模具CAD与CAM的建模技术.ppt

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1、本资料来源更多资料请访问.(....)5.2.3实体建模SolidModelling◆体素法生成实体下图所示是采用体素法，从定义基本体素到生成实体模型的全过程，通过定义4个基本体素，经过三次集合运算，完成三维实体的建模。5.2.3实体建模SolidModelling5.2.3实体建模SolidModelling5.2.3实体建模SolidModelling◆扫描体素法定义利用基体的变形操作实现表面形状较为复杂的物体的建模方法称为扫描法，扫描法又分为平面轮廓扫描和整体扫描两种方法。基本原理用曲线、曲面或形体沿某一路径运动后生成2D或3D的物体。扫描变换需要两个分量，一是给出一

2、个运动形体，称为基体；另一个是指定形体运动的路径。5.2.3实体建模SolidModelling◆扫描体素法优点由于三维实体建模能唯一、准确、完整地表达物体的形状，且容易理解和实现，因而被广泛应用于设计和制造中。扫描体素法是对在某一方向具有固定剖面产品形状造型的一种实用而有效的方法，可对产品进行描述、特性分析、运动分析、干涉检验以及有限元分析、加工过程的模拟仿真等。5.2.3实体建模SolidModelling1）平面轮廓扫描法这种方法的基本设想是由任一平面轮廓在空间平移一个距离或绕一固定的轴旋转就会扫描出一个实体。5.2.3实体建模SolidModelling2）整体扫描

3、法三维实体扫描法就是首先定义一个三维实体作为扫描基体，让此基体在空间运动，运动可以是沿某一方向移动，也可以是绕某一轴线转动，或绕某一点摆动，如图所示。5.2.3实体建模SolidModelling线框建模、表面建模、实体建模的比较：5.2.4特征建模FeatureModelling几何建模技术推动了CAD/CAM技术的发展，但几何模型只是物体几何数据及拓扑关系的描述，无明显的工艺信息、结构和工程含义，因而促进了特征建模技术的发展。在建模技术中，特征的概念源于对零件几何要素的归纳，以零部件的设计自动化为目的，将产品的零部件设计中常用的几何体的几何定义为特征；进一步的发展使得特

4、征技术着眼于从制造领域着手，将特征与工艺过程设计、数控加工自动编程相结合，从而提出了面向制造的设计(DFM)概念。5.2.4特征建模FeatureModelling随着特征的概念引伸至产品设计所需要的知识、零件设计所应具有的功能、加工过程中的工艺过程等，并且在商品化的CAD/CAM软件中几乎都提供了由于产品开发者定义特征的模块，并试图以积累设计经验、自动定义零件的受力分析、物理性能验算、几何造型、工艺可行性评价、装配性分析等知识为基础的综合特征用于产品或零部件的设计。5.3实体建模中的形体表示模型及数据结构5.3.1边界表示法5.3.2构造实体几何法5.3.3三维形体的数据

5、结构5.3实体建模中的形体表示模型及数据结构与表面建模不同，三维实体建模在计算机内部存贮的信息不是简单的边线或顶点的信息，而是准确、完整、统一地记录了生成物体的各个方面的数据。常见的实体建模表示方法有：边界表示法、构造实体几何法、混合表示法。5.3.1边界表示法（B-Reps）◆定义用物体的边界，如面、边、点等低层的几何元素描述物体的形状。即一个实体可以通过它的面的集合来表示，而每一个面又可以用边来描述，边通过点，点通过三个坐标值来定义。边界表示法强调实体外表的细节，详细记录了构成物体的所有几何信息和拓扑信息，将面、边、顶点的信息分层记录，建立层与层之间的联系。5.3.1边

6、界表示法（B-Reps）◆数据结构边界表示法的数据结构是网状的数据结构。如右图所示的物体，将其按照实体、面、边、顶点描述，在计算机内部按网状的数据结构进行存贮。图5－9四棱锥的边界表示5.3.1边界表示法（B-Reps）◆优点有较多的关于面、边、点及其相互关系的信息。有利于生成和绘制线框图、投影图，有利于计算几何特性，易于同二维绘图软件衔接和同曲面建模软件相关联。◆局限性由于它的核心信息是面，因而对几何物体的整体描述能力相对较差，无法提供关于实体生成过程的信息，也无法记录组成几何体的基本体素的元素的原始数据，同时描述物体所需信息量较多，边界表达法的表达形式不唯一。5.3.

7、2构造实体几何法（CSG）◆定义ConstructSolidGeometry构造立体几何法简称CSG法，是一种通过布尔运算将简单的基本体素拼合成复杂实体的描述方法。用二叉树表示物体的构成，其中叶节点表示体素，内节点表示布尔运算符。◆数据结构数据结构为树状结构。树叶为基本体素或变换矩阵，结点为运算，最上面的结点对应着被建模的物体。如下图所示。5.3.2构造实体几何法（CSG）图5-10同一物体的第一种CSG结构5.3.2构造实体几何法（CSG）◆优点方法简洁，生成速度快，处理方便，无冗余信息，而且能够详细地记录构成实