全 文 : 收稿日期 }t||{ p tt p tt ∀
vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发研究
唐开军 江敬艳
k中南林学院 株洲 wtussyl
摘 要 } vu °°系统家具是实现家具工业自动化 !零部件和原辅材料通用化的关键技术 o在国内外十分普
及 ∀而把 ≤ ⁄技术应用到 vu °°系统家具开发设计中 o则是推动 vu °°系统家具的生产与发展的新技术 ∀
本文对 vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发目标 !功能要求 !开发环境 !程序设计的原理与方法等方面进行
了探讨 ∀结果表明 o这种专业化的 ≤ ⁄软件能极大地提高 vu °°系统家具开发效率 o缩短新产品开发周期 ∀
关键词 } 家具 ovu °°系统 o≤ ⁄
ΤΗΕ vu ΜΜ ΣΨΣΤΕ Μ ΦΥΡ ΝΙΤΥΡ Ε ΧΟΜΠΥΤΕΡ
ΑΙ∆Ε∆ ∆ΕΣΙΓΝ ΜΟ∆ΥΛΕΣ
פ±ª ¤¬∏± ¬¤±ª¬±ª¼¤±
( Χεντραλ Σουτη Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ζηυζηουwtussy)
Αβστραχτ : ׫¨ vu °° ©∏µ±¬·∏µ¨ °¤±∏©¤¦·∏µ¬±ª¶¼¶·¨° ¬¶·«¨ ®¨ ¼ ·²·«¨ ¤∏·²°¤·¬²±o·«¨ ¦∏µµ¨±·²©³¤µ·¶
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Κεψ ωορδσ: ƒ∏µ±¬·∏µ¨ ovu °° ¶¼¶·¨° o≤ ⁄
计算机辅助设计k≤²°³∏·¨µ¬§¨ § ⁄¨ ¶¬±ªo简 ≤ ⁄l是近年来新兴的一门用计算机帮助人们进行工
程和产品设计的技术 ∀它是提高工程和产品的设计质量 !缩短设计周期 !降低设计成本 !提高设计工作
的科学性和创造性 !加速产品更新换代 !提高市场竞争力的一项关键技术与强大工具 ∀它作为电子信
息技术的一个重要组成部分 o在国民经济发展中起着重要的作用k范玉青 ot||yl ∀目前 o≤ ⁄技术的开
发与应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化程度的重要标志之一 ∀与发达国家相比 o
我国的 ≤ ⁄应用工作虽然起步较晚 o但在政府支持和鼓励下 o各行业 !各科研院所 !高等院校积极努
力 o目前 o≤ ⁄技术在我国建筑 !机械 !电子 !造船 !航空 !汽车 !纺织 !化工等行业已得到广泛应用并取得
显著成效k甘迎曙 ot||xl ∀在发达国家和地区已形成专为木材加工和家具企业设计和开发软件的行
业 o商品化软件也十分成熟 o各家具生产厂或设计部门已把 ≤ ⁄软件作为一种普通的工具 o可据自己
的条件来选购合适的 ≤ ⁄系统来提高和改进企业的生产和竞争能力 ∀而在我国家具生产与制造行业
中 o由于历史原因造成的行业滞后 o≤ ⁄在家具中的应用还仅处于一种初始的 !尝试性的阶段 ok余松
宝 ot||vl ∀本文将介绍目前家具行业广泛应用的 vu °°系统家具 ≤ ⁄模块的开发原理与方法 ∀
t vu °°系统家具概述
1 q1 32 °°系统的起源
本世纪 xs年代的欧洲为能在短时间内给二战中失去家园的人们提供大量居所 o出现了大批现代
化的方盒子式建筑 o建筑的增长带来了家具业的繁荣 o但传统的生产方式已不能适应和满足需求的急
剧增加 o家具制造者有必要寻找一种能工业化大批量的生产方法 ∀当时家具业中已开始使用刨花板 !
