1.前言
以计算机技术为支柱的信息技术日新月异的发展，参数化CAD设计已越来越受到企业设计人员的重视，利用参数化CAD技术手段进行设计不仅可以向人们展示直观的数据模型，还可以通过一系列的自动化手段（如参数化设计、关联驱动、提取明细表，干涉与碰撞检查等等）将繁琐的工作交由计算机来完成，实践证实，参数化CAD技术对加速新产品开发、提高产品质量、降低成本起着关键作用，是提高市场竞争力的强有力的手段。
然而，经济循环加大和加快，市场竞争日趋激烈，社会的消费观念也不断发生变化，以知识为基础的产品创新设计将成为全球制造业竞争的核心。近年来，参数化CAD软件主要应用在产品的详细设计阶段，作为一个实体造型的工具，在企业的产品设计制造中发挥了巨大作用，随着市场需求的变化，参数化CAD技术在企业中所扮演的角色发生了重大变化。
2.对参数化CAD技术的新要求
科技是第一次竞争，而产品的工业设计是第二次竞争，这就对制造企业提出了新的要求：一个产品由概念设计到制造完成的时间要最短，高质量低成本；为了满足用户个性化的需求，就需要在设计过程中进行不断的、实时的修改。需求和角色的改变，也就要求参数化CAD技术有所创新、有所突破，不仅具有详细设计阶段的造型技术，同时也具有概念设计阶段的造型技术。创新设计对参数化CAD提出新的要求，必须具备以下特性：
2.1 操作模式实用性
应是让企业的工程技术人员不要把过多时间耗费在CAD软件技术的使用上，而是采用最新的拖动式技术，直接将需要设计的东西放置在三维空间环境下，然后对它伸展、旋转、定位等等操作，轻松而有趣地完成设计。再者，将概念设计、曲面和实体造型、装配设计、钣金设计、管路设计、工装设计、渲染和动画等等，都集成在同一个操作界面下完成，这将大大提高设计速度。
2.2 造型设计多样性
造型技术经过20多年的不断发展和探索, 参数化CAD已发展成曲面特征造型、实体特征造型、几何约束、参数化尺寸、公式计算和基于特征树的方法。但是，这些长处也可能会带来一场噩梦。对此，很多设计人员都可以证实：通过了解嵌入在大型模型中的关系复杂性来确定变更的影响可能令人畏惧。所以，对造型技术提出的要求是：不局限于特征树、尺寸和参数，提供曲面特征和实体特征相互的依赖性，以实现造型过程的全面控制和灵活性。
针对通用产品设计的方法则是采用智能造型技术，该技术不仅具有尺寸驱动模型；而且具有模型特征自适应性，设计人员可以根据企业产品特性，通过草图、特征、零件和组件建立起企业产品标准化，避免大量重复性工作。
2.3 面向对象的造型技术
面向对象的造型技术使得建模完成后，造型过程所产生的尺寸、约束关系和特征树等信息被封装在模型内部，直接面向设计人员的就是模型。设计人员可以不用关心模型的内部结构，但是他们可以对模型中的几何元素直接修改。这样一来，在企业协同设计中，可使上下游厂家提供的产品模型集成起来。对产品协调数据进行修正，同时又保持产品内部的技术细节。
2.4 支持产品全过程设计
产品设计包含了各个不同的阶段，每个阶段都需要不同的造型技术来构建产品模型，这就要求CAD造型技术能够覆盖从产品的概念设计、详细设计、工装设计的全过程。建立起全过程设计完整的数据关系，并保证过程设计中数据的一致性。
2.5 支持企业的协同设计
单纯的CAD技术已不能满足市场变化的需求，因为从产品设计全过程的数据都需要共享使用，通过网络使得企业相关人员共享同样的数据，这样对CAD技术提出的要求：能够同网络技术结合起来，形成具有适应网络设计工具的新技术。
esign技术应用于创新设计
众所周知，当今主流参数化CAD软件功能上个有千秋，但都存在着共同特点：三维软件内核技术都是来自国外，完全开展符合中国制造业设计习惯的服务较为困难，大多数的情况是我们的设计人员要迁就软件操作模式。所以，非常有必要将ThinkDesign软件的发展情况做一下阐述：ThinkDesign软件是意大利Think3公司从1979年开始研发的产品，2008年北京Extech公司收购了think3公司软件的三维内核技术（ThinkCore），至此，我们完全拥有自主知识产品的三维软件技术，经一年来的技术整合，形成了符合中国制造业从工业设计、产品设计和工装设计全过程的三维设计软件，
ThinkDesign软件技术不仅具备参数化CAD技术，而且在此基础上对CAD技术进行了创新，具体将从以下几方面作详细描述：
3.1 集成环境必定带来操作实用
ThinkDesign软件集成了TD Styling（概念设计）、TD Engineering（产品设计）和TD Tooling（工装模具设计）三个主要功能模块，将零件、装配、钣金、管路、构件、模具、工程图等设计全部统一在一个操作环境下。结合企业使用三维CAD软件的实际，从以下二点阐述ThinkDesign软件的实用性：
1.对企业历史数据的继承
企业应用CAD技术都是沿着二维CAD到三维CAD技术方向发展的，历史的设计数据大多数是二维的，如何能够充分地利用起来是非常棘手的问题。下面将用数控机床刀具机构部件的设计实例，看看ThinkDesign软件是如何解决这类问题的。
