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第5章实体建模与特征建模技术讲解

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第05讲 实体建模

第05讲 实体建模
SIEMENS
Siemens PLM Software: /plm
Unigraphcs NX 6
天津科技大学 机械工程学院 胡军
3
第一章 UG 概述 第五讲 实体建模
目 录
一、实体建模概述
二、特征创建
4
第五讲 实体建模
第五讲
本章学习目标
实体建模
掌握实体特征的类型 掌握部件导航器的操作
当你构建模型或工程图时，数据被 移入这些面板窗口中。利用部件导航 器可以执行各种操作。
4
17
3
第五讲 实体建模
㈣部件导航器
【部件导航器】 提供一个部件可视 化的表示，利用它 组织、选择和控制 建模数据的可见性 及简单浏览了解它， 此外制图和建模数 据也包括在部件导 航器中。
【主面板】：记录所有特征， 选中特征，其它面板显示相应 参数，并且在绘图区对应特征 高亮显示。
12
第五讲 实体建模
精加工_取自组合体、修剪及细节特征 用于仿真精加工过程。
组合体
布尔运算：求和(Unite), 求差(Subtract)，求交 (Intersect)。 体操作: 缝合(Sew), 补片(Patch)
13
第五讲 实体建模
修 剪
实体操作:修剪体(Trim Body), 分割体(Split Body) 片体操作:修剪片(Trimmed Sheet),修剪与延伸(Trim and Extend)
圆弧
布 尔 求 差
选定的圆弧
40
第五讲 实体建模
课 堂 练 习
41
第五讲 实体建模
5、球形拐角
单击“特征”工具条中的“球形拐角” 按钮，打开“球形拐角”对话框
1

CAD实体特征建模和主模型技术 new解析

CAD实体特征建模和主模型技术 new解析

8.5 实体建模
2、边界表示法
B_REP表达数据结构举例
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
8.5 实体建模
2、边界表示法
Brep表示法的优点：
1. 表示形体的点、线、面等几何元素是显式表示、使得形体的显 示很快并且很容易确定几何元素之间的连接关系； 2. 可对Brep法的形体进行多种局部操作，比如倒角； 3. 便于在数据结构上附加各种非几何信息，如精度、表面粗糙度 等。 4. Brep表示覆盖域大，原则上能表示所有的形体
例如，在Brep表达中，简单实体的数据结构可用体 、面、边、点四个层次的表描述
对复杂实体的数据结构则采用更多的层次表来描述
8.5 实体建模
2、边界表示法 边界表示的数据结构
边界表示强调实体的外表细节，把面、边、顶点的信息分 层描述，并建立了层与层之间边界表示。 没有统一的数据结构，为了有效地表示几何体的拓扑关系 ，斯坦福大学B．G．Baumgart在1972年提出的以棱边为中心的 多面体表示的翼边结构(Winged Edge Data Structure，WED) 及改进后的对称结构等。(实质对边表信息进行了扩充) 翼边结构以边为核心组织数据，如图：
缺点：
1. 数据结构复杂，需要大量存储空间，维护内部数据结构及一致 性的程序较复杂； 2. 对形体的修改操作较难实现；
3. Brep表示不G（Constructed Solid Geometry） 法也译为构造实体几何法，是用二叉树的 形式记录一个零件的所有组成体素进入拼 合运算的过程，可以简称为体素拼合树。 CSG法强调的是记录各个体素在进入拼合 时的原始状态，每个体素都有特定的定位 参数和尺寸参数。CSG树只定义它所表示 物体的构造方式，既不反映物体的面、边 、顶点等有关边界信息，也不显式说明三 维点集与所表示的物体在E空间的一一对应 关系。因此这种表示又被称为物体的隐式 模型或过程模型

第五章 建模综合实例

第五章 建模综合实例

3．下罩
一、建立推进器下罩的内轮廓
视频演示
二、建立推进器下罩实体模型
旋转：t=0.5 拉伸：C1=3.25 C2=3.5 打孔：D=0.75,空间夹角15度，距离边线d1=d2=1.5 倒圆角：R1=1,R2=0.5
视频演示
三、建立推进器上罩实体模型
基准平面偏置为4 拉伸外线至内表面——加； 内线至外表面——减（角度5）
视频演示
四、建立推进器旋转叶轮实体模型
拉伸：C=16 阵列：6个，夹角60度 片体剪裁：内偏置1.25，剪裁外边缘 打孔： D=4，H＝12，d＝1.5，h=3 倒圆角：R=0.5
视频演示
作业：

