04 特征建模技术 1

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第4章特征建模技术

第4章特征建模技术

特征技术的目标在于设计与制造的共享,应该说在这个方面,特征技术只建立了一种实 现的基础,要完全自动地将设计模型转换为制造实现的输入还很困难,需要开发相应的程序。
特征技术的运用对于 CAD 软件本身却有另外一番意义,特征作为具有工程背景的几何 单元,它的组合已经超越了传统布尔运算的减加并差,而是延伸为一种特征类型、参数和建 立时序三者共同决定产品形态的高级组合方式。
方法。通过对属性的描述,记录相应的功能信息、制造信息以及特征间的相互关联,其特点 是参数化、尺寸驱动、系统各特征完全关联。
综上所述,特征建模作为集成系统的核心,不仅可以使设计人员以一种全新的设计方法 和设计思想进行产品开发,极大地提高设计效率,同时特征作为产品生命周期中各个阶段的 信息的载体,为整个设计制造中的各个环节提供了统一的产品信息模型,使产品设计、工艺 设计、夹具设计等阶段的信息提取更方便、灵活、一致,避免了信息的重复输入。因此,特 征建模被公认为是实现 CAD/CAPP/CAM 集成化的最有效的途径。
孔类
通孔 不通孔
直孔、锥孔、埋头孔等 盲直孔、盲锥孔、盲螺纹孔等
通槽
T型、V型、燕尾槽、圆弧槽等等
槽类
不通槽
键槽等

品 特
下陷类
矩形凹陷、弧形凹陷、环形凹陷等

台阶类
矩形台阶、内外圆台阶、斜台阶等
边过渡
倒圆、倒角
图4-2 形状特征的分类
二、特征信息的表达 特征信息包括几何信息和非几何信息。几何信息以显式方式表示,以面为基础,通过关 系型表格记录几何要素的面、环、顶点等信息,为设计中几何数据的直接提取提供方便。非 几何信息是制造中所用的工艺信息,包括表面粗糙度、公差、尺寸精度等,采用隐式的描述

