CADCAM建模技术及产品数据模型
基于CADCAM技术的机械零部件设计与优化
基于CADCAM技术的机械零部件设计与优化在当今科技日新月异的背景下，计算机辅助设计与制造（CADCAM）技术在机械零部件设计与优化领域发挥了重要作用。
通过利用CADCAM技术，工程师们可以更加高效、精确地进行零部件设计与优化，从而提高产品质量、降低生产成本并缩短产品开发周期。
本文将就CADCAM技术在机械零部件设计与优化中的应用进行探讨。
首先，CADCAM技术可以帮助工程师们进行机械零部件的三维建模。
通过使用专业的CAD软件，工程师们可以在计算机上建立真实、精确的零部件模型，包括各种几何形状、尺寸和特征。
这种三维建模的优势在于，工程师们可以更加方便地观察和修改设计，避免了传统手绘图纸所带来的工作不便和错误。
同时，三维建模还可以为后续的分析和优化提供基础。
其次，CADCAM技术使得机械零部件的分析和仿真更加容易。
在传统的设计过程中，工程师们需要通过实验或者制造样件来评估零部件的性能和强度。
而借助于CADCAM技术，工程师们可以在计算机上进行各种仿真分析，例如应力分析、热力学分析和流体力学分析等。
通过这些仿真分析，工程师们可以更早地发现问题、改进设计，并且避免了实验过程中的大量时间和资源浪费。
同时，仿真分析还可以为优化设计提供数据支持，使得零部件的设计更加合理和可靠。
另外，CADCAM技术还支持机械零部件的优化设计。
在传统设计过程中，工程师们通常采用试错法，通过多次尝试和修改来不断改进设计。
而CADCAM技术则可以通过优化算法来实现自动优化设计。
通过设定设计目标和约束条件，CADCAM软件可以自动搜索最优解，并给出满足设计要求的最佳设计方案。
这不仅节省了大量的设计时间和人力成本，还可以提高设计效率和设计质量。
最后，CADCAM技术还支持机械零部件的制造和加工。
通过使用CAM软件，工程师们可以将设计模型转化为机床程序，实现零部件的数控加工。
CAM软件可以根据设计模型自动生成刀具路径、加工顺序和进给速度等信息，并生成相应的机床代码。
CADCAM与数控技术综合实验零件图
实验总结：总结实验过程 中的问题和经验
实验结果和结论
• 实验结果：通过CADCAM软件进行零件设计，并使用数控技术进行加工制造，成功完成了零件的加工和装配。 • 结论：CADCAM与数控技术综合实验可以有效地提高零件设计和制造的效率和质量，为实际生产提供了有力
的支持。 以下是用户提供的信息和标题： 我正在写一份主题为“CADCAM与数控技术综合实验零件图”的 PPT,现在准备介绍“CADCAM与数控技术综合实验”,请帮我生成“实验目的”为标题的内容 实验目的
CADCAM技术的组成 CADCAM技术的发展历程
CADCAM技术应用领域
机械制造领 域
电子工业领 域
汽车工业领 域
建筑行业领 域
航空航天领 域
其他领域
CADCAM技术发展趋势
智能化：利用人 工智能和机器学 习技术提高 CADCAM系统 的自动化程度
集成化：实现 CADCAM系统 与其他制造系统 的无缝集成，提 高生产效率
单击此处输入你的智能图形项正文，文字是您思想的提 炼，请尽量言简意赅的阐述观点
CAM编程：根据加工工艺方案，利用CAM软件进行数控编程，生成数控加工代 码。
单击此处输入你的智能图形项正文，文字是您思想的提 炼，请尽量言简意赅的阐述观点
数控机床操作：将生成的数控加工代码传输到数控机床，进行零件的加工操作。 以上内容仅供参考，具体实践操作需要根据实际情况进行调整和优化。
案例四：其他类型零件图
齿轮类零件图：介绍齿轮的设计原理、加工方法及在CADCAM软件中的建模过程。
箱体类零件图：分析箱体类零件的结构特点、加工工艺及在CADCAM软件中的建模技巧。
模具类零件图：探讨模具的设计要求、结构特点及在CADCAM软件中的建模方法。
CADCAM在企业的运用分析1
CAD\CAM在生产性企业的运用分析0 前言从科学的角度看，设计与制造的过程是一个关于产品信息的产生、处理、交换和管理的过程。
人们利用计算机作为主要技术手段，对产品从构思到投放市场的整个过程中的信息进行分析和处理，生成和运用各种数字信息和图形信息，进行产品的设计与制造。
CAD/CAM技术不是传统设计、制造流通和方法的简单映像，也不是局限在个别步骤或环节中部分地使用计算机作为工具，而是将计算机科学与工程领域的专业技术以及人的智慧和经验以现代的科学方法为指导结合起来，在设计、制造的全过程中各尽所长，尽可能地利用计算机系统来完成那些重复性高、劳动量大、计算复杂以及单纯靠人工难以完成的工作，辅助而非代替工程技术人员完成整个过程，以获得最佳效果。
1 我国机械制造业发展的趋势及对CAD/CAM技术的要求二十一世纪初的机械制造业，总的发展趋势为:柔性化、灵捷化、智能化、信息化(网络化) 。
信息产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将由信息主导，并采用先进生产模式、先进制造技术、先进组织管理方式的全新机械制造业。
