第5章 計算機建模技術(shù)

1、11.概述 2.線框建模 3.表面建模 4.實體建模 5.特征建模6.裝配建模 21. 概述概述 建模技術(shù)建模技術(shù)是將現(xiàn)實世界中的物體及其屬性轉(zhuǎn)化為計算機是將現(xiàn)實世界中的物體及其屬性轉(zhuǎn)化為計算機內(nèi)部可數(shù)字化表示、分析、控制和輸出的幾何形體的方法內(nèi)部可數(shù)字化表示、分析、控制和輸出的幾何形體的方法 建模技術(shù)是產(chǎn)品信息化的源頭，是定義產(chǎn)品在計算機內(nèi)部建模技術(shù)是產(chǎn)品信息化的源頭，是定義產(chǎn)品在計算機內(nèi)部表示的數(shù)字模型、數(shù)字信息及圖形信息的工具，它為表示的數(shù)字模型、數(shù)字信息及圖形信息的工具，它為產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計分析、工程圖生成、數(shù)控編程、數(shù)字化加工與裝配中的碰撞干分析、工程圖生成、數(shù)控編程、數(shù)字化加工與裝

2、配中的碰撞干涉檢查、加工仿真、生產(chǎn)過程管理涉檢查、加工仿真、生產(chǎn)過程管理等提供有關(guān)產(chǎn)品的信息描述等提供有關(guān)產(chǎn)品的信息描述與表達方法，是實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計與制造的前提條件，也是與表達方法，是實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計與制造的前提條件，也是實現(xiàn)實現(xiàn)CAD/CAMCAD/CAM一體化的核心內(nèi)容一體化的核心內(nèi)容 31. 概述概述 4建模技術(shù)發(fā)展概況建模技術(shù)發(fā)展概況l早期早期CAD系統(tǒng)只能處理二維信息，設(shè)計人員通過投影圖表達零件的形系統(tǒng)只能處理二維信息，設(shè)計人員通過投影圖表達零件的形狀及尺寸；狀及尺寸； l建模技術(shù)發(fā)展重要事件建模技術(shù)發(fā)展重要事件:1973年劍橋大學(xué)年劍橋大學(xué)I.C.Braid等建成等建成BUI

3、LD系系統(tǒng)；統(tǒng)；1972年年1976年羅徹斯特大學(xué)年羅徹斯特大學(xué)H.B.Voelcker主持建成主持建成PADL-1系統(tǒng)；系統(tǒng)；1968年年1972年北海道大學(xué)沖野教授等建成年北海道大學(xué)沖野教授等建成 TIPS-1系系統(tǒng)統(tǒng) l近年來，近年來，CAD/CAM集成化系統(tǒng)普遍采用集成化系統(tǒng)普遍采用實體模型實體模型作為產(chǎn)品造型系統(tǒng)，作為產(chǎn)品造型系統(tǒng)，成為從微機到工作站上各種圖形系統(tǒng)的核心；成為從微機到工作站上各種圖形系統(tǒng)的核心； l為滿足設(shè)計到制造各個環(huán)節(jié)的信息統(tǒng)一要求，建立統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模為滿足設(shè)計到制造各個環(huán)節(jié)的信息統(tǒng)一要求，建立統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型，推出了型，推出了特征建模特征建模系統(tǒng)；系統(tǒng)； l

4、正在研究全新建模方式正在研究全新建模方式行為特征建模行為特征建模，將，將CAE技術(shù)與技術(shù)與CAD建模建模融為一體，理性確定產(chǎn)品形狀、結(jié)構(gòu)、材料等各種細節(jié)融為一體，理性確定產(chǎn)品形狀、結(jié)構(gòu)、材料等各種細節(jié) 常見幾何建模模式：常見幾何建模模式： 線框建模線框建模、表面建模表面建模、實體建模實體建模和和特征建模特征建模 1. 概述概述 51. 概述概述 6建模技術(shù)的基礎(chǔ)知識建模技術(shù)的基礎(chǔ)知識形體的表達建立在形體的表達建立在幾何信息幾何信息和和拓撲信息拓撲信息的處理基礎(chǔ)上的處理基礎(chǔ)上 幾何信息幾何信息一般是指形體在歐氏空間中的形狀、位置和大小一般是指形體在歐氏空間中的形狀、位置和大小 拓撲信息拓撲信息表

5、達形體各分量間的聯(lián)接關(guān)系表達形體各分量間的聯(lián)接關(guān)系幾何建模基礎(chǔ)知識：幾何建?；A(chǔ)知識： 幾何信息幾何信息 拓撲信息拓撲信息 非幾何信息非幾何信息 形體的表示形體的表示 正則集合運算正則集合運算 歐拉檢驗公式歐拉檢驗公式 建模建模是以計算機能夠理解的方式，對實體進行確切定義，是以計算機能夠理解的方式，對實體進行確切定義，賦予一定的數(shù)學(xué)描述，并以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式對所定義的賦予一定的數(shù)學(xué)描述，并以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式對所定義的幾何實體加以描述，在計算機內(nèi)部構(gòu)造實體的模型幾何實體加以描述，在計算機內(nèi)部構(gòu)造實體的模型 1. 概述概述 7幾何信息幾何信息幾何信息幾何信息是指物體在空間的形狀、尺寸及位置的描

6、述是指物體在空間的形狀、尺寸及位置的描述 幾何信息包括幾何信息包括點點、線線、面面、體體的信息的信息五個頂點用兩種不同方式連接，表達兩種不同的理解五個頂點用兩種不同方式連接，表達兩種不同的理解只用幾何信息表示物體并不充分，常會出現(xiàn)物體只用幾何信息表示物體并不充分，常會出現(xiàn)物體表示的二義性表示的二義性 幾何信息必須與拓撲信息同時給出幾何信息必須與拓撲信息同時給出 1. 概述概述 8拓撲信息拓撲信息拓撲信息拓撲信息反映三維形體中各幾何元素的數(shù)量及其相互之間連反映三維形體中各幾何元素的數(shù)量及其相互之間連接關(guān)系接關(guān)系拓撲關(guān)系允許三維實體隨意地伸張扭曲，兩個形狀和大小不拓撲關(guān)系允許三維實體隨意地伸張扭曲

7、，兩個形狀和大小不一樣的實體的拓撲關(guān)系可能是等價的一樣的實體的拓撲關(guān)系可能是等價的 拓撲信息不同，即使幾拓撲信息不同，即使幾何信息相同，最終構(gòu)造何信息相同，最終構(gòu)造的實體可能完全不同的實體可能完全不同 1. 概述概述 9非幾何信息非幾何信息 非幾何信息非幾何信息指產(chǎn)品除描述實體幾何、拓撲信息以外的信息指產(chǎn)品除描述實體幾何、拓撲信息以外的信息，包括零件的包括零件的物理屬性物理屬性和和工藝屬性工藝屬性等，等，如零件的質(zhì)量、性能參數(shù)、如零件的質(zhì)量、性能參數(shù)、公差、加工粗糙度和技術(shù)要求公差、加工粗糙度和技術(shù)要求 為滿足為滿足CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM集成的要求，非幾何信息的描述和

