shè)計自動化。機械計算機輔助設(shè)計CAD軟件技術(shù)分析涉及計算機硬件描述語言、系統(tǒng)級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程序設(shè)計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布線和工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。集成電路有時也會被列入計算機設(shè)計自動化使用的范圍。隨著計算機性能的提高，CAD三維技術(shù)不斷的被開發(fā)和應(yīng)用，我國的CAD三維技術(shù)在高精機械設(shè)計領(lǐng)域正向著集成、技能、和標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。

2 CAD軟件開發(fā)設(shè)計流程和要求

CAD應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境配置，首先要選擇一個編譯環(huán)境并且需要安裝GLUT工具包，然后創(chuàng)建一個最簡單的opengl程序in clude//Windows的頭文件庫。目前專業(yè)CAD系統(tǒng)的開發(fā)一切需從底層做起。一種CAD開發(fā)方式是從零開始難度最大，這種開發(fā)方式需要具備強大的開發(fā)實力、技術(shù)后盾和資金的支持。我國目前的開發(fā)中較常用的是其他方式，專業(yè)CAD軟件開發(fā)方法“CAD軟件二次開發(fā)平臺的體系結(jié)構(gòu)”。開發(fā)通常采用CAD軟件也就是管理層，CAD軟件是整個開發(fā)的基礎(chǔ)是二次開發(fā)應(yīng)用程序的宿主，借用這個開發(fā)平臺進(jìn)行主控設(shè)計程序的加載得到我們需要的運行程序代碼。編寫開發(fā)層時軟件設(shè)計者采用某種計算機高級語言例如C/C等在特定的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。編程開發(fā)環(huán)境僅提供了一般性的語言支持在二次開發(fā)過程中還需要提供相應(yīng)的API支持。開發(fā)者的設(shè)計理念通過知識層展現(xiàn)。CAD軟件開發(fā)商通過以上環(huán)節(jié)的引入就為用戶提供了二次開發(fā)的工具和方法。

二次開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)還需要融入開發(fā)者的設(shè)計思想。基于通用平臺的CAD專業(yè)軟件開發(fā)方法CAD軟件二次開發(fā)技術(shù)OLE技術(shù)在Windows平臺下應(yīng)用程序并不是處于獨立狀態(tài)客戶在使用過程中為了方便需要使它們互相聯(lián)系。自動化相互操縱的技術(shù)它允許在一個應(yīng)用程序內(nèi)部操作另一個應(yīng)用程序提供的對象。被操縱的一端稱為自動化服務(wù)器而操縱自動化服務(wù)器的一端稱為自動化客戶或自動化控制器。一個自動化服務(wù)器由一個應(yīng)用程序提供被另一個應(yīng)用程序使用的服務(wù)。自動化控制器是指使用自動化服務(wù)器提供服務(wù)的控制應(yīng)用程序它通過OLE接口工作這個接口向控制應(yīng)用程序開放可用的服務(wù)。因此CAD自動化的實質(zhì)就是使對象在應(yīng)用程序之間可以方便地共享。自動化的最大優(yōu)勢是它的語言無關(guān)性。可以使用各種語言或腳本語言來驅(qū)動自動化服務(wù)器而不必去刻意考慮用于編寫它的語言從而實現(xiàn)應(yīng)用程序間的互操作功能。

CAD軟件開發(fā)流程主要任務(wù)就是把系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行具體實施并且根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計說明書進(jìn)行編寫程序代碼以某種語言實現(xiàn)各功能模塊。CAD軟件開發(fā)流程與文檔資料要求軟件系統(tǒng)測試主要任務(wù)是對軟件進(jìn)行檢驗尋找功能和結(jié)構(gòu)方面的缺陷。系統(tǒng)測試時保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵。為了保證系統(tǒng)的可靠性必須對系統(tǒng)進(jìn)行盡可能全面的測試。軟件系統(tǒng)測試包括測試和糾錯兩方面的內(nèi)容。為保證測試質(zhì)量要設(shè)計非法輸入的測試?yán)}保證系統(tǒng)的容錯性。程序修改后要進(jìn)行回歸測試以防止由于修改程序所導(dǎo)致新的錯誤，在進(jìn)行深入測試時要集中測試容易出錯的部分。

軟件開發(fā)流程軟件編制完成交付使用后就進(jìn)入了軟件的維護階段。軟件的維護工作是在CAD軟件的使用過程中對軟件進(jìn)行改錯并且加以完善和擴充。軟件維護階段可以分為改正性維護和適應(yīng)性維護以及完善性維護等幾個方面來進(jìn)行。軟件測試往往不可能找出系統(tǒng)中所有潛在的錯誤和系統(tǒng)漏洞。軟件在正常運營狀態(tài)下，加大使用功率和數(shù)據(jù)疊加狀態(tài)下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值異常的反應(yīng)才能顯現(xiàn)出來，這就是軟件開發(fā)之后的試運營階段的重要性。常規(guī)狀態(tài)下試運營階段通常是免費服務(wù)的，因為試運行期間是錯誤高發(fā)期。試運營期間對于高尖端的使用操作必須加以備份來防止軟件漏洞造成不必要的損失。試運營期間仍可能發(fā)現(xiàn)錯誤診斷和改正這類錯誤稱為改正性錯誤。計算機硬件和CAD軟件的不斷升級和更新需要對系統(tǒng)進(jìn)行修改這類維護為改正性維護。當(dāng)軟件正式投入使用后用戶有時提出增加新的功能修改已有功能或其它改進(jìn)要求為滿足上述要求而進(jìn)行的維護稱為完善性維護。

