回转体零件特征建模及信息提取

回转体零件特征建模及信息提取

摘 要：特征建模及信息提取是CAD/CAPP/CAM集成的关键技术之一。本文基于成组技术和并行工程的基本原理通过回转体零件对其特征建模方法进行研究。以AutoCAD2000为操作平台，在Visual LISP 集成开发环境下进行二次开发。结果表明在生成零件图的同时能提取CAPP所需的几何信息和工艺信息，解决了CAD/CAPP/CAM系统中信息共享与交换问题，对先进制造技术的发展具有工程实用价值。关键词：特征建模；回转体零件；信息提取；集成

Feature Modeling and Information Extraction

for Revolving Parts

Abstract: Feature modeling including information extraction is one of the key technologies in CAD/CAPP/CAM integrated system. Following of the fundamental principles of grouping technology and concurrent engineering, feature modeling has been studied for revolving parts and redeveloped with AutoCAD2000 as the platform under the Visual LISP environments. The results show that being geometrical information and process information with part features can be extracted while a part drawing is being formed, and that the problem of sharing and exchanging information in CAD/CAPP/CAM system is solved.

Key words:feature modeling；revolving model parts；information extraction；integration

特征建模技术是先进制造技术AMT(advanced manufacturing

technology)的发展要求，建立一个共享的零件特征模型是CAD/CAPP/CAM集成的关键之一。特征建模技术是以特征为载体，在参数化绘图生成零件图的同时实现所绘零件几何信息和非几何信息的描述与提取，可以输出后续CAPP/CAM所需的特征信息，实现CAD与CAM系统之间的信息共享与交换，即实现CAD/CAPP/CAM 集成。基于特征的参数化建模是新兴的CAD建模方法，是目前CAD/CAPPCAM的热点研究方向，特征建模技术已经成为机械工程领域的重点研究课题。

目前流行的CAD/CAM软件有AutoCAD，CADKEY，Pro/E，UG，I-DEAS和CATIA等。AutoCAD 2000为使用AutoLISP语言提供了一个非常有用的可视化开发工具——Visual LIS 2000。Visual LISP是一种将“古老的”AutoLISP语言的优点完全保留，并与最新的编程技术相结合的全新的集成开发系统。在我国，长期从事CAD 应用程序开发的工作者迅速掌握Visual LISP可能比掌握其他语言系统更容易些，也将会开发出更适合国情的、先进的CAD系统。因此,本文介绍以AutoCAD为开发平台，在Visual LISP集成开发环境下用AutoLISP语言和DCL语言进行二次开发，用程序驱动法实现回转体零件特征参数化设计及数据信息的提取和输出。

1、CAD/CAPP/CAM系统中的特征建模

在CAD/CAPP/CAM系统中，设计信息只有通过与工艺信息有机结合，实现CAD与CAM系统之间的信息共享与交换，才能实现真正意义上设计与制造的集成。CAPP作为联系CAD和CAM的纽带和

桥梁，需要从CAD系统中直接获取零件的几何信息和非几何信息，从而代替人机交互的输入零件信息。零件的几何信息包括零件的几何形状、尺寸、位置等；非几何信息包括零件各表面的精度、粗糙度、热处理要求、材料和毛坯类型信息等工艺信息以及为了进行零件信息和工艺信息的关联所需要的零件号、零件名称、产品名、产品号和GT代码等管理信息。如图1所示的CAD/CAPP接口可使后续CAPP 工艺决策模块读入CAD的数据文件。

图1CAD/CAPP的联系

CAD与CAPP之间要实现信息共享与交换，其关键是信息的描述和信息的提取。中性数据交换文件DXF(drawing exchange file)格式能够包含全部的产品信息，现已成为CAD领域中事实上的工业标准交换格式。用DXF格式建立的文件可被写成标准的ASCII码，从而可使用任何高级语言进行阅读和识别。因此，本文采用扩展实体数据的DXF格式实现数据交换功能，从而使特征造型CAD系统与CAPP 系统实现数据通信。CAD的扩展数据DXF格式是有规律的，当接口

程序读取其数据文件时，经判断、识别读取相关的组码和组值，获取有关特征的特征标志(Feature-ID)及其各扩展数据，即获取相应的特征信息，并将信息进行映射，存入工艺数据库，作为CAPP系统进行工艺决策的依据和基础。

2 特征建模

成组技术与零件信息的描述和获取是CAPP的基础技术。

2.1基于特征的零件信息描述

传统的CAD系统是基于计算机图形学的几何建模系统(线框模型、表面模型、实体模型)，它只能提供产品的几何信息，不能提供产品的工艺信息，因此不能满足CAPP系统需求。

特征是零件的形状和其他属性的信息集合。其定义强调特征包括几何形状、技术特征和管理等属性，同时强调特征是与设计活动和制造方法有关的几何实体，而特征是面向设计和制造的，反映了设计者和制造者的意图。

传统的实体建模以边界表示法B-rep和几何体素构造法CSG应用最为广泛。其中几何体素构造法CSG是用系统定义的体素，通过交、并、差的集合运算进行建模；而基于特征的零件信息描述方法不是按传统几何体素构造法的“纯”几何体素来描述零件，而是根据零件的几何特征(如端面、槽等)和工艺特征(如平面加工、孔加工等)及管理特征来描述零件，含有几何形状信息和制造信息。例如要描述回转体上的键槽，若按CSG法则通过圆柱体与圆柱体、长方体的布尔运算得到键槽的几何形状信息，而不能得到其制造信息；若按基于特