第21卷第6期內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.2l No. 62006年12月.Journal of Inner Mongolia University for NationalitiesDec.2006CAD技術(shù)中特征造型技術(shù)。韓敬宇李冬梅(內(nèi)蒙古民族大學(xué)物理與機(jī)電學(xué)院,內(nèi)蒙古通遼028042摘要特征造型技術(shù)是CAD關(guān)鍵技術(shù)的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)是CAD技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì).文章重點(diǎn)針對(duì)特征造型系統(tǒng)展開(kāi)論述對(duì)特征造型技術(shù)原理、定義和分類做了詳細(xì)的闡述并基于軸類零件形狀特征造型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)分別論述了特征形狀處理模塊、特征參數(shù)輸入模塊、特征定義模塊、特征對(duì)象管理模塊、特征修改模塊、特征造型模塊等重要模塊的建立過(guò)程和理論等.關(guān)鍵詞CAD特征造型技術(shù)主要功能中圖分類號(hào):TP391.72 .文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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特征造型技術(shù)是CAD關(guān)鍵技術(shù)中的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)是CAD技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)因?yàn)閭鹘y(tǒng)的CAD系統(tǒng)是用幾何造型方法來(lái)比較完善地描述零件的幾何信息卻不包括零件的語(yǔ)意和功能信息也無(wú)法描述諸如公差、材料、表面質(zhì)量和技術(shù)要求等非幾何信息,也就難以滿足CAPP和CAM等后續(xù)應(yīng)用的信息需求.而特征造型方法即能反映設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖,又能提供面向應(yīng)用的模型,從而支持面向制造的設(shè)計(jì)、面向裝配的設(shè)計(jì)等直接工程方式.特征是具有-定語(yǔ)意信息表示特定功能并包含相應(yīng)工程知識(shí)的形狀結(jié)構(gòu)信息集合".特征造型的基本原理傳統(tǒng)的幾何造型技術(shù)中比較成熟的有線框造型、曲面造型和實(shí)體造型.雖然這三種幾何造型技術(shù)提供了物理對(duì)象在數(shù)學(xué)上精確描述并在圖形顯示、物性計(jì)算等方面得到了很好的應(yīng)用,但他們所建立的模型只產(chǎn)生層次較低的幾何信息如:點(diǎn)線、面和基本體素，而沒(méi)有高層的信息如:尺寸、公差、材料特性及裝配要求.特征造型是近幾年發(fā)展迅速的一種造型方式,它克服了這-缺點(diǎn)特征是含有特定的設(shè)計(jì)和制造內(nèi)涵的信息集合.特征信息應(yīng)包括形狀信息、精度信息、材料信息、技術(shù)信息和管理信息.其中形狀是產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造人員考慮問(wèn)題的焦點(diǎn)通常也是其他信息的載體'2).2特征造型的定義及分類2.1定義特征造型能提供產(chǎn)品定義的高層描述使產(chǎn)品設(shè)計(jì)在更高層次上進(jìn)行,設(shè)計(jì)人員的操作對(duì)象不再是原始的線條和體素而是產(chǎn)品的功能要素直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖使建立的產(chǎn)品模型容易為非設(shè)計(jì)人員理解并便于組織生產(chǎn),設(shè)計(jì)圖樣更容易修改有助于加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工檢驗(yàn)等各中國(guó)煤化工*品設(shè)計(jì)意圖貫徹到后續(xù)過(guò)程并及時(shí)得到反饋意見(jiàn).特征是產(chǎn)品形狀和功能屬性的統(tǒng)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分類功能特征描述零件的用途和功能.形狀特征描述零件的幾何形狀信息.精度特征描述零件的幾何形狀和尺收稿日期2996 -09 -15作者簡(jiǎn)嚴(yán)韓敏宇( 1973- )男內(nèi)蒙古呼和浩特人,講師從事機(jī)械制圖方面的研究.第6期韓敬宇等:CAD技術(shù)中特征造型技術(shù)677寸的許多變動(dòng)量或誤差還可以進(jìn)一步細(xì)分為尺寸公差幾何公差和表面粗糙度.物流特征:描述零件的庫(kù)存、銷售、定貨等信息.技術(shù)特征描述零件的工藝要求如退火、滲火等.幾何特性特征描述零件的質(zhì)量、密度、體積等信息,可進(jìn)一步 細(xì)分.加工特征描述零件的加工方法相關(guān)刀具信息.管理特征描述零件的管理信息如設(shè)計(jì)者、設(shè)計(jì)日期、修改日期等分類.3基于特征造型的CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 基于特征的CAD系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 它由以下幾個(gè)主要模塊組成特征形狀處理模塊用來(lái)處理特征模型中的幾何實(shí)體構(gòu)成內(nèi)含繪圖子模塊,以保證特征圖形參數(shù)化的實(shí)現(xiàn).特征參數(shù)輸入模塊通過(guò)對(duì)話框輸入零件的特征信息.特征定義模塊在定義特征模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上指定各尺寸的測(cè)量實(shí)體輸入相關(guān)的非幾何屬性建立約束機(jī)制形成特征模型存入特征庫(kù)中.特征對(duì)象管理模塊進(jìn)行特征類的實(shí)例化操作模塊.