第6讲 参数化特征化造型方法
第4章_几何建模与特征建模技术-new
第四章
几何建模（造型）与特征建模
一、建模的基本概念 二、三维几何建模系统的三种建模方法
• 线框建模（Wireframe Modeling） 线框建模（Wireframe Modeling） • 曲面建模（Surface Modeling） 曲面建模（Surface Modeling） • 实体建模（Solid Modeling） 实体建模（Solid Modeling）
1、线框建模技术 、线框 建模技术 2、曲面建模技术 、 3、实体建模技术 、 4、特征建模技术 、 5、参数化特征建模技术 、 …...
三、几何建模的三种建模方法 1、线框建模（Wireframe Modeling） 用顶点和边的有限集合来表示和建立物体的计算机模型。 线框模型在计算机内部是以点表和边表表达和存储的。
7、特征建模实例
7、特征造型系统
• PTC公司的Pro/Engineer（后面我们将介绍 其基本用法） • EDS公司的UG • SolidWorks 公司的SolidWorks • Autodesk公司的MDT、Inventor • Dassault Systems公司的CATIA • SDRC公司的I-DEAS MasterSeries
• 但与体相关的内容不能做，如：转动惯量的计算等。 • 会出现“丢面”现象。 • 做多个面的加工时不能进行干涉检查。
3、实体建模(Solid Modeling) 由若干个相互间具有一定拓扑关系的表面组成的闭包。 实体建模的特点： 存储的信息最完整。 凡是表面模型能做的，实体模型都能做。 支持剖切。 可以进行一般的物性分析和计算。 可以进行装配分析和干涉检查。
(2) 扫描变换表示法
(3) 局部操作
2、布尔（Boolean）运算
产品设计造型方法
案例
装饰色条造型
特点：在造型边界、两个面的连接处或者在某一斜面上，或者在做镂空空间的时候 考虑融入一条色带或色块，可以 增加产品造型设计的视觉效果和丰富度
主要应用：无论什么产品，都能遇见此类造型手法，甚至于汽车等大型复杂工业产 品上也是屡见不鲜
主要应用：仿生设计在日常生活中的小器物件中使用比较多
案例
仿生设计造型
设计理论知识丰富的设计师知道，透明空间造型手法一定程度来源于“高技派”， 就是让设计内的结构暴露在塑造的形体之外，打造独特的空间感
特点：透明空间造型属于一种独特的空间塑造手法，是用虚实相生的手法打造产品 的通透感，也是增加产品丰富度比较常用的一种手法
案例
参数化设计造型
卡通化手法属于仿生设计手法的一一种，但是因其独特的设计效果，圆润卡通的造 型形式，对于某些适合可爱化、动物形象卡通化的产品来说是非常合适的
特点：此类产品设计一般都要经过C（Color）元素设计，颜色比较鲜明，一般针对 年龄较小的消费者，多与软胶类（TPR、TPE、TPU、硅胶等）产品搭配，或者非玩 具的产品设计中整体产品常常有比较通透的部分
案例
栅格化造型
产品造型方法
基本形造型
基本形是一切形态的基础，也是做各个造型手法分解练习中最常用的形态
特点：以圆、方、三角形等基本形态通过 切割、混合、曲线化、过渡、组合 等手 法得到的新形态
主要应用：基本形在 电子消费、数码类产品 中出现的频率非常高
案例
பைடு நூலகம்
切割形造型
切割形造型可以作为形态设计切入点的“切割”手法，快速的进行造型发散
特点：切割是最基础的造型手法， 不同的切割方式可以考虑组合应用，立体空间 的切割也是丰富空间感的一种有效方式 。可以用基本形圆形、方形、三角、椭圆 等形态进行分割练习，空间多维度切割是重点
机械参数化设计方法概述
机械参数化设计方法概述摘要：首先介绍了参数化的发展及技术现状，然后分别介绍了零件参数化和部件参数化的基本方法，零件参数化主要是尺寸驱动和程序驱动两种方法，部件参数化主要是自顶向下和自底向上两种设计方法，并且介绍了各种力法的优缺点，为机械参数化设计打下理论基础。
关键词：参数化设计;零件参数化;方法参数化方法的本质即是基于约束的产品描述力法，这是由于产品的整个设计过程就是约束规定，约束变换求解以及约束评估的逐步求精过程、因此与传统设计力法的最大区别在于，参数化设计方法通过基于约束的产品描述方法实际上存储了产品的设计过程，因而它设计出一族而小是某个单一的产品、另外参数化设计能够使工程设计人员在产品设计初期无需考虑具体细节而能够尽快草拟零件形状和轮廓草图，并可以通过局部修改和变动某些约束参数而不必对产品设计的过程进行重新设计。
目前，参数化技术大致可以分为直接式和非直接式两种、非直接式参数化技术有：编程法和基于三维参数化的形体投影法、直接式参数化技术则是指设计者通过用户界面直接对图形进行操作，而不必理会计算机内部的处理力式，这是当前使用最为广泛的一种力法，也称人机交互法。
人机交互法参数化设计是目前参数化设计领域发展得较快的一个方向，也是应用最为广泛的一种方法、这种力法已经成为目前参数化设计的主要技术路线。
从实现参数化的原理上分，人机交方法主要有：①基于几何约束的变量几何法，这是一种基于约束的数学力法，它将图形的儿何模型分解为一系列特征点，以特征点坐标为变量形成了一个非线性力程组，当约束发生变化时，利用Newton-Raphson法迭代求解方程组，就可以求出这此特征点的新坐标，从而形成了新的图形;②基于几何推理的人工智能法，这种力法是用幕于规则的推理力法来确定用一组约束描述的几何模型、在推理过程中，利用专家系统将几何形体的约束关系用一阶逻辑谓词描述，存入事实库中。
