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； 特征表達與特征關(guān)系；特征表達與特征關(guān)系； 特征造型方法；特征造型方法； 舉例舉例應用應用Pro/E進行特征造型；進行特征造型； 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。特征造型的優(yōu)點。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，表面粗糙度以及設計意圖等不能表達；的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及設計意圖等不能表達； 信息定義的層次低。零件以點、線、面等較低層次的幾何與拓信息定義的層次低。零件以點、線、面等較低層次的幾何與拓撲信息描述，只有當這些信息作為圖形顯示出來時，人們才能理撲信息描述，只有當這些信息作為圖形顯示出來時，人們才能理解其含義，另外實體模型一旦建立，修改不方便。解其含義，另外實體模型一旦建立，修改不方便。 特征造型特征造型（Feature Modeling）：是以實體模型為基礎(chǔ)，用具：是以實體模型為基礎(chǔ)，用具有一定設計或加工

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計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 一個零件的特征一個零件的特征 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: :目前對目前對CAD/CAM中特征的定義尚沒有達中特征的定義尚沒有達到完全統(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、孔、形狀特征：與公稱幾何相關(guān)的概念（槽、凸臺、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。的組裝是變量化，即由尺寸驅(qū)動。圖圖2 圖形的尺寸驅(qū)動圖形的尺寸驅(qū)動(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：特征造型的優(yōu)點：(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。的集成信息服務。(2)

6、(2)它使產(chǎn)品設計工作在更高的層次上進行，設計人員的操作它使產(chǎn)品設計工作在更高的層次上進行，設計人員的操作對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)了設計意圖，使得孔、定位孔、鍵槽等。特征的引用直接體現(xiàn)了設計意圖，使得建立的產(chǎn)品模型容易被別人理解并組織生產(chǎn)，設計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)，設計的圖樣更容易修改。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：特征造型的優(yōu)點：( (3)3)有助于加強產(chǎn)品的設計、分析、工藝準備、加工、檢驗各有助于加

7、強產(chǎn)品的設計、分析、工藝準備、加工、檢驗各部門間的聯(lián)系，能及時得到后續(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)品設計和工藝方法的規(guī)范化、標準化和系列化。有助于產(chǎn)品設計和工藝方法的規(guī)范化、標準化和系列化。 ( (5)5)將推動各行業(yè)實踐經(jīng)驗的歸納、總結(jié)，從中提煉出更多規(guī)將推動各行業(yè)實踐經(jīng)驗的歸納、總結(jié)，從中提煉出更多規(guī)律性知識，促進智能化律性知識，促進智能化CADCAD系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)的逐步實現(xiàn)。系統(tǒng)

8、和智能制造系統(tǒng)的逐步實現(xiàn)。二、特征表達與特征關(guān)系二、特征表達與特征關(guān)系 特征表達特征表達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 特征表達的三層次結(jié)構(gòu)特征表達的三層次結(jié)構(gòu)二、特征表達與特征關(guān)系二、特征表達與特征關(guān)系 特征表達特征表達1.1.基于基于CSG（構(gòu)造實體幾何模型）的特征表達：構(gòu)造實體幾何模型）的特征表達：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 特征的布爾運算特征的布爾運算二、特征表達與特征關(guān)系二、特征表達與特征關(guān)系2.2.基于基于B-R

9、epsB-Reps（邊界表示模型）的特征表達邊界表示模型）的特征表達: :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（拓撲）信息顯式的表達在面、模型是基于圖的，所有的幾何（拓撲）信息顯式的表達在面、邊、頂點表中，可以與屬性值（如表面粗糙度、材料、尺寸和邊、頂點表中，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的特征表達的特征表達: :二、特征表達與特征關(guān)系二、特征表達與特征關(guān)系 特征關(guān)系表達特征關(guān)系

10、表達特征關(guān)系現(xiàn)在還無統(tǒng)一的表達方法特征關(guān)系現(xiàn)在還無統(tǒng)一的表達方法, ,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)系表達位關(guān)系表達, ,二為特征連接關(guān)系表達二為特征連接關(guān)系表達圖圖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）交互特征標定）交互特征標定(Interactive Feature Definition)通過交互方式人工輔助識別特征，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。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。已經(jīng)很少使用。圖圖8 交互特征標定交互特征標定三、特征造型方法三、特征造型方法（2 2）自動特征識別）自動特征識別(Automatic Feature Recognition) 利用實體利用實體建模信息，自動標識特征，交互輸入工藝信息，這種方式應用建模信息，自動標識特征，交互輸入工藝信息，這種方式應用面廣，但由于識別能力有限，所以使用的零件范圍狹小，有一面廣，但由于識別能力有限，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 自動特征識別自動特征識別三、特征造型方法三

12、、特征造型方法（3 3）基于特征設計）基于特征設計(Design by Feature)。利用特征進行零件設。利用特征進行零件設計，即在設計階段就調(diào)入形狀特征造型，逐步把幾何信息和特計，即在設計階段就調(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 基于特征設計基于特征設計四、舉例四、舉例: :應用應用Pro/E進行特征造型進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: :應用應用Pro/E進行特征造型進行特征造型特征創(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: :應用應用Pro/E進行特征造型進行特征造型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: :應用應用Pro/E進行特征造型進行特征造型圖圖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: :應用應用Pro/E進行特征造型進行特征造型圖圖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: :應用應用Pro/E進行特