副標題#e#     傳統的CAD技術對設計過程的支持建立在幾何建模的基礎之上，各種設計活動和制造活動信息的共享和交換基于幾何模型。人們利用其進行計算機輔助設計時大都采用自下而上的設計方法，依靠其零件實體造型功能先設計零件，然后將零件組裝成產品。隨著計算機技術的飛速發展，基于微機平臺的三維CAD軟件不斷被推出，在微型計算機已經完全實現參數化建模技術。正是有了參數化建模技術，才有了真正意義上的自頂向下的設計。這種設計增加了零件之間的關聯性，設計層次清楚，實現了設計一信息的傳遞、共享、繼承，特別適用于并行工程和協同設計。采用這種方法也極大地提高了企業對市場變化的反應速度。
   
    1參數化技術和自頂向下設計
   
    自頂向下設計就是從產品的頂層開始，通過在裝配中建立零件來完成整個產品設計的方法。自頂向下的產品設計是從產品功能要求出發，選用一系列的零件去實現產品的功能。其設計的主要過程是:先設計出初步方案及其裝配結構草圖，建立約束驅動的產品模型;再通過設計計算，確定每個設計參數，進行零件的詳細設計，通過幾何約束求解將零件裝配成產品;最后對設計方案進行分析，返回修改不滿意之處，直到得到滿足功能要求的產品。設計過程如圖1所示。
   

    自頂向下的產品設計最初考慮的是產品應實現的功能，最后才考慮實現這些功能的幾何結構，它符合產品設計過程和設計人員的思維過程，而且它在產品設計的最初階段就將產品的主要功能、關鍵約束、配合關系等重要信息確定下來，同時分配給各子系統，這樣各子系統才能很好地配合，避免發生沖突，便于實現多個子系統的協同，實現并行設計。這種設計過程能充分利用計算機的優良性能，最大限度地發揮設計人員的設計潛力，最大限度地減少設計實施階段不必要的重復工作，使企業的人力、物力等資源得到充分的利用，大大地提高了設計效率，減少了新產品的設計、研究時間。
   
    在CAD中，參數化技術是采用參數預定義的方法建立圖形的集合約束集，指定一組尺寸作為參數使其與幾何約束集相關聯，并將所有的關聯式融人到應用程序中，然后通過對話框以人機交互方式修改參數尺寸，最終由程序根據這些參數及其變化順序地執行表達式來實現設計的方法。參數化設計過程中，參數與設計對象的控制尺寸有明顯的對應關系，通過參數化尺寸驅動完成對設計結果的修改。參數化設計不同于傳統的設計，它儲存了設計的整個過程，能設計出一族而非單一的在形狀和功能上具有相似性的產品模型。正是有了這種參數化建模技術，才使得數據的改變在不同層次(如:不同的子裝配系統和不同的零件)之間的傳遞變得惟一和即時。這樣，才有了真正意義卜的自頂向下設計，及以這種設計為基礎的并行設計，后者是團隊設計的基礎。
   
    2以"布局草圖為核心"的自頂向下設計
   
    由于自頂向下設計是從產品的頂層開始，通過在裝配中建立零件來完成整個產品設計的方法，為此，我們在產品設計的最初階段，按照該產品的最基本的功能和要求，在設計頂層構筑布局草圖，用這個布局草圖來充當產品的頂層骨架。隨后的設計過程基本上都是在這I、基本骨架的基礎上進行復制、修改、細化和完善，最終完成整個設計的過程〕。
   

    從產品的空間結構上來看，布局草圖能夠代表產品模型的主要空間位置和空間形狀，能夠反應構成產品的各個子模塊之間的拓撲關系，以及其主要運動功能;從其自身的不斷發展以及它與后續設計的繼承和相關關系上來看，它是整個產品自頂向下設計展開過程中的核心，是各個子裝配之間相互聯系的中間橋梁和紐帶。因此，在建立布局草圖時，更注重在最初的產品總體布局中捕獲和抽取各子裝配和零件間的相互關聯性和依賴性。這就是布局草圖的真正內涵。
   
    傳統的裝配是零件之間的互相貼合、定位或者對齊。但是，在自頂向下設計中的裝配卻是子裝配及零件都裝配在同一基準即布局草圖(它包括基準點、線、面;空間的點、線、面或者是產品的點、輪廓線、輪廓面等)上，最后用這個可以不斷變更、發展的頂層基本骨架來控制整個產品的設計。以布局草圖為核心的頂層基本骨架的主要功能包括以下幾點。
   
    a.管理。頂層基本骨架可以被用來管理大型的裝配設計，允許設計者僅僅調出頂層裝配的基本骨架到內存中，來控制整個產品的設計及其更改。頂層基本骨架包含了重要的設計基準，如:基座的位置，產品的外形，子裝配，零件及設計參數(如:最重要的尺寸所需要的空間要求)。可以在頂層對基本骨架進行更改，而這些更改將被會傳遞到其下的所有子系統中。
   
    b.組織。頂層基本骨架可以增強零件在裝配中的相互關聯和依賴性。這些存在于實際裝配之中的相互關聯和依賴關系可以很好地在最初的總體布局中被捕獲并抽取出來，構成頂層基本骨架，為子裝配和零件所享用，在稍后舉出的設計實例中，將體現出這種組織上的"關聯性"，即當我們修改了某個零件的參數之后，另外的一個以這個零件為參照的零件的參數也會相應的變更。