第七章 三維產(chǎn)品建模技術(shù)

7三維產(chǎn)品建模技術(shù)7.1三維幾何造型技術(shù)7.2特征建模技術(shù)7.1三維幾何造型技術(shù)建模（幾何造型）技術(shù)是研究在計(jì)算機(jī)中如何表達(dá)物體模型形狀的技術(shù)，能將物體的形狀及其屬性存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，形成該物體的三維幾何模型。該模型是對(duì)原物體的確切數(shù)學(xué)描述或是對(duì)原物體某種狀態(tài)的真實(shí)模擬。這個(gè)模型將為各種不同的后續(xù)應(yīng)用提供信息，例如由模型產(chǎn)生有限元網(wǎng)格，由模型編制數(shù)控加工刀具軌跡，由模型進(jìn)行碰撞、干涉檢查等。1.幾何造型概述1）幾何造型

在CAD中，需要對(duì)所設(shè)計(jì)的作品從不同的角度進(jìn)行審視。計(jì)算機(jī)幾何造型就是用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)表示、控制、分析和輸出三維形體。所以幾何造型（建模技術(shù)）是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中一個(gè)十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域，是CAD/CAM系統(tǒng)的核心技術(shù)，也是用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本手段。2）.幾何造型系統(tǒng)的發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代初，出現(xiàn)了以Sketch-pad為代表的人機(jī)交互的二維圖形設(shè)計(jì)系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代末，開(kāi)始研究線框模型。20世紀(jì)70年代，曲面模型。20世紀(jì)80年代，實(shí)體造型3）.三維幾何造型的應(yīng)用可建立零部件的三維數(shù)字化模型（裝配檢查、干涉、二維工程圖的自動(dòng)生成）分析計(jì)算方面，可進(jìn)行物體的物理特性計(jì)算（體積、重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、面積等計(jì)算）模擬仿真方面，利用三維幾何進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、虛擬裝配等加工制造方面，數(shù)控自動(dòng)編程及加工過(guò)程仿真2.形體在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示1)幾何信息和拓?fù)湫畔缀涡畔⑹菢?gòu)成形體的各幾何元素在歐式空間中的位置和大小，通常用三維直角坐標(biāo)系來(lái)表示各種數(shù)據(jù)信息。拓?fù)湫畔⑹侵笜?gòu)成形體的幾何元素的數(shù)量，以及它們之間的相互關(guān)系的信息。2）形體的定義頂點(diǎn)-邊-環(huán)-面-殼-體1）線框模型一般地，畫(huà)出了形體的棱線或輪廓線就能唯一地表示出該形體。如圖，八個(gè)頂點(diǎn)可以定義一個(gè)長(zhǎng)方體，但還不足以識(shí)別它，如果定義了棱線，則無(wú)論怎樣放置長(zhǎng)方體都能唯一地表示。對(duì)于多面體由于其輪廓線和棱線通常是一致的，所以多面體的線框模型更便于識(shí)別，且簡(jiǎn)單。3三維幾何造型系統(tǒng)的三種模型e12v4v8s3e2e4e6e8e2e7e11e10e9e3e1v2v3v1v7v5v6s2s6s5s1s4

線框建模（WireframeModeling）是最早用來(lái)表示物體的模型，計(jì)算機(jī)繪圖是這種模型的一個(gè)重要應(yīng)用，它用頂點(diǎn)和棱邊來(lái)表示物體，將形體表示成一組輪廓線（棱線）的集合。e12v4v8s3e2e4e6e8e2e7e11e10e9e3e1v2v3v1v7v5v6s2s6s5s1s4半圓半圓直線直線邊類型邊表頂點(diǎn)表圓錐線框模型線框模型執(zhí)行了消隱算法的線框模型線框模型特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、占用內(nèi)存少、對(duì)硬件要求低。2）線框模型直觀性好、建立模型時(shí)操作簡(jiǎn)單靈活。3）處理速度快4）由于有了形體的三維數(shù)據(jù)，可方便產(chǎn)生任意視圖。5）線框模型有二義性。6）線框模型信息不完整2）表面模型

