第5章实体建模与特征建模技术

1、第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术本章学习目标：本章学习目标： u了解实体建模的概念及常用表示方法了解实体建模的概念及常用表示方法 ；u了解特征建模的概念、几何特征的种类及了解特征建模的概念、几何特征的种类及生成方法生成方法 ；u了解参数化设计的概念；了解参数化设计的概念；u掌握掌握caxa制造工程师制造工程师2006 “特征生成栏特征生成栏” 中各项命令的功能和操作方法；中各项命令的功能和操作方法；u通过本章的学习，逐步建立起灵活、高效通过本章的学习，逐步建立起灵活、高效的造型思想和实现方法。的造型思想和实现方法。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术

2、本章学习重点：本章学习重点：u掌握掌握caxa制造工程师制造工程师2006 “特征工特征工具具”栏中各项命令的功能和操作方法；栏中各项命令的功能和操作方法；u通过本章的学习，逐步建立起灵活、通过本章的学习，逐步建立起灵活、高效的造型思想和实现方法。高效的造型思想和实现方法。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1 实体建模表示方法实体建模表示方法5.2 特征建模技术特征建模技术5.3 参数化设计技术参数化设计技术5.4 复杂零件的实体建模实例复杂零件的实体建模实例本章主要内容：本章主要内容：第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1 实体建模表示方法实

3、体建模表示方法 常用的实体造型表示方法有扫描法、常用的实体造型表示方法有扫描法、边界表边界表示法、构造立体几何法、混合表示法等示法、构造立体几何法、混合表示法等。无论那。无论那种方法，都要考虑下述的两个问题：种方法，都要考虑下述的两个问题： 表示方法蕴涵信息的完整性，即它是否唯表示方法蕴涵信息的完整性，即它是否唯一地描述了现实生活中的三维物体；一地描述了现实生活中的三维物体； 表示方法能表达形体的覆盖率，即定义形表示方法能表达形体的覆盖率，即定义形体范围的大小。体范围的大小。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1.1 扫描法扫描法 将二维的封闭截面沿给定的轨迹平移或绕将

4、二维的封闭截面沿给定的轨迹平移或绕给定的轴线旋转而成的。给定的轴线旋转而成的。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1.2 边界表示法边界表示法 通过描述形体的边界来表示一个形体。由于通过描述形体的边界来表示一个形体。由于形体的边界是形体与周围环境的分界面，完整地形体的边界是形体与周围环境的分界面，完整地定义了形体边界，也就唯一地定义了形体本身的。定义了形体边界，也就唯一地定义了形体本身的。图5-2 边界表示法的原理第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1.3 构造立体几何法构造立体几何法 通过布尔运算通过布尔运算(交、并、补交、并、补)将简单的基本

5、体将简单的基本体素素(锥、柱、球、环等锥、柱、球、环等)拼合成复杂实体。拼合成复杂实体。图5-4 同一形体的不同csg结构第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.1.4 混合模式混合模式 在一个建模系统中采用几种不同的表示方法，在一个建模系统中采用几种不同的表示方法，即采用两种或两种以上的数据结构形式，以便相即采用两种或两种以上的数据结构形式，以便相互补充或应用于不同的目的，从而充分发挥各种互补充或应用于不同的目的，从而充分发挥各种表示方法的优势，取长补短。表示方法的优势，取长补短。 另外，实体建模的表示方法还有空间另外，实体建模的表示方法还有空间单元表示法、光线投影法等，

6、随着单元表示法、光线投影法等，随着cad技技术的发展建模表示方法也在不断地发展。术的发展建模表示方法也在不断地发展。返回本章目录第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.2 特征建模技术特征建模技术 产品的几何建模不足以提供产品整个生命周产品的几何建模不足以提供产品整个生命周期中所需要的全部信息期中所需要的全部信息,这就要求产品的几何模型这就要求产品的几何模型向产品模型发展。而特征建模技术是建立产品模向产品模型发展。而特征建模技术是建立产品模型的一个重要途径。型的一个重要途径。 产品特征可分为形状特征、尺寸公差特征和产品特征可分为形状特征、尺寸公差特征和技术特征等，在此主要讨

7、论与实体造型有密切关技术特征等，在此主要讨论与实体造型有密切关系的形状特征。系的形状特征。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.2.1 形状特征的概念形状特征的概念 形状特征指的是反映产品零件几何形状特点形状特征指的是反映产品零件几何形状特点的、可按一定原则加以分类的产品描述信息。的、可按一定原则加以分类的产品描述信息。 将特征引入几何造型系统为的是增加几何实将特征引入几何造型系统为的是增加几何实体的工程意义体的工程意义,为各种工程应用提供更丰富的信息。为各种工程应用提供更丰富的信息。 不同的领域对特征的理解有所差异，如设计不同的领域对特征的理解有所差异，如设计人员感兴趣

8、的是使用形状特征进行设计，而制造人员感兴趣的是使用形状特征进行设计，而制造人员感兴趣的是基于特征的制造，设计特征和制人员感兴趣的是基于特征的制造，设计特征和制造特征并不存在着一一对应的关系，而是依赖于造特征并不存在着一一对应的关系，而是依赖于其应用的领域。其应用的领域。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.2.2 特征建模过程特征建模过程 将构成零件的特征依次加到形体上，后续特将构成零件的特征依次加到形体上，后续特征依附于前面的特征，前面特征的变化将影响后征依附于前面的特征，前面特征的变化将影响后续特征的变化。采用续特征的变化。采用“特征树特征树”的方法（又称为的方法（又

