基于特征的零件設(shè)計過程模型研究

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1、基于特征的零件設(shè)計過程模型研究

2、第1在計算機集成制造環(huán)境里，人機之間良好的交互界面應(yīng)使設(shè)計者能夠完成全局產(chǎn)品信息建模，更確切地說，設(shè)計階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)應(yīng)能驅(qū)動后面的一系列活動，如編制工藝規(guī)程、數(shù)控加工、有限元分析等等．實體模型僅能在計算機中提供產(chǎn)品的幾何形狀信息，而不能提供表面粗糙度、材料性能、加工要求等重要的產(chǎn)品信息．因此，實體模型與產(chǎn)品模型還有很大的差距，為了克服上述不足，出現(xiàn)了特征造型和基于特征的設(shè)計．特征是具有工程含義的幾何實體，特征模型之所以比實體模型更高一層，是因為它表達的產(chǎn)品模型兼含語義和形狀兩方面的信息，而特征語義包含著設(shè)計和加工信息，設(shè)計人員不必關(guān)注組成特征的幾

3、何細節(jié)，而是用熟悉的工程術(shù)語闡述設(shè)計意圖．這為基于特征的設(shè)計提供了方便的設(shè)計環(huán)境，成為ＣＡＤ/ＣＡＭ之間聯(lián)系的紐帶．１　基于特征的零件設(shè)計過程模型在工程設(shè)計過程中，零件設(shè)計模塊是三維ＣＡＤ軟件中重要模塊之一，通過該模塊完成零件設(shè)計整個過程，系統(tǒng)采用工程師設(shè)計術(shù)語（這里稱為特征），動態(tài)捕捉設(shè)計意圖，特征之間相互疊加操作構(gòu)成零件．特征可分為以下三大類：１）參數(shù)定義特征　特征的形狀由一系列參數(shù)決定，例如，圓柱體、直孔、直槽、螺紋等特征，這類特征的定義十分方便，用戶只需輸入?yún)?shù)即可．２）基準(zhǔn)特征　又稱輔助特征．在零件的構(gòu)造過程中，大量使用輔助平面、軸線、輔助點和相對坐標(biāo)，這類不構(gòu)成零件

4、表面形狀的特征統(tǒng)稱為基準(zhǔn)特征（即基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)點等等）３）草圖定義特征　又稱用戶自定義特征．這類特征是由二維截面按不同產(chǎn)生形成三維實體，具體產(chǎn)生方式有拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、蒙面等．零件的形成過程就是不斷創(chuàng)建特征和對特征進行定位的過程，通過特征操作完成對零件的設(shè)計，一般來說，完成一個零件的構(gòu)造可以由圖１所示基本步驟組成。由以色列Ｃｉｍａｔｒｏｎ公司研制的高級軟件——Ｃｉｍａｔｒｏｎ，可利用特征非常靈活地定義、修改參數(shù)和約束，不受特征生成秩序的限制，這種簡捷的交互意味著高效的設(shè)計和優(yōu)化．２?。茫椋恚幔簦颍铮钪谢咎卣魃煞椒ò床煌姆诸惙椒?，特征有各種各樣類型，按特征的性質(zhì)分類

5、有形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、裝配特征等，本文主要討論用Ｃｉｍａｔｒｏｎ生成形狀特征的過程．通常進入Ｃｉｍａｔｒｏｎ的ＣＩＭＭＤ三維造型設(shè)計、繪圖基本模塊時，當(dāng)屏幕上無實體，往往需要建立一些基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸線、參考曲線等．生成實體基于特征的方法有：１）拉伸體　用拉伸方法定義三維實體，由以下步驟組成：（１）作端（基）面圖．可以通過作直線、矩形、圓、圓弧、樣條曲線等組成；（２）標(biāo)注尺寸（如不注尺寸，將來無法修改）；（３）給出增量；（４）返回ＩＳＯ三維圖；（５）光照，可觀察實體圖．２）導(dǎo)動體　一截面沿一條軌跡導(dǎo)動而形成實體．（１）進入導(dǎo)動環(huán)境；（２）選擇軌跡和截面形式；

6、（３）定義草圖平面，畫軌跡線并標(biāo)注尺寸；（４）修改平面，畫各截面并標(biāo)尺寸．３）打孔　打孔可以制作定制孔（Ｓｈａｐｅｄ），直線的（Ｓｔｒａｉｇｈｔ），共軸的（Ａｘｉｓ）３種孔．（１）定義草圖平面；（２）定出和標(biāo)注孔的中心點位置；（３）畫出及標(biāo)注孔截面尺寸．４）旋轉(zhuǎn)體　即由一個二維輪廓繞一軸旋轉(zhuǎn)而形成實體．（１）進入實體造型環(huán)境；（２）確定作圖平面；（３）定義旋轉(zhuǎn)軸線；（４）畫二維輪廓圖；（５）定義旋轉(zhuǎn)角度并旋轉(zhuǎn)．Ｃｉｍａｔｒｏｎ中基本特征生成方法有多種，在ＣＩＭＭＤ模塊中可很方便調(diào)用，下面以幾個工程實體，詳細說明用特征生成零件的過程．３　應(yīng)用與分析3．1實體造型生成實體的主要特

7、征之一，實體拉伸．主要應(yīng)用ＣＲＥＡＴＥ/ＥＸＴＵＲＥ的ＡＤＤ和ＲＥＭＯＶＥ命令進行拉伸和切割出實體形狀，并結(jié)合局部特征命令ＤＥＴＡＬＬ，參考命令ＤＡＴＵＭ及拷貝命令ＣＯＰＹ生成實體特征．以六角薄螺母為例（ＧＢ６１７２－８６Ｍ１６），如圖２所示．１）ＣＲＥＡＴＥ/ＥＸＴＵＲＥ/ＡＤＤ拉伸螺母體D＝２６．７５，M＝８。２）ＤＥＴＡＬＬ/ＥＤＧＥＤＲＩＶＥＲ/ＲＥＭＯＶＥ挖倒角Ф＝２５倒角圓直徑＝２６．７５×ｃｏｓ（３０）＝２３．１６５故倒角長度＝（２６．７５－２３．１７）/２＝１．７９３）切角?。茫遥牛粒裕?ＥＸＴＵＲＥ/ＲＥＭＯＶＥ畫與內(nèi)圓相切直線，畫與圓弧重合弧中鍵退出/ＴＨ

8、ＲＯＵＧＨ/ＡＰＰＬＹ４）拷貝?。模粒裕眨遥?ＡＸＩＳ/ＣＥＮＴＲＥ作軸線ＣＯＰＹ/ＣＯＰＹＦＥＡＴＵＲＥ/ＲＯＴＡＴＥＳＩＮＧＬＥ＝６０?。危眨停剑丁∽鲌A內(nèi)孔d＝１６3．2螺紋件生成分析生成實體的特征之二，實體導(dǎo)動、布爾運算．首先按標(biāo)準(zhǔn)生成螺旋線，主要輸入半徑值ＲＡＤＩＯＵＳ，圈數(shù)ＴＨＲＥＡＤＯＵＳ．ＴＨＲＥＡＤＯＵＳ＝線長L/螺距M．再畫出牙型，按標(biāo)準(zhǔn)形狀去掉正三角形頭部及保留齒間間距，導(dǎo)動生成螺紋，最后布爾運算切除頭部，以平滑過渡更接近實際形狀．以六角頭螺栓（ＧＢ５７８３－８６螺