第二章 特征造型
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特征造型
特征造型基本概念； 特征表达与特征关系； 特征造型方法； 举例—应用Pro/E进行特征造型； 思考题。
一、特征造型基本概念
1 特征造型的提出； 2 特征定义；
3 特征分类；
4 参数化特征； 5 特征造型的优点。
一、特征造型基本概念
1、特征造型概念的提出
● ★
几何造型法存在问题：
零件定义不完整；只能定义零件的公称几何形状，而作为零件 的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及设计意图等不能表达； 信息定义的层次低。零件以点、线、面等较低层次的几何与拓 扑信息描述，只有当这些信息作为图形显示出来时，人们才能理 解其含义，另外实体模型一旦建立，修改不方便。
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。
（1）交互特征标定(Interactive Feature Definition)
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 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。
2、辅特征；
a.切削特征
b.轴肩、退刀槽、凸缘特征
c.孔 d.倒圆角 e.壳体
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图12 切削特征
图13 轴肩、退刀槽、凸缘特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图15 图14 孔特征
圆角特征
图16
壳特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图17 Pro/E系统基于特征的实体造型界面
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图18
造型实例的步骤
五、思考题
● 特征造型和几何造型有什么区别？为什么要
采用特征造型？
● 特征造型通常有哪几种方法？
谢谢！请提出宝贵意 见！
一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点：
(3)有助于加强产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各 部门间的联系，能及时得到后续环节的反馈意见，为开发新一 代的基于同一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前 提。 (4)有助于产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。 (5)将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中提炼出更多规 律性知识，促进智能化CAD系统和智能制造系统的逐步实现。
一、特征造型基本概念
4. 参数化特征 采用参数化定义的特征、特征本身是参数化的，它们之间 的组装是变量化，即由尺寸驱动。
图2 图形的尺寸驱动 (a) 参数化图形；(b)修改参数后的图形
一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点：
(1)几何造型是为了完善产品的几何描述能力，特征造型着眼 于更好地表达产品的完整的技术和生产管理信息，为建立产品 的集成信息服务。 (2)它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作 对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹 孔、定位孔、键槽等。特征的引用直接体现了设计意图，使得 建立的产品模型容易被别人理解并组织生产，设计的图样更容 易修改。
★
特征造型（Feature Modeling）：是以实体模型为基础，用具 有一定设计或加工功能的特征作为造型的基本单元建立零件的几 何模型。
●
一、特征造型基本概念
图1 一个零件的特征
一、特征造型基本概念
2.特征定义:
目前对CAD/CAM中特征的定义尚没有达 到完全统一: 产品特征=形状特征+工程语义信息
一、特征造型基本概念
3. 特征的分类:做通用的分类非常困难,一般都是从特定 的角度分类，从零件的定义角度考虑：
形状特征：与公称几何相关的概念（槽、凸台、孔、 壳、壁）；
★ ★ ★
精度特征：可接受的公称形状和大小的偏移量；
技术特征：性能参数,描述零件的性能和技术要求的信 息集合；
★ ★
材料特征：材料、热处理和条件等； 装配特征：零件相关方向、相互作用面和配合关系。
图10 基于特征设计
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
●基于特征的零件造型过程：零件的造型过程就
是不断生成特征的过程 1、分析零件模型； 2、生成基本特征； 3、附加子特征；
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
特征创建基本方法
1 拉伸扫描特征
图11 拉伸扫描特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
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）信息显式的表达 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。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达:
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:一为特征定 位关系表达,二为特征连接关系表达
图8 交互特征标定
来自百度文库 三、特征造型方法
（2）自动特征识别(Automatic Feature Recognition) 利用实 体建模信息，自动标识特征，交互输入工艺信息，这种方式应 用面广，但由于识别能力有限，所以使用的零件范围狭小，有 一定的局限性。
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 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。
二、特征表达与特征关系
●
特征表达
一般特征的表示包括特征体素层、面关系层及几何元素定义层
图3 特征表达的三层次结构
二、特征表达与特征关系
●
特征表达