9、称为历程树方法），将特征建模的历程一一记录下来。历程树方法），将特征建模的历程一一记录下来。 第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.2.3 几何特征的种类及生成方法几何特征的种类及生成方法 基本形状特征是表达一个零件总体形状的基本形状特征是表达一个零件总体形状的特征。可根据二维轮廓生成三维特征，该类特特征。可根据二维轮廓生成三维特征，该类特征主要包括：拉伸、旋转、扫描特征等。征主要包括：拉伸、旋转、扫描特征等。 附加形状特征主要包括附加形状特征主要包括:孔、轴、倒角、倒孔、轴、倒角、倒圆、阵列、槽、壳体特征等。圆、阵列、槽、壳体特征等。返回本章目录第第5章章 实体建模与特

10、征建模技术实体建模与特征建模技术5.3 参数化设计技术参数化设计技术 传统的传统的cad技术都用固定的尺寸值定义几何技术都用固定的尺寸值定义几何元素，所输入的每一个几何元素都有确定的位置，元素，所输入的每一个几何元素都有确定的位置，要修改这些元素很不方便。要修改这些元素很不方便。 参数化设计使产品设计图可以随着某些结构参数化设计使产品设计图可以随着某些结构尺寸的修改而自动生成相关的图形，其主要特点尺寸的修改而自动生成相关的图形，其主要特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。驱动设计修改。 第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与

11、特征建模技术5.3.1 参数化设计参数化设计 一般是指设计对象的结构比较定型，可以一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系。用一组参数来约定尺寸关系。图5-6 参数化示意图第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.3.2约束概念约束概念（见前一页图）（见前一页图） 角度角度24就是由四条边和角度就是由四条边和角度1严格确严格确定的，不能随意取值。显然，四边形的形状取决定的，不能随意取值。显然，四边形的形状取决于四条边长和一个夹角这于四条边长和一个夹角这5个参数，只要这个参数，只要这5个参个参数确定了，该四边形的形状就确定了，因此，我数确定了，该四边形的形状

12、就确定了，因此，我们称这们称这5个参数为封闭四边形的一组尺寸约束。改个参数为封闭四边形的一组尺寸约束。改变这组尺寸约束，四边形的原有封闭状态就被破变这组尺寸约束，四边形的原有封闭状态就被破坏了，因此，必须重新调整形状，直到四边形重坏了，因此，必须重新调整形状，直到四边形重新封闭为止。这一过程就是使尺寸约束重新获得新封闭为止。这一过程就是使尺寸约束重新获得满足的过程，简称为约束满足。满足的过程，简称为约束满足。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.4.1 草图绘制草图绘制 草图是特征生成所依赖的曲线组合。绘制草草图是特征生成所依赖的曲线组合。绘制草图的过程可以分为确定草图基

13、准平面，选择草图图的过程可以分为确定草图基准平面，选择草图状态，图形的绘制，图形的编辑和草图参数化修状态，图形的绘制，图形的编辑和草图参数化修改等五步。改等五步。 5.4 复杂零件的实体建模实例复杂零件的实体建模实例第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.4 复杂零件的实体建模实例复杂零件的实体建模实例5.4.2 实体特征实体特征 在制造工程师中，提供了四种基本实体特征在制造工程师中，提供了四种基本实体特征工具分别是拉伸增工具分别是拉伸增/除料，旋转增除料，旋转增/除料，放样增除料，放样增/除料，导动增除料，导动增/除料。除料。第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特

14、征建模技术5.4 复杂零件的实体建模实例复杂零件的实体建模实例5.4.3 实体造型实例（实体造型实例（【例【例5-1】） 第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.4.3 实体造型实例（实体造型实例（【例【例5-1】） 分析过程：分析过程： (1)形体分析（底板、空心圆台、筋板）；形体分析（底板、空心圆台、筋板）； (2)用适当增用适当增/除料方式生成各部分形体（附除料方式生成各部分形体（附属特征后做）。属特征后做）。1)生成底板生成底板(根据俯视图作出草图根据俯视图作出草图拉伸增料生成拉伸增料生成底板整体底板整体拉伸除料生成内槽拉伸除料生成内槽)2)生成空心圆台生成空心圆台

15、(以底板内槽上表面为草图基准面以底板内槽上表面为草图基准面作出作出r45带拔模斜度拉伸增料生成圆台带拔模斜度拉伸增料生成圆台以圆以圆台的上表面为草图基准面作出台的上表面为草图基准面作出40拉伸除料生拉伸除料生成空心圆台成空心圆台)3)生成筋板生成筋板(作出斜线草图作出斜线草图生成筋板生成筋板拔模拔模)4)作附属特征作附属特征第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.4 复杂零件的实体建模实例复杂零件的实体建模实例5.4.3 实体造型实例（实体造型实例（【例【例5-2】 ） 第第5章章 实体建模与特征建模技术实体建模与特征建模技术5.4.3 实体造型实例（实体造型实例（【例【例5-2】） 分析过程：分析过程： (1)形体分析（底板、形体分析（底板、2个凸台）；个凸台）； (2)用适当增用适当增/除料方式生成各部分形体（附除料方式生成各部分形体（附属特征后做）。属特征后做）。1)生成底板生成底板(根据俯视图作出草图根据俯视图作出草图带拔模斜度拉带拔模斜度拉伸增料生成底板伸增料生成底板)2)生成带凹坑的