1．运用实体建模的设计理念和设计思路，对下图台钳的零部件 提出设计方案。

2．参见视频文件建立本节演示的三个实体模型（推进器上罩、 下罩和旋转叶轮），以备装配过程和运动 §5.2 §5.3 §5.4 成型特征（ Form Feature ） 特征操作（ Form Operation ） 特征编辑（ Edit Feature ） 建模综合实例
Technical Delta 24 July 2001
推进器综合建模实例
教学内容：
1．上罩
2．旋转叶轮

《高级实体建模技巧》课件

《高级实体建模技巧》课件
定期对实体数据进行备份，并制定应急预案，以便在数据丢失或 损坏时能够迅速恢复。
多领域协同设计中的冲突解决
沟通与协调
加强各领域设计人员之间的沟通与协调，确保对实体模型的理解 和设计目标一致。
版本控制
采用版本控制工具对实体模型进行管理，避免不同版本之间的冲突 。
冲突检测与解决
定期进行冲突检测，及时发现并解决不同领域设计之间的冲突问题 。
02 高级实体建模技术
参数化建模
总结词
通过参数和约束来定义模型的方法。
详细描述
参数化建模是一种高级实体建模技术，它允许用户通过参数和约束来定义和修改模型。这种方法使得 模型更加灵活，能够快速适应设计变化。参数化建模还使得模型具有更好的可重用性和可维护性。
参数化建模
总结词
参数化建模在产品设计和开发中具有广泛的应用。
总结词
对产品装配过程进行建模的方法。
详细描述
装配建模是一种对产品装配过程进行建模的方法，它 通过对装配体中的零件及其装配关系进行描述和管理 来建立装配模型。这种方法能够清晰地表达装配体的 结构和装配顺序，使得装配过程更加易于模拟和分析 。装配建模还具有较好的灵活性和可扩展性，能够适 应不同装配需求和复杂度的模型建立。
01
建筑元素建模
高级实体建模可以创建复杂的建 筑元素模型，如异形建筑、景观 等。
性能分析
02
03
协同设计与施工
利用高级实体建模技术，可以进 行建筑性能分析，如结构、热工 、声学等。
高级实体建模支持多专业协同设 计和施工，提高建筑项目的设计 与施工效率。
04 实体建模的未来发展
人工智能在实体建模中的应用
实体建模的基本步骤
• 总结词：实体建模通常包括需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计和模型验证等步骤。

DM_第五章(3D高级建模)

DM_第五章(3D高级建模)

3D几何体
修改3D几何体…
倒角(Chamfer):
– – – – 倒角特征允许在模型边界处建立平坦的过渡 (或斜面), 创建倒角时,可选择或预选3D边和(或)面. 如果选中了一个面,该面上所有的边都将被倒角. 预选时,从 RM菜单栏中可得到附加的选项(face edge loop selection, smooth 3D edge chain) – 面上的每一条边都有一个方向.这个方向定义了左,右侧. – 可用从平坦过渡起始处到两个边的两个距离来定义倒角 或用一个距离 (左或右)和一个角来定义斜面. – 在细节面板上用距离和角度来设置倒角的类型.
Training Manual
修改3D几何体…
3D几何体
选择要固定半径混合的边 细节面板指定混合半径
选择固定半径混合的面
所有的边被混合
July 3, 2006 Inventory #002019 2-10
ANSYS Workbench - DesignModeler ANSYS Workbench - DesignModeler ANSYS Workbench - DesignModeler ANSYS Workbench - DesignModeler
体操作(Body Operation):
允许用户用8个不同的选项来处理体 (但不是任何时候都总能使用):
– 体操作功能可操作任何类型的体(无论激活或冻结) . – 体操作 不影响点特征生成的点(粘附在被选中的体上的面或边的点). – 通过细节面板选择体和平面.
选择包括: 镜像,移动,拷贝,删除,放缩,移除材料,粘附面,分割 面. 下面依次描述 . . .
可变半径混合 (比上面的特征更强大)(Variable Radius Blend ):

