第三章 现代产品计算机创新开发新概念.pptVIP

一. 线框造型 三维实体由一系列反映形状特征的棱线、轮廓线和交线等的几何数据表征。 首先在计算机内设定x, y, z轴，根据给定的坐标轴，给定相应的顶点坐标表，为了表示几何形状特征，还要写出两两可以连接的点构成棱线的表。有了这些数据，就容易在显示器上生成线框图形了。 1. 线框模型的数据结构 线框造型的数据结构为两张表结构。一张为顶点表，另一张为棱线表。 2. 线框造型的特点 (1) 优点 a. 数据结构简单、模型所需数据量小、处理时间短、建模方便、操作容易。 b. 线框模型包含了形体的三维数据，可以产生任意视图。 (2) 缺点 a. 线框模型易产生多义性 b. 拓扑关系缺乏有效性 c. 线框模型的信息不完整，难以表达曲线、曲面 d. 由于在数据结构中仅存储了顶点和棱线的信息，因而难以进行形体表面交线计算、物性计算和消隐处理等。 线框模型的多义性 无意义的线框模型 缺少轮廓信息的线框模型 二. 表面造型 表面造型是在线框造型的基础上增加面的信息，利用平面和曲面来表示形体的一种造型方法，由表面造型所构造的模型称为曲面模型。 对表面的定义就是一些指定某表面由哪些棱线按何种顺序组成的信息。这种模型通常用于构造复杂的曲面物体，构型时常常利用线框功能，先构造一线框图，然后用扫描或旋转等手段变成曲面。 1. 曲面模型的数据结构 曲面模型的数据结构仍为表结构，除顶点表和棱线表外，还定义了构成三维实体的各个组成面的信息，即面表。 2. 表面造型的特点 (1) 优点 a. 增加了有关面的信息，有可能生成剖面图和进行消隐处理、着色、表面积计算、二曲面求交、可以获得NC加工所需要的信息及数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等。 b. 表面造型方法丰富 (2) 缺点 a. 仍然缺乏表示内部结构的能力，因为它仅仅表示了一个形体的边界形状（或外壳），依然存在“多义性”问题。 b. 操作比较复杂，要求操作者具备曲面建模的数学知识。 3. 曲面构造方法 按生成方式不同，曲面的构成方式可以分为以下几种: (1) 平面 生成平面有两种方式：包括裁剪平面和工具平面。 工具平面中主要有七种方式：XOY平面、YOZ平面、ZOX平面、三点平面、矢量平面、曲线平面和平行平面。 (2) 直纹面 由一根直线两端点分别在两曲线上匀速运动而形成的轨迹曲面。 (3) 旋转面 对一个曲线绕某一轴进行旋转即可生成旋转面。 (4) 扫描面 按照给定的起始位置和扫描距离将曲线沿指定方向以一定的锥度扫描生成曲面。 (5) 导动面 选取截面曲线或轮廓线沿着另外一条轨迹线扫动生成曲面。为了满足不同形状的要求，可以在扫动过程中，对截面线和轨迹线施加不同的几何约束，让截面线和轨迹线之间保持不同的位置关系，就可以生成形状变化多样的导动曲面。 (6) 等距面 按给定距离与等距方向生成与已知平面(曲面)等距的平面(曲面)。 (7) 相交面和相贯面 (8) 分析法表面 用x、y、z的数学公式可建立分析法表面，再根据数学方法计算出轮廓，即可自动生成表面。 (9) 雕塑曲面 也叫自由曲面，它不是由数学公式得出，一般都是用显示经纬样条曲线的方法在三维空间中显示它们。 三.实体造型 基本概念 实体造型包括两部分内容：即体素(长方体、圆柱体、球体、锥体等)的定义和描述，以及体素之间的集合运算(并、交、差)。 四. 特征造型 特征是由具有一定拓扑关系的一组实体元素构成的特定形状，它还包括附加在形状之上的工程信息，对应于零件上的一个或多个功能，能够被固定的方法加工或成型。 产品特征=形状特征+工程语义信息 参数化设计 概念：在全约束的条件下用一组参数来定义几何图形尺寸数值并约定尺寸关系，然后提供给设计者进行几何造型使用 参数化设计的主要特点是： 基于特征（从图形的几何形状—特征—尺寸—参数—实体） 全尺寸约束（将形状和尺寸联合进行考虑，通过约束来实现几何形状的控制） 全数据相关 尺寸驱动设计修改。 参数化技术的系统更适合于设计过程比较明确的工作，它有两个明显不足： 首先，基于全尺寸约束的参数式设计对设计者的创造力和想象力有着极大的限制； 其次，在设计中某些拓扑关系一旦改变，则系统有可能因失去某些约束而导致数据混乱。 变量化设计 概念：允许尺寸欠约束的存在，设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式，将满足设计要求的几何形状放在第一位而暂不用考虑尺寸细节，设计过程相对宽松。 变量化设计的主要特点是： 先形状（草图