表面模型（SurfaceModel）在線框建模的基礎(chǔ)上，增加了物體中面的信息，用面的集合來(lái)表示物體，用環(huán)來(lái)定義面的邊界，即將形體表示成一組表面的集合。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在線框模型的基礎(chǔ)上附加一些指針，有序地連接棱線。表面建模的典型圖素平面直紋面回轉(zhuǎn)面柱狀面Bezier曲面B樣條曲面coons曲面圓角面等距面Maya企鵝NURBS無(wú)縫建模優(yōu)點(diǎn)：能夠進(jìn)行消隱、著色等應(yīng)用，還常用于構(gòu)造復(fù)雜的曲面物體。缺點(diǎn)：在該模型中，只有一張張面的信息，物體究竟存在于表面的哪一側(cè)，并沒(méi)有給出明確的定義，無(wú)法計(jì)算和分析物體的整體性質(zhì)，如物體的表面積、體積、重心等，也不能將這個(gè)物體作為一個(gè)整體去考察它與其它物體相互關(guān)聯(lián)的性質(zhì)，如是否相交等曲面模型優(yōu)缺點(diǎn)3）實(shí)體模型

實(shí)體模型(SolidModel)是最高級(jí)的三維物體建模，它能完整地表示物體的所有形狀信息。可無(wú)歧義地確定一個(gè)點(diǎn)是在物體外部、內(nèi)部還是在表面上，這種模型能夠進(jìn)一步滿足物性計(jì)算、有限元分析等應(yīng)用的要求。主要用于CAD/CAM。實(shí)體建模的基本原理實(shí)體建模技術(shù)是利用實(shí)體生成方法產(chǎn)生實(shí)體的初始模型，通過(guò)幾何邏輯運(yùn)算（布爾運(yùn)算：交、并、差）形成復(fù)雜實(shí)體模型的一種建模技術(shù)。實(shí)體建模技術(shù)主要包括兩部分：基本實(shí)體（初始模型）生成的方法基本實(shí)體之間的邏輯運(yùn)算基本實(shí)體構(gòu)造的方法：體素法：使用諸如長(zhǎng)方體、球體、圓柱、圓環(huán)等實(shí)體直接產(chǎn)生相應(yīng)的實(shí)體模型的方法；掃描法：將平面內(nèi)的封閉曲線進(jìn)行掃描（比如平移、旋轉(zhuǎn)等），形成實(shí)體模型的方法。布爾運(yùn)算：