8、表集成的要求，非幾何信息的描述和表示越來越重要，是目前特征建模中特征分類的基礎(chǔ)示越來越重要，是目前特征建模中特征分類的基礎(chǔ)1. 概述概述 10形體的表示形體的表示l頂點頂點 邊的端點，為兩條或兩條以邊的端點，為兩條或兩條以上邊的交點。頂點不能孤立存在于上邊的交點。頂點不能孤立存在于實體內(nèi)、實體外或面和邊的內(nèi)部實體內(nèi)、實體外或面和邊的內(nèi)部 l邊邊 一維幾何元素，形體相鄰面的一維幾何元素，形體相鄰面的交界交界 l環(huán)環(huán) 有序、有向邊組成的封閉邊有序、有向邊組成的封閉邊界界外環(huán)的邊按逆時針走向，內(nèi)環(huán)的邊外環(huán)的邊按逆時針走向，內(nèi)環(huán)的邊按順時針走向按順時針走向 形體在計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義形體在

9、計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義: :體體(Object)(Object) 外殼外殼(Shell)(Shell) 面面(Face)(Face) 環(huán)環(huán)(Loop)(Loop) 邊邊(Edge)(Edge) 頂點頂點(Vertex)(Vertex) 曲面曲面(Surface)(Surface) 曲線曲線(Curve)(Curve) 點點(Point)(Point) 1. 概述概述 11形體的表示形體的表示l面面 二維幾何元素，是形體上的一個有二維幾何元素，是形體上的一個有限、非零的單連通區(qū)域。限、非零的單連通區(qū)域。面由一個外環(huán)面由一個外環(huán)和若干內(nèi)環(huán)包圍而成，具有方向性，一和若干內(nèi)環(huán)包圍而成，具有方

10、向性，一般用外法矢方向作為正方向般用外法矢方向作為正方向形體在計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義形體在計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義: :體體(Object)(Object) 外殼外殼(Shell)(Shell) 面面(Face)(Face) 環(huán)環(huán)(Loop)(Loop) 邊邊(Edge)(Edge) 頂點頂點(Vertex)(Vertex) 曲面曲面(Surface)(Surface) 曲線曲線(Curve)(Curve) 點點(Point)(Point) 1. 概述概述 12形體的表示形體的表示形體在計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義形體在計算機內(nèi)采用六層拓撲結(jié)構(gòu)進行定義: : 殼殼 構(gòu)成一

11、個完整實體的封閉邊界，構(gòu)成一個完整實體的封閉邊界，是形成封閉的單一連通空間的一組是形成封閉的單一連通空間的一組面的結(jié)合。一個連通的物體有一個面的結(jié)合。一個連通的物體有一個外殼和若干個內(nèi)殼構(gòu)成外殼和若干個內(nèi)殼構(gòu)成 體體 三維幾何元素，是由若干個面三維幾何元素，是由若干個面包圍成的封閉空間。幾何造型的最包圍成的封閉空間。幾何造型的最終結(jié)果就是各種形式的體終結(jié)果就是各種形式的體體體(Object)(Object) 外殼外殼(Shell)(Shell) 面面(Face)(Face) 環(huán)環(huán)(Loop)(Loop) 邊邊(Edge)(Edge) 頂點頂點(Vertex)(Vertex) 曲面曲面(Surf

12、ace)(Surface) 曲線曲線(Curve)(Curve) 點點(Point)(Point) 1. 概述概述 13F12F5F6F3F4F 正則形體正則形體 非正則形體非正則形體正則集合運算正則集合運算 通過形體通過形體布爾運算布爾運算實現(xiàn)簡單形體組合實現(xiàn)簡單形體組合形成新的復(fù)雜形體是常用方法形成新的復(fù)雜形體是常用方法具有良好邊界的形體定義稱為具有良好邊界的形體定義稱為正則形體。正則形體。正則形體沒有懸邊、正則形體沒有懸邊、懸面或一條邊有兩個以上的鄰面懸面或一條邊有兩個以上的鄰面 兩個實體進行普通布爾運算產(chǎn)生的兩個實體進行普通布爾運算產(chǎn)生的結(jié)果并不一定是實體結(jié)果并不一定是實體1. 概述概

13、述 14正則集合運算正則集合運算與普通集合運算關(guān)系：)B-A(KB-A)AB(KBA)AB(KBAi*i*i*式中 、 、 分別為正則交正則交、正則并正則并 K是封閉的意思，i是內(nèi)部的意思 *1. 概述概述 151. 概述概述 16常用建模方法的比較與應(yīng)用常用建模方法的比較與應(yīng)用建模方式建模方式應(yīng)應(yīng) 用用 范范 圍圍 局局 限限 性性線框建模線框建模 畫二、三維線框圖畫二、三維線框圖 不能表示實體；不能表示實體； 圖形會有二義性圖形會有二義性 表面建模表面建模藝術(shù)圖形；形體表面顯示；藝術(shù)圖形；形體表面顯示； 數(shù)數(shù)控加工控加工 不能表示實體不能表示實體實體建模實體建模物理特性計算；有限元分析；物

14、理特性計算；有限元分析； 用集合運算構(gòu)造形體用集合運算構(gòu)造形體 只能產(chǎn)生正則實體；只能產(chǎn)生正則實體； 抽象形體的層次較低抽象形體的層次較低 特征建模特征建模在實體建?；A(chǔ)上加入實體的在實體建?；A(chǔ)上加入實體的精度信息、材料信息、技術(shù)信精度信息、材料信息、技術(shù)信息、動態(tài)信息息、動態(tài)信息 還沒有實用化系統(tǒng)問世；還沒有實用化系統(tǒng)問世； 目前主要集中在概念的提出和目前主要集中在概念的提出和特征的定義及描述上特征的定義及描述上幾何建模中表示物體形態(tài)常用方法： 建模技術(shù)在CAD中應(yīng)用于、與 1. 概述概述 171.概述 2.線框建模 3.表面建模 4.實體建模 5.特征建模6.裝配建模 182. 線框建模

