第二章 特征造型

1、特征造型特征造型 特征造型基本概念；特征造型基本概念； 特征表達(dá)與特征關(guān)系；特征表達(dá)與特征關(guān)系； 特征造型方法；特征造型方法； 舉例舉例應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型；進(jìn)行特征造型； 思考題。思考題。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念 1 1 特征造型的提出；特征造型的提出； 2 2 特征定義；特征定義； 3 3 特征分類；特征分類； 4 4 參數(shù)化特征；參數(shù)化特征； 5 5 特征造型的優(yōu)點(diǎn)。特征造型的優(yōu)點(diǎn)。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念1 1、特征造型概念的提出、特征造型概念的提出 幾何造型法存在問題：幾何造型法存在問題： 零件定義不完整；只能定義零件的公稱幾何形狀，而作為零

2、件零件定義不完整；只能定義零件的公稱幾何形狀，而作為零件的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及設(shè)計(jì)意圖等不能表達(dá)；的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及設(shè)計(jì)意圖等不能表達(dá)； 信息定義的層次低。零件以點(diǎn)、線、面等較低層次的幾何與拓信息定義的層次低。零件以點(diǎn)、線、面等較低層次的幾何與拓?fù)湫畔⒚枋觯挥挟?dāng)這些信息作為圖形顯示出來時(shí)，人們才能理撲信息描述，只有當(dāng)這些信息作為圖形顯示出來時(shí)，人們才能理解其含義，另外實(shí)體模型一旦建立，修改不方便。解其含義，另外實(shí)體模型一旦建立，修改不方便。 特征造型特征造型（Feature Modeling）：是以實(shí)體模型為基礎(chǔ)，用具：是以實(shí)體模型為基礎(chǔ)，用具有一定設(shè)計(jì)或加工

3、功能的特征作為造型的基本單元建立零件的幾有一定設(shè)計(jì)或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零件的幾何模型。何模型。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念圖圖1 1 一個(gè)零件的特征一個(gè)零件的特征 一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念2.2.特征定義特征定義: :目前對(duì)目前對(duì)CAD/CAM中特征的定義尚沒有達(dá)中特征的定義尚沒有達(dá)到完全統(tǒng)一到完全統(tǒng)一: : 產(chǎn)品特征產(chǎn)品特征= =形狀特征形狀特征+ +工程語義信息工程語義信息一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念3. 3. 特征的分類特征的分類: :做通用的分類非常困難做通用的分類非常困難, ,一般都是從特定一般都是從特定的角度分類，從零件的定

4、義角度考慮：的角度分類，從零件的定義角度考慮： 形狀特征：與公稱幾何相關(guān)的概念（槽、凸臺(tái)、孔、形狀特征：與公稱幾何相關(guān)的概念（槽、凸臺(tái)、孔、殼、壁）；殼、壁）； 精度特征：可接受的公稱形狀和大小的偏移量；精度特征：可接受的公稱形狀和大小的偏移量； 技術(shù)特征：性能參數(shù)技術(shù)特征：性能參數(shù), ,描述零件的性能和技術(shù)要求的信描述零件的性能和技術(shù)要求的信息集合；息集合； 材料特征：材料、熱處理和條件等；材料特征：材料、熱處理和條件等； 裝配特征：零件相關(guān)方向、相互作用面和配合關(guān)系。裝配特征：零件相關(guān)方向、相互作用面和配合關(guān)系。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念4. 4. 參數(shù)化特征參數(shù)化特征采用參

5、數(shù)化定義的特征、特征本身是參數(shù)化的，它們之間采用參數(shù)化定義的特征、特征本身是參數(shù)化的，它們之間的組裝是變量化，即由尺寸驅(qū)動(dòng)。的組裝是變量化，即由尺寸驅(qū)動(dòng)。圖圖2 圖形的尺寸驅(qū)動(dòng)圖形的尺寸驅(qū)動(dòng)(a) 參數(shù)化圖形；參數(shù)化圖形；(b)修改參數(shù)后的圖形修改參數(shù)后的圖形一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念5 5、 特征造型的優(yōu)點(diǎn)：特征造型的優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)幾何造型是為了完善產(chǎn)品的幾何描述能力，特征造型著眼幾何造型是為了完善產(chǎn)品的幾何描述能力，特征造型著眼于更好地表達(dá)產(chǎn)品的完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品于更好地表達(dá)產(chǎn)品的完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息服務(wù)。的集成信息服務(wù)。(2)

