特征建模

(3) 它有助于加强产品设计、分析、工艺 准备、加工、检验各部门间的联系, 更好地将 产品的设计意图贯彻到各个后续环节并且及时 得到后者的意见反馈, 为开发新一代的基于统 一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造 前提。 (4) 它有助于推动行业内的产品设计和工 艺方法的规范化、标准化和系列化, 使得产品 设计中及早考虑制造要求, 保证产品结构有更 好的工艺性。
四、特征建模方法
1 特征标识（交互式特征定义） 2 特征自动识别
关键技术 （1）特征匹配 （2）形体构形元素生长 （3）体积分解 （4）CSG树中识别
3 基于特征设计
Hale Waihona Puke 五、特征库的建立1 特征库的功能 （1）足够的形状特征 （2）完备的产品信息 （3）便于操作的组织形式 2 特征库的组织形式 （1）图谱形式 （2）用EXPRESS语言建立 特征的概念库
定位尺寸及公差 尺寸类型 尺寸值 起点号 起点名 终点号 终点名 距离 240mm 1 左端面 3 右端面
热处理特征 热处理方式 工艺名 硬度单位 Min Max 整体 调质 HBS 220 250
表面粗糙度 材料获取方式 评点参数名 评定参数值 被测几何要素 切除 Ra 1.6μm 外圆柱 面
圆柱面1 倒角5 键槽6 过渡圆角7
六、零件信息模型
1 基于特征的零件信息模型的总体结构 2 零件信息模型的数据结构 （1）管理特征模型的数据结构 （2）形状特征模型的数据结构 （3）精度特征模型的数据结构 （4）材料热处理特征模型的数据结构 （5）技术特征模型的数据结构
6.1 基于特征的零件信息模型的总体结构
零
件
零件层
管理特征模型
圆柱面2 过渡圆角8
圆柱面3
圆柱面4 过渡圆角10 倒角11
键槽9
形状特征3
1
形状特征3
特征类别 特征标识 几何形状 参数 位置公差 形状公差 表面粗糙 度 局部热处 理 几何要素 定位坐标
圆柱体
3
175
定位尺寸与公差 尺寸类型 尺寸值 被测几何 要素1 被测几何 要素2 长度 65mm 左端 面 右端 面
材料名 力学性能参数 性能上限值 性能下限值
S
热处理方式 热处理工艺名 E E
E
硬度单位 E
R
最高硬度值 I
R
最低硬度值 I 被测几何要素 *Pt
几何要素类
七、实例
管理信息
几何信息
定位尺寸及公差
热处理信息
表面粗糙度
技术特征信息
管理信息 零件类型 零件名 材料 图号 ……. 实心轴 轴 45 JA401
所属 特征 标识
几何 要素 局部 标识
左端面
外圆柱 面 右端面 中心线
热处理 热处理方式 热处理工艺名 硬度单位 Min Max
3 3
3 3
1 2
3 4
表面粗糙度 材料获取方式 评点参数名 评定参数值 被测几何要素 切除 Ra 1.6μm 外圆柱面
2
六、特征造型的特点和作用
特征造型方法与前一代的几何造型方法相比 较, 有以下特点和作用： (1) 过去的CAD技术从二维绘图起步, 经历了三维 线框、曲面和实体造型发展阶段, 都是着眼于完善 产品的几何描述能力; 而特征造型则是着眼于更好 表达产品的完整的技术和生产管理信息, 为建立产 品的集成信息模型服务。它的目的是用计算机可以 理解和处理的统一产品模型, 替代传统的产品设计 和施工成套图纸以及技术文档, 使得一个工程项目 或机电产品的设计和生产准备各环节可以并行展开, 信息流畅通。
S
I
*Pt R *Pt *Pt *Pt *Pt *Pt *Pt E 几 何 要 素
几何要素类型 几何要素标识 所属形状特征标识
E
I
I
6.4精度特征模型的数据结构
定形 尺寸 尺寸类型 E 尺寸类型 E 尺寸值 R 尺寸值 R 公差等级 I 公差等级 I 基本偏差代号 E 上偏差 下偏差 R 上偏差 R 下偏差 R 被测几何要素 *Pt 终止几何要素 *Pt 定位 尺寸 起始几何要素 *Pt
三、特征的表达方法
1. 基于B-Rep的方法: 2.基于CSG 的方法: 3.基于混合CSG/B-Rep的方法 表达方式有： 集成表达和分离表达 隐式表达和显式表达
5.1 隐式与显式表达示意图
底面 长度 中心线
圆柱面
边界
直径
（a）显式
（b）隐式
图 四
集成表达的优点
1.可以避免数据结构不一，数据冗余 2.可以同时对几何模型和非几何模型进行 操作 3.可以方便地对多种抽象层次的数据进行 存取通讯
定形尺寸与公差 尺寸类型 尺寸值 公差等级 代号 上偏差 下偏差 被测几何 要素 直径 55mm 6 M 0.030 0.011 外圆 柱面
位置公差 公差名 公差值 公差等级 被测几何 要素 基准 圆跳 0.025 7 外圆 柱面 A－B
形状公差 公差名 公差值 公差等级 被测几何 要素
几何要 数名
1、特征的定义