第四章几何建模与特征建模

第四章几何建模与特征建模

第四章几何建模与特征建模几何建模和特征建模是计算机辅助设计(CAD)中的两个重要概念。

几何建模是指使用几何图形来描述和构建物体的过程,而特征建模则是从物体的形式特征出发,对其进行建模和分析。

1.几何建模几何建模是指使用几何图形来表示物体的形状和结构。

在计算机辅助设计中,几何建模技术被广泛应用于三维物体的建模过程中。

几何建模可以通过两种方式进行,即实体建模和表面建模。

实体建模是指通过定义物体的内外部边界,来表示物体的形状和结构。

常用的实体建模方法包括边界表示法、体素表示法和CSG表示法等。

边界表示法通过定义物体的边界曲面来描述物体的形状。

体素表示法将物体划分为一系列小立方体单元,通过定义每个单元的属性来表示物体的形状和结构。

CSG表示法使用一系列基本几何体的组合和运算来表示复杂物体的形状。

表面建模是指通过定义物体的外表面来描述物体的形状和结构。

常用的表面建模方法包括多边形网格表示法、B样条曲面表示法和NURBS表示法等。

多边形网格表示法通过将物体表面划分为小的多边形面片来表示物体的形状。

B样条曲面表示法和NURBS表示法通过定义一系列曲线或曲面的控制点和权重来表示物体的形状和结构。

几何建模的目标是通过使用几何图形来精确地表示物体的形状和结构,以便进行设计和分析。

几何建模技术广泛应用于工程设计、产品设计、电子游戏开发等领域。

2.特征建模特征建模是指通过对物体的形式特征进行建模和分析,来表示物体的形状和结构。

在计算机辅助设计中,特征建模技术被广泛应用于产品设计和加工过程中。

特征是指物体的形式特征,如孔、凸台、凹槽等。

特征建模通过对物体的形式特征进行建模和分析,来描述物体的形状和结构。

特征建模可以分为两个阶段,即特征提取和特征建模。

特征提取是指通过对物体的形状和结构进行分析,提取物体的形式特征。

特征提取方法包括形状识别、特征匹配和几何拓扑等。

形状识别是指通过对物体的形状进行分析,识别物体的形式特征。

特征匹配是指将提取的形式特征与已知特征进行匹配,以确定物体的形状和结构。

几何建模和特征建模

几何建模和特征建模

现实中,复杂的几何产品很难用一张简单的曲面
进行表示。 将整张复杂曲面分解为若干曲面片,每张曲面片 由满足给定边界约束的方程表示。理论上,采用这种 分片技术,任何复杂曲面都可以由定义完善的曲面片 拼合而成。
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目前,CAD领域中应用最广泛的是NURBS参数曲面。 STEP(产品数据表达和交换国际标准)选用了非均匀 有理B样条参数曲面NURBS作为几何描述的主要方法。 因为NURBS曲面不仅可以表示标准的解析曲面,如圆
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2.扫描体素
1)平面轮廓扫描
平面轮廓扫描法是一种将二维封闭的轮廓,沿
指定的路线平移或绕任意一个轴线旋转得到的扫描 体,一般使用在棱柱体或回转体上。
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2)三维实体扫描 实体扫描法是用一个三维实体作为扫描体,让 它作为基体在空间运动,运动可以是沿某个曲线移 动,也可以是绕某个轴的转动,或绕某一个点的摆
国内:
CAXA、金银花、开目CAD、 制造工程师 (ME)、NPU-CAD/CAM系统
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第二节
一.建模原理
1.定义:
线框建模
利用基本线素(空间直线、圆弧和点 )来定义物体的框
架线段信息(物体各个外表面之间交线)。这种实体 模型由一系列直线、圆弧、点及自由曲线组成,描述 的是产品的轮廓外形。
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二.数据结构
实体建模系统对物体的几何和拓扑信息的表达克 服了线框建模存在二义性以及曲面建模容易丢失面的
信息等缺陷。可以生成真实感的图像和进行干涉检查,
特别是在机械有限元分析、机器人编程、五坐标铣削
过程模拟、空间技术、运动学分析上成为不可缺少的
工具.
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第五节
几何建模的局限性:

特征建模ppt课件

特征建模ppt课件

(2)邻接联系 反映形状特征之间的相互位置关系,用 CONT(Connect-To)表示。构成邻接联系的形状特征之间的邻 接的状态可共享,例如一根阶梯轴,每相邻两个轴段之间的关 系就是邻接联系,其中每个邻接面的状态可共享。
(3)从属联系 描述形状特征之间的依从或附属关系,用 IST(Is—Subordinate—To)表示。从屈的形状特征依赖于被从 属的形状特征而存在,如倒角附属于圆柱体。
三、形状特征是描述零件或产品的最主要的特征,有必要再详细分类
根据形状特征在构造零件中所起的作用不同,可分为主形状特征(简 称主特征)和辅助形状特征(简称辅特征)两类 。零件形状特征的分 类图
●主特征用来构造零件的基本几何形体。根据其特征形状的复杂 程度,又分为简单主特征和宏特征两类:
① 简单主特征:主要指圆柱体、圆锥体、成形体、长方体、 圆球、球缺等简单的基本几何形体。
特征是一种综合概念,它作为“产品开发过程中各种信息的载体”, 除了包含零件的几何、拓扑信息外,还包含了设计制造等过程所需要 的一些非几何信息。如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表 面祖糙度信息和刀具信息等。详述
特征建模是一种建立在实体建模的基础上,利用特征的概念面向整个 产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法,它不仅包含与生产有 关的信息,而且还能描述这些信息之间的关系。 特征建模即通过特征及其集合来定义、描述零件模型的过程。特征建 模主要思想: 1)从构型角度来说,不再将抽象的基本本几何体(如圆柱、圆锥、球等) 作为拼合零件的对象,而是选用那些对设计创造有意义的特征形体作 为基本单元拼合成零件,例如槽、凹腔、凸台、孔、壳、壁等特征。
(5)它将推动各行业实践经验的归纳、总结,从中更多提炼 出规律性知识,以此丰富各种领域专家系统的规则库和 知识库,促进智能CAD系统和智能制造系统的逐步实现 。