其中:柔性化是使工艺装备与工艺路线能适于生产各种产品的需要，能适于迅速更换工艺、更换产品的需要。
灵捷化是使生产推向市场的准备时间缩为最短，使机械制造厂的机制能灵活转向。
智能化是柔性自动化的重要组成部分，也是柔性自动化的新发展和延伸，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。
信息化是使机械制造业不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。
因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。
再者，制造技术也向着超精密加工、微型机械制造、超高速切削等方向发展。
超精密加工技术、微型机械加工、微细电火花加工EDM、等离子加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、超高速加工等技术的实现，为生产效率的快速提高奠定了良好的基础。
同时，制造技术也在不断地对高科技进行综合利用，需将工程数学、激光学、微电子技术、计算机技术、控制论、生物学、材料科学、管理科学、信息科学、以及人文科学等知识综合利用。
CADCAM技术
1、CAD:即计算机辅助设计，指工程技术人员利用计算机及辅助工具来完成产品设计的各项过程。
2、CAM：即计算机辅助制造，广义上认为是指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动；狭义上通常是指NC程序编制。
3、CAPP:计算机辅助工艺过程设计，指工艺人员借助于计算机，根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案。
4、CAD/CAM系统功能：（1）产品几何建模，（2）产品模型的工程分析处理：a.运动学、动力学分析，b有限元分析，c.优化设计（3）工程图绘制，（4）辅助制定工艺规程，（5） NC自动编程，（6）加工过程住址模拟，（7）工程数据管理。
CAD/CAM作业过程：（1）创意构思，（2）计算机辅助设计与分析，（3）快速原型制造，（4）计算机辅助工艺规划，（5）计算机辅助编程，（6）虚拟制造。
5、CAD/CAM系统的组成：由硬件、软件和设计者组成的人机一体化系统，硬件为系统运行的基础，软件为系统的核心。
硬件的输入/输出、软件的三个层次：硬件：键盘、鼠标、图像扫描仪、三坐标测量设备、数据手套、其他输入设备。
输出设备：图显示器、打印机、自动绘图机、立体显示器、三维打印机。
软件：计算机操作系统、支撑软件、应用软件。
6、计算机发展的4个趋势：（1）集成化（2）网络化（3）智能化（4）虚拟化7、CAD/CAM硬件满足的要求：（1）强大的图形处理功能，（2）大外存储存容量，（3）友好方便的人机交互功能，(4)良好的通信联网功能。
8、数据结构：指相互之间存在一种或多种特定关系的数据数据元素的集合。
即数据之间的关系。
9、数据结构包含：（1）数据的逻辑结构描述数据时间的逻辑关系，而独立于数据的存储介质之外。
（2）数据的存储结构描述数据在计算机存储设备上的表示方法及相互关系。
（3）数据的操作运算线性表：是一种最常用、最简单的数据结构，它是几个类型相同的元素组成的有限序列。
CADCAM课后习题答案
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。
CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。
CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。
4CADCAM建模技术
4CADCAM建模技术CADCAM建模技术4 CAD/CAM建模技术建模技术建模技术是将现实世界中的物体及其属性转化为计算机内部数字化表达的原理和方法。
CAD/CAM中部数字化表达的原理和方法。
在CAD/CAM中，建模技术是定义产品在计算机内部表示的数字模型、数字信息以及图定义产品在计算机内部表示的数字模型、形信息的工具，是产品信息化的源头，它为产品设计分析、形信息的工具，是产品信息化的源头，它为产品设计分析、工程图生成、数控加工编程与加工仿真、工程图生成、数控加工编程与加工仿真、数字化加工与装配中的碰撞干涉检查、配中的碰撞干涉检查、生产过程管理等提供有关产品的信息描述与表达方法，息描述与表达方法，是实现计算机辅助设计与制造的前提条件，也是实现CAD/CAM一体化的核心内容。
条件，也是实现CAD/CAM 一体化的核心内容。
CAD/CAM一体化的核心内容CADCAM建模技术4 CAD/CAM建模技术建模技术概述线框建模表面建模实体建模特征建模CADCAM建模技术4.1 概述建模的基本概念几何建模与特征建模CAD/CAM建模的基本要求建模的基本要求CADCAM建模技术4.1.1 建模的基本概念计算机内部表示就是决定在计算机内部采用什么样的数字化模型来描述、存储和表达现实世界中的物体及其相就是决定在计算机内部采用什么样的数字化模型来描述、存储和表达现实世界中的物体及其相关的属性。
