《特征建模》PPT课件.ppt

1、6.4 特征建模技术,一、特征建模的概念-详述,特征的定义 特征是一种综合概念，它作为“产品开发过程中各种信息的载体”，除了包含零件的几何、拓扑信息外，还包含了设计制造等过程所需要的一些非几何信息。如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表面祖糙度信息和刀具信息等。详述 特征建模是一种建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法，它不仅包含与生产有关的信息，而且还能描述这些信息之间的关系。 特征建模即通过特征及其集合来定义、描述零件模型的过程。特征建模主要思想： 1)从构型角度来说，不再将抽象的基本本几何体(如圆柱、圆锥、球等)作为拼合零件的对象，而是

2、选用那些对设计创造有意义的特征形体作为基本单元拼合成零件，例如槽、凹腔、凸台、孔、壳、壁等特征。,2)从信息角度来说特征作为产品开发过程中各种信息的载体不仅包含了几何拓扑信息，还包含了设计制造所需的一些非几何信息如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表面粗糙度信息、刀具信息、管理信息等这样的特征就包含了丰富的工程语义可以在更高的信息层次上形成零、部件完整的信息模型。 二、特征建模方法综述 特征建模可大至归为 特征识别 、基于特征设计和 特征映射三个方面 1.特征识别 交互式特征定义 利用现有的造型系统建立产品的几何模型，由用户直接通过交互方式选取某一特征所包含的几何要素（面、边等）而构成特征

3、模型。并将其相应特征参数或精度、技术要求、材料热处理等信息作为属性添加到特征模型中。这种建模方法简单、易于操作,但自动化程度低，产品数据的共享难于实现，信息处理过程中容易产生人为的错误。,特征自动识别特征自动识别的基本思想即是通过事先开发的特征识别模块，将几何模型中的数据与预先定义在库中的类特征数据进行匹配，标识出零件特征，建立零件的特征模型，从而实现零件的特征造型。这种方法的大致步骤是这样：首先在库中搜索与模型的拓扑/几何模型；从数据库中提取已识别的特征信息；确定特征参数，完成特征几何模型；组合简单特征以获得高级特征。特征识别为现有几何造型系统的进一步应用提供了方法，部分解决了实体造型系统与

4、系统间信息交换的不匹配问题，提高了设计的自动化程度。然而有定的局限性：对简单形状特征的识别比较有效，当产品比较复杂时，特征识别就显得很困难甚至无效；特征识别使形状特征在形状上得到了一定程度的表达，但形状特征之间的关系仍无表达。,2.基于特征的设计 基于特征的设计系统，设计人员调用特征设计系统中的特征，通过增加、删除和修改等操作建立零件特征模型的建模方式，是目前特征造型研究领域中的主流 。 3 .特征映射。一个几何元素在不同的应用领域中可能被视为不同的特征。因此对CADCAM集成系统，必须能将设计特征自动转换成针对特定应用的特征，这就需要特征映射。特征映射应该在相应的知识库支持下，任意特征之间可

5、进行自由地双向转换。,三、特征的分类 通过分析机械产品大量的零件图样信息和加工工艺信息，可将构成零件的特征分为几大类：,(1)管理特征： 与零件管理有关的信息集合，包括标题栏信息(如零件名号、设计者、设计日期等)，零件材料，未注粗糙度等信息。 (2)技术特征： 描述零件的性能和技术要求的信息集合。 (3)材料热处理特征： 与零件材料和热处理有关的信息、硬度值等 (4)精度特征： 描述零件几何形状、尺寸的许可变动量的信息集合，包括公差(尺寸公差和形位公差)和表面粗糙度。 (5)形状特征： 与描述零件几何形状、尺寸相关的信息集合，包括功能形状、加工工艺形状、装配辅助形状。 (6)装配特征： 描述零