將由以上方法產(chǎn)生的兩個(gè)或兩個(gè)以上的初始實(shí)體模型，經(jīng)過(guò)幾何運(yùn)算得到的新實(shí)體表示成為布爾模型，這種集合運(yùn)算稱為布爾運(yùn)算。實(shí)體建模中常用的基本體素4.實(shí)體建模的表示方法分解表示法（空間單元表示法）構(gòu)造表示法（構(gòu)造立體幾何法）邊界表示法掃描變換法分解表示是將形體按某種規(guī)則分解為小的、更易于描述的部分，每一小部分又可分為更小的部分，這種分解過(guò)程直至每一小部分都能夠直接描述為止。分解表示法（空間單元表示法）分解表示的一種特殊形式是每一個(gè)小的部分都是一種固定形狀(正方形、立方體等)的單元，形體被分解成這些分布在空間網(wǎng)格位置上的具有鄰接關(guān)系的固定形狀單元的集合。單元的大小決定了單元分解形式的精度。根據(jù)基本單元的不同形狀，常用四叉樹(shù)、八叉樹(shù)和多叉樹(shù)等表示方法。四叉樹(shù)法表示形體的過(guò)程是這樣的，首先對(duì)形體定義一個(gè)外接正方形，再把它分解成四個(gè)子正方形，并對(duì)正方形依次編號(hào)為1，2，3，4。如果子正方形單元已經(jīng)一致，即為滿（該正方形充滿形體）或?yàn)榭眨](méi)有形體在其中），則該子正方形可停止分解；否則，需要對(duì)該正方形作進(jìn)一步分解，再一分為四個(gè)子正方形。在四叉樹(shù)中，非葉結(jié)點(diǎn)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有四個(gè)分支。二維圖形的四叉樹(shù)邏輯結(jié)構(gòu)及其布爾運(yùn)算1234二維圖形的四叉樹(shù)邏輯結(jié)構(gòu)及其布爾運(yùn)算12341234二維圖形的四叉樹(shù)邏輯結(jié)構(gòu)及其布爾運(yùn)算1234八叉樹(shù)法表示形體的過(guò)程：首先對(duì)形體定義一個(gè)外接立方體，再把它分解成八個(gè)子立方體，并對(duì)立方體依次編號(hào)為0，1，2，…，7。如果子立方體單元已經(jīng)一致，即為滿（該立方體充滿形體）或?yàn)榭眨](méi)有形體在其中），則該子立方體可停止分解；否則，需要對(duì)該立方體作進(jìn)一步分解，再一分為八個(gè)子立方體。在八叉樹(shù)中，非葉結(jié)點(diǎn)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有八個(gè)分支。八叉樹(shù)建立過(guò)程八叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)整個(gè)物體空間如果它完全被物體占據(jù)，將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為F(Full)，算法結(jié)束；如果它內(nèi)部沒(méi)有物體，將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為E(Empty)，算法結(jié)束；如果它被物體部分占據(jù)，將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為P(Partial)，并將它分割成8個(gè)子立方體，對(duì)每一個(gè)子立方體進(jìn)行同樣的處理。八叉樹(shù)的表示應(yīng)用三維形體的分解，它對(duì)一個(gè)外接立方體的形體進(jìn)行前后、左右、上下等部分8個(gè)小立方體，如果小立方體單元為滿或?yàn)榭?，表示該立方體完全在形體中或完全不在形體中，則其停止分解；對(duì)部分形體占有的小立方體需進(jìn)一步分解為8個(gè)子立方體，直至所有小立方體單元要么全部滿，要么全部空，或已分解到規(guī)定的分解精度為止。437741232386具有子孫的節(jié)點(diǎn)(P)空節(jié)點(diǎn)(E)實(shí)節(jié)點(diǎn)(F)三維形體的八叉樹(shù)邏輯結(jié)構(gòu)及其布爾運(yùn)算八叉樹(shù)的自適應(yīng)分割：對(duì)空間分割方法作了改進(jìn)，由均勻分割到自適應(yīng)分割八叉樹(shù)的自適應(yīng)分割八叉樹(shù)的自適應(yīng)分割構(gòu)造表示法（構(gòu)造立體幾何法）構(gòu)造表示是通過(guò)對(duì)體素定義運(yùn)算而得到新的形體的一種表示方法。有時(shí)又稱為構(gòu)造實(shí)體幾何表示法(CSG：ConstructiveSolidGeometry)構(gòu)造實(shí)體幾何表示法的體素可以是立方體、圓柱、圓錐等，也可以是半空間，其運(yùn)算為變換或正則集合運(yùn)算的并、交、差。上圖：實(shí)體對(duì)象

