第七章 三维产品建模技术讲解.ppt

(Shah M?ntyl?, 1995) 1. Geometry from Features (GfF) e.g., for Part Design 2. Features from Geometry (FfG) e.g., for Manufacturing Planning Two Ways of Using Features 使用特征的两种途径 Shah M?ntyl?, 1995 Geometry from Features (GfF) e.g., for Part Design Features from Geometry (FfG) e.g., for Manufacturing Planning 使用特征的两种途径 特征互作用问题 特征互作用问题 特征识别 典型系统－Pro/E 特征树 所有零件（part）都是特征的集合 记录组成零件的所有特征的类型及其相互关系 基特征（Base） 最早建立的特征，其余均为子特征 可以是主特征和基准特征 区分主、辅特征以及基特征与子特征 典型系统－Pro/E 典型系统－Pro/E 基本关系 邻接关系 依附于共同的父特征 父子关系 存在依附关系 删除父特征同时删除子特征 典型系统－Pro/E 基准特征，虚体特征 Datum 几何特性分类 虚平面 虚轴线 虚点 虚线 坐标系 扫描特征 原理：点动成线、线动成面、面动成体 所有系统中主要的造型方法之一 直线扫描：extrude 回转扫描：revolve 路径扫描：sweep 混合扫描：blend 薄壁扫描：thin：壁厚参数 安装复杂程度，尽可能使用简单的扫描方式 辅特征 槽：slot 切削：cut 孔：hole 轴：Shaft 倒角:Chamfer 倒圆角:Round 颈:Neck 法兰:Flange 筋：Ribs 混合模式（Hybird Model） 相当于在CSG树结构的结点上扩充边界法的数据结构，如图所示。 混合模式是在CSG基础上的逻辑扩展，起主导作用的是CSG结构，B-Rep的存在，减少了中间环节中的数学计算量，可以完整的表达物体的几何、拓扑信息，便于构造产品模型。 空间单元表示法 空间单元表示法也叫分割法，其基本思想是通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种方法。 这些单元是具有一定大小的平面或立方体，在计算机内部主要通过定义各单元的位置是否被实体占有来表达物体的。如下图所示。 空间单元表示法 空间单元表示法要求有大量的存储空间，同时它的算法比较简单，可作为物理特性计算和有限元网格划分的基础。 空间单元表示法的最大优点是便于做出局部修改及进行几何运算，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。 空间单元表示法不能表达一个物体两部分之间的关系，也没有关于点、线、面的概念。 空间单元表示法 数据结构通常是四叉树和八叉树。 四叉树用于二维物体描述，它的基本思想是将平面划分为四个子平面，这些子平面仍可以继续划分，通过定义这些子平面的“有图形”和“无图形”来描述不同形状的物体，如图所示。 空间单元表示法 八叉树用于三维物体描述，它设想将空间通过三坐标平面XY、YZ、ZX划分为八个子空间。 八叉树中的每一个结点对应着每一个子空间，如图所示。八叉树的最大优点是便于作出局部修改及进行集合运算。 三维数字化产品建模 工程设计的重要环节 早期以几何建模为主 完整产品信息模型 产品整个生命周期中各个过程所需要的信息，如设计过程、工艺规划、加工过程等 产品数据的集合＋各类数据的表达方式以及相互间的关系 产品信息模型包括 零件模型底层的几何拓扑信息 产品的加工和非加工特征信息, 几何造型系统产品信息模型不足 产品数据不完备 只涉及产品的几何形状数据 而反映设计意图和工艺要求的信息没有表达 如公差、粗糙度、材料、热处理等 难以满足产品数据交换和信息集成的需要 数据的抽象层次低 只用低层次的几何、拓扑信息来表达零件信息 不能提供高层次的概念实体 不利于工程设计的数据表达 7.2基于特征的零件信息建模技术 采用具有工程意义的特征作为基本构造单元 使整个信息模型具有丰富的语义 并提供高层次的产品信息, 完整、全面地描述产品信息模型 是现代CAD系统普遍采用的技术 特征建模既继承了几何建模的优点 又弥补了其存在的种种缺陷 特征建模与几何建模 相互联系 几何建模提供了面向几何的产品信息的表现形式 特征建模提供了连接工程知识和几何信息的工具 特征向下细分需要几何建模提供产品的几何形状信息 向上则反映工程语义的高层次信息 基于特征造型的产品设计方法是随着 CAD/CAM一体化要求而产生的，是建立在实体造型方法基础之上，更适合于计算机集成制造系统的产品设计方法 特征建模的信息模型 着重表达产品的完整技术