5第五章特征建模解析

在形状特征组成的要素上。形状特征的多级抽象表达为精度特征、材料等特征
的表达提供了可能。
形状特征又分为主形状特征和辅助形状特征。主形状特征用于构造零件的
总体形状结构，而辅助形状特征则用于对主特征的局部进行修饰。
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2、精度特征（Precysion features）
用于描述几何形状和尺寸许可变动量或误差。 3、材料特征（material features） 用于描述材料的类型与性能及热处理信息。 4、装配特征（Assembly features） 用于表达零件在装配过程中需要使用的信息。 5、性能分析特征（Analysis features） 用于表达零件在性能分析时所使用的信息。 6、附加特征（additional features） 用于表达一些与上述特征无关的零件的其他信息，如GT码等，有时也称 为管理信息。
：形状特征集 ：精度特征集
F2
F3 ：材料特征集
F4 ：装配特征集 F5 ：性能，相应的特征建模系统的特征空间为一个6维特征空间。
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2、特征集的映射 1）设计级形状特征集到制造级形状特征的映射（即函数关系） 对于设计和制造（包括检测）这两个阶段，特征空间的定义是有差
别的，这主要表现在形状特征集的定义不同。对于设计阶段，形状特
征集的应用是基于实体的，而在制造（包括检测）阶段，形状特征集
的应用是基于表面的。因此就存在设计级和制造级两类特征空间，且
有：
n n Fdes Fmanuf
从工程意义上来看，设计级形状特征集和制造级形状特征集的映射关 系实际上指出了形状特征的分解、识别等关系，进而阐述了形状特征在
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§5.2.2特征的分类 特征造型特征是指那些实际构造零件的特征； 面向过程的特征是指那些与生产制造环境有关的特征，它并不实际参与几何形状的 构造。 造型特征又进一步分为基本特征和二次特征。 基本特征指的是构成零件主要形状的设计用基本特征，并以参数化形式存存储 在特征库中，是通过特征的一些属性参数来表示整个数据库实体的隐式表达法，它 用最少的信息来定义形状特征，是一种简明的表达方法。由于采用参数化，而不是 将形状信息组织进行数据结构中，所以更易为后续应用所控制和操作。 二次特征则是指用来修改基本特征的特征，它有正负之分。正特征用来描述凸
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§5.2.3特征的映射
1、特征集和特征空间 1）特征集的定义（features set） 特征集是由某些具有某种共同特点的特征个体所组成的集体。
F f i | i N
其中 F 为特征集， f 为特征集中的一个个体，为整数集。
i
2）特征空间的定义 特征空间是由n个线性无关的特征集的笛卡尔积构成的。 设F , F
台、筋板等，负特征则用来描述孔、槽之类的形体。对于每一个二次特征，其工艺
参数的形状公差、尺寸公差、粗糙度等可由相应的属性加以描述。
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1、形状特征（form features）
用于描述某一有一定工程意义的几何形状信息，是产品信息模型中最主要
的信息之一。
形状特征是其它非几何信息的载体，非几何特征信息作为属性或约束附加
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,....Fn 为特征集，且： ( f1 , f 2 , f 3 ,... f n ) | f1 F1 , f 2 F2 ,..., f n Fn
则：
F F 1F 2 ... F n
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为特征集的n维欧氏空间，简称特征空间。
特征建模系统对应的特征集合可归纳为：
F1
是环境下某种功能的反映。
基于特征的产品建模是指通过计算机模型化处理，将工程图纸所表达的产品信 息抽象为特征的有机集合，使特征作为产品定义的基本单元。该模型不仅能够支持 各种工程应用活动所需的产品定义数据，而且能够提供符合人们思维的高层次工程 描述术语，并反映设计师的设计、制造意图。 以特征作为建模基本元素来描述产品的方法叫做基于特征的建模技术，它以特 征、属性、子属性或基元作为基本元素来替代几何元素体，如面、线和点来描述设 计对象。
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§5.2 特征造型的概念 §5.2.1 特征的定义 特征是具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体，它对应零件上的一
个或多个功能，能够被固定的加工方法加工成型。
特征是一组与零件描述相关的信息集合，其中描述可以是出于设计或制造、检 测、管理等目的。在不同环境下，存在着不同的信息集合。所以特征又可以被看成
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§5.1.2特征造型系统应该具备的功能 1、具有参数化设计功能，用以提高系统的修改性能； 2、基于特征设计的思想 几何建模系统从一开始就要求进行详细的设计，所有的面、边、点以及拓 扑信息都要有，要求得过分细致，而没有注意概念设计。此外基于特征的设计， 从一开始就将一些工艺信息，如公差、光洁度、槽等构建在自己的模型中， CAPP和CAM系统只需从中提取，而不用重建，方便了系统的信息集成和共享。 3、采用通用的数据库交换标准 采用新的数据库传输标准，产品模型数据交换标准STEP，它具有形状特征、 尺寸公差、工艺信息等信息代码，保证了所传输的数据的全面性和准确性。
第五章 特征建模
§5.1 概述 20世纪80年代以来，为了满足CIMS技术发展的需要，人们一直在研究更完整的 描述设计对象的实体建模技术，这种技术对几何模型的定义不仅限于名义形状的描 述，还应包括规定的公差、表面处理以及其它制造信息和类似的几何处理。这种包 含制造等信息的建模方法被成为特征建模。基于特征的建模技术被称为特征造型技 术（Feature Technology）。特征建模技术属于几何建模技术的下一代发展，它克 服了几何建模技术的缺陷，是一种理想的产品模型。
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§5.1.1传统几何造型中存在的问题 几何建模在对几何形体的描述中只包含了几何信息，在工程应用中存在以 下问题： 1、不完备的数据库 仅用来定义几何形体，而难以将有关零件的粗糙度、公差、材料、表面特 征等信息存入数据库，而这些信息是定义零件的重要部分。 2、抽象层次不一致 用低层次的实体，如点、线、面或含有立体基和布尔算子的二叉树来表示 零件，从而难以从模型的数据库中识别出零件的工艺信息。 3、设计环境欠佳，有待改善