三维CAD图形交换标准：UGNX12.0教程

三维CAD 图形交换是为实现不同的CAD 系统之间、CAD/CAM 内部信息集成以及通用标准化软件接口之间的数据交换的软件，其目的是实现信息资源共享。产品数据不仅包括产品模型的几何图形数据，还包括制造特征、尺寸公差、材料特性、表面处理等非几何数据。产品数据的具体类别如下。

（1）产品几何描述，如线框表示、几何表示、实体表示以及拓扑、成形和展开等；

（2）产品特性，即长、宽等体特征，孔槽等面特征等；

（3）公差，如尺寸公差与形位公差等；

（4）表面处理，如喷涂等；

（5）材料，如类型、品种、强度、硬度等；

（6）说明，如总图说明等；

（7）其他，如加工、工艺装配等。

数据交换途径包括借助专用或标准（中性）文件进行交换，借助统一的产品数据模型和工程数据库管理系统进行交换。

常用产品数据交换标准简介如下。

1.初始图形信息交换规范

初始图形信息交换规范（Initial Graphics Exchange Specification，IGES）是由美国国家标准局（NBS）主持成立的波音公司和通用电气公司参加的技术委员会于1980 年编制的，它开创了国际性的CAD/CAM 技术的数据交换文件格式标准化工作。我国于1993 年9 月将IGES 3.0 作为国家推荐标准。

IGES 模型是指用于定义某产品的实体的集合。定义IGES 模型就是通过实体，对产品的形状、尺寸以及某些说明产品特性的信息进行描述。

实体是基本的信息单位，它可能是单个的几何元素，也可能是若干个实体的集合。实体可分为几何实体和非几何实体。(www.xing528.com)

IGES 在交换产品数据的过程中存在的问题如下。

（1）IGES 定义的实体主要是几何图形的信息，对其他信息交换不充分。

（2）由于部分语法结构不统一，造成交换复杂图形时容易丢失某些信息。

（3）交换文件占用的存储空间较大，数据处理时间较长。

2.产品模型数据交换标准

产品模型数据交换标准（Standard for the Exchange of Product Model Data，STEP）采用统一的产品数据模型以及统一的数据管理软件来管理产品数据，各系统间可直接进行信息交换，它是新一代面向产品数据定义的数据交换和表达标准。

STEP 技术提供一种不依赖于具体系统的中性机制，它规定了产品设计、开发、制造，以及产品全部生命周期中所包含的诸如产品形状、解析模型、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述。因而STEP 是基于集成的产品信息模型，其应用范围非常广泛。

3.STL 文件交换格式

STL 类型文件是CAD/CAM 中广泛使用的一类三维空间造型存储文件，它最初来源于快速成型技术及反求工程，目前，几乎所有的三维造型软件都具有输出此类文件的功能。

STL 类型文件的优势如下。

尽管IGES、STEP 类型文件也具有很好的描述空间造型的能力，但对于不断变化的空间表面（金属塑性成形过程），目前只能采用三角形或四边形描述，也就是说只能采用将任意空间表面离散成网格，以三角形网格形式输出、存储。

而利用STL 数据格式表示立体图形的方式较为简单，对于任何一个独立的空间实体，都可借助其表面信息进行描述，而表面信息则是由许许多多空间小三角面片的逼近体现出来的，我们可以通过记录各小三角面片的顶点和法向矢量信息来间接描述原来的立体图形。