计算机辅助技术CAD

1、第一章 绪论现代CAD的主要技术图形学理论的应用专业科学技术，有限元，数值分析，优化设计、力学分析等数据管理技术，数据库管理、数据规范和接口技术文档处理技术，工程设计说明书、产品明细清单等软件设计技术，人机交互、软件工程、人工智能模拟与仿真技术等。现代CAD系统的特点智能化：设计型专家系统 集成智能设计系统 具有学习功能的知识工程网络化：CSCW（Computer supported cooperative work）计算机支持的基于web的共同工作，EDS 、 MSC和Dassault Systems都已经有了商业化的解决方案。现代高端CAD系统的硬件平台高性能的CPU，突出的浮点处理能力高

2、性能的图形显示卡，杰出的Open GL支持性大容量的内部存储器大容量的外部存储器高速度的IO吞吐能力高分辨率的显示和输出设备现代高端CAD系统的软件组成稳定的支持平台（操作系统）优秀的图形造型系统，速度快，数据量小，内核兼容性好高度集成的Cax系统集成的PDM和PLM解决方案PDMProdcut Data Management 产品零件管理，产品结构树管理PLM：Product Lifecycle Management第二章 CAD的基本图形及算法2.1 直线、圆弧、规则曲线、封闭区域填充：Digital Differential Analyzer，数值微分方法生成直线根据直线的微分方程生成直

3、线。在X和Y方向的最大变化量： x=xe-xs，y=ye=ys, 直线斜率m y/ x，在直线的当前位置增加两个小增量Xd=d· x， yd=d· y，可以求出下一点的坐标（xi+1, yi+1）。 取d1/Max（ x，y ） 当 xy时，m <1，d=1/ x，xd=±1，yd=±m， yi+1=yi±m 当 xy时， m >1，d=1/ y，xd=±1/m，yd=±1，xi+1=xi±1/m根据计算结果，采用四舍五入法，找到离直线最近的网格点来表示该直线。这种方法需要做除法运算，增加了处理时间，

4、效率低。圆弧、规则曲线一般用数值微分法生成区域填充的算法：多边形填充法 ：根据多边形的顶点，按扫描线顺序，计算扫描线和多边形的相交区域，完成填充种子填充法：根据边界颜色特种和多边形内一点的坐标，先填充种子点所在的象素，再将种子点相邻的象素，作为新的种子点，重复运算，直至填充完成。2.2 自由曲线和曲面的基本理论2.2.1 自由曲线和自由曲面无法用精确的数学方程描述控制点，可以控制曲线形状的点节点，位于曲线上的控制点多值性，几何不变性，坐标轴无关性全局或局部控制能力：控制点对曲线的影响是只限于控制点附近的两个点，还是对整条曲线都有影响力曲线的连续性曲线和曲线之间的连续性C0，零阶,几何连续；C1

5、，一阶，相切连续；C2，二阶，曲率连续连续和光滑(光顺)连续，曲线至少有一阶连续。光滑，曲线至少一阶连续，并且满足设计要求（美学要求）。汽车业的A 级面，一般是二阶连续面，并且保证光滑，美观，一般用反射分析来评价光顺和美观。2.2.2 曲线和曲面的参数表示曲线的参数方程曲线上任一点P(u)的切线向量同理可知曲面的参数方程 P(u,v)X(u,v) Y(u,v) Z(u,v) 0<=u<=1, 0<=v<=1工程中用一系列分段的函数来表达多个连续曲面，这些连续的的小曲面逐段逼近构成较大的曲面。在逐段逼近法中，只用一个段附近的控制点和相接处的的连续性条件来定义该段，即可获得

6、所需的局部控制。曲线曲面的参数 u ，v即为分段的值域2.2.3 贝赛尔曲线特点：用特征多边形控制曲线的变化趋势。第一点和最后一点在曲线上且和曲线相切，其余各个顶点用于控制曲线的倒数、阶次和形状。贝赛尔曲线的缺点：不能做局部修改，改变某个点的位置，对整条曲线都有影响当多边形边数较多的时候，特征多边形对曲线的控制力减弱。2.2.4 B样条曲线B样条曲线保留了贝赛尔曲线的优点，同时克服了贝赛尔曲线的两个缺点。可以进行局部修改，使曲线更加逼近特征多边形。局部修改不影响曲线的全局形态，连续性好。2.2.5 非均匀有理B样条曲线（Nurbs）非均匀有理B样条方法：将描述自由曲线和自由曲面的B样条方法与精