第 vx卷 第 y期t | | |年 tt 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤ ∞
∂ ²¯1vx o ²1y
²√ qot | | |
塑料贴面材料等 o五金连接件也有所发展 o设计制造者对当时需求量最大的柜类家具进行了/模数化生
产0的改进 o即以其旁板为基本骨架 o钻上成排的孔 o用以安装门 !抽屉 !搁板 !顶 !底板等的想法 ovu °°
系统家具的设计和制造就是在这种背景下产生的 ∀
1 .2 32 µ µ 系统的基本原理及其特点
vu °°系统是一种依据单元组合理论 o通过模数化 !标准化的/接口0来构筑家具的制造系统 ∀它
是采用工业板材及标准钻孔来组成家具 o并将加工精度控制在 s1t ∗ s1u °°水准上的结构系统 ∀因基
本模数为 vu °°k标准孔位相邻两孔间的最小中心距l o故定名为 vu °°系统k唐开军 ot|||l ∀
vu °°系统融洽了现代设计观念和方法 o是在高技术支持下实现的 ∀它有几个主要特点k胡景初 o
t||vl }ktl引出了/部件即产品0的概念 o即它是以单元组合理论为指导 o通过对零件的设计 !生产 !装
运 !现场装配来完成家具产品 ~kul采用了没有榫卯结构的平口接口 o避免了复杂的结构和工时 !材料的
浪费 ~kvl以高精度和电脑控制的专用机械设备 o摆脱了对操作者的技巧 !手法 !经验和生理心理素质的
依赖 o确保了高品质 o可实现零部件的标准化 !互换性 ~kwl效率高 o以发达国家的 ts人小厂为例 o在 wss
°u的场地上 o每年可实现产值 t1s ≅ tsy ∗ t1x ≅ tsy φ o中国某些合资企业也达到了同等水平 ∀
1 .3 32 µ µ 系统家具在我国的应用现状及存在的问题
我国改革开放以来 o几乎与美国同时接受了 vu °°的概念 o并引进了一批kuss多家lvu °°系统
板式家具生产线 o较早在合资企业取得成功 o极大的促进了该技术在全国的推广和应用 ∀然而就全国
而言 o我国家具工业的现状并不令人满意 o还存在不少问题 ∀主要有以下几个方面k唐开军 ot||yl ∀
ktl设计思想陈旧 !不能满足现代生活的需要 主要表现在产品的尺度 !造型 !结构 !功能等方面不能与
现代居住环境相适应 o不能满足消费者对家具的功能性 !审美性 !舒适性 !便利性的需求 ∀kul工业化 !
现代化意识淡薄 甚至一些 ts多年前在国内知名度很高 !设备很先进的生产企业仍进展缓慢 o未真正
领会贯彻 vu °°系统的设计原理与方法 o只会用一种固定的钻孔模式来安装暗铰链且现场装配 o而不
是以设计中的有关参数来安排分配 o也很少有真正意义上的模数化 !系列化的设计产品 ∀kvl设计手段
和生产管理方式落后 没有将计算机这种先进的工具运用于设计 !生产和营销管理中 o仍按传统方式
组织生产 o产品质量难以保证 o生产周期长 o产品成本高 ∀
因此 o有必要借助于计算机辅助设计这种现代设计技术 o减少设计人员的简单重复劳动 o帮助他们
把头脑中产生的设计形象迅速准确地在计算机上反映出来 o使其将注意力集中于富有创造性的设计活
动中k§°¤ot||xl o提高设计的效率和质量 o从而推动我国 vu °°系统家具的发展 ∀
u vu °° ≤ ⁄模块的开发目标
2 q1 模块的专业化
模块能按专业人员的思维习惯 !设计顺序来运行 o使专业人员操作起来感到得心应手 ~能提供丰富
的专业图库 !数据和符号 ~运行结果能符合专业标准 ∀
2 q2 使用的高效性
这是进行二次开发的根本目的 ∀为了达到这个要求 o应建大量的图形库 o提供必要的编辑工具 o这
样 o用户只要输入尽可能少的信息 o就能得到预期效果 ∀如标准图幅的准备 o参数化设计 o动态导航 o常