推理机把从规则库中提取出来的规则用于当前的事实集中，然后推理出几何形体的细}兄推理过程输出的是山一系列推理出的规则组成的一个几何形体的构造计划，参数化的模型也因此由在构造计划中顺序算出的规则所决定;③基于构造过程方法，这种方法在交互造型过程中的每一步操作，采用了一种称为“参数化履历”的机制，在设计过程中，系统自动记录造型操作过程的程序化描述，将记录的定量信息作为变量化参数，当赋予参数小同的值时，更新模型生成历程，就会得到不同大小或形状的几何模型。
参数化设计的汽车造型设计应用
参数化设计的汽车造型设计应用如果设计本身在设计之初出现了之前始料未及的问题，返回上一级进行修改就会带来很大很繁琐的工作量，而接下来的设计很可能和之前的设计从根本上会有区别。
在实际的设计创作过程中，设计师运用简单的绘图工具在纸质媒介上进行造型的推敲，其中主要的创作思路都是感性的、无序而混沌的，也包括了设计师本身对灵感的把握和理解上的差异，在绘制过程中加入了很多主观因素，比如联想、比拟等的主观思维，在这个层面需要占用大量的时间进行思考和想象，再加上本身绘制过程所占用的时间，很难真正在短时间内生成大量的概念方案供评估选择，因此在方案的可选择性上有很大的局限性。
参数化设计在设计方法和思维上的优势首先，参数化设计最重要的一个优势在于它依托逻辑规则构建模型方案，在可控的范围内能够快速生成大量备选方案。
传统的方案设计推敲过程在相同的时间内所能积累的预选方案十分有限，原因在于传统的设计方法人为手工操作的成分占主要方面，效率上绝对不及数字化的操作方式，仅仅靠修改参数和逻辑关系的方式即可在单位时间内生成的设计方案在传统手工式的设计操作看来是不可及的。
一旦规则生效，便可以在短时间内生成许多相似而多样的比较方案，此模式不仅提高了速度，而且提供了多种可能性，开拓了设计思路。
其次，参数化设计在设计流程上具有逆向可调节性。
传统的设计流程中，各个设计阶段是线性发生的，前一设计阶段一旦定案，如若后期设计不尽如人意，想推翻重来难度很大。
参数化设计流程上在各个阶段都建立了参数规则，规则和规则间有着相互驱动的连带关系，如果设计方案在后一阶段被否定，只需修改之前设计阶段的参数和参数关系，那么随着规则驱动，后一阶段的设计方案立刻得到全新的反馈，随后生成全新的一系列设计结果。
再次，参数化设计终归是建立在数字化的平台技术之上，所以从方案设计前期到实体化整个流程都可以实现数字化衔接，其中软件之间接口的互通可以方便的将数据生成图纸，然后进行数字加工成型。
特征造型
图9 自动特征识别
三、特征造型方法
（3）基于特征设计(Design by Feature)。利用特征进行零件设 基于特征设计 。 即在设计阶段就调入形状特征造型， 计，即在设计阶段就调入形状特征造型，逐步把几何信息和特 征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。 征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。
特征造型
特征造型基本概念； 特征造型基本概念； 特征表达与特征关系； 特征表达与特征关系； 特征造型方法； 特征造型方法； 举例—应用 应用Pro/E进行特征造型； 进行特征造型； 举例 应用 进行特征造型 思考题。 思考题。
一、特征造型基本概念
特征造型的提出； 1 特征造型的提出； 2 特征定义； 特征定义； 3 特征分类； 特征分类； 参数化特征； 4 参数化特征； 特征造型的优点。 5 特征造型的优点。
二、特征表达与特征关系
●
特征关系表达
特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类: 特征关系现在还无统一的表达方法,一般分为两类:一为特征定 位关系表达, 位关系表达,二为特征连接关系表达
图5 零件的定位关系图
图6 特征的连接关系
三、特征造型方法
以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型 技术。 技术。 （1）交互特征标定(Interactive Feature Definition) 交互特征标定 通过交互方式人工辅助识别特征，输入工艺信息，建立起零件 通过交互方式人工辅助识别特征，输入工艺信息， 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。
图4 特征的布尔运算
二、特征表达与特征关系
2.基于B Reps（边界表示模型）的特征表达: 2.基于B-Reps（边界表示模型）的特征表达: 基于 将特征定义为相互联系的面的集合，称为“面特征” 将特征定义为相互联系的面的集合，称为“面特征”，BReps模型是基于图的 所有的几何（拓扑） 模型是基于图的， Reps模型是基于图的，所有的几何（拓扑）信息显式的表达 在面、 顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、 在面、边、顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、 尺寸和公差等）联系在一起。 尺寸和公差等）联系在一起。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达: 基于混合CSG/B 的特图11 拉伸扫描特征
