机械制造中的CADch06.doc

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1、教案：CAD/CAM-2008第6章特征造型技术6.1特征造型特征造型是实体造型方法的一个新发展。特征造型是着眼于更好地表达产品完整的功能和生产管理信息。为建立产品的集成信息模型服务。特征包括了产品的定义信息、与产品设计和制造有关的技术。其屮既有形状信息，又有非形状信息。特征的引川育接体现了设计意图,使得建立的产品模型更容易为人理解和组织生产。6.1.1特征的定义和分类实体儿何造型方法是在一种较低层次上进行建模的方法。主要建立在点、线、面和基本体素这些层次上。而特征造型是一种高层次上的几何抽彖和语义描述，因而在零件设计上为设计人员提供了一种快速建模的能力。特征造型具有明显的工稈化

2、含义。在高级抽彖层次上的儿何单位就是特征。它不仅曲向儿何造型，而口血向加工。造型时以特征为操作对象，工艺设计时以特征为基本单位，加工时还是以特征为基础形成刀位文件。特征目前尚无统一的定义，各个组织从不同的角度给岀有不同的定义，如：•特征是单个特性。如：平的表面、圆柱面、台肩、螺纹、轮廓等。（ISO129）•特征是显示识别产品形状特点的实体集。使产品能够在高层次概念的基础上进行交换。如孔、法兰、螺纹等。（PDDI,美国空军）•工件形状特征定义：在丁•件的表面，棱边或转角上形成的特定儿何轮廓。用来修饰工件外貌或者有助于工件的给定功能。（CAM国际）一般有如下的定义说法：“任何既有形式

3、又有功能属性的有名实体”；“产品信息的集合”，“与零件描述相关的信息循环模式”等。这些定义从特征几何的形式上描述了特征的定义。将非几何信息与几何实体结合起来，并提供与加工有关的额外信息，可以对特征进行分类：形状特征、材料特征、精度特征、装配特征、分析特征等。（1）形状特征（Formfeature）用于描述某个有一定T程意义的儿何形状信息，是产品信息模型屮最主要的特征信息之一。它是其他非几何信息如精度特征、材料特征等的载体。非几何信息作为属性或约束附加在形状特征的组成要素上。形状持征又分为主特征和辅特征。主特征用于构造零件的主体形状结构；辅特征则用于对主特征的局部进行修饰，它依附在

4、主特征Z上。辅特征又有正负Z分，正特征向零件加材科，用来描述如凸台、筋扳等形状实体；负特征向零件威材料•用来描述孔、槽Z类的形状。在辅特征屮还包括修饰特征，用来表示印记和螺纹等。（2）装配特征用于表达零件的装配关系，以及在装配过程中所需的信息，包括简化表达、模型替换、包装等等，有时也包括在装配过程屮生成的形状特征，如配钻等。（3）精度特征用于描述几何形状和尺寸的许可变动量或误差，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。精度特征又可细分为形状公差特征、位置公差特征、表面粗糙度等。（4）材料特征用于描述材料的类型与性能以及热处理等信息。如材料性能（机械特性、物理特性、化学特性、导电特性等

5、）和材料处理工艺。（5）分析特征用于表达零件在性能分析时所使用的信息，如有限元网格划分等。一般把形状特征与装配特征叫做造型特征，因为它们是实际构造出产品外形的特征。I』—II疋待征I［矢怜MI修働怜6・1・2基于特征的零件模型DiamcterlHeight01Rl"・亠DiaoKtcr2集成化CAD/CAM系统需要一个统一完整的零件信息模型。它应包括零件的设计、工艺规划和加工编程等各阶段的产品数据。在零件的描述方面，不仅包括几何信息，如形状实体、拓扑几何，还包括形状特征信息和尺寸公差信息及其他零件总体信息。面向CAD/CAM系统的产品模型应包括以下5方面的数据类型：%1几何数据

6、——建立零件的基木几何元素。%1拓扑数据——将几何元素联接成零件的规则。%1形状特征数据一一零件模型上具有特定功能和几何形状语义的某如孔、梢、台阶等。%1精度数据——零件设计与制造所容许的误差。%1技术数据一一包括材料、零件号、T艺规程、分类编码等零件上的非几何屈性6・1・3特征模型的建立方法以特征来表示零件的方式即为零件的特征模型。由于特征的定义常依赖于应用，因而对不同的应用就有不同的特征模型。例如有设计特征模世制造特征模熨形状特征模熨等。在几何造熨环境下建立特征模型主要有三种方法。第一种方法是特征识别。首先建立一个几何模型,然后用稈序处理这个儿何模型，H动地发现并提取特征。第

7、二种方法是基于特征的设计。直接用特征来定义零件的几何结构，几何模型可以由特征生成。第三种方法是混合特征建模方法，即特征设计与识别的集成建模方法。（1）特征识别许多应用稈序，象工艺规划、NC编稈、成组技术编码等所要求的输入信息除了育接的几何构造信息外，还要求有特征方面的信息。特征识别就是从几何模世中抽彖岀形状特征来，并将具存储在独立的数据库屮形成特征模型。它将几何模熨的某部分与预定义的特征熨相比较，进而识别出相匹配的特征实例。特征识别常包含以下几个过程：（1）搜寻特征库，以匹配拓扑