特征修改模塊完成特征數(shù)據(jù)的修改或特征的修改.特征造型模塊調(diào)用繪圖模塊構(gòu)造出零件模型.下面對(duì)幾個(gè)主要模塊作-簡(jiǎn)單介紹.3.2特征形狀處理模塊 任何復(fù) 雜的零件都可以看成若干特征體素構(gòu)成的組合體按照基于特征的造型方法來(lái)設(shè)計(jì)零件是根據(jù)零件本身具有工程意義的體素來(lái)描述和構(gòu)成零件這種方法在設(shè)計(jì)時(shí)不僅能給出零件的結(jié)構(gòu)信息和幾何信息同時(shí)也包含了制造和工藝信息(4).采用特征信息描述零件各組成表面本身的幾何信息如形狀、尺寸、工藝信息、精度、粗糙度等.3.3特征定義模塊 特征都是預(yù)定 義好的每個(gè)特征以特征標(biāo)志作為其唯一標(biāo)識(shí) 存入特征庫(kù)中,使用時(shí),從特征庫(kù)中取出并賦予其實(shí)際參數(shù).在具體實(shí)現(xiàn)上零件信息的輸入系統(tǒng)以人機(jī)交互方式進(jìn)行用戶可通過(guò)對(duì)話框輸入信息參數(shù).本系統(tǒng)中每一類特征體素都具有下面的特征信息特表1特征信息表征號(hào)特征標(biāo)識(shí)特征控制點(diǎn)特征附著面特征切入面特征Tablel The list feature information切出面特征幾何參數(shù)特征組成面及其精度特征,有無(wú)輔特特征號(hào)005征的標(biāo)識(shí).表1是某-圓柱體素的特征信息在該表中第-特征標(biāo)識(shí)0行為特征號(hào)第二行為特征標(biāo)識(shí)表示它為圓柱體素第三行特征控制點(diǎn)坐標(biāo)20.0 45. 0為特征控制點(diǎn)坐標(biāo)坐標(biāo)為( 20.0 A45. 0 ).第四行為特征組成特征組成面)5 06 07面面號(hào)為05 06 ,07.第五行為特征參數(shù)圓柱長(zhǎng)度為30. 0特征參數(shù)30.0 20.0直徑為20.0.第六行為精度特征表示06號(hào)面的粗糙度為精度特征)6 C 1.61.6.第七行為有無(wú)輔助特征的標(biāo)識(shí)0表示該體素?zé)o輔助特有無(wú)輔助特征征( 1表示該體素有輔助特征).3.4 特征參數(shù)輸入模塊 本系統(tǒng)零件的特征信息是利用對(duì)話框來(lái)輸入完成的對(duì)話框是通過(guò)兩部分來(lái)完成的,用DCL語(yǔ)言完成其設(shè)計(jì)部分對(duì)話框的驅(qū)動(dòng)部分采用的是Autolisp語(yǔ)言來(lái)完成的對(duì)話框是當(dāng)前最為流行的一種人機(jī)交互界面下面以開(kāi)發(fā)普通平鍵鍵槽特征設(shè)計(jì)對(duì)話框?yàn)槔?說(shuō)明利用可視化的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言Visual C+ +6.0 開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)對(duì)話框的方法( 1 )類向?qū)楦黛o態(tài)控件建立變量( 2 )利用類向?qū)г黾訉?duì)話框初始化函數(shù)利用B0OL bondparameter : onInitDialog( )函數(shù)在程序中實(shí)現(xiàn)對(duì)話框的必要的初始化.( 3 )增加組合框控件的信息處理函數(shù)如要完成如下操作判斷所選鍵長(zhǎng)是否大于軸段長(zhǎng)若大于則提示錯(cuò)誤信息并反回重新選擇,可以在Voidgondpa-rameter : :0nCloseupCombo( )函數(shù)中加入語(yǔ)句議[ 0]>sl ) MessageBo("鍵長(zhǎng)大于軸段長(zhǎng)請(qǐng)重新輸入!",錯(cuò)誤提示”).3.5特征編輯模塊該模塊不僅可以編輯特征參數(shù)數(shù)據(jù)還可以編輯特征,即可以修改特征參數(shù)或添加、刪除某個(gè)特征體素.該功能是通過(guò)編輯對(duì)話框來(lái)完成的,由該對(duì)話框調(diào)用相應(yīng)的編輯功能子模塊對(duì)話框交互輸入相應(yīng)的編輯信息然后調(diào)用相應(yīng)的AUTOLISP編輯子模塊編輯之后更新原特征文件重新生成新的特征文件.例如:當(dāng)用戶面向?qū)ο蠼换ミx擇某-需要編輯的軸段后系統(tǒng)就可自動(dòng)獲得該軸段進(jìn)而返回該軸段的所有特征信息'5).這些信息以對(duì)話框的形式顯示出來(lái)用戶可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該軸段進(jìn)行刪除、添加和修改等操作.3.6特征造型模塊該模塊從特征庫(kù) 中讀取相應(yīng)的特征參數(shù),調(diào)用相應(yīng)的特征繪圖模塊采用特征體素拼合法繪制整體零件圖.數(shù)據(jù)的提取是利用特征號(hào)來(lái)進(jìn)行的依據(jù)特征號(hào)可以檢索出相應(yīng)的信息參數(shù)然后依據(jù)特征標(biāo)識(shí)傳遞相應(yīng)的特征參數(shù)數(shù)據(jù),調(diào)用相應(yīng)的特征繪圖模塊完成其參數(shù)化繪圖.參考文南中國(guó)煤化工[1 )張磊劉東學(xué)杜剛.機(jī)械CAD發(fā)展方向.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)[2]董曉英李秀蓮.現(xiàn)代CAD技術(shù)的發(fā)展[J].制造業(yè)信息化YHCNMHG[3]郭津津徐燕坤朱世和等.現(xiàn)代CAD及相關(guān)的技術(shù)和方法[ J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2003 ,12 66 - 68.[4 ]劉堅(jiān)劉子建.基于特征技術(shù)的軸類零件CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)2000 5 14 -48.[5 ]殷國(guó)富陳永華.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用[ M]北京科學(xué)出版社2000.[責(zé)任編輯徐壽軍]