计算机辅助设计基础及应用第6章几何造型系统课件.ppt

1、几何造型系统计算机辅助设计基础及应用几何造型技术是CAD技术的核心与基础，是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的几何形状，模拟物体静、动态处理过程的技术。通常，把能够定义、描述、生成几何模型，并能够进行交互编辑处理的系统称为几何造型系统。按其发展历史，几何造型可分为线框造型、曲面造型和实体造型。随着几何造型技术的发展，又产生了非流形形体造型。计算机辅助设计基础及应用在几何造型中，任何复杂形体都是由基本几何元素构造而成的。几何造型通过对几何元素的各种变换处理和集合运算产生所需要的几何模型。计算机辅助设计基础及应用线框造型(wireframe modeling)用顶点和边表示形体，通过对点和边的

2、修改来改变构造形体的形状，即构造模型是一个简单的线框图。与该模型相关的数学表达是直线或曲线方程、点的坐标以及边和点的连接信息，该连接信息决定哪些点分别是哪条边的端点，以及哪条边在哪个点上与其他边相邻。用线框造型构造的模型称为线框模型(wireframe model)。线框模型计算机辅助设计基础及应用曲面造型(Surface Modeling)是用有向棱边围成的部分定义形体表面，由面的集合来定义形体。曲面造型可以满足求交、消隐、渲染处理和数控加工等要求。由曲面造型构造的模型称为表面模型(surface model)。汽车车身造型(达索公司，CATIA软件)计算机辅助设计基础及应用实体造型(sol

3、id modeling)用于构造具有封闭空间、称为实体的几何形体。由实体造型构造的模型称为实体模型(solid model)。基本造型功能实体造型的数据结构基于特征的造型参数化造型计算机辅助设计基础及应用基本几何形体的创建形体的集合运算扫掠构造蒙皮构造倒圆拉伸边界造型计算机辅助设计基础及应用在实体造型系统中，三维形体是通过各种造型功能构造的。随着实体的创建，与实体相关的数学描述也存储于计算机中。为了明确地表达和构造一个三维形体，描述实体的数据结构通常分3类：CSG树型结构边界表示数据结构空间分割模型结构计算机辅助设计基础及应用基于特征的造型(Feature-based Modeling)，又称

4、为特征造型，是以实体造型为基础，使设计者采用一些常见的、具有一定设计或加工功能的特征作为造型的基本单元来构造几何模型，我们称这些基本单元为特征。一般来说，特征可分为形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征等。特征造型实例计算机辅助设计基础及应用参数化造型(parametric modeling)，可以只通过修改其造型参数就可以方便地改变形体的形状和尺寸。参数化造型利用几何约束和几何元素上的尺寸数据来定义和构造几何形体。几何约束指几何元素间的关系，如两表面平行、两边共面、一条曲线边与相邻直线边相切等。尺寸数据不仅包括定义形状的尺寸，而且还包括这些尺寸间的关系，这些关系由设计者以数学方程的形式给出。

5、计算机辅助设计基础及应用常规实体造型系统仅允许用户创建具有封闭空间和统一边界维数的几何形体，即数学意义上的流形形体。系统不允许非流形形体存在，如两个表面在一个点处相接，两个截然不同的几何形体共享一个面、边或点为其共同边界，形体具有悬边或悬面，或完全由面构成的一个网格结构等。具有这些特征的几何形体称为非流形形体。1V 2V 3V 4V 非流形形体模型计算机辅助设计基础及应用装配造型(即装配设计)精确地保存了零件的设计过程和零件间的关系，设计人员可以按照零件间的配合顺序关系构造零件的几何形状。装配造型的功能装配浏览并行设计功能装配模型的使用装配简化计算机辅助设计基础及应用CAD系统的装配模块为零件

6、分类、装配以及子装配的构成提供了一种逻辑结构，该结构可使设计人员识别单个零件、保留(保存)相关零件的过程数据、保存零件在装配体中的相互关系。利用装配体中有关配合、位置以及方位等数据，装配造型可以精确地识别零件是如何连接的。装配造型系统可使设计人员创建和处理零件间的所有装配约束、定义相关零件的位置和运动。计算机辅助设计基础及应用所有装配设计系统均提供某种类型的浏览器，以允许用户在零件定位、关系定义以及访问CAD模型、图纸和相关的零件数据方面与系统进行交互。装配树型结构计算机辅助设计基础及应用装配造型的并行设计功能支持由多个部门组成的产品研发小组对装配的协调与修改，支持在同一时间内处理多个用户对同

7、一个装配体的访问。在某些CAD系统中，由检入、检出(check in/check out)处理来控制谁在某个零件上工作(他不离开该零件，别人不得进入)，并可防止两个设计人员在同一时间修改相同的零件设计。支持并行工程的装配造型系统也具有构成一个统一装配体的能力，以完成运动分析、有限元分析以及其他工程分析等。计算机辅助设计基础及应用由装配造型系统创建的装配模型可以以多种方式应用于产品设计。多数装配模型模块允许用户在一个装配体的零件间进行测量或由装配模型生成爆炸视图。爆炸图清晰地显示了一个装配体中所有零件的物理关系，这些视图在描述装配结构时特别有用。装配爆炸视图(IBM公司，CATIA软件)计算机辅助设计基础及应用为提高装配体的可处理性，许多系统提供了简化装配的方法。一种解决方法是使用例证，如构造像紧固件这样的通用零件，以用于重复使用，减少信息记录量。另一种方法是将整个装配或子装配组合成一个单独模型，称之为“团聚”或“簇集”(agglomeration)。此外，可以通过临时忽略那些当时不需要的细节特征来降低模型的复杂程度，而那些被临时忽略的细节特征作为零件的几何模型仍予以保存。