1.5 三维建模的历史、现状与未来

1.5三维建模的历史、现状和未来

长久以来，工程设计与加工都基于二维工程图纸。CAD技术应用前期，首先实施“甩图板”工程，就是将传统的纸质图纸转化成计算机中的二维电子图档。从纸质图纸到电子化的图档，是CAD应用的一大进步，但是此时的CAD仅仅是计算机辅助绘图（Computer Aided Drawing），而非计算机辅助设计（Computer Aided Design），主要原因在于三维建模技术没有完全实用化。

人类生活在三维世界中，创造性的产品设计活动首先在人脑中完成。为了表达这些产品，必须用合适的方法加以描述，以便与其他人员沟通，使之投入加工生产。在计算机三维建模技术没有实用化时，只能将三维产品构思按照制图法绘制图纸来表达。用二维平面图中的点、线来描述三维世界中的实体，实在是人们不得已而为之的一种方法。计算机三维建模技术成熟，相关建模软件实用化后，这种局面被彻底改变了。

1.5.1三维建模技术的发展史

在CAD技术发展初期，几何建模的目的仅限于计算机辅助绘图。随着计算机软、硬件技术的飞速发展，CAD技术也从二维平面绘图向三维产品建模发展，由此推动了三维建模技术的发展，产生了三维线框建模、曲面建模以及实体建模等三维几何建模技术，以及在实体建模基础上发展起来的特征建模、参数化建模技术（具体请参看本书“第2章 三维建模基础知识”的介绍）。

图 1显示了产品三维建模技术的发展历程。曲面建模和实体建模的出现，使得描述单一零件的基本信息有了基础，基于统一的产品数字化模型，可进行分析和数控加工，从而实现了CAD/CAM集成。

特征建模 技术水平 混合建模 参数化建模 体素建模 曲面建模 线框建模 70年代 80年代 图 1

90年代

目前，CAx软件系统大多支持曲面建模、实体建模、参数化建模、混合建模等建模技术。这些软件经过四十年的发展、融合和消亡，形成了三大高端主流系统，即法国达索公司的CATIA、德国SIEMENS公司的Unigraphics（简称UG NX）和美国PTC公司的Pro/Engineer（简称Pro/E）。

1.5.2三维建模系统的未来

三维建模是现代设计的主要技术工具，必将取代工程制图成为工程业界的“世界语”。如前所述，三维建模比二维图纸更加方便、直观，包含的信息更加完整、丰富，能轻松胜任许多二维图纸不能完成的工作，对于提升产品的创新、开发能力非常重要。

三维建模系统的主要发展方向如下。 l 标准化：主要体现在不同软件系统间的接口和数据格式标准化，以及行业标准零件

数据库、非标准零件数据库和模具参数数据库等方面。

l 集成化：产品各种信息（如材质等）与三维建模系统的集成。

l 智能化：三维建模更人性化、智能化，如建模过程中的导航、推断、容错能力等。 l 网络化：包括硬件与软件的网络集成实现，各种通信协议及制造自动化协议，信息

通信接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目前许多大的CAD/CAM软件已具备基于Internet实现跨国界协同设计的能力。

l 专业化：从通用设计平台向专业设计转化，结合行业经验，实现知识融接。 l 真实感：在外观形状上更趋真实化，外观感受、物理特性上更加真实。 不论从技术发展方向还是政策导向上看，三维建模都将在现代设计制造业中占据举足轻重的地位，成为设计人员必备的技能之一。