7、确表示二次曲线与二次曲面的数学方法相互统一。1991年ISO将其列入STEP标准中，作为自由曲线和曲面的唯一表示方法。非均匀有理B样条曲线的特点B样条曲线的所有优点都在非均匀有理B样条曲线中保留。透视不变性，控制点经过透视变换后所生成的曲线或曲面与原先生成的曲线或曲面的再变换是等价的。能够精确表示球面等二次曲线、曲面，B样条方法只能近似表示二次曲线、曲面。更多的形状控制自由度2.2.6 B样条曲面和非均匀有理B样条曲面B样条曲线的大多数特征都可以推广到B样条曲面上来，如特征多面体。B样条曲面在u、v两个参考向量方向上都保持保持B样条曲线的特点。非均匀有理B样条曲线的大多数特征可以推广到非均匀有

8、理B样条曲面上来。B样条曲面的品质和连续性曲面的阶和品质的关系在家电、手机、汽车等机电产品的高品质外形设计中，一般要求可见表面至少为二阶倒数连续面，也即是曲面在u、v两个参数方向的二阶偏导数连续，同时还要满足光滑的视觉要求。曲面连接处的连续性和品质的关系在家电、手机、汽车等机电产品外形设计中，同时还要求可见表面之间的过渡面也是二阶面倒数连续面，并且过渡面和被连接面之间也是二阶倒数连续。这也是高品质面的基本要求。2.3 图形变换2.3.1 视、窗变换目的： 改变观察点，以方便观察图形的某个局部细节或或图形某个方位的形态。窗口区（Window）用户空间：用户用来定义设计对象的实数域。一般采用世界坐

9、标系。窗口区：在显示器上显示的设计者感兴趣的部分用户空间。窗口区一般是矩形区域。视图区显示器的最大输出区域。某显示器最大分辨率位1024X768，则其屏幕域为0:1023×0:767，任何小于等于此屏幕域的区域都可以定义为视图区，用设备坐标表示。一般为矩形。窗口区和视图区之间的变换将选定窗口的几何图形在希望的视图区显示出来，需要把窗口内的点坐标变换到视图区。2.3.2 二维图形输出流程从应用程序得到图形的用户坐标对窗口区进行裁剪窗口区到视图区的坐标变换2.3.3 二维图形的几何变换基本原理：二维图形的几何变换可以认为是对一系列点进行变换。常见的基本二维几何变换包括平移、比例、旋转、错

10、切、对称。1. 平移变换2. 比例变换 3. 全比例变换4. 旋转变换5. 错切变换6. 对称变换 7，变换矩阵可表示成通用表达形式 式中a、b、c、d四个元素实现图形的比例、对称、错切、旋转等基本变换，k、m 二个元素实现图形的平移变换，p、q 二个元素实现图形的透视变换，s元素实现图形的全比例变换2.3.4 三维图形的几何变换与二维图形变换原理相同，用齐次坐标表示，三维图形变换的矩阵是一个4阶方阵。关于XOY面的对称变换 关于YOZ面的对称变换 关于XOZ面的对称变换 沿X、Y、Z三个方向上的错切变换2.3.6 三维图形的显示流程如果将上述流程中投影与裁剪的顺序颠倒，则流程为：此流程优点二

11、维裁剪比三维裁剪容易，缺点所有物体都作投影变换，而部分物体可能不可见（在视见体外），浪费了部分计算。而且三维裁剪并不难，显示时消隐处理需要深度信息，故前一个流程更合理。第三章 产品建模技术3.1 产品建模基本概念1. 计算机内部表示现实世界中的物体在计算机内部的描述、存储和表达的数字模型。2. 建模技术对于现实世界中的物体，从人们的观察和想象出发，到完成他的计算机内部表示的过程。3.2 CAD三维几何建模把真实世界中三维物体的几何形状用一套合适的数据结构来描述，供计算机识别和处理的信息数据模型。完整地表达点、线、面、体几何信息。3.2.1 几何建模的基本概念1. 几何信息：构成几何实体的各个几

