1　设计实例——空调机柜CAD系统空调机柜是大型中央空调机必不可少的组成部分。它主要由风机室、盘管室、混气室等组成，并为空调机提供一整套热交换设施。通过风机室抽取外部空气，在混气室混合，然后在盘管室中与空调机进行热交换。大型空调不同于家用空调，它不是批量生产的产品，往往是单件产品，一般由空调机柜生产厂家根据用户的不同需求，去设计定制和组装。由于不同的安装形式和安装地点、不同的设计参数（如功率等的要求），形成了产品图形基本相似，但局部小结构有所不同，尺寸也是各异，规格品种复杂多样的特定设计过程。对于每一个用户，企业必须设计多套全新的图纸，费时费力，使得设计能力往往跟不上实际生产能力，无法满足用户需求。为此厂家希望能有一个专用的基于产品模型的CAD系统，达到以下的功能：
　　。 根据用户的需求自动生成原始装配图；
　　。 能够在装配图上以零件为基本元素进行交互式的修改，并自动维护装配关系的一致性，三维视图的一致性；
　　。 能够根据修改后的装配图，自动生成加工信息，如工艺卡、NC代码等。

3　专用CAD系统的设计

3.1　系统的原理结构
图1为经简化了的专用CAD系统的基本模块划分及其功能示意图。其中：
　　规则库：由厂家多年的生产经验积累而成。它包含了在不同型号、不同要求情况下，各零部件的尺寸、位置的生成规则。是自动出图的关键。

图1　空调机框专用CAD系统示意图

　　推理器：从规则库中提取规则，进行分析，并生成零部件的三维模型。
　　三维模型：它是整个专用CAD系统的核心，不仅包含零件的几何信息，还必须包含零部件的装配信息、生产信息等一切有用的信息，是零部件在计算机中的映射。
　　二维视图：它是零部件在一个平面上的投影，是在图纸上进行交互修改的基本单元，三维模型与它形成一对多的关系。
　　消隐模块：根据三维模型，对于灵便的二维视图进行通用消隐和特殊消隐。
　　加工信息产生模块：根据三维模块产生加工信息，如CN代码。
3.2　建模部分的具体实现
　　以下对于设计和实现中的一些关键点分别进行论述。
　　(a) 规则库的建立
　　规则库是图纸自动生成的关键，也是厂家多年生产资料的建库，这些资料以实例的形式存储（关于实例的查询，限于篇幅在此不作讨论)。下面以经简化的空调机柜的主要零件——角铁为例，说明本系统组建实例的基本思想：
　　实例名：实例的名称。
　　室类型名：空调机柜室名，如前面提到的风机室、盘管室等等。
　　生成规则：相当于规则的IF语名，当条件满足时，才根据规则中的信息建立角铁实体。
　　角铁ID:纪录要生成的角铁的ID号，供其它角铁(面板或其他零件)对它进行引用。
　　头部相连角铁ID，尾部相连角铁ID：记录角铁的装配关系。
　　尺寸计算式：记录角铁的各个尺寸的表达式。
　　经检索后的实例，根据其中每一个零件的信息生成装配图。
　　(b)三维模型
　　三维模型是整个CAD系统的核心，是连接各个模块的枢纽。是计算机语言对零件的抽象描述。三维模型所需要纪录的信息分为以下几类：
　　几何信息：记录零件的空间位置；
　　装配信息：记录零件与其他零件的装配关系；
　　生产信息：记录零件的加工信息，如尺寸等；
　　绘图信息：说明零件如何在图纸上表达自身。
　　三维模型不仅是信息的记录者，更是信息的维护者。各种信息之间存在着复杂的约束关系，它们之间一致性的维护理所当然地由三维模型负责。例如，当用户在图纸上改变了零部件中一个视图的位置，其他两个视图也必须作出相应的修改，这必须通过维护绘图信息与几何信息的一致性来完成。再如当一个零件的位置或尺寸改变时，与它有装配关系的零部件也必须作出相应的修改，使装配关系继续得以保持。这就必须维护装配信息与生产信息的一致性。下面以经简化的角铁对象为例，说明角铁三维模型的设计：
　　class JT
　　{
　　　几何信息：
　　　Point1,Point2：角铁的两个定位点在空间的位置
　　　Rotation：角铁在空间的旋转角度
　　　装配信息：
　　　HeadID，TailID： 与角铁头尾相连的角铁的ID号
　　　JointIDArray：与角铁中部相连的角铁的ID号序列
　　　生产模型：
　　　Width，Length，Thick：角铁的三个最基本的尺寸参数，宽度、长度与厚度
　　绘图信息：
　　　ViewID［3］：角铁的三个视图（顶视、俯视、左视）的ID号
　　　维护几何信息与绘图信息的操作：
　　　TranslateViewToModal()：将模型中的一个点转换为某一视图中的一个平面点
　　　TranslateModalToView()：将视图中的一个点转化为三维空间点
　　　…
　　｝(c) 装配关系的表达
　　零部件之间的装配组成关系可以通过对象间的关联、继承、包容加以抽象表示。角铁之间的连接关系是一种关联，室与角铁之间的关系是包容等等。
　　(d) 系统模型的建立

图2　面向对象系统建模图

　　通过上面的分析，系统建模如图2所示（已予简化)。

4　结语

　　真正完全实现产品装配的CAD系统，在理论上与实际上都存在着很大的困难；为某一设计定制的专用CAD系统成为了许多厂家自然的选择。本文用成功的设计实例阐明了如何通过面向对象的方法来对专用CAD系统建模，供准备从事面向产品的专用CAD系统设计的专业人员参考。