15、線框建模 l線框建模的概念線框建模的概念 l線框建模的特點線框建模的特點 線框建模是計算機圖形學(xué)和線框建模是計算機圖形學(xué)和CADCAD領(lǐng)域中最早用來表示形體的建模方法。領(lǐng)域中最早用來表示形體的建模方法。雖存在著很多不足而且有逐步被表面雖存在著很多不足而且有逐步被表面模型和實體模型取代的趨勢，但它是模型和實體模型取代的趨勢，但它是表面模型和實體模型的基礎(chǔ)，并具有表面模型和實體模型的基礎(chǔ)，并具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，故仍有應(yīng)用意數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，故仍有應(yīng)用意義義19線框建模的概念線框建模的概念 線框建模是利用基本線素來定義設(shè)計目標的棱線部分而構(gòu)線框建模是利用基本線素來定義設(shè)計目標的棱線部分而構(gòu)成的

16、立體框架圖成的立體框架圖 線框建模生成的實體模型由一線框建模生成的實體模型由一系列的直線、圓弧、點及自由曲系列的直線、圓弧、點及自由曲線組成，描述產(chǎn)品的輪廓外形線組成，描述產(chǎn)品的輪廓外形2. 線框建模線框建模 20線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 點號 x y z 點號 x y z 1 0 0 1 5 0 0 0 2 0 1 1 6 0 1 0 3 1 1 1 7 1 1 0 4 1 0 1 8 1 0 0 立方體的邊表立方體的邊表 立方體的頂點表立方體的頂點表 線號 線上端點號 線號 線上端點號 線號 線上端點號 1 1 2 5 5 6 9 1 5 2 2 3 6 6 7 10 2 6

17、3 3 4 7 7 8 11 3 7 4 4 1 8 8 5 12 4 8 線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表結(jié)構(gòu)線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表結(jié)構(gòu)計算機內(nèi)部存貯物體的頂點和棱線信息計算機內(nèi)部存貯物體的頂點和棱線信息 2. 線框建模線框建模 21線框建模的特點線框建模的特點l 線框建模構(gòu)造的實體模型只有線框建模構(gòu)造的實體模型只有離散的邊，沒有邊與邊的關(guān)系。離散的邊，沒有邊與邊的關(guān)系。信信息表達不完整，會使物體形狀的判息表達不完整，會使物體形狀的判斷產(chǎn)生多義性斷產(chǎn)生多義性 l 復(fù)雜物體的線框模型生成需要復(fù)雜物體的線框模型生成需要輸入大量初始數(shù)據(jù)輸入大量初始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和有效性難以保證，加重輸入負擔

18、和有效性難以保證，加重輸入負擔 線框建模的優(yōu)點線框建模的優(yōu)點 只有離散的空間線段，處理起來比較容易，構(gòu)造模型操作簡便只有離散的空間線段，處理起來比較容易，構(gòu)造模型操作簡便 所需信息最少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單所需信息最少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單, , 硬件的要求不高硬件的要求不高 系統(tǒng)的使用如同人工繪圖的自然延伸，對用戶的使用水平要求系統(tǒng)的使用如同人工繪圖的自然延伸，對用戶的使用水平要求低，用戶容易掌握低，用戶容易掌握線框建模的缺點線框建模的缺點 2. 線框建模線框建模 221.概述 2.線框建模 3.表面建模 4.實體建模 5.特征建模6.裝配建模 233. 表面建模表面建模l表面建模的分類 l表面建模的特點

19、表面建模是將物體分解成組成物體的表面、邊線和頂點，用頂點、邊線和表面的有限集合表示和建立物體的計算機內(nèi)部模型 24表面建模的分類表面建模的分類平面建模是將形體表面劃分成一系列多邊形網(wǎng)格，每一個網(wǎng)格構(gòu)成一個小的平面平面，用一系列的小平面逼近逼近形體的實際表面表面建模分為平面建模和曲面建模平面建模平面建模 曲面建模曲面建模曲面建模是把需要建模的曲面劃分為一系列曲面片曲面片，用連接條件拼接拼接來生成整個曲面 CAD領(lǐng)域最活躍、應(yīng)用最廣泛的幾何建模技術(shù)之一3. 表面建模表面建模25表面（曲面）建模表面（曲面）建模 原理：原理：通過對物體通過對物體各個面各個面的描述進行三維建模的方法。的描述進行三維建模

20、的方法。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：頂點表、棱邊表、面表三表結(jié)構(gòu)。頂點表、棱邊表、面表三表結(jié)構(gòu)。特點：特點：可消隱、剖面圖生成、渲染、求交、刀軌生成等作業(yè)?？上[、剖面圖生成、渲染、求交、刀軌生成等作業(yè)。不足：不足：缺少體信息，不便進行物性計算和分析。缺少體信息，不便進行物性計算和分析。表表面面模模型型的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 26曲面建模曲面建模a)平面平面: 三個點定義；三個點定義；b)線性拉伸面線性拉伸面: 一條平面曲一條平面曲線沿直線方向移動掃成；線沿直線方向移動掃成；c)直紋面直紋面 一直線兩端點在一直線兩端點在兩曲線對應(yīng)等參數(shù)點上移動兩曲線對應(yīng)等參數(shù)點上移動形成；形成；d)回轉(zhuǎn)面回轉(zhuǎn)面 平面線

21、框圖繞某平面線框圖繞某一軸線旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生；一軸線旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生；e)掃成面掃成面 一剖面線沿一一剖面線沿一條導(dǎo)線移動構(gòu)成；條導(dǎo)線移動構(gòu)成； 一剖一剖面線沿導(dǎo)線光滑過渡到另一面線沿導(dǎo)線光滑過渡到另一剖面線；剖面線； 一剖面線沿兩一剖面線沿兩條給定等參數(shù)邊界移動形成。條給定等參數(shù)邊界移動形成。f)圓角面圓角面 圓角過渡面；圓角過渡面；g)等距面等距面 沿原始曲面法線沿原始曲面法線方向移動一個固定的距離。方向移動一個固定的距離。27參數(shù)曲面參數(shù)曲面 參數(shù)曲面建模在拓撲矩形參數(shù)曲面建模在拓撲矩形的邊界網(wǎng)格上利用混合函數(shù)在的邊界網(wǎng)格上利用混合函數(shù)在縱向和橫向兩對邊界曲線間構(gòu)縱向和橫向兩對邊界曲線間構(gòu)造光滑過渡的曲

22、線構(gòu)造曲面。造光滑過渡的曲線構(gòu)造曲面。 計算機圖形學(xué)中應(yīng)用最多計算機圖形學(xué)中應(yīng)用最多曲面建模中常見參數(shù)曲面：曲面建模中常見參數(shù)曲面： Bezier曲面曲面 B樣條樣條（B-spline）曲面曲面 非均勻有理非均勻有理B樣條樣條（ NURBS ）曲面曲面 3. 表面建模表面建模28 Bezier曲面由多邊形面上的設(shè)計點所曲面由多邊形面上的設(shè)計點所構(gòu)成網(wǎng)格定義。構(gòu)成網(wǎng)格定義。 主要問題是局部形狀控制，因為移動主要問題是局部形狀控制，因為移動多邊形曲面上的一點，就會影響整個所多邊形曲面上的一點，就會影響整個所有曲面形狀有曲面形狀 法國雷諾汽車公司的工程師法國雷諾汽車公司的工程師P.E. Bzier于