中文Creo基础教程实体特征建模PPT学习教案

中文Creo基础教程实体特征建模PPT学习教案
1. 基准平面的使用 2. 基准平面的参考第方6页/式共37页 穿过、垂直、平行、偏移、角度、相切、
3.2.2 基准点
基准点在三维模型设计中，常用来辅助创 建基准曲线、样条曲线，以及设定实体特 征上特定点的参数等。
1. 创建一般基准点 创建一般基准点时，首先选择基准点的放
置参考。以指定基准点的放置对象（包括 曲面、曲线、边、基准平面等），然后选 择偏移参考，用于设置基准点的准确位置。 偏移参考会根据所第选7页/共择37页的放置参考类型自 行改变。
列点，包括：曲线的起始点、中间点和终 止点等，然后再按照指定的方式选取曲线 经过的点。选择的点可以是基准点或模型 端点。
第11页/共37页
3.2.4 基准曲线
2. 根据方程创建基准曲线 从方程创建基准曲线是相对复
杂的一种方法。就是给出曲线 的数学方程，系统根据方程式 创建基准曲线。
“方程”对话框
2. 创建实 体拉伸特 征
草绘截面
创建拉伸实体特征
当所绘拉
伸截面为
封闭的轮
廓曲线时，
创建拉伸曲面特征
沿垂直于 草绘平面
第22页/共37页
3.3.1 拉伸特征
4．创建拉伸薄壁特征
拉伸薄壁特征是实体特征的一
种特殊类型，不同于曲面特征，
它具有实体的大小和质量，外
部形状为具有一定壁厚，内部 创建拉伸薄壁特征
第4页/共37页
3.2 基准特征
基准特征是建模过程中创建的辅助特征， 即在创建其他特征时，通常需要将基准特 征作为参考，包括用作尺寸参考、特征放 置参考和装配参考。图形窗口中基准特征 的默认颜色是棕色。
基准平面 基准点 基准轴
第5页/共37页
3.2.1 基准平面

特征建模ppt课件


(2)邻接联系 反映形状特征之间的相互位置关系，用 CONT(Connect-To)表示。构成邻接联系的形状特征之间的邻 接的状态可共享，例如一根阶梯轴，每相邻两个轴段之间的关 系就是邻接联系，其中每个邻接面的状态可共享。
(3)从属联系 描述形状特征之间的依从或附属关系，用 IST(Is—Subordinate—To)表示。从屈的形状特征依赖于被从 属的形状特征而存在，如倒角附属于圆柱体。
三、形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，有必要再详细分类
根据形状特征在构造零件中所起的作用不同，可分为主形状特征(简 称主特征)和辅助形状特征(简称辅特征)两类 。零件形状特征的分 类图
●主特征用来构造零件的基本几何形体。根据其特征形状的复杂 程度，又分为简单主特征和宏特征两类：
① 简单主特征：主要指圆柱体、圆锥体、成形体、长方体、 圆球、球缺等简单的基本几何形体。
特征是一种综合概念，它作为“产品开发过程中各种信息的载体”， 除了包含零件的几何、拓扑信息外，还包含了设计制造等过程所需要 的一些非几何信息。如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表 面祖糙度信息和刀具信息等。详述
特征建模是一种建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个 产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法，它不仅包含与生产有 关的信息，而且还能描述这些信息之间的关系。 特征建模即通过特征及其集合来定义、描述零件模型的过程。特征建 模主要思想： 1)从构型角度来说，不再将抽象的基本本几何体(如圆柱、圆锥、球等) 作为拼合零件的对象，而是选用那些对设计创造有意义的特征形体作 为基本单元拼合成零件，例如槽、凹腔、凸台、孔、壳、壁等特征。
(5)它将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中更多提炼 出规律性知识，以此丰富各种领域专家系统的规则库和 知识库，促进智能CAD系统和智能制造系统的逐步实现 。

