機(jī)械cadcam---第四章cadcam建模技術(shù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(編輯修改稿)
2025-01-30 03:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模型 69 3)由于 CSG法描述實(shí)體的能力強(qiáng)，故幾乎在所有基于邊界表示法的實(shí)用系統(tǒng)中，都采用 CSG法作為實(shí)體輸入手段。 例如，在實(shí)用系統(tǒng)中 ,有建立體素的命令，進(jìn)行各種體素拼合的命令，以及修改某個(gè)體素的命令等；當(dāng)執(zhí)行這些命令時(shí)，相應(yīng)地生成或修改邊界表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)。 70 1）基本思想： 通過(guò)一系列空間單元構(gòu)成的圖形來(lái)表示物體的一種表示方法。這些單元是有一定大小的空間立方體。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部通過(guò)定義各個(gè)單元的位置是否填充來(lái)建立整個(gè)實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 4．空間單元表示法（分割法） 71 2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是四叉樹(shù)或八叉樹(shù)，四叉樹(shù)常用作二維物體描述，對(duì)三維實(shí)體需采用八叉樹(shù)， 3）判定方法： 首先定義三維實(shí)體的外接立方體，并將其分割成八個(gè)子立方體，依次判斷每個(gè)子立方體，若為空，則表示無(wú)實(shí)體 。若為滿表示有實(shí)體充滿 。若判斷結(jié)果為部分有實(shí)體填充，將該子立方體繼續(xù)分解，直到所有的子立方體或?yàn)榭?，或?yàn)闈M，直到達(dá)到給定的精度。 72 73 4） .特點(diǎn) 采用八叉樹(shù)表示后，物體之間的集合運(yùn)算變得十分簡(jiǎn)單，八叉樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也大大簡(jiǎn)化了消隱算法，同時(shí)極利于作局部修改。 缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，且不能表示物體各部分之間的關(guān)系，也沒(méi)有點(diǎn)、線、面的概念。 優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，便于物性計(jì)算和有限元分析。 74 實(shí)用造型系統(tǒng)中的應(yīng)用 在實(shí)用造型系統(tǒng)中，邊界表示法已逐漸成為實(shí)體的主要表示形式。這是因?yàn)椋? ? 用 CSG法構(gòu)造復(fù)雜的實(shí)體存在局限性。 邊界表示法采用了自由曲面造型技術(shù)，能夠構(gòu)造像飛機(jī)、汽車那樣具有復(fù)雜外形的實(shí)體，用 CSG法的體素拼合則難以做到。 75 從 CSG模型通過(guò)計(jì)算可直接轉(zhuǎn)換成邊界表示模型，但反之不然。尚沒(méi)有從邊界表示模型到 CSG模型的一般轉(zhuǎn)換算法，因此兩種表示法不可交換。 商業(yè)化造型系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是將線框表示、曲面表示和實(shí)體表示統(tǒng)一在一個(gè)統(tǒng)一框架中，用戶根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的需要選取合適的技術(shù)。而由邊界表示轉(zhuǎn)換為線框模型非常簡(jiǎn)單。 76 77 幾何建模的局限性： 1） 幾何模型難以修改，不能適應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)過(guò)程 2）只能詳細(xì)的描述物體的幾何信息和拓?fù)湫畔ⅲ侨狈γ黠@的工程含義，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一些非幾何信息如定位基準(zhǔn)、公差、表面粗糙度、加工和裝配精度及材料信息等也是加工該零件所需信息的有機(jī)組成部分，但是在幾何建模中不能有機(jī)而充分的描述。 第三節(jié) 特征建模技術(shù) 78 3）所提供的造型手段不符合工程師的設(shè)計(jì)習(xí)慣。 它只提供了點(diǎn)、線、面或體素拼合這些初級(jí)構(gòu)形手段，不能滿足設(shè)計(jì)、制造對(duì)構(gòu)形的需要。因?yàn)樵O(shè)計(jì)工程師和制造工程師在設(shè)計(jì)一個(gè)零件時(shí)，總是從那些對(duì)設(shè)計(jì)或制造有意義的基本特征出發(fā)進(jìn)行構(gòu)思以形成所需的零件。其中的特征包括各種槽（如方形槽、 V形槽、燕尾槽、盲槽）、凹坑、圓孔、螺紋孔、頂尖孔、退刀槽、倒角等。 79 特征建模（基于特征的實(shí)體造型） 特征造型是以實(shí)體造型為基礎(chǔ)，用具有一定設(shè)計(jì)或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零部件的幾何模型。 