23、于1962年獨創(chuàng)構(gòu)造貝塞爾年獨創(chuàng)構(gòu)造貝塞爾曲線曲面的方法，法國曲線曲面的方法，法國Dassault飛機公司研制的飛機公司研制的CATIA系統(tǒng)廣泛使用系統(tǒng)廣泛使用 BezierBezier曲線曲線的形狀由一多邊形定義，僅有多邊形第一個及最后一的形狀由一多邊形定義，僅有多邊形第一個及最后一個頂點在該曲線上，其余的頂點則定義曲線的導(dǎo)數(shù)、階數(shù)及形狀個頂點在該曲線上，其余的頂點則定義曲線的導(dǎo)數(shù)、階數(shù)及形狀 曲線的形狀大致上是按照多邊的形狀而變化，改變多邊形頂點位曲線的形狀大致上是按照多邊的形狀而變化，改變多邊形頂點位置就可以讓使用者直觀地交互式控制任意復(fù)雜空間曲線生成置就可以讓使用者直觀地交互式控制任意

24、復(fù)雜空間曲線生成 BezierBezier曲面曲面由由BezierBezier曲線構(gòu)成曲線構(gòu)成3. 表面建模表面建模29 在任意截面上選擇多個點為特征頂點，用最小二乘積逼近方法生在任意截面上選擇多個點為特征頂點，用最小二乘積逼近方法生成一條曲線，即成一條曲線，即B B樣條曲線樣條曲線。 在曲面在曲面 V V方向的不同截面上可生成一組方向的不同截面上可生成一組(N+1)(N+1)條條 B B樣條曲線，同樣條曲線，同樣在曲面樣在曲面 U U方向的不同截面也生成一組方向的不同截面也生成一組(M+1)(M+1)條條B B樣條曲線。兩組樣條曲線。兩組B B樣條曲線的直積可構(gòu)成樣條曲線的直積可構(gòu)成B B樣

25、條曲面樣條曲面。其中，其中，P Pi i( (i=i=0,1,0,1,., ,n n) )是控制多邊是控制多邊形的頂點，形的頂點，N Ni i, ,k k( (t t)()(i=i=0,1,0,1,., ,n n) )稱為稱為k k階階( (k k-1-1次次)B)B樣條基函數(shù)樣條基函數(shù) 20 20世紀七十年代初，世紀七十年代初，GordonGordon等人在貝塞爾方法基礎(chǔ)上引入了等人在貝塞爾方法基礎(chǔ)上引入了B B樣條方法，克服了貝塞爾方法整體表示的局限，具有局部性質(zhì)樣條方法，克服了貝塞爾方法整體表示的局限，具有局部性質(zhì) B B樣條方法仍采用控制頂點定義曲樣條方法仍采用控制頂點定義曲線曲面，但

26、改用特殊基函數(shù)：線曲面，但改用特殊基函數(shù)： 3. 表面建模表面建模30非均勻有理非均勻有理B樣條樣條(Non-Uniform Rational B-spline，NURBS)曲面曲面 B樣條曲線樣條曲線(曲面曲面)只能近似表示除拋物面以外的二次曲線曲面只能近似表示除拋物面以外的二次曲線曲面(如：圓弧、橢圓弧、雙曲線等如：圓弧、橢圓弧、雙曲線等) ，使簡單問題復(fù)雜化，帶來設(shè)計誤，使簡單問題復(fù)雜化，帶來設(shè)計誤差差 非均勻有理非均勻有理B樣條樣條技術(shù)對技術(shù)對 B樣條方法進行改造，擴充了統(tǒng)一表樣條方法進行改造，擴充了統(tǒng)一表示二次曲線與曲面的能力示二次曲線與曲面的能力 NURBSNURBS被國際標準化組

27、織定義為工業(yè)產(chǎn)品形狀表示的標準方法被國際標準化組織定義為工業(yè)產(chǎn)品形狀表示的標準方法3. 表面建模表面建模31表面建模的特點表面建模的特點l三維實體信息描述較線框建模嚴密、三維實體信息描述較線框建模嚴密、完整，能夠構(gòu)造出復(fù)雜的曲面，如汽完整，能夠構(gòu)造出復(fù)雜的曲面，如汽車車身、飛機表面、模具外型車車身、飛機表面、模具外型l曲面建模理論嚴謹復(fù)雜，所以建模系統(tǒng)使用較復(fù)雜，并需一定曲面建模理論嚴謹復(fù)雜，所以建模系統(tǒng)使用較復(fù)雜，并需一定的曲面建模的數(shù)學(xué)理論及應(yīng)用方面的知識的曲面建模的數(shù)學(xué)理論及應(yīng)用方面的知識 l此種建模雖然有了面的信息，但缺乏實體內(nèi)部信息，所以有時此種建模雖然有了面的信息，但缺乏實體內(nèi)部信

28、息，所以有時產(chǎn)生對實體二義性的理解。產(chǎn)生對實體二義性的理解。如一個圓柱曲面，就無法區(qū)別它是一個如一個圓柱曲面，就無法區(qū)別它是一個實體軸的面或是一個空心孔的面實體軸的面或是一個空心孔的面優(yōu)點：缺點：l可以對實體表面進行消隱、著色顯示可以對實體表面進行消隱、著色顯示 l可以計算表面積，利用建模中的基本數(shù)據(jù)，進行有限元劃分可以計算表面積，利用建模中的基本數(shù)據(jù)，進行有限元劃分 l可以利用表面造型生成的實體數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)控加工刀具軌跡可以利用表面造型生成的實體數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)控加工刀具軌跡3. 表面建模表面建模321.概述 2.線框建模 3.表面建模 4.實體建模 5.特征建模6.裝配建模 33l實體建?；驹?/p>

29、實體建?；驹?l實體建模方法實體建模方法 采用基本體素組合，通過集合運算和基本變形操采用基本體素組合，通過集合運算和基本變形操作建立三維立體的過程稱為作建立三維立體的過程稱為實體建模實體建模 實體建模是實現(xiàn)三維幾何實體完整信息表示的理論、技術(shù)和實體建模是實現(xiàn)三維幾何實體完整信息表示的理論、技術(shù)和系統(tǒng)的總稱系統(tǒng)的總稱 實體建模能夠定義三維物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀，完整地描述實體建模能夠定義三維物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀，完整地描述物體的所有幾何信息和拓撲信息，包括物體的體、面、邊和頂物體的所有幾何信息和拓撲信息，包括物體的體、面、邊和頂點的信息點的信息 實體建模技術(shù)是實體建模技術(shù)是CAD/CAMCAD/C