第5章几何建模与特征建模


二．数据结构（边界表示法数据结构）
实体建模采用表结构存储数据，其中棱线表和面表与曲面 造型有很大不同，从表中可以看出，棱线表记录的内容更加丰 富，可以从面表找到构成面的棱线，从棱线表中可以找到两个 构成的棱线的面。与曲面建模相比，实体模型不仅记录了全部 几何信息，而且记录了全部点、线、面、体的信息。
二．数据结构
三维线框模型采用表结构，在计算机内部存储物体的顶 点及棱线信息，请实体的几何信息和拓扑信息层次清楚的记 录在以边表、顶点表中。如下图所示的物体在计算机内部是 用18条边，12个顶点来表示的。
三．特点
1、优点 这种描述方法信息量少，计算速度快，对硬件要求低。数 据结构简单，所占的存储空间少，数据处理容易，绘图显示速 度快。 2、缺点 1）存在二异性，即使用一种数据表示的一种图形，有时也 可能看成另外一种图形。 2）由于没有面的信息，不能解决两个平面的交线问题。 3）由于缺少面的信息，不能消除隐藏线和隐藏面 4）由于没有面和体的信息，不能对立体图进行着色和特征 处理，不能进行物性计算。 5）构造的物体表面是无效的，没有方向性，不能进行数控 编程。
3)三维实体扫描体素： 实体扫描法是用 一个三维实体作为扫 描体，让它作为基体 在空间运动，运动可 以是沿某个曲线移 动，也可以是绕某个 轴的转动，或绕某一 个点的摆动。运动的 方式不同产生的结果 也就不同。
四．三维实体建模的计算机内部表示
1．边界表示法（B-Rep Boundary Representation
3）集合的交、并、差运算
4) 特点 （1）数据结构非常简单，每个基本体素不必再分，而是将 体素直接存储在数据结构中。 （2）对于物体结构的修改非常方便，只需要修改拼合的过 程或编辑基本体素。 （3）能够记录物体结构生成的过程。也便于修改 （4）记录的信息不是很详细，无法存储物体最终的详细信 息，如边界、顶点的信息等。 5）应用： 可以方便地实现对实体的局部修改 ，如下图

产品设计CAD实体特征建模和主模型技术 new


44
8.7 产品数字化设计中的主模型建模技术
2、产品主模型建模实现过程
CAD支持系统选型论证、购买 UG、CATIA、PROE等 市场 产品配置 与CAID 设计 团队
车身主模型 发动机主模型 ……其它总成主模型 Alias CAE/CAT 整车主模型 CAPP CAM 产品
需求转 QFD 换
评估 DFX
产品几何表达 支持工具UG/CATIA /PRO/E等 图8.24 产品主模型建模系统体系结构
43
8.7 产品数字化设计中的主模型建模技术
2、产品主模型建模实现过程
(1) 市场调查与产品策划，采用QFD方法进行潜在顾客需求转换， 生成新产品概念，确定目标产品的功能、性能、基本配置、技术 经济指标、开发计划等的定义； (2) 目标产品概念设计（二维、三维效果图），1：1泥模（针对某 些产品），定样； (3) 反求建立三维数字化主模型，整车总布置，建立各大系统的装 配关系、功能联系，定义工程约束，提取性能参数，装配模型分 解，确定配套件、附加材料、技术要求等非几何信息等； (4) 采用DFX技术进行主模型设计评估，修改完善主模型； (5) 由主模型派生出分析、工艺、仿真分析、NC加工等模型。
4
8.5 实体建模
2、边界表示法
点用三维坐标表示，是最基本的元素 边是形体相邻面的交界，可为空间直线或曲 线 环是由有序、有向的边组成的封闭边界。环 有内、外环之分，外环最大且只有一个；内 环的方向和外环相反，外环边通常按逆时针 方向排序，内环边通常按顺时针方向排序。
面是一个多连通区域，可以是平面或曲面，由一个外环 和若干个内环组成。根据环的定义，在面上沿环的方向 前进，左侧总在面内，右侧总在面外。面的方向用垂直 于面的法矢表示，法矢向外为正向面。 实体是由若干个面组成的闭包，实体的边界是有限个面 的集合。