6、(2)它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員的操作它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員的操作對(duì)象不再是原始的線條和體素，而是產(chǎn)品的功能要素，象螺紋對(duì)象不再是原始的線條和體素，而是產(chǎn)品的功能要素，象螺紋孔、定位孔、鍵槽等。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，使得孔、定位孔、鍵槽等。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，使得建立的產(chǎn)品模型容易被別人理解并組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)的圖樣更容建立的產(chǎn)品模型容易被別人理解并組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)的圖樣更容易修改。易修改。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念5 5、 特征造型的優(yōu)點(diǎn)：特征造型的優(yōu)點(diǎn)：( (3)3)有助于加強(qiáng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各有助于加

7、強(qiáng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各部門間的聯(lián)系，能及時(shí)得到后續(xù)環(huán)節(jié)的反饋意見，為開發(fā)新一部門間的聯(lián)系，能及時(shí)得到后續(xù)環(huán)節(jié)的反饋意見，為開發(fā)新一代的基于同一產(chǎn)品信息模型的代的基于同一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造前提集成系統(tǒng)創(chuàng)造前提。( (4)4)有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方法的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。有助于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方法的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。 ( (5)5)將推動(dòng)各行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的歸納、總結(jié)，從中提煉出更多規(guī)將推動(dòng)各行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的歸納、總結(jié)，從中提煉出更多規(guī)律性知識(shí)，促進(jìn)智能化律性知識(shí)，促進(jìn)智能化CADCAD系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)的逐步實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)

8、和智能制造系統(tǒng)的逐步實(shí)現(xiàn)。二、特征表達(dá)與特征關(guān)系二、特征表達(dá)與特征關(guān)系 特征表達(dá)特征表達(dá)一般特征的表示包括特征體素層、面關(guān)系層及幾何元素定義層一般特征的表示包括特征體素層、面關(guān)系層及幾何元素定義層圖圖3 特征表達(dá)的三層次結(jié)構(gòu)特征表達(dá)的三層次結(jié)構(gòu)二、特征表達(dá)與特征關(guān)系二、特征表達(dá)與特征關(guān)系 特征表達(dá)特征表達(dá)1.1.基于基于CSG（構(gòu)造實(shí)體幾何模型）的特征表達(dá)：構(gòu)造實(shí)體幾何模型）的特征表達(dá)：將特征定義為體積元素，體積元素通過布爾操作構(gòu)造零件。將特征定義為體積元素，體積元素通過布爾操作構(gòu)造零件。圖圖4 4 特征的布爾運(yùn)算特征的布爾運(yùn)算二、特征表達(dá)與特征關(guān)系二、特征表達(dá)與特征關(guān)系2.2.基于基于B-R

9、epsB-Reps（邊界表示模型）的特征表達(dá)邊界表示模型）的特征表達(dá): :將特征定義為相互聯(lián)系的面的集合，稱為將特征定義為相互聯(lián)系的面的集合，稱為“面特征面特征”，B-RepsB-Reps模型是基于圖的，所有的幾何（拓?fù)洌┬畔@式的表達(dá)在面、模型是基于圖的，所有的幾何（拓?fù)洌┬畔@式的表達(dá)在面、邊、頂點(diǎn)表中，可以與屬性值（如表面粗糙度、材料、尺寸和邊、頂點(diǎn)表中，可以與屬性值（如表面粗糙度、材料、尺寸和公差等）聯(lián)系在一起。公差等）聯(lián)系在一起。3.3.基于混合基于混合CSG/B-RepsCSG/B-Reps的特征表達(dá)的特征表達(dá): :二、特征表達(dá)與特征關(guān)系二、特征表達(dá)與特征關(guān)系 特征關(guān)系表達(dá)特征關(guān)系