30、AM中的主流建模方法中的主流建模方法 4. 實體建模實體建模34實體建模的基本原理實體建模的基本原理實體建模技術(shù)實體建模技術(shù)是利用實體生成方法產(chǎn)生實體初始模型，通過是利用實體生成方法產(chǎn)生實體初始模型，通過幾何的邏輯運算，形成復(fù)雜實體模型的一種建模技術(shù)幾何的邏輯運算，形成復(fù)雜實體模型的一種建模技術(shù)基本實體構(gòu)造基本實體構(gòu)造 體間邏輯運算體間邏輯運算 基本實體構(gòu)造基本實體構(gòu)造是定義和描述基本的是定義和描述基本的實體模型，包括實體模型，包括體素法體素法和和掃描法掃描法。實體模型特點：實體模型特點： 由具有一定拓撲關(guān)系的形體表面定義形體，表面之間通過環(huán)、邊、由具有一定拓撲關(guān)系的形體表面定義形體，表面之間

31、通過環(huán)、邊、點建立聯(lián)系，表面的方向由圍繞表面的環(huán)的繞向決定，表面法向矢點建立聯(lián)系，表面的方向由圍繞表面的環(huán)的繞向決定，表面法向矢量指向形體之外；量指向形體之外； 覆蓋一個三維立體的表面與實體可同時生成覆蓋一個三維立體的表面與實體可同時生成 實體建模技術(shù)主要包括兩部分：實體建模技術(shù)主要包括兩部分：4. 實體建模實體建模35體素法體素法 用用CAD系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造的基本體素的實體信息（如長方體、系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造的基本體素的實體信息（如長方體、球、圓柱、圓環(huán)球、圓柱、圓環(huán)）直接產(chǎn)生相應(yīng)實體模型的方法）直接產(chǎn)生相應(yīng)實體模型的方法 基本體素的實體信息包括基本體素基本體素的實體信息包括基本體素的的幾何參數(shù)幾何參數(shù)

32、（如長、寬、高、半徑（如長、寬、高、半徑等）及體素的等）及體素的基準點基準點 4. 實體建模實體建模36掃描法掃描法 將平面內(nèi)的封閉曲線沿某一路徑將平面內(nèi)的封閉曲線沿某一路徑“掃描掃描”(平移、旋轉(zhuǎn)、放平移、旋轉(zhuǎn)、放樣等樣等)形成實體模型形成實體模型 掃描法可形成較為復(fù)雜的實體模型掃描法可形成較為復(fù)雜的實體模型 1. 1. 運動形體運動形體, ,稱稱基體基體 2. 2. 形體運動的形體運動的路徑路徑 掃描變換兩個分量：掃描變換兩個分量：4. 實體建模實體建模37基本體間邏輯運算基本體間邏輯運算布爾運算布爾運算 幾何建模的集合運算理論依據(jù)集合論中的交(Intersection)、并(Union)

33、、差(Difference)等運算，是把簡單形體（體素）組合成復(fù)雜形體的工具交集： 形體C包含所有A、B共同的點 并集： 形體C包含A與B的所有點 差集： 形體C包含從A中減去A和B 共同點后的其余點 4. 實體建模實體建模38布爾運算實例布爾運算實例 這個看似復(fù)雜的模型，實際上是一個立方體與一個這個看似復(fù)雜的模型，實際上是一個立方體與一個空心球體進行空心球體進行求交求交（intersect）布爾操作的結(jié)果）布爾操作的結(jié)果 WZWYWX4. 實體建模實體建模39實體建模方法實體建模方法 與表面建模不同，計算機內(nèi)部存貯的三維實體建模信息不是簡單的邊線或頂點的信息，而是準確、完整、統(tǒng)一地記錄生成物

34、體各個方面的數(shù)據(jù) 邊邊界表示法界表示法 結(jié)構(gòu)實結(jié)構(gòu)實體表示法體表示法 空空間單間單元表示法元表示法 掃掃描描變換變換法法 4. 實體建模實體建模40邊界表示法（邊界表示法（B-rep）通過面、環(huán)、邊、頂點的幾何和拓撲參數(shù)來表示實體。通過面、環(huán)、邊、頂點的幾何和拓撲參數(shù)來表示實體。矩形體矩形體B-Rep表示法表示法 邊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：邊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：包含點、邊、環(huán)的信息，下一條邊的指針等。包含點、邊、環(huán)的信息，下一條邊的指針等。環(huán)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：環(huán)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：存放第一條邊指針，所屬面，下一個環(huán)。存放第一條邊指針，所屬面，下一個環(huán)。面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：存放第一個環(huán)指針，所屬體，下一個面。存放第一個環(huán)

35、指針，所屬體，下一個面。4. 實體建模實體建模41 構(gòu)造體素幾何表示法（構(gòu)造體素幾何表示法（CSG）實體并、交、差運算實體并、交、差運算常用基本體素常用基本體素 基本思想：任何復(fù)雜的形體都是由有限的簡單體（體素）基本思想：任何復(fù)雜的形體都是由有限的簡單體（體素）通過交、并、差正則運算構(gòu)造出來的。通過交、并、差正則運算構(gòu)造出來的?；倔w素：基本體素： 矩形塊、圓柱、圓錐、球、鍥、環(huán)等。矩形塊、圓柱、圓錐、球、鍥、環(huán)等。 42實體實體CSG表示表示的二的二叉樹叉樹結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：二叉樹結(jié)構(gòu)，記錄了實體所有基本體素的組成、正則集二叉樹結(jié)構(gòu)，記錄了實體所有基本體素的組成、正則集合運算和相

36、關(guān)的幾何變換。合運算和相關(guān)的幾何變換。 特點：特點：無二義性，最終實體與基本體素先后拼合順序無關(guān)，造型簡無二義性，最終實體與基本體素先后拼合順序無關(guān)，造型簡單，易于實現(xiàn)，可方便轉(zhuǎn)換成其它表示方法。單，易于實現(xiàn)，可方便轉(zhuǎn)換成其它表示方法。 缺點：缺點：沒有詳細幾何信息，必須轉(zhuǎn)化為其它形式才能對點、邊、面沒有詳細幾何信息，必須轉(zhuǎn)化為其它形式才能對點、邊、面等信息進行查詢和編輯。等信息進行查詢和編輯。4344 根節(jié)點根節(jié)點 枝節(jié)點枝節(jié)點 （* *）平移平移xP3 P2 P1 （- -* *）葉節(jié)點葉節(jié)點 形體的形體的CSGCSG表示法是用表示法是用一棵有序的二叉樹記錄一棵有序的二叉樹記錄的一個實體的