关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比
关于参数化造型方法与变量化造型方法的对比一：参数化造型1）概述：参数化设计（Parametric）设计（也叫尺寸驱动Dimension-Driven）是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。
目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。
2）基本特点：参数化造型是由编程者预先设置一些几何图形约束，然后供设计者在造型时使用。
与一个几何相关联的所有尺寸参数可以用来产生其它几何。
其主要技术特点是：基于特征、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。
基于特征：将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造；全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。
造型必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束），不能漏注尺寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)；尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变；全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。
采用这种技术的理由在于：它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸的形式而牢牢地控制住。
如打算修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可实现形状上的改变。
尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能，无此功能的造型系统已无法生存。
尺寸驱动在道理上容易理解，尤其对于那些习惯看图纸、以尺寸来描述零件的设计者是十分对路的。
工程关系（Engineering Relationship）如：重量、载荷、力、可靠性等关键设计参数，在参数化系统中不能作为约束条件直接与几何方程建立联系，它需要另外的处理手段二：变量化造型1）概述：长期以来，变量化方法只能在二维上实现，三维变量化技术由于技术较复杂，进展缓慢，一直困扰着CAD厂商和用户。
第1章参数化特征造型基础
第一章 参数化特征造型基础1.1 绪论UG NX软件是一个集成化的CAD/CAE/CAM系统软件，它为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，这些工具可以对产品进行设计（包括零件设计和装配设计）、工程分析（有限元分析和运动机构分析等）、工程图绘制、数控加工程序编制等，同时还提供了很多面向专业的应用工具（例如注塑模、钣金设计等）。
随着UG NX版本的不断更新和功能的不断扩充，UGNX软件的集成化、可视化、网络化、智能化、专业化功能都得到了很大发展。
在集成化方面提高了CAD/CAE/CAM的集成度；在可视化方面为用户提供了更加方便的操作界面，使得用户能够快速掌握UG NX的使用；在网络化方面提供了支持协同设计的网络环境下的产品设计，例如基于WEB的Netmeeting（【工具】→【合作】→【连接到Netmeeting】）；在智能化方面提供了基于知识的设计语言和模块，例如KF编程；在专业化方面给用户提供了更多的面向专业应用领域的设计向导和工具，例如各种模具设计模块（冷冲模、注塑模等）、钣金加工模块等。
虽然UG NX在发展过程中不断推出新版本，功能也在不断增加和更加强大，但是由于企业的行业特点和专业不同，新的需求范围广，需要一些专业化、个性化的功能和工具，而UG NX是一个面向机械行业的通用CAD/CAE/CAM软件，因此需要在此基础上进行二次开发才能满足实际的需要。
UG NX每次的版本升级都代表了当时先进制造技术的发展前沿，很多新的设计方法和理念都能很快地在版本中反映出来。
例如在并行工程中强调的几何关联设计、在网络环境下的协同设计等都是这些先进方法的体现。
从二次开发的角度讲，新版本的API函数的变化不大，。
所以本书提供的说明仍然可以应用于以后的发展版本。
从企业应用的角度讲，应该遵从如下原则：应尽可能直接使用UG NX的已有功能，如不能满足要求，应首先选择定制开发的方式，只有在上述情况都不能满足的情况下才应进行二次开发，以减少企业专用软件的开发成本和以后的维护成本。
第6讲 参数化特征化造型方法
写成一般形式 Fi (x, d) 0
i=1,2,3,…,n
求解非线性方程组的最基本方法是牛顿迭代法
x n1 x n [ f ' (x n )]1 F (x n )
或 J • x r
f11
J=
f
21
...