用选择项的默认 o定位点的过滤 o文字 !线型 !尺寸标注变量的自动设置 o有关数值的自动提取等功能的
开发都是为了提高使用效率k∏µ·¤°³¨·等 ot||wl ∀
2 q3 使用的方便性
使用的方便性包括以下内容 ∀ktl是界面的友好性 o由于历史的原因 o计算机的界面信息多为英
语 ∀为了便于使用 o二次开发软件的界面信息应尽可能用用户的母语来表达 ∀此外 o屏幕的安排应合
适 o色彩应悦目且不易使视觉器官疲劳 o提示简洁清楚 o一目了然 ∀kul是用法与基础软件的一致性 o利
用基础软件进行二次开发 o应力求其界面风格及其使用方法与基础软件尽量相似 ∀这样 o用户只要会
使用基础软件 o就会触类旁通而很快掌握二次开发软件的用法 o从而不会给用户带来额外的负担 ∀
w| 林 业 科 学 vx卷
2 q4 错误处理
在编写供他人使用的程序时 o应充分考虑用户可能出现的各种错误操作 o并把错误引起的损失降
低到最小限度 ∀这就要求开发者要采取多种措施来提高程序的容错能力和健壮性 ∀
2 q5 功能的可扩充性
这样可以从两个方面来实现 o一方面是利用基础软件进行系统功能的扩充 o如 ∏·²≤⁄o由于它具
有良好的开放结构 o国内的相当部分 ≤ ⁄软件是基于它进行二次开发的 ∀另一方面是二次开发软件
功能的可扩充性 o留下用户发挥自己聪明才智的余地 o使系统更符合实际情况k陈文贤 ot||wl ∀此外 o
二次开发软件还应尽量节约存储空间等计算机资源 ∀
2 q6 模块的功能要求
在 vu °°系统家具设计过程中 o模块能按专业设计人员的思维习惯和设计顺序运行 ~能快速进行
数据计算 !视图的绘制 o并自动标注关键尺寸和说明 o运行结果符合国家标准 ~能提供参考资料 ~能改善
设计质量 !提高计算与绘图效率 ~具有可扩充性 o只要用户有兴趣并具备一定的 ≤ ⁄开发知识 o可将该
模块进一步完善 o使之具有更强的针对性 ∀
v 模块的开发环境
3 q1 基础软件
为了便于二次开发 o应选用具有功能强大 !对硬件的配置要求低 o性能价格比较好 !应用广泛 !结构
开放性能好 !界面友好等特点的 ≤ ⁄基础软件 ∀另外 o对我国用户而言 o如果有汉化版 o应尽量选用
之 ∀因此 o本研究选用美国 ∏·²≤⁄ tw作为基础软件 o系统软件为中文 • ⁄ • ≥ |{ ∀
3 q2 硬件配置
要求至少能运行 ∏·²≤⁄ tw和 • ⁄ • ≥ |x ∀它的常用配置为 }{sx{y以上系列 ≤° ~v1u
以上的硬盘容量 ~ty
以上的内存 ~tu{s ≅ tsuw分辨率 s1u{的显示器 ~键盘及鼠标 ∀至于其它输入
输出设备 o如数字化仪 !打印机 !绘图仪 !扫描仪等 o用户可酌情选用 ∀
3 q3 开发语言
本模块的开发语言是 ∏·²≥°语言 ∀ ∏·²≥°语言 ∀是一种嵌套在 ∏·²≤⁄中并与之共存的
≥°语言 o是 ≥°k¬¶·°µ²¦¨¶¶¬±ª¤±ª∏¤ª¨ l语言和 ∏·²≤⁄有机结合的产物 ∀用 ∏·²≥°语言编
写的程序能够使设计和绘图融为一体 ~能够直接调用几乎全部的 ∏·²≤⁄命令 ~能够直接访问和修改
∏·²≤⁄当前图形数据库 ~能够实现图形屏幕的交互设计 ~为将人工智能应用于绘图领域提供了方便 ∀
可以说 o∏·²≥°语言是人工智能绘图语言 o是专业 ≤ ⁄系统的强有力的开发工具 ∀
w 模块的主要开发原理
4 q1 旁板设计
w qt qt 旁板设计原理 vu °°系统家具的旁板如同建筑物的墙体 o是家具的主要骨架部件 ∀vu °°
系统中最主要的设计与加工也都集中在旁板上 ∀旁板前后两侧各设有一根主轴线 o主轴线按 vu °°的
间隔等分 o每个等分点都可以用来预钻安装孔 ∀如果设计的旁板通用性很强 o加上排钻设备有足够的
加工长度 o也可以对所有 vu °°间隔的等分点全部预钻孔 ∀旁板的预钻孔有/结构孔0和/系统孔0之分