10、表達(dá)特征關(guān)系現(xiàn)在還無統(tǒng)一的表達(dá)方法特征關(guān)系現(xiàn)在還無統(tǒng)一的表達(dá)方法, ,一般分為兩類一般分為兩類: :一為特征定一為特征定位關(guān)系表達(dá)位關(guān)系表達(dá), ,二為特征連接關(guān)系表達(dá)二為特征連接關(guān)系表達(dá)圖圖5 零件的定位關(guān)系圖零件的定位關(guān)系圖圖圖6 特征的連接關(guān)系特征的連接關(guān)系三、特征造型方法三、特征造型方法以特征作為造型基本元素描述產(chǎn)品的方法叫做基于特征的造型以特征作為造型基本元素描述產(chǎn)品的方法叫做基于特征的造型技術(shù)。技術(shù)。（1 1）交互特征標(biāo)定）交互特征標(biāo)定(Interactive Feature Definition)通過交互方式人工輔助識(shí)別特征，輸入工藝信息，建立起零件通過交互方式人工輔助識(shí)別特征，輸

11、入工藝信息，建立起零件描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種方法效率低，易出錯(cuò)。已經(jīng)很少使用。描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種方法效率低，易出錯(cuò)。已經(jīng)很少使用。圖圖8 交互特征標(biāo)定交互特征標(biāo)定三、特征造型方法三、特征造型方法（2 2）自動(dòng)特征識(shí)別）自動(dòng)特征識(shí)別(Automatic Feature Recognition) 利用實(shí)體利用實(shí)體建模信息，自動(dòng)標(biāo)識(shí)特征，交互輸入工藝信息，這種方式應(yīng)用建模信息，自動(dòng)標(biāo)識(shí)特征，交互輸入工藝信息，這種方式應(yīng)用面廣，但由于識(shí)別能力有限，所以使用的零件范圍狹小，有一面廣，但由于識(shí)別能力有限，所以使用的零件范圍狹小，有一定的局限性。定的局限性。圖圖9 自動(dòng)特征識(shí)別自動(dòng)特征識(shí)別三、特征造型方法三

12、、特征造型方法（3 3）基于特征設(shè)計(jì)）基于特征設(shè)計(jì)(Design by Feature)。利用特征進(jìn)行零件設(shè)。利用特征進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，即在設(shè)計(jì)階段就調(diào)入形狀特征造型，逐步把幾何信息和特計(jì)，即在設(shè)計(jì)階段就調(diào)入形狀特征造型，逐步把幾何信息和特征信息存入數(shù)據(jù)庫中，建立零件的特征數(shù)據(jù)模型。征信息存入數(shù)據(jù)庫中，建立零件的特征數(shù)據(jù)模型。圖圖10 基于特征設(shè)計(jì)基于特征設(shè)計(jì)四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型進(jìn)行特征造型基于特征的零件造型過程：零件的造型過程就基于特征的零件造型過程：零件的造型過程就是不斷生成特征的過程是不斷生成特征的過程1 1、分析零件模型；分析零件模型；2 2、生成基本特征；

13、、生成基本特征；3 3、附加子特征；、附加子特征；四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型進(jìn)行特征造型特征創(chuàng)建基本方法特征創(chuàng)建基本方法1 1 拉伸掃描特征拉伸掃描特征圖圖11 拉伸掃描特征拉伸掃描特征四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型進(jìn)行特征造型2 2、輔特征；、輔特征；a.切削特征切削特征b.軸肩、退刀槽、凸緣特征軸肩、退刀槽、凸緣特征c.孔孔d.倒圓角倒圓角e.殼體殼體四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型進(jìn)行特征造型圖圖12 切削特征切削特征圖圖13 軸肩、退刀槽、凸緣特征軸肩、退刀槽、凸緣特征四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特征造型進(jìn)行特征造型圖圖15 15 圓角特征圓角特征圖圖16 16 殼特征殼特征圖圖14 14 孔孔特征特征四、舉例四、舉例: :應(yīng)用應(yīng)用Pro/E進(jìn)行特