f
n1
f12 ... f1n
f 22
...
f
2n
... ... ...
fn2
几何形体 几何约束 几何尺寸
方程求解 实例匹配
求解实例
尺寸驱动的实现
实现尺寸驱动的关键，在于尺寸链的求解。
尺寸驱动的几何模型由几何元素、尺寸元素和拓扑元素 三部分组成。当修改某一尺寸时，系统自动检索该尺寸 在尺寸链中的位置，找到它的起始几何元素和终止几何 元素，使它们按新尺寸值进行调整，得到新模型，接着 检查所有几何元素是否满足约束。如不满足，则让拓扑 约束不变，按尺寸约束递归修改几何模型，直到满足全 部约束条件为止。
3. 参数化造型技术
尺寸驱动技术 变量几何技术
尺寸驱动（Dimension-driven ）也就是 以前普遍称为的参数化造型（ Parametric Modeling ）
原理:将尺寸标注的变化自动转化成几 何形 算的方法自动将尺寸的变化转换成几何 形体的相应变化，并且保证变化前后的 结构约束保持不变。
第二场CAD技术革命—实体造型技术
起因：有了表面模型，CAM的问题可以基 本解决。但由于表面模型技术只能表达形体 的表面信息，难以准确表达零件的其它特性， 如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利， 最大的问题在于分析的前处理特别困难。
障碍：但是由于计算量大，很多公司并没有 真正投入。而着重于表面模型的研发。
产品建模
（2）缺点 ） i 操作复杂，需具备一定的曲面造型知识。 操作复杂，需具备一定的曲面造型知识。 由于缺乏面与体的关系，不能区别体内与体外， 缺乏面与体的关系 i 由于 缺乏面与体的关系 ，不能区别体内与体外 ， 不能指出哪里是物体的内部与外部信息， 因此 ， 表 不能指出哪里是物体的内部与外部信息 ， 因此， 面模型仅适用于描述物体的外壳。 面模型仅适用于描述物体的外壳。
机械产品的数字化建模 产品建模经历了： 几何建模→特征建模 智能建模→装配建模 特征建模→智能建模 几何建模 特征建模 智能建模 装配建模 →集成建模 集成建模
产品几何建模
产品几何建模
1.
线框建模（ 线框建模（Wireframe modelling） ）
以形体的棱边或交线 棱边或交线作为形体的数据结构 棱边或交线 来定义的。 只规定各点的坐标或规定每个棱边的两个 端点坐标。对于平面形立体，其轮廓线与 棱边是一致的，所以，线框模型可以较清 楚地表示一个形体的形状。
产品三维曲面
使用Imageware处理点云的实例示意图：
表面模型的优点与不足： 表面模型的优点与不足：
（1）优点 ）
利用曲面造型能够构造诸如汽车、飞机、船舶、 利用曲面造型能够构造诸如汽车、飞机、船舶、模 具等非常复杂的物体。 具等非常复杂的物体。 并且， 并且，由于表面模型比线框模型提供了形体更多的 几何信息，因而还可实现消隐、生成明暗图、 几何信息，因而还可实现消隐、生成明暗图、计算 表面积、生成表面数控刀具轨迹及有限元网格等。 表面积、生成表面数控刀具轨迹及有限元网格等。
2. 优点与缺点
(1)优点 (1)优点 详细记录了三维形体所有几何元素的几何信息和 拓扑信息，这在图像生成和模型表面积计算等应 拓扑信息， 用中表现出明显的优点； 用中表现出明显的优点；所表示的实体不存在二 义性。 义性。 (2)缺点 (2)缺点 存储量大； 存储量大； 不能反映形体的构造过程
现代设计方法 考点精炼(非官方版)
第一章现代设计学1.现代设计特征：(1)以计算机技术为核心：a)无纸化设计；b)三维“产品模型”表示；c)先进设计、分析方法；d)并行设计方式；e)CAD，CAPP，CAM，CAE一体化；f)企业管理水平提高；g)企业之间优势互补和资源共享。
(2)以设计理论为指导：以理论指导为主、经验为辅。
2.现代设计基本原则：功能满足原则、质量保障原则、工艺优良原则、经济合理原则、社会使用原则。
3.设计过程模型的支配因素：时间T、质量Q、成本C、环境E。
4.设计过程模型的分类：按支配因素分类有：顺序过程模型、设计为中心的模型、并行设计模型、动态过程模型。
5.现代设计方法分类：实名称谓法、计算机辅助设计法、分段设计法。
