机械制造中的CADch（ X页）.doc

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1、教案：CAD/CAM-2008第5章参数化特征造型技术5.1传统曲面造型和实体造型存在的问题上面所介绍的几何模型虽然获得了广泛的应用，但从工程应用角度来看，它们侧重于儿何信息的描述，缺乏对机械零件信息的完整描述,造成了CAD/CAE/CAM系统集成的困难。这些儿何模型缺乏高层语义的定义和处理，用户实际上与点、线和面等低层几何元素直接打交道。血向CAD/CAE/CAM集成，传统的曲面造型和实体造型主要存在以下问题：(1)模型方法属于固定静态模型，模型一旦产生，需要修改时，往往需要重新建摸。(2)建模效率低。建模时

2、直接对点、线、面和体进行操作，十分不方便。(3)模型信息不完备，只包含几何及拓扑信息。没有清晰地抽彖出形状的儿何特征，得不到明确的特征信息，除了儿何形状尺寸外，其他信息如T艺信息、公旁信息、材料信息等必须另外用信息描述、不利于CAD/CAM的集成。解决上述问题的有效途径就是采川参数化特征造世方法。参数化特征造型是一种新型现代化的造型方法，它以传统的几何造型方法为基础，并从校高层次上定义了物体。5.2参数化几何模型参数化设计技术是以规则或代数方程的形式定义几何元素间的约束关系，用变量而不是固定的数值标注几何模型的

3、大小或形状，并建立相应的推理和求解驱动机制，来获得参数变化后模型的具体形状和尺寸。参数化儿何模型包含三各要素：儿何元素、变量(参数)和约朿。如一个长方体，它的几何元素包括6个面、12条棱边和8个顶点,约束(如：相邻面相互垂直)使这些几何元素构成长方体，可取长L、宽W、高H为参数。这样，建立了长方体的参数化模型。当长L、宽W、高H赋予一定的尺寸，它的大小就确定了。当改变L、W和H的值时，长方体的大小随Z改变。根据参数的覆盖范围，参数化系统可分为尺寸驱动系统和变量驱动系统两类。5.2.1约束所谓的约束是指构成图形的

4、各个元素之间的特殊关系。约束一般分为两类：一类称为尺寸约束，它包括线性尺寸、角度尺寸等一般尺寸标注屮的尺寸约束，也称做显式约束；另一类称为儿何约束，如平行、垂宜、水平、竖直、相切、共线、同心等。几何约朿保证了图形元素尺寸改变后图形能大致保持原来的形状，以及保证了尺寸链的完整性。常见的约束类型如下：(1)水平线(Horizontallines)；(2)竖直线(Verticallines)；(3)平行线(Parallellines)：(4)垂直线(Pependicularlines)；(5)等长(Egualradi

5、usanddiameters,Equalsegmentlengths)；(6)相切(Tangent)；⑺对称(Symmetry)；(8)共线(Collinearity)；(9)中心在同一水平线上(Centerslyingonthesamehorizontal)；(10)中心在同一竖直线上(Centerslyingonthesamevertical)；(11)点在其他元素上(Pointentitylyingonotherentities)；(12)固定(Ground)。图形在X或Y方向上不能移动：(13)图形元素

6、的关键点重合。5.2.2轮廓的自由度分析在一般的非参数化的计算机辅助绘图系统中，所有的线条，如真线、圆弧等各不相干。也就是说所有的线条都不会因为相邻的线条被删除、修改而受影响。计算机屮的任何线条仅仅代表其木身的大小、位置、颜色和线型。参数化设计系统引入了轮廓(profile)的概念，用轮廓体现设计思想。轮廓由位于同一平面屮的若干首尾相接的直线或1111线组成，用来表达实体模型的截面形状(section)或扫描路径(trajectory)o轮廓上的线段(育线或曲线)不能断开、错位或者交叉。整个轮廓可以是封闭的，但

7、也可以不封闭。图5・1截面及英打描后生成的实体在平面轮廓屮，一条直线有4个自由度，一段圆弧有5个白由度。添加一个尺寸限制图形一个自由度。同样，增加一个几何约束也限制若干个自由度，如：•端点重合约束、共线、同心等约束各限制2个自由度；•水平、连接、平行、垂直、相切、等长等约朿各限制1自由度。如果线条的a由度z和大于约束所限制的白由度z和，则称允约束,表示约束不足；相等，则称完空绍來小于，聯过约束,是指对一个图形的儿何形状及关系设定了过多的约束。过约束和欠约束都可能导致求解时出现错误。例如，在梯形的一个参数模型屮(

8、图5-2a),4条直线：4X4=164个端点重合约束：-2X4=-81个平行约束：-1X1=-11条水平线：-IX1=-11个間定点：-2Xl=-2余：4个白由度所以需添加4个独立尺寸，才能使模型完全约束（图5・2b）。图5-2梯形的参数模梨：（a）久约束（b）完全约束5.2.3尺寸驱动基于约束的尺寸驱动方法是目前较为成熟的一种参数化造型方法。它只能选用尺寸作为参数。基木原理是：对初始