4.5特征建模.ppt

1、45 特征建模,教学提示： 本章主要介绍了三维形体的产品特征模型（特征建模）的原理、建立方法和特点。 教学要求： 了解特征建模的意义和原理； 掌握特征建模的方法和特点； 了解特征库；,45 特征建模,特征建模是建立在实体建模的基础上，加入了包含实体的精度信息、材料信息、技术要求和其他有关信息，以完整地表达实体信息。 特征是一种综合概念，它是实体信息的载体，特征信息是与设计、制造过程有关的，并具有工程意义。在实际应用中，从不同的应用角度可以形成具体的特征。 特征是由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，能用固定的方法加工成型。,特征造型的方式,特征建模的方式

2、： 交互式特征定义 特征识别 基于特征识别的设计。,交互式特征定义,这种方法简单，但效率低，难以提高自动化程度，实体的几何信息与特征信息间没有必然的联系，难以实现产品数据的共享，当零件形状改变时，定义在其上的特征需要重新定义。人为的错误易于在信息处理中发生。,特征识别,特征自动识别实现了实体建模中特征信息与几何信息的统一，从而实现了真正的特征建模。特征自动识别一般只对简单形状有效，对复杂特征识别比较困难。特征自动识别存在的问题是不能伴随实体的形成过程实现特征体现，只能事后定义实体特征，再对己存在的实体建模进行特征识别与提取。,基于特征识别的设计,利用系统内己预定义的特征库对产品进行特征造型或特

3、征建模。设计者直接从特征库中提取特征的布尔运算，利用基本特征单元的不断“堆积”，最后形成零件模型的设计与定义。,目前应用最广的CAD系统就是基于特征的设计系统，它为用户提供了符合实际工程的设计概念和方法。,452 特征建模的原理,1特征的定义,特征的定义（仅限于形状）,1.特征的定义,在实际应用中，随着应用角度的不同可以形成 具体的特征定义： 从设计角度看，特征分为设计特征、分析特征、管理特征等； 从形体造型角度看，特征是一组具有特定关系的几何或拓扑元素； 从加工角度看，特征被定义为与加工、操作和工具有关的零部件形式及技术特征。 总之，特征反映了设计者和制造者的意图。,2. 特征建模系统的构成

4、,1)形状特征模型 主要包括几何信息、拓扑信息，如描述零件的几何形状及与尺寸相关的信息的集合，包括功能形状、加工工艺形状等。 2)精度特征模型 用来表达零件的精度信息，包括尺寸公差、形位公差、表面粗褪度等。 3)材料特征模型 用来表达与零件材料有关的信息，包括材料的种类、性能、热处理方式、硬度值等。 4)装配特征模型 描述有关零部件装配的信息，如零件的配合关系、装配关系等。 5)管理特征模型 描述与零件管理有关的信息如标题栏和各种技术要求等。,特征建模系统的构成,在所有的特征模型中，形状模型是描述零 件或产品的最主要的特征模型，它是其他特征模型的基础。 根据形状特征在构造零件中所发挥的作用不同

5、，可分为主形状特征和辅助形状特征。,3. 形状特征的分类,1)主特征 主特征用来构造零件的基本几何形体。根据特征形状的复杂程度又可分为简单主特征和宏特征两类： 简单主特征主要指圆柱体、圆锥体、长方体、固球、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式特征的组合。如盘类零件、轮类零件的轮辐和轮毅等。,零件形状特征的分类,3. 形状特征的分类,2)辅特征 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。 辅特征依附于主特征，也可依附于另一辅特征。螺纹、花键、v形槽、T形

6、档、u形槽等单一特征，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。,3. 形状特征的分类,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、油沟密封榴、轮缘(如v带轮相等)。,4特征建模的特点,特征建模着眼于表达产品完整的技术和生产管理信息，且这种信息涵盖了与产品有关的设计、制造等各个方面，为建立产品模型统一的数据库提供了技术基础。 它可使产品的设计与生产准备同时进行，从而加强了产品的设计、分析、工艺准备、加工与检验等各部门间的联系， 为基于统一产

