面向CAD/CAPP集成的特征造型技术研究(中)

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　　零件特征关系树

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　　特征关系树是由特征体素及其联系构成的，提供了物体形状的总体描述。它将物体分解成低级元素，这种分解有利于公差的表达，并给产品模型增加了一定程度的智能，给用户提供了符合人们思维形式的高级环境。

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　　基本形状到复杂形状的转换设计时利用特征库中的特征及特征操作库中的增加、修改、删除等操作产生和编辑设计形体，同时自动产生零件的基本表示。但特征库中的特征是有限的，很难表达所有可能的各种形状体素。因此系统允许用户按照一定的规则自定义特征，并加入到特征库中。由于特征与产品模型、引用联系以及抽象水平有关，因此必须产生一种特征转换系统，从数据库中提取各应用环境所需要的信息，送给有关活动进行设计，利用特征描述树能将设计得到的基本表示转换成各应用系统所需的表示，从而实现产品信息交换与共享。

　　(2)特征基本模型到应用模型的映射

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　　通过特征造型可以直接用能反映设计意图的高级语言来表达产品模型，从而将设计意图转换到低级几何中表达。基于特征的设计完成后，产品数据库不仅包含几何与拓扑信息，而且还包含产品总体信息、结构信息和尺寸公差信息。由于不同应用活动对产品特征信息的需求不同，需要用特征映射技术，按一定的映射关系进行面向应用的特征信息转换。通过特征信息建模和特征映射功能相结合，可提供良好的产品数据表达和转换机制，使CAD/CAPP集成及并行设计的实现成为现实。

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　　(3)基于特征设计的产品建模方法|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

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　　由于加工环境、生产规模、产品相似性程度不同，基于特征设计的建模方法有以下两种：面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)。DFM就是同时进行产品设计和工艺方案设计，这样在设计阶段就充分考虑加工要求；DFA是采用公差分析法，根据“成本—公差”曲线来优化装配公差，以装配为目标来指导零件设计以期获得最佳装配效果。

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　　特征设计反映了设计与制造的集成化策略，它从一开始就把特征融合到产品模型中，并试图提供更丰富的产品信息，与后续过程实现信息共享与集成。

　　2特征造型的系统与实现方法

　　本文提出的特征造型系统机构，综合应用了面向制造的特征设计和特征识别技术。系统中的特征识别技术可以充分运用现有资源，采用交互式特征识别法和基于规则的自动特征识别法相结合的方法，从现有的三维实体造型系统中抽取特征信息，与输入的公差等工艺信息一起组成基于特征的信息模型，存入STEP文件中。面向制造的特征设计可以同时进行产品设计和加工工艺方案设计，能在设计阶段捕捉到除了零件几何拓扑以外的设计和制造意图的高层描述，最终形成零件特征模型，并通过特征处理的验证和再组织，存入STEP文件中。以AutoCAD13作为零件特征建模的支撑环境，构造出零件的三维实体模型，用Visual C＋＋二次开发出特征造型的系统结构。

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　　(1)特征定义模块主要定义用户特征的尺寸和参考信息，产生用户定义特征库。

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　　(2)特征操作与运算模块主要完成特征的各种拼合与布尔运算，并对特征的拓扑和属性进行一致性检验。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

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