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第五节 特征造型

以几何学为基础的三维实体造型, 只较详细地描述了物体的几何信息和相互之间的拓扑关系, 而这些信息缺乏明显的工程含义, 即从中提取和识别工程信息是相当困难的。工程技术人员在产品设计、 制造过程中, 不但关心产品的结构形状, 公称尺寸, 而且还关心其尺寸公差、 形位公差、 表面粗糙度、 材料性能和技术要求等一系列对实现产品功能极为重要的非几何信息, 这些非几何信息也是加工该零件所需信息的有机组成部分。然而在实体造型的数据结构中却难于像几何信息、 拓扑信息那样, 有效而充分地描述非几何信息。这样就会影响计算机辅助工艺规程设计 (CAPP) 和计算机辅助制造 (CAM) 系统直接使用 CAD 系统生成的产品信息, 造成这些后续系统需重新输入产品设计信息, 无法实现 CAD/CAM 的集成。
由于几何造型系统存在一定的局限性, 近几年来, 人们开始研究一种新的造型方法, 它面向整个产品设计过程和生产制造过程, 不但包含了与生产有关的信息, 而且还能描述这些信息之间的关系, 这就是特征造型。
特征是指描述产品信息的集合, 也是设计或制造零、 部件的基本几何体。纯几何的实体与曲面是比较抽象的, 将特征的概念引入几何造型系统的目的是增加实体几何的工程意义。常见的特征信息主要包括:
① 形状特征: 与公称几何相关的概念;
② 精度特征: 可接受公称形状和大小的偏移量;
③ 技术特征: 性能参数;
④ 材料特征: 材料、 热处理和条件等;
⑤ 装配特征: 零件相关方向、 相互作用面和配合关系。
其中形状特征按几何形状的构造特点可分为: 通道、 凹陷、 凸起、 过渡、 面域、 变形;
按特征在设计中所起的作用又可把形状特征分为五类:
① 基本类: 零件的主要形状( 主特征) ;
② 附加类: 形状局部修正特征( 辅特征 ) ;
③ 交特征类: 基本特征和附加特征相交的性质;
④ 总体形状类: 整个零件的属性;
⑤ 宏类: 基本类的复合。
与传统的几何造型方法相比, 特征造型具有如下特点:
① 特征造型着眼于更好地表示产品完整的技术和生产管理信息, 为建立产品的集成信息服务。它的目的是: 用计算机能够理解和处理的统一产品模型替代传统的产品设计和施工成套图纸以及技术文档, 使得一个工程项目或机电产品的设计和生产准备的各个环节能够并行展开。
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不再是原始的线条和体素, 而是产品的功能要素, 像螺纹孔、 定位孔、 键槽等。特征的引用体现了设计意图, 使得建立的产品模型容易为别人理解和组织生产, 设计的图样容易修改。设计人员能够将更多的精力用在创造性构思上。
③ 有助于加强产品设计、 分析、 工艺准备、 加工、 检验各个部门间的联系, 更好地将产品的设计意图贯彻到各个后续环节而且及时得到后者的意见反馈, 为开发新一代基于统一产品信息模型的 CAD/CAPP/CAM 集成系统创造条件。传统的线框造型、 曲面造型和实体造型方法只给出了构成几何体的数据, 从中无法得知其特征信息, 但能够从造型中提取有关的特征。当前有两种提取方法: 一种是直接使用特征进行设计; 另一种是从现有的几何模型提供的数据中提取特征。