為減少維護工作量提高維護質(zhì)量應(yīng)在系統(tǒng)開發(fā)過程中我們要遵循軟件工程方法保證文檔齊全格式規(guī)范。CAD軟件開發(fā)流程與文檔資料要求文檔編制按照《計算機軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南》GB8567-88規(guī)定整個軟件生存周期共應(yīng)提交兩種標(biāo)準(zhǔn)文檔。在CAD軟件開發(fā)的每一個階段都需要編制詳細(xì)的開發(fā)文檔。各種文檔編寫工作與軟件生存周期各階段的關(guān)系中有些文檔的編寫工作要在若干個階段中延續(xù)進(jìn)行。軟件文檔格式均應(yīng)參照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范書寫CAD軟件開發(fā)流程與文檔資料要求OpenGL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。OpenGLOpen Graphics Library是個專業(yè)的圖形程序接口是一個功能強大調(diào)用方便的底層圖形庫。OpenGL是個與硬件無關(guān)的軟件接口它定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口的規(guī)格它可以在不同的平臺之間進(jìn)行移植。

3 CAD軟件開發(fā)方法

CAD軟件開發(fā)要求系統(tǒng)設(shè)計方法主要有兩種，一種是結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計另一種是面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)化方法進(jìn)行軟件系統(tǒng)開發(fā)時設(shè)計過程可分為概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計。結(jié)構(gòu)化開發(fā)設(shè)計理念是從上到下的進(jìn)行分解。把系統(tǒng)從上到下逐級分解為模塊和子模塊。模塊劃分時應(yīng)盡可能地降低模塊之間的耦合程度提高模塊之間的內(nèi)聚度。耦合性小說明模塊之間的獨立性好相互之間的依賴程度低而內(nèi)聚度高指的是模塊內(nèi)部盡量降低模塊之間的依賴關(guān)系這樣便于系統(tǒng)的修改和維護。

通用平臺專業(yè)軟件開發(fā)方法是建立可動態(tài)交替更新組件的規(guī)范平臺?？蛻艉徒M件之間能夠交互操作應(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)。CAD技術(shù)宗旨是在Windows系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下協(xié)調(diào)不同的應(yīng)用程序，并且準(zhǔn)許這些應(yīng)用程序之間進(jìn)行相互溝通和互相控制。它通過在兩個程序間安排交互使用來達(dá)到一個程序控制另一個程序的目的。其過程為首先一個應(yīng)用程序決定引發(fā)ActiveX Automation操作，這個應(yīng)用程序自動成為Client。然后被它調(diào)用的應(yīng)用程序稱為Server。接著Server收到發(fā)送請求之后決定展現(xiàn)哪些對象給Client的過程。基于通用平臺的CAD專業(yè)軟件開發(fā)方法SldWorksSolidWorks應(yīng)用程序Enviroment環(huán)境下Frame用戶窗口AtributeDef屬性定義是Modeler管理模型。SWPropertySheet應(yīng)用程序?qū)傩訫odelDoc模型文件、PartDoc零件模型文件、AssemblyDoc裝配模型文件、DrawDoc工程圖文件、Feature特征Sketch、草圖繪制等進(jìn)行推出的應(yīng)用非常廣泛的可視化編程語言。

機械計算機輔助設(shè)計CAD軟件提供了功能強大的集成開發(fā)環(huán)境。設(shè)計人員可以方便有效地管理數(shù)據(jù)、編寫運行程序、編譯代碼、進(jìn)行C程序跟蹤，減少了程序員的工作量提高了程序代碼的工作效率。CAD擁有一套稱MFCMicrosoft Foundation Class微軟基本類的程序類庫。這個數(shù)據(jù)庫是Windows應(yīng)用程序設(shè)計通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫是使用C/C創(chuàng)建的Visual C能提供的強大使用功能。它的功能性很全、使用卻很簡捷用戶只需掌握幾個關(guān)鍵詞就可以開始建立實用的應(yīng)用程序。用戶不需編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置只要把預(yù)先建立的對象拖放到屏幕上即可。初學(xué)者也可以編寫出漂亮CAD應(yīng)用程序來。

CAD軟件開發(fā)方法宏錄制工具是一種可以被多種應(yīng)用程序共享的并且針對應(yīng)用程序內(nèi)部可編寫程序通用的可視化應(yīng)用程序編程語言Visual Basic For ApplicationVBA。VBA是一種自動化語言它可以使常用的程序自動化可以創(chuàng)建自定義的解決方案。是應(yīng)用程序開發(fā)語言Visual Basic的子集。VBA寄生在VB應(yīng)用程序的之中。VBA最常見的用途即是宏錄制。能夠利用宏錄制命令錄制相關(guān)操作并可以調(diào)用計算機接口提供的所有數(shù)字信息、運行方法和功能屬性。同時在計算機里也可以儲存鼠標(biāo)、菜單和鍵盤操作。VBA是一個運行在Windows下的可視化編程環(huán)境可以創(chuàng)建Windows應(yīng)用程序。它具有高性能的32位本地優(yōu)化代碼編譯器其應(yīng)用程序可以直接運行能夠最終生成可單獨執(zhí)行的DLL與EXE文件。另一方面使用方便迅速地建立強大的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。

4結(jié)束語

機械計算機CAD技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化，機械制造等級的標(biāo)準(zhǔn)。有效的在機械設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)是發(fā)展高尖端制造業(yè)的基礎(chǔ)，是推動社會發(fā)展的手段。

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