37、所有組合的一個實體的所有組合基本體素以及正則集合基本體素以及正則集合運算和幾何變換的過程運算和幾何變換的過程 葉節(jié)點分兩種： 基本體素基本體素，如長方體、圓柱 體素作運動變換時的參數(shù)參數(shù)，如平移參數(shù)X 枝節(jié)點表示某種運算： 運動運算子運動運算子，如平移、旋轉(zhuǎn) 集合運算子集合運算子，經(jīng)修改后適用于形狀運算的正則化集合運算子正則化集合運算子 根節(jié)點表示樹中相應(yīng)基本體素經(jīng)幾何變換和正則集合運算后得到的實體 平移平移 差差 （- -* *） Z Z X X Z Z X X 并并 （* *） x x P3 P1 P2 45空間單元表示法空間單元表示法 基本思想：通過一系列空間單元構(gòu)成的圖形表示物體 單元

38、為具有一定大小的平面或立方體，計算機內(nèi)部通過定義各單元的位置是否被實體占有來表達物體 算法比較簡單，便于進行幾何運算及做出局部修改，常用來描述比較算法比較簡單，便于進行幾何運算及做出局部修改，常用來描述比較復(fù)雜，尤其是內(nèi)部有孔，或具有凸凹等不規(guī)則表面的實體復(fù)雜，尤其是內(nèi)部有孔，或具有凸凹等不規(guī)則表面的實體 要求有大量的存儲空間，沒有關(guān)于點、線、面的概念，不能表達一個要求有大量的存儲空間，沒有關(guān)于點、線、面的概念，不能表達一個物體兩部分之間的關(guān)系物體兩部分之間的關(guān)系空間單元表示法空間單元表示法也叫 4. 實體建模實體建模46空間單元表示法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 空間單元表示法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通?？臻g單元表示法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

39、通常用用:四叉樹和和八叉樹 用于用于二維物體二維物體描述，描述，基本思想是將平面劃分為四個基本思想是將平面劃分為四個子平面（這些子平面仍可以繼子平面（這些子平面仍可以繼續(xù)劃分），通過定義這些子平續(xù)劃分），通過定義這些子平面的面的“有圖形有圖形”和和“無圖形無圖形”來描述不同形狀物體來描述不同形狀物體 用于用于三維物體三維物體描述，設(shè)描述，設(shè)空間通過三坐標平面空間通過三坐標平面 XOYXOY、YOZYOZ、ZOXZOX劃分為八個子空間。八叉樹劃分為八個子空間。八叉樹中的每一個節(jié)點對應(yīng)描述每一個中的每一個節(jié)點對應(yīng)描述每一個子空間。子空間。 八叉樹最大優(yōu)點是便于作出局八叉樹最大優(yōu)點是便于作出局部修改

40、及進行集合運算部修改及進行集合運算 4. 實體建模實體建模47實體的拉伸掃描實體的拉伸掃描掃描表示法掃描表示法 (Sweeping) 平面圖形沿某一方向平移或繞某軸線旋轉(zhuǎn)進行實體定義的方法。 實體的旋轉(zhuǎn)掃描實體的旋轉(zhuǎn)掃描4. 實體建模實體建模48平面輪廓掃描法構(gòu)造實體平面輪廓掃描法構(gòu)造實體 復(fù)雜實體掃描構(gòu)造復(fù)雜實體掃描構(gòu)造 掃描構(gòu)造實例掃描構(gòu)造實例 對于復(fù)雜的實體還可以通過指定兩個或兩個對于復(fù)雜的實體還可以通過指定兩個或兩個以上的剖面以及剖面的位置來構(gòu)造實體。以上的剖面以及剖面的位置來構(gòu)造實體。也可以同時選擇多個剖面和軌跡線來構(gòu)造也可以同時選擇多個剖面和軌跡線來構(gòu)造實體，這種方法有時又叫實體混

41、成實體，這種方法有時又叫實體混成49 三維實體建模示例三維實體建模示例（AUTOCAD環(huán)境下軸承端蓋的實體建模）旋轉(zhuǎn)掃描生成的實體旋轉(zhuǎn)掃描生成的實體通過差運算形成均布孔通過差運算形成均布孔通過差運算形成端面槽通過差運算形成端面槽501.概述 2.線框建模 3.表面建模 4.實體建模 5.特征建模6.裝配建模 51實體模型不足實體模型不足：僅含實體幾何信息，缺少功能、工藝、管理等信息僅含實體幾何信息，缺少功能、工藝、管理等信息. 設(shè)計和加工所面對的往往是具有明確的工程語義的功能要素，如孔設(shè)計和加工所面對的往往是具有明確的工程語義的功能要素，如孔、槽、凸臺等，這些功能要素又稱之為、槽、凸臺等，這些

42、功能要素又稱之為特征特征，它不僅包含了確定的，它不僅包含了確定的幾何形幾何形狀信息狀信息，而且還含有如材料、尺寸公差和，而且還含有如材料、尺寸公差和形位公差、粗糙度、裝配要求以形位公差、粗糙度、裝配要求以及工藝、管理等各種屬性及工藝、管理等各種屬性。特征建模的概念特征建模的概念特征：特征：從工程對象概括和抽象出來的具有從工程對象概括和抽象出來的具有工程語義的功能要素工程語義的功能要素。特征建模：特征建模：通過特征及其集合來定義、描述零件模型的過程。通過特征及其集合來定義、描述零件模型的過程。 特征建模特征建模是彌補實體建模所存在的不足而產(chǎn)生的一種新建模方法，它是彌補實體建模所存在的不足而產(chǎn)生的

43、一種新建模方法，它在實體模型基礎(chǔ)上抽取了在實體模型基礎(chǔ)上抽取了結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征特征要素要素，對設(shè)計對象進行更為豐富的描述，對設(shè)計對象進行更為豐富的描述和操作和操作，易于理解和使用，為后續(xù)作業(yè)過程提供充分的工程和工藝信息，易于理解和使用，為后續(xù)作業(yè)過程提供充分的工程和工藝信息，是是實現(xiàn)實現(xiàn)CAD/CAM集成化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)集成化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)。525. 特征建模特征建模l特征建模概述特征建模概述 l特征建模分類特征建模分類 l特征間的關(guān)系特征間的關(guān)系 l特征建模方法特征建模方法l不同應(yīng)用域特征的映射不同應(yīng)用域特征的映射 特征建模特征建模是建立在實體建模基礎(chǔ)上，利用特征的概念面向是建立在實體建

44、?；A(chǔ)上，利用特征的概念面向整個產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造過程進行設(shè)計的建模方法整個產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造過程進行設(shè)計的建模方法 不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的非幾何信息，而且描述這些信息之間關(guān)系不僅包含與生產(chǎn)有關(guān)的非幾何信息，而且描述這些信息之間關(guān)系 535.1特征建模概述特征建模概述特征反映設(shè)計者和制造者的意圖：特征反映設(shè)計者和制造者的意圖： 從從設(shè)計設(shè)計角度看，特征分為設(shè)計特征、分析特征、管理特征角度看，特征分為設(shè)計特征、分析特征、管理特征 從從造型造型角度看，特征是一組具有特定關(guān)系的幾何或拓撲元素角度看，特征是一組具有特定關(guān)系的幾何或拓撲元素 從從加工加工角度看，特征被定義為與加工、操作和工具有關(guān)的零部角度