1.基于CSG（构造实体几何模型）的特征表达： 将特征定义为体积元素，体积元素通过布尔操作构造零件。
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:
特征造型基本概念； 特征表达与特征关系； 特征造型方法； 举例—应用Pro/E进行特征造型； 思考题。
一、特征造型基本概念
1 特征造型的提出； 2 特征定义；
3 特征分类；
4 参数化特征； 5 特征造型的优点。
一、特征造型基本概念
1、特征造型概念的提出
● ★
几何造型法存在问题：
零件定义不完整；只能定义零件的公称几何形状，而作为零件 的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及设计意图等不能表达； 信息定义的层次低。零件以点、线、面等较低层次的几何与拓 扑信息描述，只有当这些信息作为图形显示出来时，人们才能理 解其含义，另外实体模型一旦建立，修改不方便。
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。
（1）交互特征标定(Interactive Feature Definition)
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 描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。
2、辅特征；
a.切削特征
b.轴肩、退刀槽、凸缘特征
c.孔 d.倒圆角 e.壳体
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图12 切削特征
图13 轴肩、退刀槽、凸缘特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图15 图14 孔特征
圆角特征
图16
壳特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图17 Pro/E系统基于特征的实体造型界面
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
图18
造型实例的步骤
五、思考题
● 特征造型和几何造型有什么区别？为什么要
采用特征造型？
● 特征造型通常有哪几种方法？
谢谢！请提出宝贵意 见！
一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点：
(3)有助于加强产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各 部门间的联系，能及时得到后续环节的反馈意见，为开发新一 代的基于同一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前 提。 (4)有助于产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。 (5)将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中提炼出更多规 律性知识，促进智能化CAD系统和智能制造系统的逐步实现。
一、特征造型基本概念
4. 参数化特征 采用参数化定义的特征、特征本身是参数化的，它们之间 的组装是变量化，即由尺寸驱动。
图2 图形的尺寸驱动 (a) 参数化图形；(b)修改参数后的图形
一、特征造型基本概念
5、 特征造型的优点：
(1)几何造型是为了完善产品的几何描述能力，特征造型着眼 于更好地表达产品的完整的技术和生产管理信息，为建立产品 的集成信息服务。 (2)它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作 对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹 孔、定位孔、键槽等。特征的引用直接体现了设计意图，使得 建立的产品模型容易被别人理解并组织生产，设计的图样更容 易修改。
★
特征造型（Feature Modeling）：是以实体模型为基础，用具 有一定设计或加工功能的特征作为造型的基本单元建立零件的几 何模型。
●
一、特征造型基本概念
图1 一个零件的特征
一、特征造型基本概念
2.特征定义:
目前对CAD/CAM中特征的定义尚没有达 到完全统一: 产品特征=形状特征+工程语义信息
一、特征造型基本概念
3. 特征的分类:做通用的分类非常困难,一般都是从特定 的角度分类，从零件的定义角度考虑：
形状特征：与公称几何相关的概念（槽、凸台、孔、 壳、壁）；
★ ★ ★
精度特征：可接受的公称形状和大小的偏移量；
技术特征：性能参数,描述零件的性能和技术要求的信 息集合；
★ ★
材料特征：材料、热处理和条件等； 装配特征：零件相关方向、相互作用面和配合关系。
图10 基于特征设计
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
●基于特征的零件造型过程：零件的造型过程就
是不断生成特征的过程 1、分析零件模型； 2、生成基本特征； 3、附加子特征；
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
特征创建基本方法
1 拉伸扫描特征
图11 拉伸扫描特征
四、举例:应用Pro/E进行特征造型
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）信息显式的表达 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。 3.基于混合CSG/B-Reps的特征表达:
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:一为特征定 位关系表达,二为特征连接关系表达
图8 交互特征标定
来自百度文库 三、特征造型方法
（2）自动特征识别(Automatic Feature Recognition) 利用实 体建模信息，自动标识特征，交互输入工艺信息，这种方式应 用面广，但由于识别能力有限，所以使用的零件范围狭小，有 一定的局限性。
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 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。
二、特征表达与特征关系
●
特征表达
一般特征的表示包括特征体素层、面关系层及几何元素定义层
图3 特征表达的三层次结构
二、特征表达与特征关系
●
特征表达
1.基于CSG（构造实体几何模型）的特征表达： 将特征定义为体积元素，体积元素通过布尔操作构造零件。
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: