【正文】 體、錐體、圓環(huán)體、以及掃描體等通過集合運算（布爾運算）生成復雜形體的一種建模技術(shù) 1. 體素的定義及描述 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 基本體素 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 基本體素特點： 有少量的參數(shù)進行控制，如長方體的長、寬、高。不同的建模系統(tǒng)提供的基本體素各有不同，建立基本體素的方法也不是唯一的。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 3. 三維實體模型的計算機內(nèi)部表示法 三維的實體模型要用一維的計算機數(shù)組來表示。 a) 邊界表示法 BRep (Boundary Representation) 用封閉的邊界表面圍成的空間來表達三維實體對象。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 邊界表示法 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 邊界表示法的特點： 詳細記錄了構(gòu)成物體的所有幾何信息。它的核心信息是平面。邊在計算機內(nèi)部是兩次存儲，通過邊的指向可以標識面的法向。 優(yōu)點：面、邊、點的信息豐富，對于工程圖的生成和圖形顯示是十分必要的，容易和二維繪圖軟件和銜接，也容易和曲面建模軟件聯(lián)合應用。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 缺點：無法表達物體生成的原始信息，即無法知道原始體素的布爾計算過程。物體信息量太大，有信息冗余。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) b) 構(gòu)造立體幾何法 CSG (Constructive Solid Geometry) 通過基本體素和他們的布爾運算來表達三維物體。存儲的是物體生成的過程，也稱為過程模型。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 同一物體的兩種CSG結(jié)構(gòu) 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 構(gòu)造立體幾何法特點： 數(shù)據(jù)量??；基本體素通過布爾運算可以形成復雜的幾何體；對于具有復雜曲線、曲面特征的模型表達有困難。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 構(gòu)造立體幾何法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 附加體法 ：構(gòu)造立體幾何法中物體的局部修改方法。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 難于用附加體法倒圓的情況 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) c) 混合模式（ Hybrid Model） 一個 CAD系統(tǒng)里采用了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達物體，如常見的構(gòu)造立體幾何法與邊界表示法的混合。 在構(gòu)造立體幾何樹的節(jié)點上再擴充一級邊界數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以達到快速顯示圖形的目的。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 混合模式結(jié)構(gòu)舉例 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) d) 空間單元表示法 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 參數(shù)化建模（ Parameter Modeling） 靜態(tài)幾何造型系統(tǒng) ： 一旦造型完成，幾何形體和具體尺寸也就確定，后期的可修改性差。 參數(shù)化造型系統(tǒng) ： 先確定草圖形狀和拓撲關(guān)系，尺寸值則由參數(shù)控制，可以方便地實現(xiàn)后期的尺寸修改。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 參數(shù)化建模方法對于系列化產(chǎn)品的計可以提供極大的方便。 1. 參數(shù)化設(shè)計的基本概念 a）用輪廓體現(xiàn)設(shè)計思想 b）尺寸驅(qū)動 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 2. 尺寸約束和關(guān)系式 尺寸： 表達元素的長度、距離半徑等 拓撲 約束： 表達元素之間的特殊關(guān)系，如平行、水平、鉛垂、相切、共線、同心、固定等 關(guān)系式： 表達參數(shù)之間的數(shù)學關(guān)系。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) d）變量驅(qū)動 也叫變量化建模技術(shù)，需要同時考慮幾何約束（尺寸和拓撲）和工程約束（應力、性能等），將所有設(shè)計要考慮的影響因素都設(shè)計成可以約束產(chǎn)品幾何的變量。這樣在建模的同時也可以將產(chǎn)品的性能提前考慮。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 幾何元素 幾何約束 工程約束 尺寸值 約束管理 約束網(wǎng)絡(luò)分解 幾何造型 變量設(shè)計原理 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 對于基于特征的造型系統(tǒng)： 特征是由具有一定拓撲關(guān)系的一組實體體素構(gòu)成的特定形體，它還包括附加在形體之上的工程信息，對應于一個或多個功能，能夠被固定的方法加工成型。 特征是構(gòu)成零件的基本元素。特征造型是實體造型的一個新發(fā)展。 現(xiàn)在的流行三維 CAD系統(tǒng)大多數(shù)都采用了特征造型技術(shù)。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 2. 特征的分類 ： 特征要反映機械設(shè)計制造的各個方面的信息。 a）形狀特征（ Form Feature） 形狀特征 主特征 輔特征 修飾特征 負特征 正特征 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) b）裝配特征（ Assembly Feature） 用于表達零件的裝配關(guān)系，干涉檢驗，零件的統(tǒng)計信息等。 c）精度特征（ Precision feature） 表達形狀、位置和尺寸公差，表面粗糙度。 d）材料特征（ material feature） 表達材料的類型、性能、熱處理信息。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) e）性能分析特征（ analysis feature） 如用于有限元分析的有限元網(wǎng)絡(luò)。 f）補充特征（ additional feature） 用于管理零件的信息。 特 征 分 類 樹 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 3. 基于特征的參數(shù)建模技術(shù) 將參數(shù)化的技術(shù)引入特征造型系統(tǒng)里，用尺寸驅(qū)動或變量設(shè)計的方法定義特征。 具有代表型的是 EDS公司的 UG和 I－ Deas，還有達索公司的 CATIA，國產(chǎn)的CAXA實體設(shè)計，金銀花等。 PRO／ E是基于參數(shù)的特征造型系統(tǒng)。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 4. 特征造型的特點和意義 a）特征造型致力于表達產(chǎn)品的幾何信息、建模過程信息、明確的產(chǎn)品設(shè)計意圖、合理的產(chǎn)品加工信息、產(chǎn)品管理信息。 b）特征的參數(shù)化使產(chǎn)品具有靈活的后期修改能力 c）可以方便地建立設(shè)計、加工和管理的規(guī)則庫、知識庫，是專家系統(tǒng)等智能 CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 三維建模技術(shù)的總結(jié) 1. 造型技術(shù)的發(fā)展： 線框造型 表面（曲面）造型 實體造型 基于參數(shù)的實體造型 基于特征的參數(shù)化造型 變量化技術(shù)的應用 第三章 產(chǎn)品建模技術(shù) 2. 當前 CAD系統(tǒng)的建模技術(shù)趨勢 采用混合模式，如混合使用線框、曲面、實體元素，混合使用 Brep法和 CSG法等。 以精確表示形式存儲曲面實體模型。 引入?yún)?shù)化、變量化建模方法，便于設(shè)計修改。