三维造型技术教学幻灯片讲义.pptVIP

　　特征在这里作为一个专业术语，兼有形状和功能两种属性，具体包括产品的特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。特征造型技术使得产品的设计工作在更高的层次上进行，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。特征的引用直接体现了设计意图，使得建立的产品模型更容易为人理解和组织生产，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造了条件。 　　1. 特征建模的特点　　特征包括了产品的定义信息、与产品设计和制造有关的各种信息。特征概念的引入使得设计意图体现的更加直接，使得建立的产品模型更容易为人理解和组织生产。与传统的几何造型相比，它有着十分显著的优点： 　　(1) 特征造型着眼于更好地表达产品的完整技术和生产信息，为建立产品的集成信息模型服务。　　(2) 它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作对象是产品的功能要素，可以将更多的精力用于创造性构思上。　　(3) 特征造型有助于加强产品设计、分析、工艺准备、加工、检验各部门之间的联系，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造条件。 　　2. 特征定义　　目前，对于CAD中特征的定义尚没有达到完全统一。在研究特征技术的过程中，国内外学者从不同的侧面、不同的角度，根据需要给特征赋予了不同的含义。最初的特征定义仅包含了几何意义，即主要是它的形状特征，但实际上特征应该包含更多、更广泛的含义和信息。由于特征源于设计、分析和制造等生产过程的不同阶段，因此对特征的认识也不尽相同，至今尚无统一的定义。目前较为通用的定义是1992年Brown所给出的：特征就是任何已被接受的某一个对象的几何、功能元素和属性，通过它们可以很好地理解该对象的功能、行为和操作。 　　随着特征技术由工艺规划向设计、检验和工程分析方面的拓展，特征定义趋向于更一般化，如：用于描述零件和装配体的语义组，它将功能、设计和制造信息组合在一起；一个几何形状或形体要素，它至少具有一种CIM功能；产品信息的载体，它可以在设计和制造或者其他工程任务之间辅助设计或进行通信；任何用于设计、工程分析和制造的推理的客观对象等。 　　总之，特征是产品信息的集合，它不仅具有按一定拓扑关系组成的特定形状，且反映特定的工程语义，适宜在设计、分析和制造中使用。我们应该将特征理解为一个专业术语，它兼有形状和功能两种属性，从它的名称和语义足以联想其特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求等。 　　3. 特征的构成体系　　目前特征的分类还没有统一的体制，一般来说，特征可分为造型特征和面向过程的特征。造型特征(又称为形状特征)是指那些实际构造出零件的特征，而面向过程的特征并不实际参与零件几何形状的构造。面向过程的特征可细分为精度特征、管理特征、技术要求特征、材料特征和装配特征等。 　　(4) 派生曲面。派生曲面包括圆角曲面(如图2-11所示)、等距曲面(如图2-12所示)、过渡曲面等。派生曲面是在已经存在的曲面或实体上生成的曲面，在造型系统中有专门的命令来生成这些曲面。 图2-11 圆角曲面 图2-12 等距曲面 　　各种曲面图素在生成以后，可以在造型系统的曲面编辑环境下采用并(对两个相邻曲面作拼接)、交(交线外的部分被剪掉)、修剪(切除多余部分)、延伸(向某一方向扩展)等方法形成曲面立体。 　　2. 曲面建模特点　　曲面建模是研究曲面的计算机表示、求交、光顺和显示的技术。它采用表面模型表示三维形体。表面(surface)模型是用有向棱边围成的部分来定义形体表面，由面的集合来定义形体。表面模型是在线框模型的基础上，增加有关面边(环边)信息以及表面特征、棱边的连接方向等内容，从而可以满足面面相交，线、面消隐，明暗色彩图，数控加工等应用问题的需要。　　表面建模可用于二维工程图的表达形式，三维实体或曲面的草图输入记录，或者作为某些线框网格的输出记录。图2-13所示为表面模型的一个例子。 图2-13 表面模型应用举例 　　曲面模型与线框模型相比，多了一个面表，记录了边与面之间的拓扑关系，但仍缺乏面与体之间的拓扑关系，无法区别面的哪一侧是体内还是体外。它的缺点是只能表示物体的表面及其边界，还不是实体模型。因此，曲面模型不能实行剖切，不能计算物性，不能检查物体间的碰撞和干涉等。 　　3 曲面造型的现状与发展趋势 　　随着计算机图形显示对于真实性、实时性和交互性要求的日益增强，几何设计对象向着多样性、特殊性和拓扑结构复杂性靠拢这一趋势的日益明显，图形工业和制造工业迈向一体化、集成化和网络化步伐的日益加快，激光测距扫描等三维数据采样技术和硬件设备的日益完善，曲面造型近几年得到了长足的发展，这主要表现在研究领域的急剧扩展和表