首先，采用自顶向下（Top-Down）设计方式，打开刀具机构部件模型文件，接下来直接打开DWG格式的换刀组件的装配文件（详见图1中的右边部分），利用“移除重叠”功能对DWG格式文件中移去多余的线段，实现图层与线段的对应，然后采用鼠标拖动方式，将DWG格式的换刀组件文件直接拖到三维模型设计环境下（详见图1中的左边部分），当然，除了DWG/DXF外，其它的模型和图片也能够直接拖动到三维造型环境中。
图1
其次，利用软件的旋转、平移和图层编辑功能，对换刀组件的装配文件进行编辑，再利用“标签”功能实现设计人员可以从自定义的不同视角观看设计环境。接下来就是将2D迁移成3D模型，可以利用实体操作命令，但关键是利用“智能尺寸链”技术，直接在工程图上拾取尺寸、长度、半径、直径、角度以及最小距离等数值。如图2所示，选择“尺寸”，用鼠标在工程图上拾取标注的尺寸“223”，则模型拉伸的尺寸就是“223”。
图2
最后，安装上述的步骤，依次完成换刀组件中每个零件的转换工作，接着按照参数化CAD装配的技术完成该组件的装配，这里就不再作详细描述了，最终的结果如图3所示。
图3
2.零件与装配的统一环境
使用过三维CAD软件的设计人员都非常清楚，零件模型和装配模型的文件是分开的，采用不同的扩展名称，每当需要移动装配模型文件时，必须将其子部件和零件模型文件一起移动；或者必须重新调整装配的文件路径关系，的确给设计工作带来不便利。
ThinkDesign软件全部的模型文件都采用相同的扩展名称（.e3）；由于需要兼顾参数化CAD技术，所以对工程图的文件采用扩展名称（.e2）。这样一来，零件和装配的文件即相互统一又相互独立，通过叶轮加工模型文件，说明如何解决上述问题的。
首先，在目录中将叶轮加工模型拖动到软件造型环境中，从图4中左边图的右下角，可以看出打开的模型文件是零件模型，但它却又是装配模型，因为实际生产中设计人员需要对叶轮加工模型中的叶片进行修改；而制造人员只是需要修改后的叶轮加工模型文件。
图4
为了实现这个想法，利用图4中右边图所示的菜单命令，选择“创建外部参考”将叶片水力图特征变成外部模型文件，这时，在目录中多了个文件名称（见图5左下角所示）。如果特征树上的特征结构比较多时，也可以将修改的模型文件设置成“标记为设计中”以区分修改与不修改的零部件，并在特征树上以背景为“红色”进行标识出来，结果如图5所示。
图5
最后，当设计修改完成后，需要形成一个独立的叶轮加工模型文件时，则可以利用图4中右边图所示的菜单命令，选择“断开链接”将取消与叶片水力图模型文件的关联，并将修改后的结果保存在叶轮加工模型文件中，对叶片水力图模型文件来讲，可以删除了。
3.2 务实的自由造型方法
参数化CAD造型技术已经给设计人员提供：从二维草图通过旋转、拉伸、切除和扫描等特征造型技术形成三维模型；从插补曲线、样条曲线、NURBS曲线到放样曲面、旋转曲面、NURBS曲面，最后完成曲面建模；然后可以对实体特征和曲面特征进行编辑、参数驱动、尺寸关联等等，这些是参数化CAD软件必备的造型技术。
ThinkDesign软件的造型技术除了具备参数化CAD造型技术外，并在此基础上对造型技术进行延伸，具体体现在以下三点：
1.有参和无参的造型技术
参数化造型技术对设计人员来讲，不是一个陌生的概念，主要应用于产品详细设计阶段。而无参数造型技术是产品创新设计过程中经常使用的工具，覆盖了从概念设计到制造前设计中的每个阶段，无参数造型技术将为设计人员提供对图片、草图、模型等处理的手段。下面通过数控机床的工作台设计实例，叙述ThinkDesign软件对该项技术的应用：
首先，利用软件的2D迁移到3D的方法，完成对工作台的实体造型，接下来对工作台进行装配，经测量（见图6a所示）发现工作台的滑槽部位尺寸需要将“320”调整到“420”。
其次，打开模型的草图进行调整（见图6b所示），这时你会发现草图没有任何尺寸，而修改时工作台外轮廓不能发生变化，只要选择“多重拉伸”命令，将需要修改的部分草图用鼠标框选，确定起始点后左右各偏移50mm，这样就完成滑槽部位尺寸的调整。
最后，当草图调整完成后，模型文件会自动调整过来，检测以下结果是“420”（见图6c所示）。
图6
通过上述的例子，让设计人员对无参数造型技术有个直观了解，虽然只是对草图进行处理，但有参和无参造型技术始终贯穿在ThinkDesign软件中。
2.曲面和实体混合造型技术
实体造型技术和曲面造型技术，在当今参数化CAD技术中被广泛采用，但它们之间的特征是相互独立的，由于产品的市场需求的变化，大多数情况要求曲面造型和实体造型相互结合，才能完成产品的设计模型。所以，在产品创新设计中提出了将曲面和实体混合的造型技术。接下来以水泵的叶片模型为例，说明ThinkDesign软件是如何实现曲面实体混合造型技术：
对叶片的曲面绘制同参数化CAD技术相似，过程就不作阐述，模型生成的结果见图7a所示，接着选择“生成实体”的命令，将曲面变成实体，在特征树上的反映是“实体”，但它还具有曲面的特征，也可以采用曲面的编辑功能进行修改。
那么，现在使用实体特征编辑命令“边圆角”，对叶片外表面上部三个边倒R3的圆角，其结果见图7b所示。
图7
大家都知道，曲面上倒圆角必须用曲面圆角命令；实体上倒圆角必须用实体圆角命令，而上述的例子恰恰是在曲面上采用实体倒圆角的命令，足以说明只有是曲面实体混合造型才能实现，必然会提高设计人员造型的速度。