关的属性。
产品数据模型将设计人员对产品或零部件的设计思想和工程信息以具有一定结构的数字化模型方式存储在计将设计人员对产品或零部件的设计思想和工程信息以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内部，经过适当转换提供给生产过程各个环节使用的产品模型，称为产品数据模型。
算机内部，并经过适当转换提供给生产过程各个环节使用的产品模型，称为产品数据模型。
模使用的产品模型产品数据模型型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。
型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。
CAD-CAPP-CAM集成的关键技术
CAD/CAPP/CAM集成的关键技术1.产品的建模技术为了实现信息的高度集成，产品的建模是非常重要的。
一个完善的产品设计模型是CAD/CAPP/CAM系统进行信息集成的基础，也是CAD/CAPP/CAM系统中共享数据的核心，传统的基础基于实体造型的CAD系统仅仅是几何形状的描述、难以在模型中表达特征及公差、精度、表面粗糙度和材料热处理等工艺信息，从而导致CAD/CAPP/CAM系统集成的困难，基于特征的产品定义模型不仅能支持设计与制造各阶段所需的产品定义（几何信息、工艺和加工信息），而且还提供符合人们思维方式的高层次工程描述语—特征，是目前被认为最适合于CAD/CAPP/CAM集成系统的产品描述方法。
因此，产品的特征建模技术已成为集成过程中必须研究和解决的一项关键技术。
2.存储和处理公用信息的工程数据库技术目前在商业领域广泛应用的数据克管理系统大多是用于处理商用事务数据的，对于处理数量大、形式多样、结构烦琐、关系复杂、活动规律差、动态的CAD/CAM过程中的工程数据，还不能满足要求。
而已有的CAD/CAM集成系统，主要是通过文件来实现CAD与CAM之间的数据交换的。
不同子系统的文件之间要通过数据接口转换，传输效率不高。
为了提高数据传输效率和系统的集成化程度，保证各子系统之间数据的一致性、可靠性和数据共享，尽量避免数据文件和格式转化，消除数据冗余，应努力建立能处理复杂工程数据的数据管理环境。
因此，研究和采用工程数据库管理方法将成为开发新一代CAD/CAPP/CAM—体化系统的又一关键，也是系统集成的核心。
3.进行数据交换的借口技术数据交换的任务是，在不同的计算机之间，不同的操作系统之间，不同的数据库之间和不同的应用软件之间进行数据通信。
由于历史上各种CAD、CAM系统，甚至同一系统中的各功能模块在最初开发过程中的”孤岛”现象，导致可它们的机内数据表示格式不统一，使不同系统间、不同模块间的数据交换难以进行，影响了用户应用软件效益的发挥。
CADCAM集成制造系统概述
CADCAM集成制造系统概述简介CADCAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）集成制造系统是一种通过计算机技术将产品设计与制造过程相结合的系统。
它将计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）集成在一起，实现从设计到制造的无缝连接。
本文将介绍CADCAM集成制造系统的基本概念、功能和应用，并探讨其在制造业中的作用和前景。
基本概念CADCAM集成制造系统是一种利用计算机技术实现产品设计和制造一体化的系统。
CADCAM系统通过CAD软件生成三维模型，并将其与制造过程相结合，通过CAM软件将设计转化为制造指令。
在CADCAM 系统中，设计师可以通过CAD软件创建产品的几何模型，并对其进行修改和优化。
而制造工程师可以通过CAM软件将设计模型转化为机器指令，并控制机器进行加工。
功能介绍CADCAM集成制造系统具有多种功能，包括但不限于以下几点：1. 三维建模CADCAM系统可以通过CAD软件进行三维建模，帮助设计师将想法转化为具体的产品模型。
设计师可以使用CAD软件创建几何模型、添加材质和质量等属性，并进行模型的修改和优化。
2. 模拟与分析CADCAM系统可以通过CAD软件进行产品的模拟和分析。
设计师可以通过模拟软件对产品进行动态分析、结构分析和流体分析等，以评估产品的性能和可靠性。
3. 制造指令生成CADCAM系统可以通过CAM软件将设计模型转化为制造指令。
制造工程师可以使用CAM软件选择适当的刀具和刀具路径，生成用于CNC机床和其他制造设备的加工指令。
4. 制造过程控制CADCAM系统可以通过与制造设备的连接，实现对制造过程的实时监控和控制。
制造工程师可以通过CADCAM系统与机床进行通信，监测加工状态、调整参数，并及时处理异常情况。
5. 资源管理CADCAM系统可以通过资源管理功能，对制造过程中的人力、设备和物料等资源进行管理和优化。
通过对资源的合理配置和计划，可以提高生产效率和降低成本。