6、件之间、特征之间的装配关系、装配方向、配合表面、装配顺序、装配工具和装配工艺要求等信息。 除此之外，为了满足CAD、CAPP、CAFD的需要，有时还包括 7.分析特征 描述有限元网格特点、类型及力作用点和方向等信息 8.夹具特征 用于描述零件和特征加工时的定位方案、定位面、定位元件、夹紧点和夹紧方向等信息。,三、形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，有必要再详细分类,根据形状特征在构造零件中所起的作用不同，可分为主形状特征(简称主特征)和辅助形状特征(简称辅特征)两类 。零件形状特征的分类图,主特征用来构造零件的基本几何形体。根据其特征形状的复杂程度，又分为简单主特征和宏特征两类： 简单主特

7、征：主要指圆柱体、圆锥体、成形体、长方体、圆球、球缺等简单的基本几何形体。 宏特征：指具有相对固定的 结构形状 和 加工方法的形状特征，其几何形状比较复杂，而又不便于进一步细分为其他形状特征的组合。如盘类零件、轮类零件的轮幅和轮毂等，基本上都是由宏持征及附加在其上的辅助特征(如孔、槽等)由一个宏特征构成。宏特征的定义可以简化建模过程，避免各个表面特征的分别描述，并且能反映出零件的整体结构，设计功能和制造工艺。,辅特征是依附于主特征之上的几何形状特征，是对主特征的局部修饰，反映了零件几何形状的细微结构。辅特征附于主特征，也可依附于另一辅特征。根据辅特征的螺纹、花键、V形槽、T形槽、U形槽等单一特

8、征。它们可以附加在主特征之上，也可以附加在辅特征之上，从而形成不同的几何形体。例如，若将螺纹特征附加在主特征外圆柱体上，则可形成外圆柱螺纹；若将其附加在内圆柱面上，则形成内圆柱螺纹。同理，花键也相应可形成外花键和内花建。因此，无须逐一描述内螺纹、外螺纹、内花键和外花键等形状特征，避免了由特征的重复定义而造成特征库数据的冗余现象。 组合特征 指由一些简单辅特征组合而成的特征，如中心孔、同轴孔等。 复制特征 指由一些同类型辅特征按一定的规律在空间的不同位置上复制而成的形状特征，如周向均布孔、矩形阵列孔、油沟密封槽、轮缘(如齿圆、V带轮槽等)。,组合特征 指由一些简单辅特征组合而成的特征，如同轴孔等

9、。 复制特征 指由一些同类型辅特征按一定的规律在空间的不同位置上复制而成的形状特征，如周向均布孔、矩形阵列孔、油沟密封槽、轮缘(如齿圆、V带轮槽等)。,五、特征联系,为了方便描述特征之间的联系，提出特征类、特征实例的概念,(1)继承联系 继承联系构成特征之间的层次联系，位于层次上级的叫超类特征，位于层次下级的叫亚类特征。亚类特征可继承超类特征的属性和方法这种继承联系称AKO(AKindof)联系，如特征与形状特征之间的联系。另一种继承联系是特征类与该类特征实例之间的联系，这种联系称为INS(Instance)联系如某一具体的圆柱体是圆柱体特征类的一个实例，它们之间反映了INS联系。,特征类是关

10、于特征类型的描述，是具有相同信息性质或属性的特征概括。特征实例是对特征同性赋值后的一个特定特征，是特征类的一个成员。特征类、特征实例、特征类与特征实例之间有如下的联系：,(2)邻接联系 反映形状特征之间的相互位置关系，用CONT(Connect-To)表示。构成邻接联系的形状特征之间的邻接的状态可共享，例如一根阶梯轴，每相邻两个轴段之间的关系就是邻接联系，其中每个邻接面的状态可共享。 (3)从属联系 描述形状特征之间的依从或附属关系，用IST(IsSubordinateTo)表示。从屈的形状特征依赖于被从属的形状特征而存在，如倒角附属于圆柱体。 (4)引用联系 描述形状特征之间作为关联属性而相

11、互引用的联系，用REF(Refernce)表示。引用联系主要存在于形状特征对精度特征、材料持征的引用。,六、特征建模的特点,特征造型是CAD建模方法的一个新里程碑，与前一代的几何造型软件相比，它有以下特点：,(1)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。 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；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个环节可以并行展开，信息流畅通。 (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精力用在创造性构思上。,(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