第二章逆工程设计方法1.逆工程设计：通过从各种方式获得的实物模型中抽取数据进行再设计的一种开发模式，包括现有产品的修改、破碎零件的重构和工业检测。
2.为何车身设计中较多使用逆工程设计：在自动化制造领域常涉及大量复杂曲面设计制造与检测，车身设计中也广泛采用从车身油泥模型中取三维数据并作为各车身片制作模具的原始加工依据的逆设计方法。
逆工程设计以三维表面测量和表面重构为核心，大幅提高产品数据建模效率，更准确快捷地用计算机模型反映设计师的设计意图。
3.逆工程设计基本步骤：数据采样、数据分析、数据恢复及修补、原始部件的分解、模型信息处理及CAD模型建立、部件装配、产品功能模拟、再设计。
4.坐标测量机的分类：接触式：机械手、坐标测量机；非接触式：光学测量机、声学测量机、磁学测量机。
5.逆工程曲面建模的两种方法：a)按照NURBS曲面建模要求精心规划测量方案及数据预处理工作，采用通用CAD/CAM系统完成；b)采用专用CAD逆工程CAD软件完成初步建模，再交给CAD/CAM系统完成后续设计与建模工作。
6.逆工程软件有：SDRC系列中的Imageware Surface和Imageware Verdict。
7.点处理过程：读入点阵数据；将分离的点云对齐；去除噪点；规划如何创建曲面；曲面检查与光顺。
试述非参数化设计与参数化特征造型设计的区别
试述非参数化设计与参数化特征造型设计的区别
非参数化设计和参数化特征造型设计是两种不同的设计方法。
非参数化设计是指在设计过程中不使用具体数值或参数进行设计，而是依靠设计师的直觉和经验进行设计。
在非参数化设计中，设计师主要借助感性的思维和创造力来创造独特的设计。
参数化特征造型设计是指在设计过程中使用具体的数值或参数进行设计。
在参数化特征造型设计中，设计师通过设置参数和限制条件来进行设计，通过不同的参数值和条件来生成不同的设计方案。
设计师可以根据需求对参数进行调整，从而实现设计的可变性和灵活性。
总的来说，非参数化设计注重设计师的直觉和创造力，适用于需要创新和独特性的设计任务；而参数化特征造型设计注重数值和参数的设定，适用于需要灵活性和可变性的设计任务。
基于参数化特征造型技术的变压器结构方案设计
对象 的设计方法 ， 对相关 的构件 建立相应的特征类 ， 同时还要把 类对象 添加到 Ａ ｕ ｔ ０ Ｃ Ａ Ｄ的图形库 中， 以对数据进行有效 的管理与维护。 此外还 在输 电工程 中， 变压器 是一种不可或缺 的电气设备 ， 其主要用途 是 为 了快速获得变压器的结构设计 对 电源电压进行变控 ，以满 足人们 日常生活 与生产中 的用 电 电压 的需 应该在构件之间建立一定的约束关系 ， 设计应基于特 征的参数化二维和三维 的变压器结构特征造型。 要， 变压器被广泛 的应用于输 电工程 中。变 压器 的结构 设计是变 压器 设 方案 ， 计 的重要组成部分 ，结 构的合 理性直接 影响变压器 的使用 效果与安全。 ２ 变压器 结构 的划分 般来 说， 在变压器总体设计初步完 成以后 ， 结合 已经确 定的主要 本文将把参数化特征造型技术运用于变压器 结构 方案 设计 中， 希 望通 过 数据 与电磁方案 ， 并 结合相 应的技术任务 的要求 ， 对变压器 的结构进行 本文关键变压器结构设计相关的介绍 ， 对相关工作者有所帮助 。 设计 。本文将根据相关 的设计要求， 把变压器整体的结构分为绝缘 部分、 １ 变压 器简 介 线 圈部分 、 油箱 部分、 铁芯部分 以及 引线部分， 各个 部分是通 变压器被广泛 的应用 于国民经济各 部门之 中， 主要是对电源 电压 进 总装部分、 图１ 为变压器主体结构 的划分 。 行变控 ， 以获得 满足 人们 日常生活与生产中的用电需要的电压。对于变 过一些构件进行连接起 来的，
基于参数化特征造型技术的变压器结构方案设计
崔原 浩
（ ）
摘 要： 随着生产技术 的不 断发展 ， 一些新 的科学技 术被广泛地 应用于 电力 工程中 的设备 与输 电线路 建设中 。与此 同时 ， 人 们逐 渐把参数化特 征造型技术运 用于变压器结构方案设计 中。 本文将运用面 向对 象的结构设计方法 ， 并把变 压器结构划分 为几个 部分， 采 用Ｏ Ｗｅ ｃ ｔ ＡＲ Ｘ ２ ０ ０ ０与 ＭＦ Ｃ类库的结合 ， 建立相应 的特 征类与构件之 间的约束关系 ， 对变压器 结构相应 的特 征造型进行 设计 ， 以获得 良好 的变压 器结构设计方案 。希 望通过本文关于基于 参数 化特征造型技术 的变 压器结构方 案设计相关 的介绍 ， 对变 压器结 构设计有