CADCAM集成制造系统在各个制造领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 机械制造CADCAM系统在机械制造领域的应用最为广泛。
机械制造中的CADCAM技术
机械制造中的CADCAM技术CADCAM技术，即计算机辅助设计与计算机辅助制造技术，是一种将计算机科学与机械制造工艺相结合的技术。
它在机械制造领域起到了重要的作用，极大地提高了机械制造的效率与精度。
本文将从CADCAM技术的基本原理、应用案例以及发展前景等方面进行论述。
一、CADCAM技术的基本原理CADCAM技术的基本原理是通过计算机软件和硬件的协同作用，将产品设计和制造加工过程进行数字化的集成。
具体而言，CADCAM 技术包括了计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）两个方面。
CAD是指利用计算机软件辅助进行产品设计的过程。
通过CAD技术，设计人员可以通过三维建模、可视化和虚拟仿真等功能，快速、准确地完成产品设计。
CAD技术不仅可以提高设计效率，还可以进行产品优化，节省材料和成本。
CAM是指利用计算机控制机床进行加工制造的过程。
通过CAM技术，设计好的产品模型可以直接转换为机床的加工程序，并通过数控设备实现自动加工。
CAM技术的应用可以减少人为因素的干扰，提高加工精度，降低制造成本。
二、CADCAM技术在机械制造中的应用案例1. 零部件设计与制造：CADCAM技术可以帮助设计人员快速完成产品零部件的设计。
例如，在汽车制造中，工程师可以使用CAD软件设计发动机、轮胎等零部件，然后通过CAM技术将设计好的模型转化为数控机床的加工代码，实现自动化生产。
2. 刀具路径优化：在数控机床的加工过程中，CADCAM技术可以通过优化刀具路径，实现更高效、更精准的加工。
它可以考虑到机床的运动特性、材料的物理特性等因素，从而最大限度地提高加工效率和质量。
3. 工艺规划与模拟：CADCAM技术可以对整个制造过程进行数字化模拟和可视化展示。
通过模拟，制造商可以在实际加工前预先规划工艺流程，并进行工艺参数的调整和优化，以降低生产中的风险和成本。
三、CADCAM技术的发展前景随着信息技术的飞速发展，CADCAM技术也在不断演进和创新。
CADCAM建模技术
八叉树用于三维物体描述 八叉树最大优点是便于作出局 部修改及进行集合运算
计算机辅助设计与制造
空间单元表示法
算法比较简单，便于进行几何 运算及做出局部修改，常用来描 述比较复杂，尤其是内部有孔， 或具有凸凹等不规则表面的实体
要求有大量的存储空间，没有
关于点、线、面的概念，不能表 达一个物体两部分之间的关系
基本实体构造是定义和描述基本的 实体模型，包括体素法和扫描法。
计算机辅助设计与制造
体素法
用CAD系统内部构造的基本体素的实体信息（如长方体、 球、圆柱、圆环…）直接产生相应实体模型的方法
基本体素的实体信息包括基本体素 的几何参数（如长、宽、高、半径 等）及体素的基准点
计算机辅助设计与制造
扫描法
将平面内的封闭曲线沿某一路径“扫描”(平移、旋转、 放样等)形成实体模型 扫描法可形成较为复杂的实体模型
计算机辅助设计与制造
扫描变换法
扫描变换以沿着某种轨迹移 动点、曲线或曲面的概念为 基础，它要求定义移 动的形体和轨迹
形体可以是曲线、曲面或实体 轨迹应是可分析、可定义的
在扫描表示中，只要二维集合无二义性， 实体就不会有二义性
链接
计算机辅助设计与制造
几何建模技术比较
线框
数据结构 工程图 剖面图 消隐 真实感图形 物性计算 干涉检查 有限元 计算机要求 内存 点和边 较好 不可能 不可能 不可能 有限制 不行 人机交互 低 1
• 曲面建模理论严谨复杂，所以建模系统使用较复杂，并需一 定的曲面建模的数学理论及应用方面的知识 • 此种建模虽然有了面的信息，但缺乏实体内部信息，所以有 时产生对实体二义性的理解。
计算机辅助设计与制造
4. 实体建模
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第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
实体建模
定义：
实体建模是利用基本体素，如长方体、圆柱体等 通过集合运算生成复杂形体的建模技术。
体素的定义及描述
基本体素及空间位置及方向 平面轮廓扫描体 平扫体、旋转体 整体扫描
布尔运算
布尔运算：并、交、差 过程模型，可以二叉树结构表示
基本体素
决定在计算机内部采用什么样的数字化模 型来描述、存储和表达现实世界中的物体。
CAD/CAM建模技术：
研究产品数据模型在计算机内部的建立方 法、过程及采用的数据结构和算法。
建模过程：想象模型、信息模型、存储模 型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
二、 建模的方法及其发展
建模方法：
由给出的离散点数据构成光滑过渡的曲面，使曲 面通过或逼近离散点。
复杂物体型面
