第二章 特征造型

1、特征造型特征造型 特征造型基本概念；特征造型基本概念； 特征表达与特征关系；特征表达与特征关系； 特征造型方法；特征造型方法； 举例举例应用应用Pro/E进行特征造型；进行特征造型； 思考题。思考题。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念 1 1 特征造型的提出；特征造型的提出； 2 2 特征定义；特征定义； 3 3 特征分类；特征分类； 4 4 参数化特征；参数化特征； 5 5 特征造型的优点。特征造型的优点。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念1 1、特征造型概念的提出、特征造型概念的提出 几何造型法存在问题：几何造型法存在问题： 零件定义不完整；只能定义零件的公称几何形状，而作为零

2、件零件定义不完整；只能定义零件的公称几何形状，而作为零件的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及设计意图等不能表达；的其他信息如尺寸公差，表面粗糙度以及设计意图等不能表达； 信息定义的层次低。零件以点、线、面等较低层次的几何与拓信息定义的层次低。零件以点、线、面等较低层次的几何与拓扑信息描述，只有当这些信息作为图形显示出来时，人们才能理扑信息描述，只有当这些信息作为图形显示出来时，人们才能理解其含义，另外实体模型一旦建立，修改不方便。解其含义，另外实体模型一旦建立，修改不方便。 特征造型特征造型（Feature Modeling）：是以实体模型为基础，用具：是以实体模型为基础，用具有一定设计或加工

3、功能的特征作为造型的基本单元建立零件的几有一定设计或加工功能的特征作为造型的基本单元建立零件的几何模型。何模型。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念图图1 1 一个零件的特征一个零件的特征 一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念2.2.特征定义特征定义: :目前对目前对CAD/CAM中特征的定义尚没有达中特征的定义尚没有达到完全统一到完全统一: : 产品特征产品特征= =形状特征形状特征+ +工程语义信息工程语义信息一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念3. 3. 特征的分类特征的分类: :做通用的分类非常困难做通用的分类非常困难, ,一般都是从特定一般都是从特定的角度分类，从零件的定

4、义角度考虑：的角度分类，从零件的定义角度考虑： 形状特征：与公称几何相关的概念（槽、凸台、孔、形状特征：与公称几何相关的概念（槽、凸台、孔、壳、壁）；壳、壁）； 精度特征：可接受的公称形状和大小的偏移量；精度特征：可接受的公称形状和大小的偏移量； 技术特征：性能参数技术特征：性能参数, ,描述零件的性能和技术要求的信描述零件的性能和技术要求的信息集合；息集合； 材料特征：材料、热处理和条件等；材料特征：材料、热处理和条件等； 装配特征：零件相关方向、相互作用面和配合关系。装配特征：零件相关方向、相互作用面和配合关系。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念4. 4. 参数化特征参数化特征采用参

5、数化定义的特征、特征本身是参数化的，它们之间采用参数化定义的特征、特征本身是参数化的，它们之间的组装是变量化，即由尺寸驱动。的组装是变量化，即由尺寸驱动。图图2 图形的尺寸驱动图形的尺寸驱动(a) 参数化图形；参数化图形；(b)修改参数后的图形修改参数后的图形一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念5 5、 特征造型的优点：特征造型的优点：(1)(1)几何造型是为了完善产品的几何描述能力，特征造型着眼几何造型是为了完善产品的几何描述能力，特征造型着眼于更好地表达产品的完整的技术和生产管理信息，为建立产品于更好地表达产品的完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息服务。的集成信息服务。(2)

6、(2)它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，象螺纹孔、定位孔、键槽等。特征的引用直接体现了设计意图，使得孔、定位孔、键槽等。特征的引用直接体现了设计意图，使得建立的产品模型容易被别人理解并组织生产，设计的图样更容建立的产品模型容易被别人理解并组织生产，设计的图样更容易修改。易修改。一、特征造型基本概念一、特征造型基本概念5 5、 特征造型的优点：特征造型的优点：( (3)3)有助于加强产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各有助于加

7、强产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各部门间的联系，能及时得到后续环节的反馈意见，为开发新一部门间的联系，能及时得到后续环节的反馈意见，为开发新一代的基于同一产品信息模型的代的基于同一产品信息模型的CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成系统创造前提集成系统创造前提。( (4)4)有助于产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。有助于产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化。 ( (5)5)将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中提炼出更多规将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中提炼出更多规律性知识，促进智能化律性知识，促进智能化CADCAD系统和智能制造系统的逐步实现。系统