第五章 参数化实体特征造型技术

2．参数化中的约束
在CAD中，参数化约束包括几何约束和尺寸约束。尺寸约束将尺寸用变量表示，作为设计的几何参数。通过代数方法总体求解和推理方法逐步求解修改几何模型。
在参数化中常用的约束有：
距离：定义两个元素之间的距离，直线、圆。
长度:约束一条直线的长度。
（2）由曲面派生曲面。例如，倒圆角曲面、偏移曲面、混合曲面、延伸曲面、修剪曲面和拓扑连接曲面等。
2
曲面造型的特点：
（1）增加了有关面的信息；
（2）曲面造型方法丰富。
但曲面模型依然存在“多义性”问题，无法计算和分析物体的物性，也不能将其作为一个整体去考察与其他物体相互关联的性质。
5
实体造型在曲面造型的基础上，增加了对实体存在侧的定义，实体造型克服了线框造型和曲面造型的局限性。另一方面，相对于曲面模型而言，实体模型在计算机内部的表示不仅需要组成实体各个面的数学描述，还需要各几何元素相互之间的拓扑关系信息。如何简化用户的输入，提供更加方便、自然的造型方法来构造实体模型，管理、更新完整的拓扑信息是实体造型系统需要着重解决的问题。
便于在数据结构上附加各种非几何信息，如精度、表面粗糙度等。
边界表示的B-Rep方法的缺点：
对几何体的整体描述能力差，无法提供关于实体生成过程的信息。
无法记录组成几何体的基本体素的原始数据。
需要用其他方法保证形体的有效性。
数据存储量大，结构繁琐。
5.3 实体模型的建模方法
绝大多数实体建模系统提供的实体建模功能可以分为
顶点
坐标值
x
y
z
V1
1
1
0
V2
0
1
0
…
……Biblioteka …………
…
V7
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第5章 实体建模与特征建模技术
5.2.1 形状特征的概念
形状特征指的是反映产品零件几何形状特点 的、可按一定原则加以分类的产品描述信息。 将特征引入几何造型系统为的是增加几何实 体的工程意义,为各种工程应用提供更丰富的信息。 不同的领域对特征的理解有所差异，如设计 人员感兴趣的是使用形状特征进行设计，而制造 人员感兴趣的是基于特征的制造，设计特征和制 造特征并不存在着一一对应的关系，而是依赖于 其应用的领域。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.2.2 特征建模过程
将构成零件的特征依次加到形体上，后续特 征依附于前面的特征，前面特征的变化将影响后 续特征的变化。采用“特征树”的方法（又称为 历程树方法），将特征建模的历程一一记录下来。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.2.3 几何特征的种类及生成方法
基本形状特征是表达一个零件总体形状的 特征。可根据二维轮廓生成三维特征，该类特 征主要包括：拉伸、旋转、扫描特征等。 附加形状特征主要包括:孔、轴、倒角、倒 圆、阵列、槽、壳体特征等。
1)生成底板(根据俯视图作出草图—拉伸增料生成 底板整体—拉伸除料生成内槽)
2)生成空心圆台(以底板内槽上表面为草图基准面 作出R45—带拔模斜度拉伸增料生成圆台—以圆 台的上表面为草图基准面作出φ40—拉伸除料生 成空心圆台) 3)生成筋板(作出斜线草图—生成筋板—拔模) 4)作附属特征
第5章 实体建模与特征建模技术
第5章 实体建模与特征建模技术
本章学习重点：
掌握CAXA制造工程师2006 “特征工
具”栏中各项命令的功能和操作方法；
通过本章的学习，逐步建立起灵活、 高效的造型思想和实现方法。
第5章 实体建模与特征建模技术
本章主要内容：
5.1 实体建模表示方法 5.2 特征建模技术 5.3 参数化设计技术 5.4 复杂零件的实体建模实例
第5章 实体建模与特征建模技术
5.1.3 构造立体几何法
通过布尔运算(交、并、补)将简单的基本体 素(锥、柱、球、环等)拼合成复杂实体。
图5-4 同一形体的不同CSG结构
第5章 实体建模与特征建模技术
5.1.4 混合模式
在一个建模系统中采用几种不同的表示方法， 即采用两种或两种以上的数据结构形式，以便相 互补充或应用于不同的目的，从而充分发挥各种 表示方法的优势，取长补短。