一、 特征的定义
特征 (Feature)这一术语最早出现在 1978 年美国 MIT 的 Gossard 教授指导的一篇学术论文”CAD 中基于特征的零件表示”, 此后关于特征技术的研究便迅速开展起来。1988 年公布的 STEP 标准草案将形状和公差特征等列为产品定义的基本要素, 使之得到普及应用。
虽然特征的概念提出较早, 但当前对于特征还没有一个严格的形式化定义。比较公认的提法是: 特征是一种综合概念, 它是实体信息的载体, 这种信息是与设计、 制造过程有关的, 并具有工程意义。实际中从不同的应用角度能够形成具体的特征定义。
例如: 从形体造型角度看, 特征是一组具有特定关系的几何或拓扑元素;
从设计角度看, 特征又分为设计特征、 分析特征、 管理特征等;
从加工角度看, 特征被定义为与加工操作和工具有关的零部件形式及技术特征。
从特征形成的顺序及所起作用来看, 它又分为主特征与辅助特征。
特征是设计或制造零、 部件的基本几何体的定义, 是以 CSG 和 B_Rep 表示为基础的, 它也源于产品的模块化设计思想。
●特征是几何体, 是由面、 环、 边、 点、 中心线和中心点等几何要素组成的。
●特征是参数化的几何体。经过改变特征的尺寸, 能够用有限的特征构造出无限的零、 部件形状, 且具有一定的工程语义。
●特征与制造是相辅相成的。
·由于加工工艺的改进, 一些新的基本几何体能够被定义为特征。又由于零件需要有新的特征来满足结构功能上的要求, 这将促进加工工艺的改进与提高。
·特征必须具有可加工性, 组成零件的特征必须与某种加工方法对应, 否则零件的设计毫无意义。
·同样特征也必须具有可设计性, 如果特征的形状不能构造, 则无法将设计意图转达给 CAPP 和 CAM, 这也是毫无意义的。
几何造型系统应当满足特征的这种可设计性和可加工性。
●特征是发展的, 将不断有新的特征出现, 又不断有旧的特征被淘汰, 因此特征具有可扩充性。可是某一时期, 应当有一系列特征是相对稳定的。只有这样才能在设计与制造之间形成一个稳定的共同语言。这类特征能够称之为标准特征, 它与标准零件类似。

二、 特征的分类
特征的分类与特征的定义有密切的关系, 不同的特征定义有不同的特征分类方法。就其分类原理来说, 特征的分类主要有三类: 按几何形状分类, 按设计功能分类, 按制造方法分类。
(1) 通道: 与已存在形状特征在两端处相交的被减体;
(2) 凹陷: 与已存在形状特征交于一端的被减体;
(3) 凸台: 与己存在的形状特征交于一端的附加体;
(4) 过渡: 相交部分的平滑过渡区域——倒角、 圆角;
(5) 面域: 定义在已存在形状面上的二维要素;
(6) 变形: 变形操作, 如折弯、 延拓等。
针对旋转类零件把特征分为内部特征和外部特征。
·内部特征包括: 孔、 锥孔、 倒角、 内螺纹、 槽、 圆角、 圆孤过渡;
·外部特征包括: 圆柱、 圆锥、 倒角、 外螺纹、 槽、 圆角、 圆弧过渡。
针对产品设计与加工信息对特征进行分类的结果如图5－1所示。

见插页( 孙家广P193)
图5－1 产品特征分类示意图

三、 特征造型系统的构成体系
具有特征造型的 CAD 系统, 其构成体系是以实体造型为基础, 建立各种特征库。设计产品时, 从各种特征库中提取特征来描述产品, 构造产品的信息数据库以形成产品实体。特征造型的种类分为形状特征模型、 精度特征模型、 材料特征模型、 管理特征模型等。
(1) 形状特征模型 形状特征模型主要包括几何信息、 拓扑信息。与实体造型有所不同, 它将形状特征定义为具有一定拓扑关系的一组几何元素所构成的形状实体, 它对应零件上的一个或多个功能要素, 能够用固定的加工方法和工艺条件加工成形。例如对于两个孔, 如果一个为小径孔, 能够经过一次加工而成(钻孔), 而另一个为大直径孔, 需多次加工而成(车、 镗等), 则这两种孔就要用不同的形状特征来描述。
(2) 精度特征模型 表面粗糙度、 精度等级等。
(3) 材料特征模型 此特征用来表示零件有关材料方面的信息, 包括材料的种类、 性能、 热处理要求等。
(4) 装配特征模型 它描述零部件有关装配的信息, 如配合信息、 装配定位信息、 配合公差。
(5) 管理特征模型 它包括与零部件管理有关的信息, 如标题栏内的信息, 各种技术要求信息等。
当然, 在所有的特征模型中, 以形状特征模型为主要的特征, 它是其它特征模型的基础。