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
曲面建模/表面建模（2）
常用的参数曲线、曲面有：
Bezier， B-spline， Coons， NUEBS
简化曲面生成方法：
特征识别
首先进行几何设计，然后在建立的几何模型上， 通过人工交互或自动识别算法进行特征的搜索、 匹配。
特点：特征信息的提取和识别困难，仅适于简单 加工特征识别，且形状特征之间的关系无法表达。
基于特征设计/特征建模
直接采用特征建立产品模型，而不是事后再识别。 建立在三维实体建模系统的基础上，增加特征的
CAD/CAM建模技术及产品数据模型
➢基本概念 ➢几何建模技术 ➢特征建模技术 ➢集成产品数据模型及数据交换接口
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第1节 基本概念
计算机内部表示及建模技术 建模的方法及其发展
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
一、计算机内部表示及建模技术
计算机内部表示：
参数描述，基准点
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
平面轮廓扫描体
前提：封闭的平面轮廓
整体扫描
实用：
生产过程的模拟及 干涉检验，特别是 NC加工中刀具轨迹 生成和检验方面
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
几何信息
物体在欧氏空间中的形状、位置和大小；
拓朴信息
物体各分量的数目及其相互间的连接关系。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
几何信息的二义性
必须同时给出几何信息和拓扑信息
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
拓扑信息的描述
视具体要求不同选择不同的拓扑描述方法。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
空间单元表示法计算机内部表示
四叉树（二维），八叉树（三维）
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
半空间法（以CSG为基础）
数学意义：
一个平面半空间可 通过一个无限平面 和法向向量来定义。
特点
可实现局部修改 容易引进自由曲面 使CSG数据结构在
第3节 特征建模技术
特征建模的概念 特征的表示及数据结构 特征建模技术的实现和发展
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
一、特征建模的概念
1． 特征的定义 2．形状特征的分类
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
1． 特征的定义
特征：
产品开发过程中各种信息的载体，包含零件的几 何拓朴信息，设计制造等过程所需要的非几何信 息，如材料信息、尺寸、形状公差信息、表面粗 糙度信息和刀具信息等。
线框建模 曲面建模 实体建模
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三维线框模型的几何元素及存储结构
基本几何元素：
点、直线、圆弧和某些二次曲线
计算机内部描述：
边表、点表
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三维线框模型
特点：
数据结构简单、对硬件要求不高、显示响 应速度快等优点
性的基础。
结构：
特征体素层 特征体素的定义与几何建模中的 CSG中的实体单元对应。
特征面关系层 特征面的组成、面的邻接关系以及 面的作用和属性等
特征几何元素定义层
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
特征面数据结构示意图
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三、 特征建模技术的实现和发展
几何建模技术研究内容
主要研究课题：
现实世界中物体的描述方法 三维实体建模中的各种计算机内部表达模
式 发展一些关键算法 几何建模系统的某些重要应用
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
2、特征建模的概念的提出
几何模型
信息无明显的功能、结构及工程含义，提 取、识别工程信息困难。
特征（Feature）
实体建模应用场合：
运动学分析 干涉检验 机器人编程 五坐标NC铣削过程模拟 空间技术
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三维实体模型计算机内部表示法
边界表示法（BRep）
把物体定义为封闭的边界表面围成的有限 空间，形体可通过边界来表示，面通过边、 边通过点、点通过三个坐标值来定义。