第5章实体建模与特征建模技术讲解

第5章实体建模与特征建模技术讲解

第5章 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。 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,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 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 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。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.2.2 特征建模过程
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 续特征的变化。采用“特征树”的方法(又称为 历程树方法),将特征建模的历程一一记录下来。
第5章 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
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 征主要包括:拉伸、旋转、扫描特征等。 附加形状特征主要包括:孔、轴、倒角、倒 圆、阵列、槽、壳体特征等。
1)生成底板(根据俯视图作出草图—拉伸增料生成 底板整体—拉伸除料生成内槽)
2)生成空心圆台(以底板内槽上表面为草图基准面 作出R45—带拔模斜度拉伸增料生成圆台—以圆 台的上表面为草图基准面作出φ40—拉伸除料生 成空心圆台) 3)生成筋板(作出斜线草图—生成筋板—拔模) 4)作附属特征
第5章 实体建模与特征建模技术
第5章 实体建模与特征建模技术
本章学习重点:
掌握CAXA制造工程师2006 “特征工
具”栏中各项命令的功能和操作方法;
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。
第5章 实体建模与特征建模技术

第三章 产品的数字化设计与仿真_精典

第三章 产品的数字化设计与仿真_精典

第三章产品的数字化设计与仿真第一节产品的数字化建模一、基本概念1.建模技术建模技术是CAD/CAM系统的核心技术,也是计算机能够辅助人类从事设计、制造活动的根本原因。

在传统的机械设计与制造中,技术人员是通过工程图样来表达和传递设计思想及工程信息的。

在使用计算机后,这些设计思想和工程信息是以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内,并经过适当转换可提供给生产过程各个环节,从而构成统一的产品数据模型。

模型一般有数据、结构、算法三部分组成。

所以CAD/CAM建模技术就是研究产品数据模型在计算机内部的建模方法、过程及采用的数据结构和算法。

对于现实世界中的物体,从人们的想象出发,到完成它的计算机内部表示的这一过程称之为建模。

建模的步骤如图3-1所示:图3-1建模过程即首先研究物体的抽象描述方法,得到一种想象模型 (亦称外部模型),如图3-1a中的零件,它可以想象成以二维的方式或以三维的方式描述的。