45、看，特征被定義為與加工、操作和工具有關(guān)的零部件形式及技術(shù)特征件形式及技術(shù)特征 特征的定義特征的定義特征建模系統(tǒng)構(gòu)成體系特征建模系統(tǒng)構(gòu)成體系 ISTIST 零件零件 形狀特征模型形狀特征模型 幾何幾何/ /拓撲拓撲材料特征模型材料特征模型 精度特征模型精度特征模型 管理特征模型管理特征模型 技術(shù)特征模型技術(shù)特征模型 IST IST ISTIST ISTIST ISTIST ISTIST ISTIST- -從屬關(guān)系從屬關(guān)系 幾何層幾何層特征層特征層 REF REF REF REF REFREF- -引用關(guān)系引用關(guān)系 REF REF 零件層零件層 零件信息模型零件信息模型541)形狀特征模型 形狀特

46、征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓撲信息息、拓撲信息 主特征用來構(gòu)造零件的基本幾何形體 根據(jù)特征形狀復(fù)雜程度分為簡簡單主特征單主特征和宏特征宏特征 圓孔 錐孔 平鍵槽 弧形槽 T形槽 擋圈槽 簡單主特征 宏特征 簡單輔特征 復(fù)制特征 組合特征 圓柱體 圓錐體 長方體 輪轂 輪幅 盤 孔 螺紋 槽 花鍵 周向均布孔 陣列孔 輪緣 同軸孔 中心孔 圓柱齒輪輪緣 V 帶輪輪緣 零件形狀特征的分類 5.2 特征分類特征分類55形狀特征模型 形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特

47、征，主要包括幾何信息、拓撲信息息、拓撲信息圓孔 錐孔 平鍵槽 弧形槽 T形槽 擋圈槽 簡單主特征 宏特征 簡單輔特征 復(fù)制特征 組合特征 圓柱體 圓錐體 長方體 輪轂 輪幅 盤 孔 螺紋 槽 花鍵 周向均布孔 陣列孔 輪緣 同軸孔 中心孔 圓柱齒輪輪緣 V 帶輪輪緣 零件形狀特征的分類 如盤類零件、輪類零件的輪幅和輪轂等，基本上都是如盤類零件、輪類零件的輪幅和輪轂等，基本上都是由宏特征及附加在其上的輔助特征（如孔、槽等）由由宏特征及附加在其上的輔助特征（如孔、槽等）由一個宏特征構(gòu)成。宏特征的定義可以簡化建模過程，一個宏特征構(gòu)成。宏特征的定義可以簡化建模過程，避免各個表面特征的分別描述，并且能反

48、映出零件的避免各個表面特征的分別描述，并且能反映出零件的整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計功能和制造工藝。整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計功能和制造工藝。 宏特征，宏特征，指具指具有相對固定的有相對固定的結(jié)構(gòu)形狀和加結(jié)構(gòu)形狀和加工方法的形狀工方法的形狀特征，其幾何特征，其幾何形狀比較復(fù)雜，形狀比較復(fù)雜，而又不便于進而又不便于進一步細分為其一步細分為其它形狀特征的它形狀特征的組合。組合。 56形狀特征模型 形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓撲信息息、拓撲信息圓孔 錐孔 平鍵槽 弧形槽 T形槽 擋圈槽 形狀特征 簡單主特征 宏特征 簡單輔特征 復(fù)制特征 組

49、合特征 圓柱體 圓錐體 長方體 輪轂 輪幅 盤 孔 螺紋 槽 花鍵 周向均布孔 陣列孔 輪緣 同軸孔 中心孔 圓柱齒輪輪緣 V 帶輪輪緣 零件形狀特征的分類 依附于主特征上的幾何形狀特征 主特征的局部修飾，反映零件幾何形狀的細微結(jié)構(gòu)57形狀特征模型 形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信形狀特征是描述零件或產(chǎn)品的最主要的特征，主要包括幾何信息、拓撲信息息、拓撲信息圓孔 錐孔 平鍵槽 弧形槽 T形槽 擋圈槽 形狀特征 簡單主特征 宏特征 簡單輔特征 復(fù)制特征 組合特征 圓柱體 圓錐體 長方體 輪轂 輪幅 盤 孔 螺紋 槽 花鍵 周向均布孔 陣列孔 輪緣 同軸孔 中心孔 圓柱齒輪輪

50、緣 V 帶輪輪緣 零件形狀特征的分類 組合特征組合特征由簡單輔特征組合而成 復(fù)制特征復(fù)制特征由同類型輔特征按一定規(guī)律在空間不同位置上復(fù)制而成 58從幾何形狀角度，又有從幾何形狀角度，又有： 通道通道：與已存在的形狀特征兩端相交的被減體。：與已存在的形狀特征兩端相交的被減體。 凹陷凹陷：與已存在的形狀特征一端相交的被減體。：與已存在的形狀特征一端相交的被減體。 凸起凸起：與已存在的形狀特征一端相交的附加體。：與已存在的形狀特征一端相交的附加體。特征建模系統(tǒng)特征建模系統(tǒng)：拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特征、 混成特征、孔特征、倒角特征、抽殼特征混成特征、孔特征、倒角特征、抽

51、殼特征等。等。STEPSTEP將形狀特征分為體特征、過渡特征和分布特征將形狀特征分為體特征、過渡特征和分布特征： 體特征體特征：構(gòu)造零件主體形狀特征，如凸臺、孔、圓柱、矩形體等。：構(gòu)造零件主體形狀特征，如凸臺、孔、圓柱、矩形體等。 過渡特征過渡特征：如倒角、圓角、退刀槽、鍵槽等，一般：如倒角、圓角、退刀槽、鍵槽等，一般附屬于主特征之上。附屬于主特征之上。 分布特征分布特征：如圓周均布孔、陣列分布孔等。：如圓周均布孔、陣列分布孔等。592)精度特征模型表達零件的精度信息，包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度表達零件的精度信息，包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度 形狀公差的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 特征標識特征標識