下圖：構(gòu)造實(shí)體幾何表示

—*∪*∪*—*CSG表示法，又叫體素拼合樹(shù)表示法二叉樹(shù)；CSG表示可以看成是一棵有序的其終端節(jié)點(diǎn)或是形體變換參數(shù)；體素，或是或是正則的集合運(yùn)算，非終端結(jié)點(diǎn)或是變換操作；每棵子樹(shù)（非變換葉子結(jié)點(diǎn)）表示其下兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組合及變換的結(jié)果。構(gòu)造表示的優(yōu)點(diǎn)便于用戶輸入形體，在CAD/CAM系統(tǒng)中，通常作為輔助表示方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信息量小；不會(huì)產(chǎn)生二義性；能夠表示的實(shí)體范圍較大，體素種類越多，則能夠構(gòu)造出的實(shí)體越復(fù)雜；構(gòu)造表示的缺點(diǎn)不便于直接獲取形體幾何元素的信息、覆蓋域有限。定義的過(guò)程不唯一：同一形體可以有不同的加工路徑；對(duì)形體的修改操作不能深入到形體的局部。邊界表示法邊界表示(BoundaryRepresentation)也稱為BR表示或B-Rep表示法實(shí)體的邊界通常是由面的并集來(lái)表示每個(gè)面由它所在的曲面的定義加上其邊界來(lái)表示面的邊界是邊的并集邊是由點(diǎn)來(lái)表示的邊界表示的一個(gè)重要特點(diǎn)是在該表示法中，描述形體的信息包括：幾何信息（Geometry）拓?fù)湫畔ⅲ═opology）邊界表示模型是一種采用描述形體表面的方法來(lái)描述的幾何表示模型。一個(gè)形體一般可以通過(guò)其邊界拆成一些有界的“面”或“小片”的子集來(lái)表示，而每一個(gè)面又可以通過(guò)其邊界的邊和頂點(diǎn)來(lái)表示。若面的表示無(wú)二義性，則其邊界表示模型也無(wú)二義性，但通常不一定只有唯一的表示。在邊界表示法中以小片平面來(lái)近似曲面左圖：實(shí)體對(duì)象中圖：邊界表示右圖：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示掃描變換法基本原理：使用空間中的一個(gè)點(diǎn)、一條邊或者一個(gè)面沿著某一條路徑掃描時(shí)所形成的軌跡來(lái)定義一個(gè)一維、二維或三維的物體。掃描變換法的兩個(gè)要素：作掃描運(yùn)動(dòng)的物體掃描運(yùn)動(dòng)的軌跡掃描變換法的種類：線性掃描（平移和旋轉(zhuǎn)）、非線性掃描、混合掃描線性掃描：平移掃描線性掃描：旋轉(zhuǎn)掃描非線性掃描掃面路徑為任意曲線掃描基面的尺寸在掃描過(guò)程中發(fā)生變化掃描變換法的實(shí)用價(jià)值：在掃描變換法中，由于三維空間的實(shí)體和曲面可分別由二維平面及曲線通過(guò)平移掃描或旋轉(zhuǎn)掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，只需在屏幕上設(shè)計(jì)出所要的二維圖形，然后調(diào)用系統(tǒng)提供的掃描命令，立即就能形成三維實(shí)體。隨堂作業(yè)：寫(xiě)出下面形體的CSG二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)分析：1.找出作為葉節(jié)點(diǎn)的基本體素和形體變換參數(shù)；2.注意體素的個(gè)數(shù)（同樣的體素不能選取兩次）和坐標(biāo)的選??；3.正則集合運(yùn)算的符號(hào)。解：基本體素為兩個(gè)尺寸不一的長(zhǎng)方體和一個(gè)圓柱體，并且在基本體素上分別建立坐標(biāo)系，如圖所示：7.2特征建模技術(shù)特征建模概述

特征建模原理特征間的關(guān)系特征的表達(dá)方法特征庫(kù)建立

特征建模是建立在實(shí)體建?；A(chǔ)上，利用特征的概念面向整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的建模方法

不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的非幾何信息，而且描述這些信息之間關(guān)系特征建模概述特征建模技術(shù)發(fā)展很快，ISO頒布的PDES/STEP標(biāo)準(zhǔn)已將部分特征信息（形狀特征、公差特征…）引入產(chǎn)品信息模型

特征建模方法大致分為：交互式特征定義特征自動(dòng)識(shí)別基于特征設(shè)計(jì)利用現(xiàn)有的實(shí)體建模系統(tǒng)建立產(chǎn)品的幾何模型，由用戶進(jìn)入特征定義系統(tǒng)，通過(guò)圖形交互拾取，在已有實(shí)體模型上定義特征幾何所需要的幾何要素，并將特征參數(shù)或精度、技術(shù)要求、材料熱處理等信息，作為屬性添加到特征模型中

將設(shè)計(jì)的實(shí)體幾何模型與系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先定義特征庫(kù)中的特征進(jìn)行自動(dòng)比較，確定特征的具體類型及其它信息，形成實(shí)體的特征建模利用系統(tǒng)內(nèi)已預(yù)定義的特征庫(kù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行特征造型或特征建模

7.2特征建模技術(shù)特征建模的特點(diǎn)

特征引用直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上展開(kāi),使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮加工、制造要求，有利于降低產(chǎn)品的成本