它表示了用户所理解的客观事物及事物之间的关系。

然后将这种想象模型以一定格式转换成符号或算法表示的形式,形成信息模型,它表示了信息类型和逻辑关系,最后形成计算机内部存储模型,这是一种数字模型。

因此,建模过程实质就是一个描述、处理、存储、表达现实世界的过程。

这一过程可抽象为图3—1b所示的框图。

2.建模的方法及其发展由于对客观事物的描述方法、存储内容、存储结构的不同而有不同的建模和不同的产品数据模型。

目前主要的建模方法有几何建模和特征建模两种;主要的产品数据模型有二维模型、三维线框模型、曲面模型、实体模型、特征模型、集成产品模型以及最新的生物模型等。

二、几何建模(一)几何建模的定义就机械产品的CAD/CAM系统而言,最终产品的描述信息包括形状信息、物理信息、功能信息及工艺信息等,其中形状信息是最基本的。

因此自70年代以来,首先对产品形状信息的处理进行了大量的研究工作,这一工作就是现在所称的几何建模(Geometric Modeling)。

特征建模法

特征建模法
特征建模法是一种数据分析方法,旨在通过对数据中的特征进行分析和建模来预测某些特定的结果。

这种方法通常用于大量数据的分析,例如在商业、医疗和科学领域。

特征建模法的过程包括准备数据集、选择合适的特征、特征提取、特征选择和最终模型的构建。

在准备数据集阶段,需要收集大量的数据,并对数据进行初步清洗和筛选,以确保数据的准确性和完整性。

在选择合适的特征阶段,需要根据问题的性质和背景知识选出与问题相关的特征。

特征提取是将原始数据转换为特征的过程,这些特征通常是数字或类别特征。

特征选择是根据某些准则选出最具有预测能力的特征。

最终模型的构建通常是通过机器学习算法实现的。

其中常用的算法有决策树、神经网络、支持向量机和朴素贝叶斯等。

构建好的模型可以应用于新数据的预测和分类。

在特征建模法中,特征的选择和提取是非常重要的环节,可以显著影响模型的预测能力。

因此,该方法需要对数据领域有一定的专业知识,并且需要不断调整和改进,以达到更好的预测效果。

第 4章 常用特征建模基础


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实例4-1 拉伸特征 创建如图4-4所示的套筒模型 操作步骤 1、建立新文件 类型为零件,子类型为实体,文件名 为4-1的模型文件。 2、进入拉伸工具操控板 单击右侧按钮 3、绘制拉伸截面图 (1)单击操控板上的“放置”按钮,打开“放置”上滑面板,单击 “定义”按钮,打开“草绘”对话框。 (2)选Front面为草绘平面,图中箭头代表草绘视图方向,即指向屏 幕内。系统自动添加Right面为参照面,其法向方向指向右侧。单击 “草绘”按钮,进入草绘模式。
• 注:因为该拉伸特征是第一个实体特征,还没有其他特征,因此后面 三个选项并未出现。 • 因此选盲孔拉伸类型,在后面“输入拉伸深度”对括框中输入数值 100。 • 5、修改特征名称,查看特征信息 • 单击“属性”查看即可。 • 6、完成拉伸 • 单击确定按钮,拉伸特征为实体,如上图。 • 拉伸工具操控板下按钮功能如下: • 拉伸为实体; • 拉伸为曲面。(实体和曲面只能二选一,模型形状相同,仅是无 厚度曲面) • 切换拉伸方向。如果类型为“对称”则此按钮不起作用。 • 去除材料。此按钮表示从现有实体剪切掉当前创建的实体,因是 第一个特征,所以无法使用此按钮。 • 加厚草绘。如为实体,可选该按钮,表示将草绘截面轮 廓加厚。并出现加厚的数值选项,箭头可切换加厚方向,如向里、向 外或两侧。
实例4-3 基座 创建如图所示的基座模型 操作步骤 1、建立新文件 类型为零件,子类型为实体, 文件名为4-3的模型文件。 • 2、拉伸底座 • (1)单击右侧拉伸,单击操控板上的“放置”按钮,打开“放置” 上滑面板,单击“定义”按钮,打开“草绘”对话框。选Top面为草 绘平面,单击“草绘”按钮,进入草绘模式。 • (2) 在草绘模式下,完成如图所示的截面图,单击确定,退出草绘 模式。

特征建模


(3) 它有助于加强产品设计、分析、工艺 准备、加工、检验各部门间的联系, 更好地将 产品的设计意图贯彻到各个后续环节并且及时 得到后者的意见反馈, 为开发新一代的基于统 一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造 前提。 (4) 它有助于推动行业内的产品设计和工 艺方法的规范化、标准化和系列化, 使得产品 设计中及早考虑制造要求, 保证产品结构有更 好的工艺性。
四、特征建模方法
1 特征标识(交互式特征定义) 2 特征自动识别
关键技术 (1)特征匹配 (2)形体构形元素生长 (3)体积分解 (4)CSG树中识别
3 基于特征设计
Hale Waihona Puke 五、特征库的建立1 特征库的功能 (1)足够的形状特征 (2)完备的产品信息 (3)便于操作的组织形式 2 特征库的组织形式 (1)图谱形式 (2)用EXPRESS语言建立 特征的概念库
定位尺寸及公差 尺寸类型 尺寸值 起点号 起点名 终点号 终点名 距离 240mm 1 左端面 3 右端面
热处理特征 热处理方式 工艺名 硬度单位 Min Max 整体 调质 HBS 220 250
表面粗糙度 材料获取方式 评点参数名 评定参数值 被测几何要素 切除 Ra 1.6μm 外圆柱 面
圆柱面1 倒角5 键槽6 过渡圆角7
六、零件信息模型
1 基于特征的零件信息模型的总体结构 2 零件信息模型的数据结构 (1)管理特征模型的数据结构 (2)形状特征模型的数据结构 (3)精度特征模型的数据结构 (4)材料热处理特征模型的数据结构 (5)技术特征模型的数据结构
6.1 基于特征的零件信息模型的总体结构