参数化建模PPT培训课件
SolidWorks
SolidWorks是一款三维CAD软 件，支持参数化建模，可用于机 械设计、工程设计和工业设计等
领域。
03
参数化建模的实践操作
参数化建模的流程
Байду номын сангаас01
确定建模目标
02
数据收集与处理
03 模型选择与建立
04
模型训练与优化
模型评估与部署
05
明确建模的目的和需求，为后续建模提供方向。
欠拟合问题
当模型在训练数据和测试数据上表现都不好时，可能是出现了欠拟合。 解决方案包括增加模型复杂度、调整参数、使用特征选择等。
03
数据不平衡问题
当训练数据中各类别的样本数量差异很大时，可能会影响模型的性能。
解决方案包括使用过采样、欠采样、使用代价敏感学习等。
04
参数化建模的进阶技巧
参数化建模的高级功能介绍
参加培训和交流
参加专业培训课程、研讨会和学术交流活动，与 同行交流心得体会，拓展视野和思路。
持续改进
不断寻求改进空间，优化参数化建模的流程、工 具和方法，提高建模效率和准确性。
THANK YOU
感谢聆听
收集相关数据，并进行清洗、整理，为建模提供数据基础。
根据目标和数据特征，选择合适的模型，并进行参数设置和 调整。 利用训练数据对模型进行训练和优化，提高模型的准确性和 性能。
对模型进行评估，确保其满足需求，并进行部署和应用。
参数化建模的实例演示
01
02
03
线性回归模型
以房价预测为例，通过线 性回归模型对房价进行预 测，并展示模型的训练和 预测过程。
性能优化
参数化建模可以帮助设计师更好地预测和优化建筑性能，如节能、 采光、通风等。
参数化造型概念
1．1 参数化造型概念参数化造型是在20世纪80年代末得到显著发展的一种计算机辅助设计方法。
CAD的用户通常认为所有的CAD系统都有相似的造型技术。
有这种观念的用户觉得学习不同CAD 系统的关键就是适应相似的CAD命令。
这种说法在二维CAD用户首次学习参数化造型应用软件时就不完全正确了，虽然在参数化造型系统中也可以发现在一般二维CAD软件里使用的相似命令，而且这些命令在参数化造型系统里也会像二维CAD软件那样使用。
下面是普通二维CAD软件和Pro／ENGINEER通用的部分命令的列表。
●直线(直线)选项只在Pro／ENGINEER的草绘模块(或环境)里作为截面绘图工具。
在二维的CAD软件里，可以通过使用坐标(如绝对坐标、相对坐标和极坐标)来得到精确长度和角度的直线。
Pro／ENGINEER不需要输入物体的精确尺寸，可以在完成特征的几何图形布局后定义特征的尺寸。
●圆和(直线)选项一样，（圆）选项也只能在Pro／ENGINEER的绘制环境里使用。
绘制草绘时精确的圆的尺寸是不重要的。
●圆弧和[直线]及[圆]选项一样，[圆弧]选项只能用在Pro／ENGINEER的绘制环境里。
Pro ／ENGINEER的[圆弧]命令包括了[圆角]命令，用来在两个几何图元间产生圆形过渡。
●删除[删除]命令可以用在Pro／ENGINEER的各个模块里。
在绘制环境里，[删除]命令用来删除几何图元，如直线、圆弧和圆等。
在零件模块里，[删除]命令用来删除零件的特征。
在组件模块中，[删除]命令可以用来删除零件上的特征和装配体中的零件。
●偏距[偏距]选项可以在Pro／ENGINEER的各个模块里找到。
在绘制环境里，可以将存在的零件特征偏距生成几何图形。
另外，零件模块和组件模块里的平面也可以偏距生成新的基准面。
●裁剪[裁剪]命令用在Pro／ENGINEER的绘制环境里。
相交的几何图元体可以在相交处修剪。
●镜像[镜像]选项可用在Pro／ENGINEER的草绘和零件模块里。
第六章 三维参数化设计概述及Solid Edge 9.0设计环境简介
工程图环境