12、何元素在欧式空间中的位置和大小。数学表达式：2. 拓扑信息：构成几何实体的几何元素的数目和他们的连接关系。基本几何元素：面（F）、边（E）、顶点（V）。以平面立体为例子，其顶点、边、和面的连接关系共有9种：3. 形体信息：几何实体在计算机内部通常用6个层次的拓扑来定义：1) 体 由封闭表面围成的有效空间2) 壳 由一组连续的面围成，外壳、内 壳。3) 面 几何实体表面的一部分，具有方向性。4) 环 有序、有向边组成的面的封闭边界。5) 边 实体中两个相邻面的边界。6) 顶点 边的端点。经过集合运算生成的形体也应该是具有良好边界的几何形体。并保持最初形状的维数。有时候集合运算在数学上是正确的，但

13、是在几何上是不恰当的。下图所示三维体求交。正则化集合运算K是封闭的意思，i是内部的意思。5. 欧拉检验公式（检验实体有效性的必要条件）任一形体的欧拉检验公式：VEF H2P 2BV顶点数E边数F面数B不连续的形体数P形体上的通孔数H实体表面边界的内环数线框模型可以方便地生成物体地工程图、轴侧图和透视图。但是不能生成剖切图，不能做消隐处理。3.2.3 表面模型1. 基于线框模型扩充表面模型自由曲面模型的构造方法：通过曲线定义曲面.由控制网络多边形构成曲面通过插值其它曲面构造曲面点云直接生成曲面3.2.4 实体建模（Solid Modeling）实体建模是利用一些基本体素，如长方体、圆柱体、球体、

14、锥体、圆环体、以及扫描体等通过集合运算（布尔运算）生成复杂形体的一种建模技术1. 体素的定义及描述基本体素特点： 有少量的参数进行控制，如长方体的长、宽、高。不同的建模系统提供的基本体素各有不同，建立基本体素的方法也不是唯一的。3. 三维实体模型的计算机内部表示法 三维的实体模型要用一维的计算机数组来表示。 a) 边界表示法 用封闭的边界表面围成的空间来表达三维实体对象。边界表示法的特点： 详细记录了构成物体的所有几何信息。它的核心信息是平面。边在计算机内部是两次存储，通过边的指向可以标识面的法向。 优点：面、边、点的信息丰富，对于工程图的生成和图形显示是十分必要的，容易和二维绘图软件和衔接，

15、也容易和曲面建模软件联合应用。缺点：无法表达物体生成的原始信息，即无法知道原始体素的布尔计算过程。物体信息量太大，有信息冗余。b) 构造立体几何法 CSG 通过基本体素和他们的布尔运算来表达三维物体。存储的是物体生成的过程，也称为过程模型。构造立体几何法特点： 数据量小；基本体素通过布尔运算可以形成复杂的几何体；对于具有复杂曲线、曲面特征的模型表达有困难。附加体法：构造立体几何法中物体的局部修改方法。c) 混合模式（Hybrid Model） 一个CAD系统里采用了多种数据结构来表达物体，如常见的构造立体几何法与边界表示法的混合。 在构造立体几何树的节点上再扩充一级边界数据结构，以达到快速显示

16、图形的目的。3.2.5 参数化建模（Parameter Modeling） 静态几何造型系统： 一旦造型完成，几何形体和具体尺寸也就确定，后期的可修改性差。参数化造型系统： 先确定草图形状和拓扑关系，尺寸值则由参数控制，可以方便地实现后期的尺寸修改。 参数化建模方法对于系列化产品的计可以提供极大的方便。 1. 参数化设计的基本概念 a）用轮廓体现设计思想 b）尺寸驱动 2. 尺寸约束和关系式 尺寸：表达元素的长度、距离半径等 拓扑约束：表达元素之间的特殊关系，如平行、水平、铅垂、相切、共线、同心、固定等 关系式：表达参数之间的数学关系。d）变量驱动 也叫变量化建模技术，需要同时考虑几何约束（尺