5.4 复杂零件的实体建模实例 5.4.3 实体造型实例（【例5-2】 ）
第5章 实体建模与特征建模技术
第5章 实体建模与特征建模技术
5.3.1 参数化设计
一般是指设计对象的结构比较定型，可以 用一组参数来约定尺寸关系。
图5-6 参数化示意图
第5章 实体建模与特征建模技术
5.3.2约束概念（见前一页图）
角度α2~α4就是由四条边和角度α1严格确 定的，不能随意取值。显然，四边形的形状取决 于四条边长和一个夹角这5个参数，只要这5个参 数确定了，该四边形的形状就确定了，因此，我 们称这5个参数为封闭四边形的一组尺寸约束。改 变这组尺寸约束，四边形的原有封闭状态就被破 坏了，因此，必须重新调整形状，直到四边形重 新封闭为止。这一过程就是使尺寸约束重新获得 满足的过程，简称为约束满足。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.1.1 扫描法
将二维的封闭截面沿给定的轨迹平移或绕 给定的轴线旋转而成的。
第 实体建模与特征建模技术
5.1.2 边界表示法
通过描述形体的边界来表示一个形体。由于 形体的边界是形体与周围环境的分界面，完整地 定义了形体边界，也就唯一地定义了形体本身的。
图5-2 边界表示法的原理
第5章 实体建模与特征建模技术
5.1 实体建模表示方法
常用的实体造型表示方法有扫描法、边界表 示法、构造立体几何法、混合表示法等。无论那 种方法，都要考虑下述的两个问题： ①表示方法蕴涵信息的完整性，即它是否唯 一地描述了现实生活中的三维物体； ②表示方法能表达形体的覆盖率，即定义形 体范围的大小。
另外，实体建模的表示方法还有空间 单元表示法、光线投影法等，随着CAD技 术的发展建模表示方法也在不断地发展。
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第5章 实体建模与特征建模技术
5.2 特征建模技术
产品的几何建模不足以提供产品整个生命周 期中所需要的全部信息,这就要求产品的几何模型 向产品模型发展。而特征建模技术是建立产品模 型的一个重要途径。 产品特征可分为形状特征、尺寸公差特征和 技术特征等，在此主要讨论与实体造型有密切关 系的形状特征。
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第5章 实体建模与特征建模技术
5.3 参数化设计技术
传统的CAD技术都用固定的尺寸值定义几何 元素，所输入的每一个几何元素都有确定的位置， 要修改这些元素很不方便。 参数化设计使产品设计图可以随着某些结构 尺寸的修改而自动生成相关的图形，其主要特点 是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸 驱动设计修改。
在制造工程师中，提供了四种基本实体特征 工具分别是拉伸增/除料，旋转增/除料，放样增/ 除料，导动增/除料。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.4 复杂零件的实体建模实例 5.4.3 实体造型实例（【例5-1】）
第5章 实体建模与特征建模技术
5.4.3 实体造型实例（【例5-1】） • 分析过程： (1)形体分析（底板、空心圆台、筋板）； (2)用适当增/除料方式生成各部分形体（附 属特征后做）。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.4 复杂零件的实体建模实例 5.4.1 草图绘制
草图是特征生成所依赖的曲线组合。绘制草 图的过程可以分为确定草图基准平面，选择草图 状态，图形的绘制，图形的编辑和草图参数化修 改等五步。
第5章 实体建模与特征建模技术
5.4 复杂零件的实体建模实例 5.4.2 实体特征
第5章 实体建模与特征建模技术
本章学习目标：
了解实体建模的概念及常用表示方法 ； 了解特征建模的概念、几何特征的种类及 生成方法 ； 了解参数化设计的概念； 掌握CAXA制造工程师2006 “特征生成栏” 中各项命令的功能和操作方法； 通过本章的学习，逐步建立起灵活、高效 的造型思想和实现方法。