產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各部門(mén)之間具有了共同語(yǔ)言，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖貫徹到各環(huán)節(jié)針對(duì)專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的需要建立特征庫(kù)，快速生成需要的形體特征建模技術(shù)著眼于更好、更完整地表達(dá)產(chǎn)品全生命周期的技術(shù)和生產(chǎn)組織、計(jì)劃管理等多階段的信息，著眼于建立CAD系統(tǒng)與CAX系統(tǒng)、MRP系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成化產(chǎn)品信息平臺(tái)特征建模的功能

預(yù)定義特征，并建立特征庫(kù)，實(shí)現(xiàn)基于特征的零件設(shè)計(jì)；

支持用戶自定義特征，完成特征庫(kù)的管理操作；對(duì)已有的特征可進(jìn)行刪除和移動(dòng)操作；零件設(shè)計(jì)中能提取和跟蹤有關(guān)幾何屬性。7.2特征建模技術(shù)7.2特征建模技術(shù)特征建模概述特征建模原理

特征間的關(guān)系特征的表達(dá)方法特征庫(kù)建立

特征建模是建立在實(shí)體建?；A(chǔ)上，利用特征的概念面向整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的建模方法

不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的非幾何信息，而且描述這些信息之間關(guān)系特征建模原理特征反映設(shè)計(jì)者和制造者的意圖：

從設(shè)計(jì)角度看，特征分為設(shè)計(jì)特征、分析特征、管理特征…

從造型角度看，特征是一組具有特定關(guān)系的幾何或拓?fù)湓貜募庸そ嵌瓤?，特征被定義為與加工、操作和工具有關(guān)的零部件形式及技術(shù)特征特征的定義特征建模系統(tǒng)構(gòu)成體系

IST

零件

形狀特征模型

幾何/拓?fù)洳牧咸卣髂Ｐ?/p>

精度特征模型

管理特征模型

技術(shù)特征模型

ISTIST

IST

IST

IST

IST-從屬關(guān)系

幾何層特征層

REFREFREF-引用關(guān)系REF零件層

零件信息模型7.2特征建模技術(shù)形狀特征模型形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓?fù)湫畔?/p>

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以實(shí)體建模中B-Rep法為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)包括特征類型、序號(hào)、尺寸及公差…兩個(gè)層次：

點(diǎn)、線、面、環(huán)組成B-Rep法的低層次結(jié)構(gòu)特征信息組成高層次結(jié)構(gòu)圓孔

錐孔

平鍵槽

弧形槽

T形槽

擋圈槽

形狀特征

主特征輔特征

簡(jiǎn)單主特征

宏特征

簡(jiǎn)單輔特征

復(fù)制特征

組合特征

圓柱體

圓錐體

長(zhǎng)方體

輪轂

輪幅

盤(pán)

孔

螺紋

槽

花鍵

周向均布孔

陣列孔

輪緣

同軸孔

中心孔

圓柱齒輪輪緣

V帶輪輪緣

零件形狀特征的分類

7.2特征建模技術(shù)形狀特征模型形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓?fù)湫畔⒅魈卣饔脕?lái)構(gòu)造零件的基本幾何形體根據(jù)特征形狀復(fù)雜程度分為簡(jiǎn)單主特征和宏特征

圓孔

錐孔

平鍵槽

弧形槽

T形槽

擋圈槽

形狀特征主特征輔特征

簡(jiǎn)單主特征

宏特征

簡(jiǎn)單輔特征

復(fù)制特征

組合特征

圓柱體

圓錐體

長(zhǎng)方體

輪轂

輪幅

盤(pán)

孔

螺紋

槽

花鍵

周向均布孔

陣列孔

輪緣

同軸孔

中心孔

圓柱齒輪輪緣

V帶輪輪緣

零件形狀特征的分類

7.2特征建模技術(shù)形狀特征模型形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓?fù)湫畔A孔

錐孔

平鍵槽

弧形槽

T形槽

擋圈槽

形狀特征主特征輔特征

簡(jiǎn)單主特征

宏特征

簡(jiǎn)單輔特征

復(fù)制特征

組合特征

圓柱體

圓錐體

長(zhǎng)方體

輪轂

輪幅

盤(pán)