几何建模、特征建模、全生命周期建模
产品信息数据模型：
几何模型（二维、三维线框、曲面、实体）、特 征模型、集成产品模型、智能模型及生物模型等
建模方法的发展
几何建模 特征建模概念的提出
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
1、几何建模的定义
几何建模方法
物体的描述和表达是建立在几何信息和拓 朴信息处理基础上的。
(1) 线性拉伸面 (2) 直纹面 (3) 旋转面 (4) 扫描面
曲面模型可以为其它应用场合继续提供数据：
有限元网格的划分、三坐标或五坐标NC编程、计 算和确定刀具运动轨迹
为反求工程（RE）的CAD建模提供基础。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三次Bezier曲线及双三次曲面
形状特征分类；
制造方法：铸、锻、焊、机加工等特征 零件类型：轴盘类、板块类、箱体类等特征 设计过程：基特征、正特征和负特征、主特征和
辅助特征 复杂程度：简单特征、复合特征
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
二、 特征的表示及数据结构
特征需表示的信息：
特征体素 特征造型中进行布尔运算的单元， 特征面及拓朴信息 建立特征之间关系及工程属
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
构造立体几何法（CSC）
基本思想
通过基本体素及它们的集合运算进行表示， 即通过布尔模型生成二叉树结构表示
CSG法与BRep法的主要区别
CSG法计算机存储过程模型，强调各体素 进入拼合时的原始状态。
BRep法强调拼合后的结果。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
特征表达如下：
产品特征 ＝ 形状特征＋工程语义信息 语义信息：
静态信息: 描述特征形状、位置属性数据； 规则和方法: 确定特征功能和行为； 特征关系: 描述特征间相互约束关系
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
2．形状特征的分类
特征分类标准：
每一类特征都是零件设计的基本功能单元，同时 其方法和制造手段基本上一致。
计算机辅助绘图、回转体零件数控编程
弱点：
零件的各个视图是相互独立产生的，无整体信息 模型，当一个视图改变时，其它视图不可能自动 改变。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三维几何建模系统
三维建模类型：
线框建模、表面建模、实体建模
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
三维几何建模技术
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
几何建模系统分类
二维几何建模系统 三维几何建模系统
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
二维几何建模系统
类型
边式：只描述轮廓边，通过不同类型轮廓边的相 互顺序实现绘图目的。
面式：将封闭轮廓边包围的范围定义成平面，作 为整体来处理。
适用范围：
描述信息，建立特征库，并将几何信息与非几何 信息描述在一个统一的模型中，设计时将特征库 中预定义的特征实例化。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
特征建模技术的特点
从设计角度
扩大了建模体素的集合，方便设计，为设 计高效率、标准化、系列化提供条件；
从加工角度
特征对应着一定的加工方法，简化CAPP 决策逻辑，同时可将加工方法与特征封装 实现了程序的结构化、模块化、柔性化。
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
边界表示法的特点
边界表示法的优点在于含有较多的关于 面、边、点 及其相互关系的信息，可 通过人机交互对物体模型进行局部修改
有关物体生成原始信息，基本体定义， 如何拼合等无法提取
描述所需信息量较大，信息冗余。
面边的两次存储
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
4.4 集成产品数据模型及数据交换接口
CAD/CAM资源共享需：
统一的产品数据模型定义体系 统一的产品数据交换标准 集成产品数据模型 产品数据交换接品的标准
第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型
一、 集成产品数据模型
定义：
与产品有关的所有信息构成逻辑单元，包 括产品的生命周期内有关的全部信息，且 在结构上能清楚表达信息的关联。
不存在内外表面的区别，信息不完整，存 在多义性。不能自动进行可见性检验及消 隐。