计算机绘图：扩充应用程序功能与图形输出

图4-2 CAD硬件系统

计算机绘图是利用计算机进行数据处理，提供图形信息、生成图形、控制图形输出、实现自动绘图。为此，要提供一个计算机绘图系统。CAD系统是由微型计算机、图形显示、图形输入、图形输出等设计和图形支撑软件组成，主要用于小规模的CAD/CAM的软件开发与应用。一个完整的CAD硬件系统由10部分组成，如图4-2所示。CAD软件系统由三部分组成，见图4-3。

铸造工艺CAD中应用的模拟图和铸造工艺图都由图形输出而得到。图形可输出在显示器、绘图机或打印机上。

一般工程图均为二维图形，因此，二维图形的生成，是计算机绘图的重点。在铸造工艺CAD中为绘制工艺图往往需要快速准确地输入零件图。如何使计算机快速准确地获得图形信息，生成所需要的图形，一直是计算机图形学及CAD研究的关键。

图形生成的方法，按生成图形的硬件可分为图形显示和图形绘制；按人机交互关系可分为交互绘图和参数绘图。由于微型机中PC机及BASIC语言应用较普遍，以此为重点分述如下。

1.图形显示

PC机上运行的BASIC语言，有较强的图形功能。2.0版本以上的高级BA_- SICA语言设置了一掇有关屏幕绘图即图形显示的语句及函数。可在显示器的屏幕上以彩色或黑、白颜色显示文本行、各种专用字符、点、级及较复杂的图形。

2.图形绘制

这里指使用绘图仪的基本绘图指令，采用高级程序语言设计绘图程序，通过绘图仪进行图形绘制。

在设计应用程序时，可使用绘图机提供的基本绘图指令，利用它来扩充基本及功能软件。这样做，占内存少，运行速度快。对规律性比较强的图形，如齿轮图等，可使计算与绘图一体化，设计成参数绘图的软件。

3.交互绘图

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图4-3 CAD软件系统

以人机对话方式对图形进行处理的系统，称为交互绘图系统。一般微型机CAD系统都具有人机交互功能。操作者通过显示器或图形输入板，用光笔、感应笔、游标或鼠形器等将图形信息输入计算机。操作者能以与计算机对话的方式，对图形进行修改、增删及各种几何变换，并可将最后形成的图形用绘图仪或打印机输出。

目前微型机CAD系统应用的软件包，都具有很强的二维、三维交互作图功能。常用的软件包有：

（1）Auto CAD软件包 它是美国Auto Desk公司开发的目前在国内很流行的二维计算机辅助绘图与设计的应用软件包。由于汉化版的推出，使Auto CAD在我国得以广泛应用。Auto CAD10版以上三维图形功能逐步加强，现在已能进行实体造型、表面光照处理，具有三维旋转、镜像、消隐等功能。

（2）Pro/Engineer（简称Pro/E）软件 它是美国参数化技术公司（Paramet-ric Technology Corporation，简称PTC）开发的，集零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、反求工程、自动测量、机构设计、仿真、应力分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能为一体的大型CAD/CAE/CAM软件。

（3）SolidWorks软件 它是美国SolidWorks公司推出的一款具有微机版参数化特征的三维造型软件。SolidWorks软件自1995年问世以来，由于其实用性、方便性、易用性、创新性、界面的友好性、资源的丰富性、功能的强大性、兼容的多样性，极大地提高了机械设计工程师的设计效率，备受工业界的欢迎，获得众多国际大奖。作为机械设计领域的主流设计软件，SolidWorks已经成为三维机械设计软件的标准，其以工作站版相应软件价格的1/5～1/4向广大机械设计人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型功能，使三维产品设计技术在工业界迅速普及。

（4）Unigraphics软件 它是美国UGS（Unigraphics Solutions）公司开发一款CAD/CAE/CAM一体化软件，是从二维绘图、曲面造型、数控加工编程等功能发展起来的软件，可为用户提供一个全面的产品建模系统。UG首次突破传统的CAD/CAM模式，是采用将参数化和变量化技术与实体、线框和表面功能融为一体的复合建模技术，具备完善的三维曲面、实体建模和数控编程功能，具有较强的数据库管理和有限元分析前后处理功能以及界面良好的用户开发工具。UG功能强大，功能模块涉及到工业设计与制造的各个层面，加上汇集了美国航空航天业及汽车业的专业经验，UG现已成为世界一流的集成化机械设计软件，并被多家著名公司选作企业计算机辅助设计、制造和分析的标准。

（5）机械CAD软件 该软件的研究在我国已达到较高的水平。由原机电部北京自动化所等7个单位共同开发的“PC MECAD微机机械CAD/CAM系统”包括有8个软件包：常用机械零部件设计、冷冲模CAD/CAM、机械传动系统设计、常用机械有限元与边界元分析、常用机械产品优化设计及计算方法、数控加工处理、CAD/CAM基础知识、系统开发工具软件包等。

4.参数绘图

用形式参数来计算图形各坐标数据，调用基本软件、功能软件进行图形显示或图形绘制的方法称为参数绘图。

对有规律或便于用参数描述的不复杂的图形（如各种典型件固定形状的冒口等）都适合于参数绘图。参数绘图还便于将计算出来的数据，传递给绘图软件进行图形输出，使设计、计算、绘图一体化。