k¨± ±§¨µ¶²±ot||xl ∀结构孔用于使旁板与水平结构板之间实现硬连接 o系统孔可适用于所有 vu °°
系统五金件的安装 o如铰链底座 !抽屉滑道的搁板支承 ∀正因为系统孔一次钻成 !用处多样 o所以必须
首先对它们进行标准化 !系列化 !通用化处理 ∀国际上对此作了统一规定 ∀ktl所有旁板上的预钻孔
k包括结构孔和系统孔l都应处在具有 vu °°方格网点的同一坐标内 ∀一般结构孔设在水平坐标上 o系
统孔设在垂直坐标上 ~kul通用系统孔的主轴线分别设在旁板的前后两侧 o前侧为基准线 ~对于盖门的
设计 o该基准主轴线到旁板前侧边的距离为 vz °° o对于嵌门的设计 o则应增加一个门厚 ~当基准主轴
线确定后 o旁板后侧的主轴线k如有必要增加时l均应与之保持 vu °°整数倍的距离 ~kvl通用系统孔的
标准孔径为 x °° o孔深规定为 tv °° ~kwl当系统孔用作结构孔时 o其孔径按结构配件的要求而定 ~推
x| y期 唐开军等 }vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发研究
荐采用的孔径系列为 5x !5{ !5ts °° ∀此外 o在 vu °°系统中 o为了最节省时间地加工出旁板上所有
的安装孔 o还应尽可能地采用对称设计的原则来确定旁板的长度和宽度 ∀
由此 o旁板宽度的设计模型为k唐开军 ot|||l } ∆ = u Κ + Νt ≅ vu
式中 }Κ为前后系统孔到前后侧边的距离 ~对于盖门 oΚ vzk或 u{l ~对于嵌门 oΚ vzk或 u{l n门厚 ~
Νt为宽度方向的系统孔与结构孔的总数 ∀
旁板高度的设计模型为k唐开军 ot|||l } Η = Βt + Βu + Νu ≅ vu
式中 }Βt为垂直方向上沿距第 t个结构孔之间的距离 ,根据所使用的连接件而定 ; Βu 为垂直方向下沿
距第 t个结构孔之间的距离 ,根据所使用的连接件而定 ; Νu为高度方向的系统孔与结构孔的总数 ∀
一般 o在实际生产过程中 o顶板与底板的厚度应一致 o所以 Βt与 Βu的取值亦一致 ,设定为 Β ,即旁
板的高度为 : Η u Β n Νu ≅ vu
旁板上一般还铣有一定宽度和深度的背板槽 o用于安装背板 ∀旁板是与水平板 !正立面板 !背板以
及抽屉等相接的板件 o解决了旁板钻孔的设计与加工之后 o其它部件便迎刃而解了 o因此 ovu °°系统
家具的旁板是设计 !加工的关键 o也是 vu °°≤⁄模块的重点k杨柳青 ot||zl ∀
w qt qu 旁板模块程序流程 该模块的程序流程图如图 t所示 ∀
w qt qu 旁板程序模块的功能 该程序模块在绘制普通板正视图时 o提供了旁板水平和垂直两种放置
方式 o为避免误解 o下列提示中将长度称为高度 o宽度称为深度 ∀使用时 o关于长度数值的单位均为毫
米 ~要求输入英文字母时 o可不分大小写 ~模块的提示和要求的响应依次如下所示 ∀
π 高度方向上孔的间距 }tu{r|yrywr3vu4
π 要求输入这 w种值中的 t种 o并拒绝其它数值的输入 ∀其中 vu为缺省项 o只要按回车键或鼠标右键即可完成默
认值 vu的输入k以下各提示的缺省响应与此相同l ∀
π 高度方向孔的总数 }
要求输入 t个正整数来表示高度方向上结构孔和系统孔的总数 ∀
π 顶k底l板的厚度 }
π 深度方向上的孔间距 }tu{r|yrywr3vu4 要求输入这 w种值中的 t种 o并拒绝其它数值的输入 ∀其中 vu为缺省
项 ∀
π 深度方向孔的总数 }要求输入 t个正整数来表示深度方向上结构孔和系统孔的总个数 ∀
π 旁板正视图 ∂ k垂直l或 k水平l放置 }∂ r34 为便于构图 o旁板正视图的放置方式有如图 u !图 v所示的垂直
和水平两种 o在此提示下要求输入 ∂ k垂直l或 k水平l o其中 为缺省项 ∀