孔

螺紋

槽

花鍵

周向均布孔

陣列孔

輪緣

同軸孔

中心孔

圓柱齒輪輪緣

V帶輪輪緣

零件形狀特征的分類

7.2特征建模技術(shù)如盤(pán)類零件、輪類零件的輪幅和輪轂等，基本上都是由宏特征及附加在其上的輔助特征（如孔、槽等）由一個(gè)宏特征構(gòu)成。宏特征的定義可以簡(jiǎn)化建模過(guò)程，避免各個(gè)表面特征的分別描述，并且能反映出零件的整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)功能和制造工藝。

宏特征，指具有相對(duì)固定的結(jié)構(gòu)形狀和加工方法的形狀特征，其幾何形狀比較復(fù)雜，而又不便于進(jìn)一步細(xì)分為其它形狀特征的組合。

形狀特征模型形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓?fù)湫畔A孔

錐孔

平鍵槽

弧形槽

T形槽

擋圈槽

形狀特征

主特征輔特征

簡(jiǎn)單主特征

宏特征

簡(jiǎn)單輔特征

復(fù)制特征

組合特征

圓柱體

圓錐體

長(zhǎng)方體

輪轂

輪幅

盤(pán)

孔

螺紋

槽

花鍵

周向均布孔

陣列孔

輪緣

同軸孔

中心孔

圓柱齒輪輪緣

V帶輪輪緣

零件形狀特征的分類

7.2特征建模技術(shù)依附于主特征上的幾何形狀特征

主特征的局部修飾，反映零件幾何形狀的細(xì)微結(jié)構(gòu)形狀特征模型形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓?fù)湫畔A孔

錐孔

平鍵槽

弧形槽

T形槽

擋圈槽

形狀特征

主特征輔特征

簡(jiǎn)單主特征

宏特征

簡(jiǎn)單輔特征

復(fù)制特征

組合特征

圓柱體

圓錐體

長(zhǎng)方體

輪轂

輪幅

盤(pán)

孔

螺紋

槽

花鍵

周向均布孔

陣列孔

輪緣

同軸孔

中心孔

圓柱齒輪輪緣

V帶輪輪緣

零件形狀特征的分類

7.2特征建模技術(shù)

組合特征由簡(jiǎn)單輔特征組合而成

復(fù)制特征由同類型輔特征按一定規(guī)律在空間不同位置上復(fù)制而成

形狀特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

特征類名特征標(biāo)識(shí)幾何屬性和精度屬性

材料熱處理屬性關(guān)

系

屬

性

幾何要素定位坐標(biāo)定形尺寸及公差

定位尺寸及公差形狀公差位置公差表面粗糙度S

I

*Pt

R

*Pt

*Pt

*Pt

*Pt

*Pt

*Pt

E

基準(zhǔn)

S-字符數(shù)據(jù)類型E-枚舉數(shù)據(jù)類型I-整型數(shù)據(jù)類型R-實(shí)型數(shù)據(jù)類型*Pt-指針

幾何要素幾何要素類型幾何要素標(biāo)識(shí)所屬形狀特征標(biāo)識(shí)EII關(guān)系屬性指形狀特征之間的聯(lián)系，如形狀特征與精度特征、材料熱處理特征之間相互引用聯(lián)系形狀特征通過(guò)參數(shù)描述，在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)各自的功能，并對(duì)應(yīng)各自的加工方法、加工設(shè)備和刀具、量具、輔具…7.2特征建模技術(shù)精度特征模型表達(dá)零件的精度信息，包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度…形狀公差的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

特征標(biāo)識(shí)形狀公差名公差值公差等級(jí)實(shí)體狀態(tài)被測(cè)幾何要素IERIE*Pt表面粗糙度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

材料獲取方式評(píng)定參數(shù)名評(píng)定參數(shù)值被測(cè)幾何要素EER*Pt幾何要素

幾何要素

E-枚舉數(shù)據(jù)類型I-整型數(shù)據(jù)類型R-實(shí)型數(shù)據(jù)類型*Pt-指針

7.2特征建模技術(shù)材料特征模型材料特征模型包括材料信息和熱處理信息

熱處理信息包括熱處理方式、硬度單位和硬度值的上、下限…

材料信息包括材料名稱、牌號(hào)、和力學(xué)性能參數(shù)…材料名力學(xué)性能參數(shù)性能上限值性能下限值SERR熱處理方式熱處理工藝名硬度單位最高硬度值最低硬度值被測(cè)幾何要素EEEII*Pt熱處理特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

