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CAD/CAM基础 华中科技大学 材料学院 王义林 第五章 特征造型 5.1 特征定义 5.2 特征分类 5.3 基于特征的零件信息模型 5.4 特征造型系统实现模式 5.5 特征造型的关键技术 5.6 特征技术的发展 5.7 特征造型系统 简介 CAD技术发展的几次革命 特征造型是近二十年来发展起来的一种新的造型方法，它是CAD第三次技术（参数化技术）革命的里程碑。 特征(Feature)一词的出现，最早是在一九七八年MIT的Gossard D.C.所指导的Soltes J.W的学士论文“A Feature-Based Representation of Parts for CAD”中。 特征造型的特点 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完整的产品技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务。 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。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精力放在创造性构思上。 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。 5.1 特征定义 从加工角度看，特征被定义为加工操作和工具有关的零部件形式以及技术特征； 从形体建模角度看，特征是一组具有特定关系的几何或拓扑元素； 从设计角度看，特征又分为设计、分析和设计评价等。 实例 设计特征 实例 分析特征 实例 工艺规程设计特征 实例 数控加工特征 特征定义 特征的认识不同，至今尚无统一的特征定义，Shah指出一个特征所至少需要满足以下几个条件中的一个： 零件的物理组成部分； 可以映射到某一个具体的形状； 有工程意义； 有可以预知的属性。 一些组织机构对特征的定义 特征定义 基于特征的造型系统 特征是由一定拓扑关系的一组实体体素构成的特定形状，它还包括附加在形状之上的工程信息，对应于零件上的一个或多个功能，能够被固定的方法加工成型。 特征的作用 在CAD系统引入“特征”后，能够起到以下三方面的作用： ①表示设计意图； ②简化传统CAD系统中繁琐的造型过程； ③从高层次上对具体的几何元素如点、线、面进行封装。 5.2 特征分类 从产品整个生命周期来看，可分为：设计特征、分析特征、加工特征、公差及检测特征、装配特征等； 从产品功能上，可分为：形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征； 从复杂程度上讲，可分为：基本特征、组合特征、复合特征。 特征分类 从工程应用的角度 1．形状特征 (Form Feature) 2．装配特征 (Assembly Feature) 3．精度特征 (Precision Feature) 4．材料特征 (Material Feature) 5．分析特征 (Analysis Feature) 6．补充特征 (Additional Feature) 1．形状特征 形状特征用于描述某个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特征信息之一。它是其他非几何信息如精度特征、材料特征等的载体。非几何信息作为属性或约束附加在形状特征的组成要素上。 形状特征又分为主特征和辅特征。主特征用于构造零件的主体形状结构；辅特征则用于对主特征的局部进行修饰，它依附在主特征之上。辅特征又有正负之分，正特征向零件加材料，用来描述如凸台、筋板等形状实体；负特征向零件减材料，用来描述孔、槽之类的形状。在辅特征中还包括修饰特征，用来表示印记和螺纹等。 2．装配特征 装配特征用于表达零件的装配关系，以及在装配过程中所需的信息，包括位置关系、公差配合、功能关系、动力学关系等，有时也包括在装配过程中生成的形状特征，如配钻等。 3．精度特征 精度特征 用于描述几何形状和尺寸的许可变动量或误差，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。 精度特征又可细分为形状公差特征、位置公差特征、表面粗糙度等。 4．材料特征 材料特征 用于描述材料的类型、性能和热处理等信息，如强度和延展性等力学特性、导热性和导电性等物理化学特性、以及材料热处理方式与条件 (如整体热处理、表面热处理等)。 5．分析特征 分析特征 用于表达零件在性能分析时所使用的信息，如有限元网格划分、梁特征和板特征等。 也称技术特征。 6．补充特征 补充特