π 正视图左上角点的位置 要求用鼠标单击当前作图区上的某一点 o以确定正视图左上角的位置 ∀如果其选取不
合适 o可在模块完成尺寸标注后再用/移动0命令进行编辑 ∀
π 在正视图上画背板槽 }3≠4rk≠ 表示是 o表示不是 o下同l 要求输入 ≠ 或 o≠ 为缺省项 ∀
π 背板槽的靠边距 }如果对前一提示的响应为 ≠ o则此时模块要求输入背板槽的外侧边与侧边间的距离 o即背板槽
的靠边距 ∀
π 背板槽的宽度 }要求表示输入背板槽宽度值的正数 ∀
π 系统孔的直径 }3x4 要求输入系统孔的直径大小 o5x为缺省值 ∀此时模块将作出包括有系统孔的正视图 ∀
π 将某些系统孔扩大而表示成结构孔 }3≠4r按需要输入 ≠ 或 o如果响应值为 ≠ o则模块要求用户选择若干个
系统孔 o选择完后按回车键 o将在原系统孔的位置上将其扩大而表示成结构孔 ∀为防止漏选 o采用了循环结构 o直到用
户输入 为止才完成该提示的响应 ∀
π 画出侧视图 }3≠4r
π 旁板的厚度 }对前一提示用 ≠ 响应时 o此时模块要求输入一正数表示旁板的厚度值 ∀
π 侧视图左上角点的大概位置 当要画出侧视图时 o要求用鼠标在当前作图区中选取一点以确定侧视图左上角的
位置 ∀因为模块已经提取正视图左上角点的 ≠ 坐标值 o所以此时输入的点只是用来确定侧视图左上角的 ÷ 坐标 o模块
能自动使正视图与侧视图做到/高平齐0
π 背板槽深度 }如果正视图中已画出背板槽 o并要画出侧视图时 o模块要求输入表示背板槽深度的正数 o以在正视
图和侧视上表示出背板槽 ∀
π 是否在侧视图上表示正视图上的孔k圆l }3≠4r
y| 林 业 科 学 vx卷
图 t 程序模块流程图
ƒ¬ªqt °µ²ªµ¤° °²§∏¯ ¶¨©¯²º ¦«¤µ·
π 有时为了表示连接件的装配关系 o需要在侧视图上表示出对应于正视图的孔k圆l ∀如果对提示用 ≠ 响应表示
需要 o模块继续询问用/ n 0/ p 0这两种方式中的何种表示 o选定表示方式后 o再在正视图上选择要在侧视图上表示出的
孔k圆l o模块将自动插入有关表示符号 ∀为防止漏选 o采用了循环结构 o直到用户输入 为止才完成该提示的响应 ∀
π 画出俯视图 }3≠4r询问是否画出俯视时 o如果用 ≠ 响应 o而侧视图未画出时 o还要按提示输入旁板的厚度值 ∀
π 俯视图左上角的大概位置 }当要画出俯视图时 o要求用鼠标在当前作图区中选取一点以确定左上角的位置 ∀因
为模块已经提取正视图左上角点的 ÷ 坐标值作为俯视图左上角点的 ÷ 坐标值 o所以此时输入的点只是用来确定俯视图
左上角点的 ≠ 坐标 o模块能自动使正视图与俯视图做到/宽相等0 ∀
z| y期 唐开军等 }vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发研究
π 在俯视图上表示正视图上的孔k圆l }3≠4r如果前一提示用 ≠ 响应 o则此时询问是否要在俯视图上用/ n 0/ ¿0
方式表示正视图上的孔k圆l ∀
π 是否自动标注尺寸3≠4r如果对前一提示用 ≠ 响应 o则开始标注尺寸 ~否则应以后手动标注尺寸 ∀
图 u 垂直方向
ƒ¬ªqu ׫¨ √ µ¨·¬¦¤¯ §¬µ¨¦·¬²±
图 v 水平方向
ƒ¬ªqv ׫¨ «²µ¬½²±·¤¯ §¬µ¨¦·¬²±
程序运行结束后所绘出的旁板图见图 w ∀
4 q2 普通板块设计
功能 }用以画出诸如顶板 !底板 !背板 !搁板 !隔板等非旁板板块的视图 o并自动标注外形尺寸 ∀
用法 }提示和要求的响应与旁板程序模块相同 ∀
图 w 程序运行结束后所绘出的旁板图
ƒ¬ªqw ׫¨ ¶¬§¨2¥²¤µ§¬¶§µ¤º ¥¼ ³µ²ªµ¤° °²§∏¯¨
x 旁板模块源程序
