CAD技术中特征造型技术

第21卷第6期内蒙古民族大学学报(自然科学版)Vol.2l No. 62006年12月.Journal of Inner Mongolia University for NationalitiesDec.2006CAD技术中特征造型技术。韩敬宇李冬梅(内蒙古民族大学物理与机电学院,内蒙古通辽028042摘要特征造型技术是CAD关键技术的一个重要研究热点是CAD技术发展的必然趋势.文章重点针对特征造型系统展开论述对特征造型技术原理、定义和分类做了详细的阐述并基于轴类零件形状特征造型系统的开发分别论述了特征形状处理模块、特征参数输入模块、特征定义模块、特征对象管理模块、特征修改模块、特征造型模块等重要模块的建立过程和理论等.关键词CAD特征造型技术主要功能中图分类号:TP391.72 .文献标识码:A文章编号:1671 -0185( 2006 )06 -0676 -02Feature Modeling Technology in CAD TechnologyHAN Jing-yu LI Dong - mei( College of Physics and Electromechanics ,Inner Mongolia University for Nationalities ,Tongliao 028042 ,China )Abstract :Feature modeling technology is a research hotspot of CAD key technology , which is thecertain trend of CAD technology. Feature modeling technology' s principle definition and the classi-fications were introduced in the article. Based on the exploitation of the shaft feature modeling tech-nology system ,the main modules establish process and the theory was discussed.Key words : CAD ;Feature modeling technology ; Main function特征造型技术是CAD关键技术中的一个重要研究热点是CAD技术发展的必然趋势因为传统的CAD系统是用几何造型方法来比较完善地描述零件的几何信息却不包括零件的语意和功能信息也无法描述诸如公差、材料、表面质量和技术要求等非几何信息,也就难以满足CAPP和CAM等后续应用的信息需求.而特征造型方法即能反映设计人员的设计意图,又能提供面向应用的模型,从而支持面向制造的设计、面向装配的设计等直接工程方式.特征是具有-定语意信息表示特定功能并包含相应工程知识的形状结构信息集合".特征造型的基本原理传统的几何造型技术中比较成熟的有线框造型、曲面造型和实体造型.虽然这三种几何造型技术提供了物理对象在数学上精确描述并在图形显示、物性计算等方面得到了很好的应用,但他们所建立的模型只产生层次较低的几何信息如:点线、面和基本体素，而没有高层的信息如:尺寸、公差、材料特性及装配要求.特征造型是近几年发展迅速的一种造型方式,它克服了这-缺点特征是含有特定的设计和制造内涵的信息集合.特征信息应包括形状信息、精度信息、材料信息、技术信息和管理信息.其中形状是产品设计制造人员考虑问题的焦点通常也是其他信息的载体'2).2特征造型的定义及分类2.1定义特征造型能提供产品定义的高层描述使产品设计在更高层次上进行,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直接体现了设计意图使建立的产品模型容易为非设计人员理解并便于组织生产,设计图样更容易修改有助于加强产品设计、分析、工艺准备、加工检验等各中国煤化工*品设计意图贯彻到后续过程并及时得到反馈意见.特征是产品形状和功能属性的统一,它MYHCN M H系典型功能、表示方法、物流信息、集合特性等信息'3).2.2分类功能特征描述零件的用途和功能.形状特征描述零件的几何形状信息.精度特征描述零件的几何形状和尺收稿日期2996 -09 -15作者简严韩敏宇( 1973- )男内蒙古呼和浩特人,讲师从事机械制图方面的研究.第6期韩敬宇等:CAD技术中特征造型技术677寸的许多变动量或误差还可以进一步细分为尺寸公差几何公差和表面粗糙度.物流特征:描述零件的库存、销售、定货等信息.技术特征描述零件的工艺要求如退火、渗火等.