材料特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

S-字符數(shù)據(jù)類型E-枚舉數(shù)據(jù)類型I-整型數(shù)據(jù)類型R-實(shí)型數(shù)據(jù)類型*Pt-指針

7.2特征建模技術(shù)管理特征模型零件類型零件名圖號(hào)GT碼件數(shù)材料名設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)日期其它ESSSISSSS-字符數(shù)據(jù)類型E-枚舉數(shù)據(jù)類型管理特征主要是描述零件的總體信息和標(biāo)題欄信息，如零件名、零件類型、GT碼、零件的輪廓尺寸(最大直徑、最大長(zhǎng)度)、質(zhì)量、件數(shù)、材料名、設(shè)計(jì)者、設(shè)計(jì)日期…管理特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7.2特征建模技術(shù)技術(shù)特征模型技術(shù)特征模型的信息包括零件的技術(shù)要求和特性表…

這些信息沒(méi)有固定的格式和內(nèi)容，很難用統(tǒng)一的模型來(lái)描述描述零部件有關(guān)裝配的信息，如零件的配合關(guān)系、裝配關(guān)系…

裝配特征模型7.2特征建模技術(shù)7.2特征建模技術(shù)特征建模概述特征建模原理特征間的關(guān)系

特征的表達(dá)方法特征庫(kù)建立

特征建模是建立在實(shí)體建模基礎(chǔ)上，利用特征的概念面向整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的建模方法

不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的非幾何信息，而且描述這些信息之間關(guān)系繼承關(guān)系構(gòu)成特征之間層次聯(lián)系，位于層次上級(jí)的叫超類特征，位于層次下級(jí)的叫亞類特征

亞類特征可繼承超類特征的屬性和方法，這種繼承關(guān)系稱AKO（A-Kind-of）關(guān)系，如特征與形狀特征之間的關(guān)系。特征類與特征實(shí)例之間關(guān)系稱為INS（Instance）關(guān)系，如某一具體的圓柱體是圓柱體特征類的一個(gè)實(shí)例，它們之間反映了INS關(guān)系

特征間的關(guān)系

特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬?/p>

特征實(shí)例是對(duì)特征屬性賦值后的一個(gè)特定特征，是特征類的一個(gè)成員特征類之間、特征實(shí)例之間、特征類與特征實(shí)例之間關(guān)系：繼承關(guān)系鄰接關(guān)系從屬關(guān)系引用關(guān)系7.2特征建模技術(shù)

CONT（Connect-To）反映形狀特征之間的相互位置關(guān)系。構(gòu)成鄰接聯(lián)系的形狀特征之間狀態(tài)可共享，如一根階梯軸，每相鄰兩個(gè)軸段之間的關(guān)系就是鄰接關(guān)系，其中每個(gè)鄰接面的狀態(tài)可共享

特征間的關(guān)系特征類之間、特征實(shí)例之間、特征類與特征實(shí)例之間關(guān)系：繼承關(guān)系鄰接關(guān)系從屬關(guān)系引用關(guān)系7.2特征建模技術(shù)

特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬?/p>

特征實(shí)例是對(duì)特征屬性賦值后的一個(gè)特定特征，是特征類的一個(gè)成員

IST（Is-Subordinate-To）表示形狀特征之間的依從或附屬關(guān)系。從屬的形狀特征依賴于被從屬的形狀特征而存在，如倒角附屬于圓柱體

特征間的關(guān)系特征類之間、特征實(shí)例之間、特征類與特征實(shí)例之間關(guān)系：繼承關(guān)系鄰接關(guān)系從屬關(guān)系引用關(guān)系7.2特征建模技術(shù)

特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬?/p>

特征實(shí)例是對(duì)特征屬性賦值后的一個(gè)特定特征，是特征類的一個(gè)成員

REF（Referenc