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{| 林 业 科 学 vx卷
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的距离 }
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|| y期 唐开军等 }vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发研究
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k¶¨·´ ¤±¶w kª¨·®º²µ§δ …±是否在侧视图表示正视图上的圆 r
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k¶¨·´ ¤±¶w kª¨·®º²µ§δ …±是否在侧视图表示正视图上的圆
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k¶¨·´ °tt k³²¯¤µ°ts k§·µuzsl ×tll
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sst 林 业 科 学 vx卷
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k¶¨·´ °tt k³²¯¤µ°ts k§·µuzsl ×tll
k¶¨·´ °tu k³²¯¤µ°tt k§·µt{sl tll
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tst y期 唐开军等 }vu °°系统家具 ≤ ⁄程序模块的开发研究
k¬±¬·ª¨·δ≠ ¶¨²δl
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k¶¨·´ ¤±¶v kª¨·®º²µ§δ …±旁板高度方向上实体的放置方式
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y 结论
通过对该模块的运行和测试 o认为该系统功能较强 o界面友好 o使用方便 o能较好地满足 vu °°系
统家具的设计要求 ∀
参 考 文 献
陈文贤 q深入剖析 ∏·²≥° q北京 }学苑出版社 ot||w owy ∗ {v
范玉青等 q≤ ⁄软件设计 q北京 }航空大学出版社 ot||y qxz ∗ yw
甘迎曙 q建筑结构 ≤ ⁄软件设计 q北京 }地震出版社 ot||x qvz ∗ v|
胡景初 q我国家具工业的设计与制造的现状 o家具 o|vktl }t{
∏µ·¤°³¨·等著 q∏·²≤ ⁄应用开发工具大全 q北京 }清华大学出版社 ot||w ouuv ∗ uyz
李重根 q计算机辅助快速设计板式家具的方法 q家具 o|zktl }w
唐开军 q我国家具 ≤ ⁄技术的现状与前景展望 q家具与室内装饰 o|yktl }tx
文嘉 qvu °°系统的应用 q家具 o|uktl }uu ∗ uw
杨柳青 qvu °°系列拆装式自装配家具 ) ) ) 技术文件的内容与格式 q家具与室内装饰 o|zktl }ts
余松宝等 q计算机辅助设计 ≤ ⁄ ) ) ) 家具设计的新手段 q家具 o|vkwl }tw
于万钦等 q计算机辅助家具造型设计系统 q家具 o|uktl }{
¨± ±§¨µ¶²±qvu °° ≥¼¶·¨° q• ²²§ i • ²²§³µ²§∏¦·o|xkzl }tw
⁄ q≥«²∏¯§¼²∏ °¤®¨ ²µ¥∏¼ ¼²∏µ¦²°³²±¨ ±·³¤µ·¶q• ²²§¤±§ • ²²§°µ²§∏¦·o|xkzl }tws ∗ twt
ust 林 业 科 学 vx卷