几何特性特征描述零件的质量、密度、体积等信息,可进一步 细分.加工特征描述零件的加工方法相关刀具信息.管理特征描述零件的管理信息如设计者、设计日期、修改日期等分类.3基于特征造型的CAD系统设计3.1 基于特征的CAD系统总体结构 它由以下几个主要模块组成特征形状处理模块用来处理特征模型中的几何实体构成内含绘图子模块,以保证特征图形参数化的实现.特征参数输入模块通过对话框输入零件的特征信息.特征定义模块在定义特征模型数据结构的基础上指定各尺寸的测量实体输入相关的非几何属性建立约束机制形成特征模型存入特征库中.特征对象管理模块进行特征类的实例化操作模块.特征修改模块完成特征数据的修改或特征的修改.特征造型模块调用绘图模块构造出零件模型.下面对几个主要模块作-简单介绍.3.2特征形状处理模块 任何复 杂的零件都可以看成若干特征体素构成的组合体按照基于特征的造型方法来设计零件是根据零件本身具有工程意义的体素来描述和构成零件这种方法在设计时不仅能给出零件的结构信息和几何信息同时也包含了制造和工艺信息(4).采用特征信息描述零件各组成表面本身的几何信息如形状、尺寸、工艺信息、精度、粗糙度等.3.3特征定义模块 特征都是预定 义好的每个特征以特征标志作为其唯一标识 存入特征库中,使用时,从特征库中取出并赋予其实际参数.在具体实现上零件信息的输入系统以人机交互方式进行用户可通过对话框输入信息参数.本系统中每一类特征体素都具有下面的特征信息特表1特征信息表征号特征标识特征控制点特征附着面特征切入面特征Tablel The list feature information切出面特征几何参数特征组成面及其精度特征,有无辅特特征号005征的标识.表1是某-圆柱体素的特征信息在该表中第-特征标识0行为特征号第二行为特征标识表示它为圆柱体素第三行特征控制点坐标20.0 45. 0为特征控制点坐标坐标为( 20.0 A45. 0 ).第四行为特征组成特征组成面)5 06 07面面号为05 06 ,07.第五行为特征参数圆柱长度为30. 0特征参数30.0 20.0直径为20.0.第六行为精度特征表示06号面的粗糙度为精度特征)6 C 1.61.6.第七行为有无辅助特征的标识0表示该体素无辅助特有无辅助特征征( 1表示该体素有辅助特征).3.4 特征参数输入模块 本系统零件的特征信息是利用对话框来输入完成的对话框是通过两部分来完成的,用DCL语言完成其设计部分对话框的驱动部分采用的是Autolisp语言来完成的对话框是当前最为流行的一种人机交互界面下面以开发普通平键键槽特征设计对话框为例,说明利用可视化的开发语言Visual C+ +6.0 开发本系统对话框的方法( 1 )类向导为各静态控件建立变量( 2 )利用类向导增加对话框初始化函数利用B0OL bondparameter : onInitDialog( )函数在程序中实现对话框的必要的初始化.( 3 )增加组合框控件的信息处理函数如要完成如下操作判断所选键长是否大于轴段长若大于则提示错误信息并反回重新选择,可以在Voidgondpa-rameter : :0nCloseupCombo( )函数中加入语句议[ 0]>sl ) MessageBo("键长大于轴段长请重新输入!",错误提示”).3.5特征编辑模块该模块不仅可以编辑特征参数数据还可以编辑特征,即可以修改特征参数或添加、删除某个特征体素.该功能是通过编辑对话框来完成的,由该对话框调用相应的编辑功能子模块对话框交互输入相应的编辑信息然后调用相应的AUTOLISP编辑子模块编辑之后更新原特征文件重新生成新的特征文件.例如:当用户面向对象交互选择某-需要编辑的轴段后系统就可自动获得该轴段进而返回该轴段的所有特征信息'5).这些信息以对话框的形式显示出来用户可根据实际情况对该轴段进行删除、添加和修改等操作.3.6特征造型模块该模块从特征库 中读取相应的特征参数,调用相应的特征绘图模块采用特征体素拼合法绘制整体零件图.数据的提取是利用特征号来进行的依据特征号可以检索出相应的信息参数然后依据特征标识传递相应的特征参数数据,调用相应的特征绘图模块完成其参数化绘图.参考文南中国煤化工[1 )张磊刘东学杜刚.机械CAD发展方向.合肥工业大学学报[2]董晓英李秀莲.现代CAD技术的发展[J].制造业信息化YHCNMHG[3]郭津津徐燕坤朱世和等.现代CAD及相关的技术和方法[ J].机械设计与制造2003 ,12 66 - 68.[4 ]刘坚刘子建.基于特征技术的轴类零件CAD系统设计.计算机辅助设计2000 5 14 -48.[5 ]殷国富陈永华.计算机辅助设计技术与应用[ M]北京科学出版社2000.[责任编辑徐寿军]