17、寸和拓扑）和工程约束（应力、性能等），将所有设计要考虑的影响因素都设计成可以约束产品几何的变量。这样在建模的同时也可以将产品的性能提前考虑。3. 参数化三维造型 参数化造型的代表是pro / e，建模特点：在参数化二维几何造型的基础上，通过拉伸、旋转、扫描等操作可以设成参数化三维几何造型。3.2.6 特征建模特征的引出：以上介绍的几何建模技术提供的几何信息和拓扑信息不足以驱动产品声明周期的全过程。例如CAPP（计算机辅助工艺规划）所需要的产品加工的工艺信息，无法在几何建模技术里面体现。而当前集成化智能化的CAX系统要求产品的几何模型向产品模型发展，产品模型必须带上材料、热处理、加工精度等非几何

18、属性。产品模型为后续的CAX提供了完整的产品原始信息。特征建模(Feature Modeling)是建立产品模型的一个重要途径。对于基于特征的造型系统： 特征是由具有一定拓扑关系的一组实体体素构成的特定形体，它还包括附加在形体之上的工程信息，对应于一个或多个功能，能够被固定的方法加工成型。 特征是构成零件的基本元素。特征造型是实体造型的一个新发展。 现在的流行三维CAD系统大多数都采用了特征造型技术。2. 特征的分类： 特征要反映机械设计制造的各个方面的信息。a）形状特征（Form Feature） b）装配特征（Assembly Feature） 用于表达零件的装配关系，干涉检验，零件的统计

19、信息等。c）精度特征（Precision feature） 表达形状、位置和尺寸公差，表面粗糙度。d）材料特征（material feature） 表达材料的类型、性能、热处理信息。e）性能分析特征（analysis feature） 如用于有限元分析的有限元网络。f）补充特征（additional feature） 用于管理零件的信息。3. 基于特征的参数建模技术 将参数化的技术引入特征造型系统里，用尺寸驱动或变量设计的方法定义特征。 具有代表型的是EDS公司的UG和IDeas，还有达索公司的CATIA，国产的CAXA实体设计，金银花等。 PROE是基于参数的特征造型系统。4. 特征造型的特

20、点和意义 a）特征造型致力于表达产品的几何信息、建模过程信息、明确的产品设计意图、合理的产品加工信息、产品管理信息。 b）特征的参数化使产品具有灵活的后期修改能力 c）可以方便地建立设计、加工和管理的规则库、知识库，是专家系统等智能CAD系统的基础。3.2.7 三维建模技术的总结1. 造型技术的发展：线框造型，表面（曲面）造型，实体造型，基于参数的实体造型，基于特征的参数化造型，变量化技术的应用2. 当前CAD系统的建模技术趋势 采用混合模式，如混合使用线框、曲面、实体元素，混合使用Brep法和CSG法等。 以精确表示形式存储曲面实体模型。 引入参数化、变量化建模方法，便于设计修改。 广泛采用

21、特征建模技术。3. 强大的动态设计和后期修改能力4. 面向产品、面向过程、面向加工的产品生命周期全过程管理（PLM）3.3 CAD结构建模CAD几何建模和特征建模，是面向零件的建模技术。无法对产品结构信息进行完整的描述现代工业产品的设计要求快速，创新，技术继承，协同设计，柔性设计电子样机(虚拟装配)技术可以满足以上结构建模的要求3.3.1 电子样机（虚拟装配）相关概念虚拟装配是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程。虚拟装配是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实地模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。虚拟装配模型的数据库只存储零件的

22、文件名及其存储路径，而不存储零件的数据库，保证了零件数据库的唯一性。3.3.2 虚拟装配基本设计思想及内涵1. 以设计为中心的虚拟装配1）面向装配设计（DFA）产品研制过程是一项复杂的跨学科、跨部门的系统工程，需要在产品研制初期即设计阶段进行总体的协调，主要是对产品协同工作进程的可行性与合理性分析，并且进行产品主体结构物理装配方案评价。在设计初期把产品设计过程与制造装配过程有机结合，从设计的角度来保证产品的可装配性。引入面向产品装配过程的设计思想，使设计的产品具有良好的结构，能高效地进行物理装配，能在产品研制初期使设计部门与制造部门之间更有效地协同工作。2）自顶向下（TopDown）的并行产品