80 1．特征的定義 1） 1992年 Brown所給出的： 特征就是任何已被接受的某一個(gè)對(duì)象的幾何、功能元素和屬性，通過(guò)特征我們可以很好地理解該對(duì)象的功能、行為和操作。 2）特征就是一個(gè)包含工程含義或意義的幾何原型外形。 特征在此已 不是普通的體素 ，而是一種封裝了各種屬性（ Attribute）和功能（ Function）的功能要素。 一．特征建模的概念 81 3）以 DIXON為代表的學(xué)者從設(shè)計(jì)自動(dòng)化入手，將特征與產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)表示和功能要求相聯(lián)，將特征定義為： 具有一定幾何形狀的實(shí)體，與 CIMS一個(gè)或多個(gè)功能相關(guān)，可以作為基本單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理。 4）以 WILSON為代表的學(xué)者從制造領(lǐng)域入手，將特征與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、 NC自動(dòng)編程、自動(dòng)檢測(cè)相連，將特征定義為： 對(duì)應(yīng)一定基本加工操作的幾何形狀 82 5）在機(jī)械行業(yè)中特征通常指的是 形狀特征 面向設(shè)計(jì)的形狀特征定義 : 工件的特征定義為：在工件的表面、邊或角上形成的特定的幾何構(gòu)型。 面向工藝的形狀特征定義為 : 工件上一個(gè)有一定特性的幾何形狀 , 其對(duì)于一種機(jī)械加工過(guò)程是特定的 , 或者用于裝夾或測(cè)量目的。 形狀特征的通用定義： 形狀特征為具有一定拓?fù)潢P(guān)系的一組幾何元素構(gòu)成的形狀實(shí)體，它對(duì)應(yīng)零件上的一個(gè)或多個(gè)零件功能，能夠被固定的加工方法加工成形。 83 2．特征應(yīng)滿足條件 ： 在 CAD/CAM領(lǐng)域的特征必須滿足如下條件 1）特征必須是一個(gè)實(shí)體或零件中的具體構(gòu)成之一 2）特征能對(duì)應(yīng)到某一種形狀 3）特征應(yīng)該具有工程上的意義 4）特征的性質(zhì)是可以預(yù)料的。 84 特征的含義 特征是產(chǎn)品信息的集合 , 它不僅具有按一定拓?fù)潢P(guān)系組成的特定形狀 , 且反映特定的工程語(yǔ)義 , 適宜在設(shè)計(jì)、分析和制造中使用。 我們應(yīng)該將特征理解為一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ) , 它兼有形狀和功能 兩種屬性 , 從它的名稱和語(yǔ)義足以聯(lián)想其特定幾何形狀、拓?fù)潢P(guān)系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術(shù)和公差要求。 85 1）根據(jù)制造方法不同： 鑄、鍛、焊、機(jī)加工和注塑成型特征 2）按零件類型不同： 軸類零件、盤類零件，箱體類零件等。 3）按照零件的復(fù)雜程度分： 簡(jiǎn)單特征：簡(jiǎn)單特征為獨(dú)立的形狀特征。 復(fù)合特征：復(fù)合特征為簡(jiǎn)單特征的組合結(jié)構(gòu)，如周向均布的孔。矩形陣列的孔等。 二．特征的分類 86 4）按照其在設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用分類 1)基本特征：指構(gòu)成零件主要形狀的特征 2)正特征：正特征對(duì)應(yīng)于材料添加的形狀 ,如凸臺(tái)等 3)負(fù)特征：負(fù)特征則是從零件實(shí)體中減去的形狀，如孔、槽等 4）主特征：用來(lái)構(gòu)造零件的主題形狀特征 5）輔助特征：用來(lái)對(duì)主特征的局部進(jìn)行修飾，如螺紋、倒角、倒圓等 如下圖為特征分類： 87 軸盤類零件的基本特征 88 孔槽類零件的基本特征 89 ： 不實(shí)際參與零件幾何形狀的構(gòu)造，又可以細(xì)分為： 精度特征 技術(shù)要求特征 材料特征 管理特征 分析特征 夾具特征 制造特征 裝配特征 90 特征建模是面向整個(gè)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的，必須能夠完整地、全面地描述零件生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)的信息以及這些信息之間的關(guān)系。 特征建模是一種以 實(shí)體建模 為基礎(chǔ)，包括上述信息的產(chǎn)品建模方案，通常由形狀特征模型、精度特征模型、材料特征模型組成，而形狀特征模型是特征建模的核心和基礎(chǔ)。 三．特征建模系統(tǒng)框架 91 前面將形狀特征定義為具有一定拓?fù)潢P(guān)系的一組幾何元素構(gòu)成的形狀實(shí)體，它對(duì)應(yīng)零件上的一個(gè)或多個(gè)零件功能，能夠被固定的加工方法加工成形。 例：根據(jù)機(jī)械零件的輪廓特點(diǎn)和相應(yīng)的總體加工特點(diǎn)，零件分類為下圖。 1．形狀特征模型 92 零件 回轉(zhuǎn)體類 板塊類 箱體類 孔 槽 腔 平面 臺(tái)階孔 盲
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1