这是Solid 9.0专为机械工程师设计的工作环境 提供了剖面图、 专为机械工程师设计的工作环境， 这是Solid Edge 9.0专为机械工程师设计的工作环境，提供了剖面图、 局部放大图、焊接、表面加工符号和零件表等功能，具有以下特点： 局部放大图、焊接、表面加工符号和零件表等功能，具有以下特点： SolidEdge在符合几何尺寸及误差标准下自动创造出资料及特征控制架构 在符合几何尺寸及误差标准下自动创造出资料及特征控制架构； 1) SolidEdge在符合几何尺寸及误差标准下自动创造出资料及特征控制架构； 自动符合相关标准：ISO，ANSI，BSI，DIN， JIS； 2) 自动符合相关标准：ISO，ANSI，BSI，DIN，或JIS； 自由地和其它CAD系统交换资料：IGES，DXF，DWG，DGN等标准 CAD系统交换资料 等标准； 3) 自由地和其它CAD系统交换资料：IGES，DXF，DWG，DGN等标准； 4) 智慧型的绘图工具 智能尺寸标注节省时间，并且方便使用者做修改， 5) 智能尺寸标注节省时间，并且方便使用者做修改，智能标注线性距离 角度、半径等尺寸； 角度、半径等尺寸； 自动在Chained(链接) Stacked（堆集）中做尺寸标注样式转变； Chained(链接 6) 自动在Chained(链接)和Stacked（堆集）中做尺寸标注样式转变； 可在工程图中，创建详细的3 实体图； 7) 可在工程图中，创建详细的3D实体图； 提供内置格式转换器，转变至DXF/DWG TIFF，JPG，IGES，STL等格 DXF/DWG， 8)提供内置格式转换器，转变至DXF/DWG，TIFF，JPG，IGES，STL等格 式 可以将用于生产制造阶段的工程图，以精简的形式储存到档案中； 9) 可以将用于生产制造阶段的工程图，以精简的形式储存到档案中； 全自动完全客户化的汇总表产生器， 全自动完全客户化的汇总表产生器，定制符合用户需要的零件明细栏
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 参数化造型技术
尺寸驱动技术 变量几何技术
尺寸驱动（Dimension-driven ）也就是 以前普遍称为的参数化造型（ Parametric Modeling ）
原理:将尺寸标注的变化自动转化成几 何形状的相应变化。
尺寸驱动技术就是根据尺寸约束，用计 算的方法自动将尺寸的变化转换成几何 形体的相应变化，并且保证变化前后的 结构约束保持不变。
用户参数是指用户定义的参数。例如： 体积＝P1*d1／4
2.基本特点
1)基于特征：将某些具有代表性的几何形状定义为特征，并将 其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行 更为复杂的几何形体的构造； 2)全尺寸约束：造型必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束 ），不能漏注尺寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)； 3)尺寸驱动设计修改：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸 约束来实现对几何形状的控制。通过编辑尺寸数值来驱动几何 形状的改变； 4)全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺 寸得以全盘更新。
结果：Pro/E进入了市场，参数AD 技术都是用固定的尺寸值定义几何元素， 每一个几何元素都有固定的位置。如果要修改设计内 容，就必须删除原来的几何元素后重新绘制。
在任何一个设计过程中，大量的修改和反复是不可避 免的。以传统的设计CAD 技术进行设计，会使设计 者陷入大量的、繁杂的绘图的工作中。
几何约束是指：
➢ 结构约束(也称拓扑约束)。指构成图形各几何元素间 的相对位置和连接方式，属性值在参数化设计过程中 保持不变。在工程图中，此类约束往往是隐含的，并 不明确给出，如平行、垂直、相切、对称等。
➢ 尺寸约束。指图中标注的尺寸，如距离，角度等。
➢ 参数约束。指尺寸参数之间的关系，用表达式表示。
软件商品化程度低，开发者本身就是CAD大用户，彼此 之间技术保密