23、设计（CPD）基于并行产品设计的装配技术支持自顶向下的设计方法，通过自顶向下的并行产品设计可以分层次地建立统一的产品动态电子样机。2以过程控制为中心的虚拟装配，实现对产品总体设计进程的控制 我们将虚拟装配技术应用于产品设计过程划分为三个阶段：总体设计阶段、装配设计阶段、详细设计阶段。 1）总体设计阶段 进行产品初步的结构、系统总体布局 2）装配设计阶段产品模型空间分配（装配区域、装配层次的划分）；具体模型定义（建立几何约束关系、三维实体模型等）； 3）详细设计阶段详细设计阶段为产品研制的完善阶段，完成产品三维实体模型的最终设计，进行产品模型的计算机装配，进行全机干涉检查。3. 以仿真为中心的虚

24、拟装配 在产品装配设计模型中溶入仿真技术，并以此来评估和优化装配过程 1）优化装配过程目的是使产品能适应当地具体情况，合理划分成装配单元，使装配单元能并行地进行装配。 2）可装配性评价主要是评价产品装配的相对难易程度，计算装配费用，并以此决定产品设计是否需要修改。3.3.3 虚拟装配基本方法1. Top-Down Modeling，自上而下装配2. Bottom-Up Modeling，自下而上装配3. Mixing and Matching，混合装配第四章 产品数据交换技术4.1 问题的提出 产品数据 必须包括足够的信息来表达产品的整个生命周期，从设计到分析、制造、质量控制测试、检测和产品支

25、持功能。 产品数据交换存在于产品生命周期的全过程。 1. 不同设计部门之间 2. 设计、生产准备、制造部门之间 3. 不同合作企业之间4. 不同时期的研制产品之间 5. 不同CAD/CAM系统之间 6. 同一CAD/CAM系统的不同版本之间。 数据交换接口可以在产品数据的各种计算机内部模型之间架起桥梁。4.2 通用数据交换接口介绍4.2.1 初始图形交换规范 IGES 1981年由美国发布，几乎所有商品化的CAD/CAM系统都配有IGES接口，成为目前事实上的国际标准。1. IGES数据文件是顺序文本文件。2. IGES数据文件的结构分析 1) 起始段（STARSECTION） 给使用者提供阅

26、读IGES数据文件的说明语言。格式和行数不限，第73列为字母“S”。 2）全局段（GlobalSection） 提供整个模型相关的信息，如文件名、生成日期等。第73列为字母“G”3）元素索引段（Directory EntitySection） 记录IGES文件中采用的元素目录，每一种元素对应一个索引，每一个索引记录了有关元素的类型、参数指针、版本、线型、图层、视图等20项内容。第73列字母为“D”4) 参数数据段（Parameter DataSection） 记录每个元素的几何数据，其记录内容随元素不同而不同。第73列字符为“P” 。 5) 结束段（TerminateSection） 标识IG

27、ES文件的结束。3. IGES元素IGES元素共分三类： a. 几何元素 b. 标注图形元素 c.属性和结构3. IGES元素在应用中的问题和发展。 成功的应用：不同CAD系统之间工程图样之间的转换；CAD和NC系统之间的连接；CAD和有限元方法FEM（Finite Element Method）系统之间的连接。IGES格式转换成CAD/CAM系统的数据格式时常会出现问题 ：1) 元素类型有限 主要是点、线、面几何信息，没有体的信息。在转换的过程里非几何信息会发生丢失。2) 占用的存储空间大 由于采用固定的数据格式和存储长度，IGES文件是稀疏的。巨大的文件导致许多CAD/CAM系统难以处理。

28、3） 时常发生转换错误 由于语法上的二义性造成解释错误。最差的情况是因一个或几个实体无法转换，使整个图形都无法转换。这时可通过另一个CAD/CAM系统来进行转换，如欲把某IGES文件转换成CATIA，可先把该IGES文件转换成UGII，再通过UGII的IGES转换器转换成IGES格式，然后经CATIA的后处理器转换成CATIA的数据格式。在转换数据的过程中经常发生某个或某几个小曲面丢失的情况，这时可利用原有曲面边界重新生成曲面；但当子图形丢失太多时，则可通过前述第一种类似方式进行转换。某些小曲面(Face)在转换过程中变成大曲面(Surface) 不能把两个零部件的信息放在一个文件中；不能转换