零件层
管理特征模型
圆柱面2 过渡圆角8
圆柱面3

特征建模分析

(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 的引用直接体现设计意图, 使得建立的 产品模型容易为别人理解和组织生产, 设计的图样更容易修改 。 设计人员可 以将更多的精力用在创造性构思上。
1 特征标识(交互式特征定义)2 特征自动识别关键技术(1) 特征匹配(2) 形体构形元素生长(3) 体积分解(4) CSG树中识别3 基于特征设计
1 特征库的功能(1) 足够的形状特征(2) 完备的产品信息(3) 便于操作的组织形式2 特征库的组织形式(1) 图谱形式(2) 用EXPRESS语言建立特征的概念库
几何要素局部标识
所属特征标识
位置公差
定位坐标
局部热处 理
几何要素
特征类别
特征标识
175
3
圆柱体
2
六、特征造型的特点和作用特征造型方法与前一代的几何造型方法相比较, 有以下特点和作用:(1) 过去的CAD技术从二维绘图起步, 经历了三维线框、 曲面和实体造型发展阶段, 都是着眼于完善 产品的几何描述能力 ; 而特征造型则是着眼于更好 表达产品的完整的技术和生产管理信息, 为建立产 品的集成信息模型服务 。它的目的是用计算机可以 理解和处理的统一产品模型, 替代传统的产品设计 和施工成套图纸以及技术文档, 使得一个工程项目 或机电产品的设计和生产准备各环节可以并行展开, 信息流畅通。
第五节 特 征 建 模
机械产品的每一个零部件 , 除了上 面提到的几何形状参数以外 , 在集成CAD/CAM系统中 , 还必须包括定位基准 、 公差 、表面粗糙度 、加工和装配精 度及材料信息等 。 因此几何造型系统不 能满足机械产品设计及加工要求 。 随着 CAD/CAM的发展 , 要求实体造型要面向设计和制造 , 甚至管理的全部过程。
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4.3 特征的组合方式(运算)
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4.4 特征间的关系
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4.5 常见的特征
(Extrude)பைடு நூலகம்
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Creo 拉伸选项
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Creo拉伸实例1
• 实体拉伸特征
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Creo拉伸实例2
• 实体拉伸特征
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Creo拉伸示例3
筋:起加强和固定作用。
与拉伸类似,但其草绘截面一般只需要一条直线,不封闭。黄色箭头方向!
– …… – – – – – – 圆孔(Hole) 圆角(Round) 倒角(Chamfer) 拔模(Draft) 薄壳(Shell) 肋条(Rib)
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• 工程特征:由特征的“工程”数据
创 建 出 来 的 特 征
– ……
4.3 特征的组合方式(运算)
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4.3 特征的组合方式(运算)
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4.3 特征的组合方式(运算)
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Creo系统的基本特征
1. 以特征作为设计单位
2. 三维实体模型 3. 参数化设计 4. 工程数据同步
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4.1 特征建模
• 特征(广义):形状特征 + 精度特征 + 材料特征。 • 特征(狭义):形状特征,即构建三维模型的几何形体, 如拉伸体、旋转体、孔、倒圆体、倒角体等。 这样,一个复杂的三维模型实际上是由一些相对简单的 几何体通过一定方式组合而成。 • 基于特征的设计: 利用一系列特征的有序组合形成三维模型的方法。 • 任何三维模型都可视为一系列特征的有序组合, 即三维模型是一系列特征的组合体,可表示为:
三维模型 = { 特征1 组合1 特征2 组合2 … 组合n 特征n }
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特征建模 实例
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4.2 特征的分类
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Creo 特征类型
操 作 形 成 的 特 征
• 基本特征:由二维草图进行基本的集合
– – – – 拉伸(Extrude) 旋转(Revolve) 扫描(Sweep) 混合(Blend)
– 轮廓筋:
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4.5 常见的特征
(Revolve)
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中心线 和 几何中心线
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Creo旋转实例
• 旋转特征
1. 必须要画旋转中心线; 2. 草绘截面必须是封闭的; 3. 草绘截面不能跨越中心线,
只能落于中心线的一边。
4. 以第一条中心线旋转。
思考:如何画球体?
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练习
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工程特征:圆孔
选取一个平面作为钻 孔平面,定出圆孔中 心轴的位置(与两个 边的距离),再指定 圆孔的直径与深度, 即可创建出一个圆孔。
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工程特征:圆孔(沉头孔、标准孔)
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筋特征:墙面间加入材料,以支撑墙面
– 轨迹筋:筋板侧面造型线长出的筋。
新建基准平面,绘制曲线 从曲线向下生长出肋条。
第四章 特征建模技术
(三维建模)
孙晓光
xgsun@
第四章 特征建模技术
Features 1. 特征建模
(三维建模)
2. 特征的分类
3. 特征的组合方式 4. 常见特征
5. 特征建模应注意的问题
图形控制操作 鼠标中间 滚动:放大缩小图形 按住拖动:旋转图形 Shift+拖动:移动图形
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