8、和智能制造系统的逐步实现。二、特征表达与特征关系二、特征表达与特征关系 特征表达特征表达一般特征的表示包括特征体素层、面关系层及几何元素定义层一般特征的表示包括特征体素层、面关系层及几何元素定义层图图3 特征表达的三层次结构特征表达的三层次结构二、特征表达与特征关系二、特征表达与特征关系 特征表达特征表达1.1.基于基于CSG（构造实体几何模型）的特征表达：构造实体几何模型）的特征表达：将特征定义为体积元素，体积元素通过布尔操作构造零件。将特征定义为体积元素，体积元素通过布尔操作构造零件。图图4 4 特征的布尔运算特征的布尔运算二、特征表达与特征关系二、特征表达与特征关系2.2.基于基于B-R

9、epsB-Reps（边界表示模型）的特征表达边界表示模型）的特征表达: :将特征定义为相互联系的面的集合，称为将特征定义为相互联系的面的集合，称为“面特征面特征”，B-RepsB-Reps模型是基于图的，所有的几何（拓扑）信息显式的表达在面、模型是基于图的，所有的几何（拓扑）信息显式的表达在面、边、顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、尺寸和边、顶点表中，可以与属性值（如表面粗糙度、材料、尺寸和公差等）联系在一起。公差等）联系在一起。3.3.基于混合基于混合CSG/B-RepsCSG/B-Reps的特征表达的特征表达: :二、特征表达与特征关系二、特征表达与特征关系 特征关系表达特征关系

10、表达特征关系现在还无统一的表达方法特征关系现在还无统一的表达方法, ,一般分为两类一般分为两类: :一为特征定一为特征定位关系表达位关系表达, ,二为特征连接关系表达二为特征连接关系表达图图5 零件的定位关系图零件的定位关系图图图6 特征的连接关系特征的连接关系三、特征造型方法三、特征造型方法以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型以特征作为造型基本元素描述产品的方法叫做基于特征的造型技术。技术。（1 1）交互特征标定）交互特征标定(Interactive Feature Definition)通过交互方式人工辅助识别特征，输入工艺信息，建立起零件通过交互方式人工辅助识别特征，输

11、入工艺信息，建立起零件描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。描述的数据结构，这种方法效率低，易出错。已经很少使用。图图8 交互特征标定交互特征标定三、特征造型方法三、特征造型方法（2 2）自动特征识别）自动特征识别(Automatic Feature Recognition) 利用实体利用实体建模信息，自动标识特征，交互输入工艺信息，这种方式应用建模信息，自动标识特征，交互输入工艺信息，这种方式应用面广，但由于识别能力有限，所以使用的零件范围狭小，有一面广，但由于识别能力有限，所以使用的零件范围狭小，有一定的局限性。定的局限性。图图9 自动特征识别自动特征识别三、特征造型方法三

12、、特征造型方法（3 3）基于特征设计）基于特征设计(Design by Feature)。利用特征进行零件设。利用特征进行零件设计，即在设计阶段就调入形状特征造型，逐步把几何信息和特计，即在设计阶段就调入形状特征造型，逐步把几何信息和特征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。征信息存入数据库中，建立零件的特征数据模型。图图10 基于特征设计基于特征设计四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特征造型进行特征造型基于特征的零件造型过程：零件的造型过程就基于特征的零件造型过程：零件的造型过程就是不断生成特征的过程是不断生成特征的过程1 1、分析零件模型；分析零件模型；2 2、生成基本特征；

13、、生成基本特征；3 3、附加子特征；、附加子特征；四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特征造型进行特征造型特征创建基本方法特征创建基本方法1 1 拉伸扫描特征拉伸扫描特征图图11 拉伸扫描特征拉伸扫描特征四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特征造型进行特征造型2 2、辅特征；、辅特征；a.切削特征切削特征b.轴肩、退刀槽、凸缘特征轴肩、退刀槽、凸缘特征c.孔孔d.倒圆角倒圆角e.壳体壳体四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特征造型进行特征造型图图12 切削特征切削特征图图13 轴肩、退刀槽、凸缘特征轴肩、退刀槽、凸缘特征四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特征造型进行特征造型图图15 15 圆角特征圆角特征图图16 16 壳特征壳特征图图14 14 孔孔特征特征四、举例四、举例: :应用应用Pro/E进行特