52、形狀公差名形狀公差名公差值公差值公差等級公差等級實體狀態(tài)實體狀態(tài)被測幾何要素被測幾何要素表面粗糙度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 材料獲取方式材料獲取方式評定參數(shù)名評定參數(shù)名評定參數(shù)值評定參數(shù)值被測幾何要素被測幾何要素幾何要素幾何要素 幾何要素幾何要素 - 枚舉數(shù)據(jù)類型 - 整型數(shù)據(jù)類型 - 實型數(shù)據(jù)類型 指針 5. 特征建模特征建模60材料特征模型包括材料信息和熱處理信息材料特征模型包括材料信息和熱處理信息 熱處理信息包括熱處理方式、硬度單位和硬度值的上、下限熱處理信息包括熱處理方式、硬度單位和硬度值的上、下限 材料信息包括材料名稱、牌號、和力學(xué)性能參數(shù)材料信息包括材料名稱、牌號、和力學(xué)性能參數(shù)材料名材料名力學(xué)

53、性能參數(shù)力學(xué)性能參數(shù)性能上限值性能上限值性能下限值性能下限值熱處理方式熱處理方式熱處理工藝名熱處理工藝名硬度單位硬度單位最高硬度值最高硬度值最低硬度值最低硬度值被測幾何要素被測幾何要素熱處理特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 材料特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) - 字符數(shù)據(jù)類型 - 枚舉數(shù)據(jù)類型 - 整型數(shù)據(jù)類型 - 實型數(shù)據(jù)類型 指針 5. 特征建模特征建模614)管理特征模型零件類型零件類型零件名零件名圖號圖號GTGT碼碼件數(shù)件數(shù)材料名材料名設(shè)計者設(shè)計者設(shè)計日期設(shè)計日期其它其它- 字符數(shù)據(jù)類型 - 枚舉數(shù)據(jù)類型 管理特征主要是描述零件的總體信息和標題欄信息，如零件管理特征主要是描述零件的總體信息和標題欄信息，如零件名

54、、零件類型、名、零件類型、GTGT碼、零件的輪廓尺寸碼、零件的輪廓尺寸( (最大直徑、最大長度最大直徑、最大長度) )、質(zhì)量、件數(shù)、材料名、設(shè)計者、設(shè)計日期質(zhì)量、件數(shù)、材料名、設(shè)計者、設(shè)計日期 管理特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5. 特征建模特征建模625)技術(shù)特征模型 技術(shù)特征模型的信息包括技術(shù)特征模型的信息包括零件的技術(shù)要求和特性表零件的技術(shù)要求和特性表 這些信息沒有固定的格式和內(nèi)容，很難用統(tǒng)一的模型來描述這些信息沒有固定的格式和內(nèi)容，很難用統(tǒng)一的模型來描述 描述零部件有關(guān)裝配的信息，如零件的配合關(guān)系、裝配關(guān)系描述零部件有關(guān)裝配的信息，如零件的配合關(guān)系、裝配關(guān)系 6)6)裝配特征模型裝配特征模型5.

55、特征建模特征建模63 繼承關(guān)系構(gòu)成特征之間層次聯(lián)系，繼承關(guān)系稱AKO（A-Kind-of）關(guān)系，如特征與形狀特征之間的關(guān)系。 特征類與特征實例之間關(guān)系稱為INS（Instance）關(guān)系，如某一具體的圓柱體是圓柱體特征類的一個實例，它們之間反映了INS關(guān)系 5.3特征間的關(guān)系特征間的關(guān)系 特征類特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶厥顷P(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬ㄕ鞲爬?特征實例特征實例是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個成員成員 特征類之間、特征實例之間、特征類與特征實例之間關(guān)系：繼承關(guān)系 鄰

56、接關(guān)系 從屬關(guān)系 引用關(guān)系 64 CONT（Connect-To）反映形狀特征之間的相互位置關(guān)系。 構(gòu)成鄰接聯(lián)系的形狀特征之間狀態(tài)可共享，如一根階梯軸，每相鄰兩個軸段之間的關(guān)系就是鄰接關(guān)系，其中每個鄰接面的狀態(tài)可共享 特征間的關(guān)系特征間的關(guān)系特征類之間、特征實例之間、特征類與特征實例之間關(guān)系：繼承關(guān)系 鄰接關(guān)系 從屬關(guān)系 引用關(guān)系 特征類特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶厥顷P(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬ㄕ鞲爬?特征實例特征實例是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個成員成員 65 IST（Is

57、-Subordinate-To）表示形狀特征之間的依從或附屬關(guān)系。 從屬的形狀特征依賴于被從屬的形狀特征而存在，如倒角附屬于圓柱體 特征間的關(guān)系特征間的關(guān)系特征類之間、特征實例之間、特征類與特征實例之間關(guān)系：繼承關(guān)系 鄰接關(guān)系 從屬關(guān)系 引用關(guān)系 特征類特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶厥顷P(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬ㄕ鞲爬?特征實例特征實例是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個成員成員 66 REF（Reference）描述形狀特征之間作為關(guān)聯(lián)屬性而相互引用的聯(lián)系。 引用聯(lián)系主要存在于形狀

58、特征對精度特征、材料特征的引用特征間的關(guān)系特征間的關(guān)系特征類之間、特征實例之間、特征類與特征實例之間關(guān)系：繼承關(guān)系 鄰接關(guān)系 從屬關(guān)系 引用關(guān)系 特征類特征類是關(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶厥顷P(guān)于特征類型的描述，是具有相同信息性質(zhì)或?qū)傩缘奶卣鞲爬ㄕ鞲爬?特征實例特征實例是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個是對特征屬性賦值后的一個特定特征，是特征類的一個成員成員 675.4 5.4 特征建模方法特征建模方法6869705.5 5.5 不同應(yīng)用域特征的映射不同應(yīng)用域特征的映射特征視域特征視域：設(shè)計特征域、分析特征域、工藝特征域、 制造特征域、裝配特征域等。隨著視域的不

59、同，將導(dǎo)致對產(chǎn)品特征模型的不同理解。 不同視域?qū)δＰ屠斫獾牟町惒煌曈驅(qū)δＰ屠斫獾牟町?71設(shè)計特征向制造特征的映射設(shè)計特征向制造特征的映射: : 直接映射直接映射 若設(shè)計特征與加工特征相一致，無需轉(zhuǎn)換，直接映射。若設(shè)計特征與加工特征相一致，無需轉(zhuǎn)換，直接映射。 共軛映射共軛映射 若設(shè)計特征與加工特征無明顯一致性，但功能密切相若設(shè)計特征與加工特征無明顯一致性，但功能密切相關(guān)，可進行共軛映射，如將凸特征轉(zhuǎn)化凹特征。關(guān)，可進行共軛映射，如將凸特征轉(zhuǎn)化凹特征。 特征識別特征識別 對領(lǐng)域知識有較強依賴性特征，且沒有任何明顯對應(yīng)對領(lǐng)域知識有較強依賴性特征，且沒有任何明顯對應(yīng)關(guān)系，須用特征識別方法（特征面鄰接圖）確定制造特征。關(guān)系，須用特征識別方法（特征面鄰接圖