CV 由美国波音(Boeing)公司支持 I-DEAS 由美国国家航空及宇航局(NASA)支持 UG 由美国麦道(MD)公司开发 CATIA 由法国达索(Dassault)公司开发
效益显著，许多车型的开发周期由原来的6年缩短到只需 约3年。
尺寸驱动法一般用于结构形状基本定形，可以用一组参 数来约定尺寸关系的设计对象。生产中最常用的系列化 零件就属于这一类。
尺寸链的求解
工程图中绝大多数是以水平和垂直方向尺寸链即轴向尺寸链为 其主要的尺寸约束，对于角度、斜标注、半径标注等，也可转 换成相应的轴向尺寸。
水
a3
a5
平
a2
尺
a6
寸
a4
链
a1
第6讲 产品参数化造型
张秀芬 内蒙古工业大学机械学院研究生课程
80年代 70年代 70年代 20世纪60年代
参数化造型、 变量化造型、 特征造型技术 实体造型
自由曲面造型
线框造型技术
CAD技术发展历程
第一场CAD技术革命—曲面造型技术（70年代初） 达索飞机制造公司 贝塞尔曲面 CATIA
价格昂贵，租用一套CATIA的年租金需15～20万美元
第二场CAD技术革命—实体造型技术
起因：有了表面模型，CAM的问题可以基 本解决。但由于表面模型技术只能表达形体 的表面信息，难以准确表达零件的其它特性， 如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利， 最大的问题在于分析的前处理特别困难。
障碍：但是由于计算量大，很多公司并没有 真正投入。而着重于表面模型的研发。
常用的尺寸标注类型有：
(1)沿水平方向的线性尺寸； (2)沿竖直方向的线性尺寸； (3)沿倾斜方向的线性尺寸； (4)直径； (5)半径； (6)角度； (7)坐标； (8)参考尺寸。
结构约束举例：
关系式中可用的参数类型有： 1. 尺寸符号：包括设计轮廓、零件、装配中的尺寸、 参考尺寸。 2. 公差符号：包括对称格式公差符号包括对称格式、 负偏差、正偏差。 3. 实例个数：一般是指一个阵列方向上的实体个数。 4. 用户参数
在三维空间中，一个几何形体可以用一组特征点定义，
每个特征点有3个自由度．即(x，y，z)坐标值。用N个特 征点定义的几何形体共有3N个自由度，相应需要建立 3N个独立的约束方程才能唯一确定形体的形状和位置。
将所有特征点的未知分量写成矢量：
个数
X=[x1,y1,z1,x2,y2,z2,…,xN,yN,zN]T N为特征点
结果：CV最先在曲面算法上取得突破，取 得了市场领导者的地位。
第三场CAD技术革命—参数化技术 起因：80年代末 硬件成本 20+万美金--〉 几万美金
一些中小企业对CAD软件有需求。 参数化技术特点：基于特征、全尺寸约束、 全数据相关、 尺寸驱动设计修改。
障碍：主要市场是飞机和汽车用户，注重 自由曲面功能。而参数化技术不能提供很好 的工具。
几何形体 几何约束 几何尺寸
方程求解 实例匹配
求解实例
尺寸驱动的实现
实现尺寸驱动的关键，在于尺寸链的求解。
尺寸驱动的几何模型由几何元素、尺寸元素和拓扑元素 三部分组成。当修改某一尺寸时，系统自动检索该尺寸 在尺寸链中的位置，找到它的起始几何元素和终止几何 元素，使它们按新尺寸值进行调整，得到新模型，接着 检查所有几何元素是否满足约束。如不满足，则让拓扑 约束不变，按尺寸约束递归修改几何模型，直到满足全 部约束条件为止。
AutoCAD采用了参数化技术吗？
5.9 参数化造型技术
1. 基本概念
参数化：将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵 活可变的参数来表示，以便在人机交互的过程中根据实际情 况随时加以更改。
参数化造型：采用尺寸驱动的方式改变几何约束构成的几何 模型。
a1 a2
a1 a2
b2 b1
b2 b1
AB
CD
EF
G
树 结 构
A
a1
a2 a3
F
C
D
a4
a5
a6
B
G
E
结点表示一条尺寸界线所处的坐标点，结点间的连线表示尺寸线
2. 参数化造型方法
尺寸驱动技术 变量几何技术
变量几何法是一种基于约束的代数方法，
它将几何模型定义成一系列特征点，并以 特征点坐标为变量形成一个非线性约束方 程组
当约束发生变化时，利用迭代方法求解方 程组，就可以求出一系列的特征点，从而 输出新的几何模型