29、零件的属性信息；4.2.2 产品数据交换标准STEP（Standard for the Exchange of Productor Model Data） 1984年ISO/TC1/SC4/在法兰克福确定了STEP。它是一个描述怎样表达和交换数字化产品信息的ISO标准（ISO10303）。 STEP涵盖了几何、拓扑、公差、约束、属性、装配、尺寸和其它许多方面的内容。STEP被构造成一个由多个分部组成的ISO标准。它的基本分部已经完成并公布，但是多数正在发展中。这部分标准除了专门的工业信息外，还包括了一些通用领域如测试过程、文件格式和编程接口。STEP最为重要的一点是可扩充性。它建立于这样一种语

30、言之上：对任何需要交换的工程信息，这种语言均能规范描述其结构和正确性条件。1. STEP的组成 包括以下5方面的内容：2. STEP的数据交换实现方法： a. 文件交换 通过WSN语言将Express语言描述的产品模型转换成易读的中文编码中性文件 由标题段、数据段组成的顺序文件。 b. 应用编程接口 应用程序利用STEP提供的SDAI来获得和操作数据。4.2.3 形状特征在STEP标准中的表达方法 形状特征的特点：具有一定的几何形状，是产品信息的携带者，具有工程意义。 STEP中特征的定义：形状特征是为了某种应用的目的，而预先构想的模型或者说是模板。在一个产品中，它是整个产品形状的一部分，是模

31、板的一个体现。形状特征能够按照它本身的形状以及它与其它部分的关系来描述。形状特征（Form Feature）是STEP标准中集成资源的一部分。它是符合一定原型，并与特定应用有关的几何形状；即形状特征同时包含参数化的标准几何形状信息和相应的应用领域的工程信息 。在当前的CAD系统中，一般都有特征功能，但是特征种类和应用方法各不相同。在不同CAD系统之间进行数据交换时，这部分信息是无法交换的。因此我们有必要知道在当前最重要的数据交换标准之一STEP中对于特征是怎样归纳和处理的。体特征体现为形体的增加或减少 例如，槽（Pocket_feature）、孔（Round_hole）可看作减少的体特征；凸台

32、（Boss_feature）可看作增加的体特征。把一形状特征定义为体特征，包含了两层概念预先存在的形体和增减的形体。预先存在的形体是无"特征形状"的形体，即"特征"不存在时的形体；增减的形体是在原形体基础上与体特征相联系的"修改"（增加或减少）。凸台（Boss_feature）是典型的体特征。在AP214中是这样对它进行定义的：凸台是一封闭曲线在零件表面沿扫描方向拉伸所形成的封闭形状。在凸台与零件表面的相接处可有圆弧过渡。它包含以下几个属性：底部倒角半径（base_fillet_radius） 轮廓放置（Profile_placeme

33、nt）它指明了一个几何变换，这个几何变换是用来在凸台坐标空间中定位所定义的封闭轮廓（Closed_profile）。拔锥（Taper） 拔锥描述凸台特征的尺寸变化。这种尺寸变化可通过以下几种拔锥方式来指明：角度拔锥（Angle_taper）、方向拔锥（Directed_taper）以及只适用于圆形凸台的直径拔锥凸台是中间特征，在它下面又分了三个基本特征：圆形凸台（Circular_boss）、矩形凸台 (Rectangular_boss）和一般凸台b. 钣金特征AP214中是这样定义钣金特征的： 它是钣料上的局部形状改变，包括一个基本的边界以及由这个边界所包围的且通过冲压、喷丸等成形方式形成的