特征是产品信息的集合, 它不仅具有按一 定拓扑关系组成的特定形状, 且反映特定 的工程语义, 适宜在设计、分析和制造中 使用。
2
零件特征的分类



管理特征 技术特征 材料热处理特征 精度特征 形状特征 方位特征 装配特征 尺寸链特征
3 形状特征的分类
圆柱体 简单 主特征 圆锥体 轮毂 长方体 轮辐 宏特征 孔 盘 锥孔 圆孔
形状 公差
特征标识
I 特征标识
形状公差名
E 形状公差名
公差值
R 公差值
公差等级
I 公差等级
实体状态
E
被测几何要素
*Pt
位置 公差
第一基准
第二基准
被测几何要素
I
E
R
I
*Pt
*Pt
*Pt
表面 粗糙 度
材料获取方式 E
评定参数名 E
评定参数值 R
被测几何要素 *Pt
几何要素
6.5 材料热处理特征模型的数据结构
主特征
形状特征
简单 辅特征 螺纹 花键 槽
平键槽 弧形槽 T 型槽 挡圈槽 圆柱齿轮轮缘 V 带轮轮缘
辅特征
组合特征
中心孔 同轴孔 阵列孔
复制特征 轮缘 周向均布孔
二、特征联系
1.继承联系 如某一个具体的圆柱体是圆柱体的一个实例 2.邻接联系 例如一个阶梯轴，每一相邻两个轴段的关系 3.从属联系 例如倒角依附圆柱体 4.引用联系 形状特征对精度特征，材料特征的引用
形状特征模型
技术特征模型
特征层
精度特征模型 材料特征模型
几何/拓扑
几何层
注：
从属关系 引用关系
6.2 管理特征模型的数据结构
零件类型 零件名 E S 件 数 材料名 I S
注：E——枚举型 S——字符型
图号 S 设计者 S
I——整型
GT码 S 设计日期 S
6.3形状特征模型的数据结构
特 征 类 型 特 征 标 识 几何属性和精度属性 几 何 要 素 定 位 坐 标 定 形 尺 寸 定 位 尺 寸 形 状 公 差 位 置 公 差 表 面 粗 糙 度 材 料 热 处 理 属 性 关 系 属 性

(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 的引用直接体现设计意图, 使得建立的 产品模型容易为别人理解和组织生产, 设计的图样更容易修改。 设计人员可以 将更多的精力用在创造性构思上。


(5) 它将推动各行业实践经验的归纳总 结, 从中提炼更多规律性知识, 以丰富 各领域专家的规则库和知识库, 促进智 能CAD系统和智能制造系统的逐步实现。
第五节
特 征 建 模
一、特征概念与分类
机械产品的每一个零部件，除了上面 提到的几何形状参数以外，在集成 CAD/CAM系统中，还必须包括定位基准、 公差、表面粗糙度、加工和装配精度及材 料信息等。因此几何造型系统不能满足机 械产品设计及加工要求。随着CAD/CAM 的发展，要求实体造型要面向设计和制造， 甚至管理的全部过程。