基于参数化技术的自顶向下设计

    传统的CAD技术对设计过程的支持建立在几何建模的基础之上，各种设计活动和制造活动信息的共享和交换基于几何模型。人们利用其进行计算机辅助设计时大都采用自下而上的设计方法，依靠其零件实体造型功能先设计零件，然后将零件组装成产品。随着计算机技术的飞速发展，基于微机平台的三维CAD软件不断被推出，在微型计算机已经完全实现参数化建模技术。正是有了参数化建模技术，才有了真正意义上的自顶向下的设计。这种设计增加了零件之间的关联性，设计层次清楚，实现了设计一信息的传递、共享、继承，特别适用于并行工程和协同设计。采用这种方法也极大地提高了企业对市场变化的反应速度。

    1参数化技术和自顶向下设计

    自顶向下设计就是从产品的顶层开始，通过在装配中建立零件来完成整个产品设计的方法。自顶向下的产品设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能。其设计的主要过程是:先设计出初步方案及其装配结构草图，建立约束驱动的产品模型;再通过设计计算，确定每个设计参数，进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品;最后对设计方案进行分析，返回修改不满意之处，直到得到满足功能要求的产品。设计过程如图1所示。

   

    自顶向下的产品设计最初考虑的是产品应实现的功能，最后才考虑实现这些功能的几何结构，它符合产品设计过程和设计人员的思维过程，而且它在产品设计的最初阶段就将产品的主要功能、关键约束、配合关系等重要信息确定下来，同时分配给各子系统，这样各子系统才能很好地配合，避免发生冲突，便于实现多个子系统的协同，实现并行设计。这种设计过程能充分利用计算机的优良性能，最大限度地发挥设计人员的设计潜力，最大限度地减少设计实施阶段不必要的重复工作，使企业的人力、物力等资源得到充分的利用，大大地提高了设计效率，减少了新产品的设计、研究时间。

    在CAD中，参数化技术是采用参数预定义的方法建立图形的集合约束集，指定一组尺寸作为参数使其与几何约束集相关联，并将所有的关联式融人到应用程序中，然后通过对话框以人机交互方式修改参数尺寸，最终由程序根据这些参数及其变化顺序地执行表达式来实现设计的方法。参数化设计过程中，参数与设计对象的控制尺寸有明显的对应关系，通过参数化尺寸驱动完成对设计结果的修改。参数化设计不同于传统的设计，它储存了设计的整个过程，能设计出一族而非单一的在形状和功能上具有相似性的产品模型。正是有了这种参数化建模技术，才使得数据的改变在不同层次(如:不同的子装配系统和不同的零件)之间的传递变得惟一和即时。这样，才有了真正意义卜的自顶向下设计，及以这种设计为基础的并行设计，后者是团队设计的基础。