7、品信息模型的新产品进行CADCAPPCAM的集成创造了条件。,5特征建模的功能,特征建模具有以下功能： (1)预定义特征并建立特征库； (2)利用特征库实现基于特征的零件设计； (3)支持用户去自定义特征，并完成特征库的管理操作； (4)对已有的特征进行删除和移动操作； (5)在零件设计中能实现提取和跟踪有关几何属性等功能。,453 特征间的关系,为了方便描述特征之间的关系，提出了特征类、特征实例的概念。 特征类是关于特征类型的描述，是具有相同信息性质或属性的特征概括。 特征实例是对特征属性赋值后的一个特定特征，是特征类的成员。,453 特征间的关系,特征类之间、特征实例之间、特征类与特征实例

8、之间有如下的关系： (1)继承关系 继承关系构成特征之间的层次联系，包括AKO关系和INS关系。 (2)邻接关系 反映形状特征之间的相互位置关系，用CONT表示。 (3)从属关系 描述形状特征之间的依从或附属关系，用IST表示。 (4)引用关系 描述形状特征之间作为关联属性而相互引用的联系，用REF表示。,454 特征的表达方法,特征的表达主要有两方面的内容： 一是表达几何形状的信息， 二是表达属性或非几何信息。 根据几何形状信息和属件在数据结构中的关系，特征表达可分为集成表达模式与分离模式。 前者将属性信息与几何形状信息集成地表达在同一内部数据结构中，而后者是将属性信息表达在外部的，与几何形

9、状模型分离的外部结构中。,455 特征库的建立,特征库应有下列功能： (1)包含足够的形状特征，以适应众多的零件； (2)包含完备的产品信息，既有几何和拓扑信息又具有各类的特征信息，还包含零件的总体信息； (3)特征库的组织方式应便于操作和管理，方便用户对特征库中的特征进行修改、增加和删除等。,455 特征库的建立,特征库可以采用以下不同的组织方式： (1)图谱方式，画出各类特征图，附以特征属性，并建成表格形式。此种方式简单、直观，但只能查看而无法实现计算机操作； (2)用EXPRESS语言对特征进行描述，建成特征的概念库。 EXPRESS语言是PDESSTEP推荐的一种计算机可处理的形式建模

10、语言，用它来建立特征库，可使基于特征的计算机辅助系统根据系统本身的软件和硬件的需要，映射为适合于自身的实现语言来描述特征。,456 零件信息模型,1基于特征的零件信息模型的总体结构 作为完整表达产品信息的零件模型应该包括表达各类特征的特征模型，即管理特征模型、形状特征模型、精度特征模型、材料热处理特征模型和技术特征模型等。,456 零件信息模型,模型分类：零件层、特征层和几何层三个层次。零件层主要反映零件的总体信息；特征层是一系列的特征子模型及其相互关系；几何层反映零件的点、线、面的几何、拓扑信息。 分析这个模型结构可知，零件的几何层是整个模型的基础。而特征层则是零件模型的核心。,2零件信息模

11、型的数据结构,1)管理特征模型的数据结构 管理特征主要是描述零件的总体信息和标题栏信息,按照分类编码系统的规则，用数字或字母符号描述和表示零件的特征的代码，就是零件分类编码，也叫GT码。,2零件信息模型的数据结构,(2)形状特征模型的数据结构 形状特征模型包括几何属性、精度属性、材料热处理属性及关系属性等。,2零件信息模型的数据结构,(3)精度特征模型的数据结构 精度特征模型的信息内容大致分为三部分 1)精度规模规范信息 包括公差类别、精度等级、公差值和表面粗糙度。尺寸公差包括公差值、上偏差、下偏差、公差等级、基本偏差代号等。几何公差包括形状公差和位置公差。 2)实体状态信息 实体状态信息是指最大实体状态和最小实体状态。 3)基准信息 对于关联几何实体则必须具有基准信息。,