34、表面。定位特征是钣料上的一个锥形凹陷，用来在加工中定位钣料 。一般通过冲压成形。定位特征包含四个属性，分别为： 底半径（base_radius） 是指在钣料与定位特征侧壁之间的过渡半径。 直径（diameter） 圆锥的底部直径。 顶半径（tip_radius） 圆锥的顶部小圆半径 顶部尖角（tip_angle） 圆锥的顶部尖角。c. 分布特征 分布特征（Replicate_feature）表达一组相同的形状特征按一定规则的排列，比如齿轮的齿、阵列孔等。在AP214中，定义了三种分布特征： 圆形阵列（circular_pattern） 矩形阵列（rectangular_pattern） 一般阵

35、列（general_pattern）圆形阵列（circular_pattern）的属性： Ø 角度间隔（angular_spacing）规定了两相邻阵列间的角度，Ø 直径（diameter）从阵列中心到基特征的双倍距离。Ø 缺失特征（missing_feature）规定被去除的那些阵列。Ø 特征数量（number_of_features）阵列中所有的单个特征的总和。Ø 重置特征（relocated_feature）规定了被重新放置的阵列。Ø 旋转角度（rotation）规定了某一阵列与其前一阵列相比所旋转的角度。 d. 过渡特征 过渡

36、（Transition）是表达一个形体的各表面间分离或结合情况的特征，倒角（chamfer）、内圆角（fillet）和外圆角（edge_round）是其典型的应用例子。4.2.4 特征与对象及应用的关系 AP214中的特征所针对的产品是车辆，所涉及的应用是设计过程。如果对象和应用过程有变化，我们就有必要根据实际情况来归纳不同的特征分类和特征属性第五章 数控加工编程基础5.1 概 述 狭义CAM，计算机辅助编制数控加工指令CAM是CAD/CAM系统的重要模块之一。由CAD系统所生成的产品几何模型以及与制造有关的产品非几何信息在CAM系统中转换为产品的加工工艺方案并提交数控机床实施加工。 设计与制

37、造所用模型的唯一性可以保证产品的精确定义与制造；应用CAM系统，产品制造工程师可以在产品的零件模型上完成全部加工过程的模拟，选择最优化的加工方法，并通过对刀具轨迹的验证以确认加工的正确性、公艺性和可靠性。5.1 CAM系统的发展过程 1. 1950年代，手工穿孔纸带进行编程加工。改进的编程指令是近似汇编语言的数控语言。 APT（Automatic Programming Tool）语言结构简单，其处理器可以完成二维和三维的刀具轨迹计算和插值运算。APT语言至今仍然被广泛使用，而且成为许多数控编程语言发展的基础。2. 1970年代，在小型机上出现了CAD/CAM集成系统。该系统基于统一的数据库，

38、用户可以通过交互系统直观地、方便地检查刀具轨迹的生成情况。图形可以缩放、旋转，刀具轨迹可以修改或修剪。这些系统的输出文件类似于APT语言所写的刀具位置文件（CLFCutter Locator File），系统还带有后置处理器（Post Processor），将这些文件转换为机床数控系统所能够接受的数控语言（NC Code）。5.2 CAM系统的基本组成 目前CAM系统的应用大致可以分为几种类型：1. CAD/CAM系统完全独立，程序员完成一个零件的刀具轨迹后，通过穿孔纸或磁盘磁带将NC控制程序送入数控机床进行加工。一般小规模的工厂企业中应用。2. CAD/CAM系统与单个数控机床或若干台机床以

39、一定的控制网络互连，刀具定位文件经过CAM系统后处理得到NC代码，然后NC代码直接送入数控机床进行加工。一般见于中小型企业中。3. CAD/CAM系统通过一定的控制网络互相连接，并在车间一级的局域网上通过一定的生产管理系统，对产品制造制定作业计划，对机床加工负荷进行合理调配，优化加工资源。一般用于大中型企业。 CAM系统从用途上分类一般有： 1. 两轴至两轴半的加工，主要是二维加工并阶段性沿第三轴扩展。 2. 三轴以上的切削加工，主要是曲面加工，曲面雕刻加工。 3. 电火花加工EDN（包括2轴以上） 4. 线切割加工 5. 板金加工CAM按刀具的运动方式划分： 1. 点到点（Point to Point），孔加工。 2. 线加工，包括直线、平面曲线和空间曲线。 3. 曲面加工。5.3 后置处理与NC 后置处