四、 特征造型的方法
特征造型实现方法大致可分为: 交互式特征定义、 特征自动识别、 基于特征的设计及特征转换与特征映射。
(1) 交互式特征定义 它是早期的一种特征定义方式, 其过程是: 先利用实体造型系统形成实体模型, 然后再进入特征定义系统, 经过交互式操作在已有的实体模型上定义特征信息。
特点:
·简单, 但效率低;
·体的几何信息与特征信息没有必然的联系, 任一信息发生变化都必须改变其相应的信息内容。
(2) 特征自动识别 它是将设计的实体几何模型与系统内部的预定义特征库中的特征进行自动比较, 从中找出与之匹配特征的具体类型, 并选择确定特征的具体参数, 以形成实体的特征造型。
特点:
·它实现了真正的特征造型, 实现了实体造型中的特征信息与几何信息相统一;
·但该系统是对已存在的实体造型进行特征的识别与提取, 是一种”事后”再定义实体特征, 而不是伴随着实体在形成过程中的”实时”特征体现。
(3) 基于特征的设计 该方法是直接应用系统内部预定义的特征库对产品进行特征造型。具体地说, 设计者可直接从系统的特征库中提取特征并付之各种参数, 形成模型的基本特征单元(也称特征的实例化); 一个个基本特征单元的不断”堆积”(即特征的布尔运算), 最终形成了零件模型的设计与定义。
特点: 基于特征的设计系统是应用最广的 CAD 系统, 它为用户提供了符合实际工程设计过程的设计概念和方法。
( 4) 特征转换与特征映射
特征作为某一特定领域信息的载体, 在不同的应用领域之间必然存在着一种转换的问题。
从特征的研究能够看出, 作为特定应用领域信息载体的特征, 其定义取决于它的应用范围。特征在不同的生产领域有着不同的含义。在产品的整个生命周期范围内, 特征能够从一个应用领域映射到另一个应用领域。根据特征的概念性定义, 在并行工程环境下特征能够分为以下几种:
1) 设计特征域: 是用于描述有关设计方面的特征信息, 包括零件的形状特征、 精度特征、 材料特征、 技术特征和管理特征等五类。设计特征是多域特征映射的基础, 其它应用域所需信息都是首先从设计特征信息转换而来。
2) 用户需求特征域: 是指用户对产品的性能要求的信息, 包括产品外形美观效果( 几何信息) , 性能指标( 功率、 寿命等等) 。
3) 分析特征域: 指对产品力学性能、 动态性能和可制造性等进行分析所需要的信息。比如: 有限元分析的网络自动划分就需要零件的几何信息和拓扑信息; 系统仿真就需要零件的几何约束关系等等。
4) 制造工艺特征域: 指与成组技术和工艺信息(如公差、 材料、 表面粗糙度和工艺处理等)所参考的特征相关联的形状要素及其在工程意义上所反映出的语义关系。比如, 由零件的几何信息和尺寸公差信息及材料来选择刀具的类型、 切削用量和走刀次数等, 由技术条件和表面粗糙度及硬度确定热处理工艺等等。
5) 制造特征域: 指相关于工件加工制造的信息, 是经过某个金属切削模式来生成工件的部分形状和精度的区域。换句话说, 就是在加工的前后关系中具有一些制造意义的区域。比如, 孔、 槽、 台阶、 型腔及相关联的尺寸和方向等信息是制造所要求的, 它们可经过推理和匹配直接进行选择加工方法。
6) 装配特征域: 是指零件装配所需要的装配类型、 装配方向、 装配次序和配合关系等信息。比如, 零件或零件单元的层次联接结构和联接类型( 焊接、 紧固、 螺纹联接) 特征可用于匹配选择装配方法和使用工具。
7) 成本特征域: 用于分析和计算零件从设计到制造、 装配、 包装、 材料、 销售等的过程中成本信息。
8) 质量特征域: 分析产品的质量特征信息, 包括产品的可靠性、 寿命等。
另外, 还有夹具、 模具特征域等。
特征映射主要研究特征从某一个应用领域到另一个应用领域的转换的方法。不同应用领域间的特征映射关系实质上反映的是特征的分解、 特征的识别和特征的转换关系。设计领域是其它应用领域的起点, 因而特征映射所研究的内容主要是: 设计特征到其它应用领域特征之间的转换方法, 比如从设计特征到制造特征, 或从设计特征到装配特征等的映射转换。
映射的数学定义: 设A和B是两个非空集, 若存在一个对应规律, 使得对于每一个, 有唯一与之对应, 则称为从A到B的映射(或算子), 记作
( 5-1)
或者
, ( 5-2)
y称为x在映射下的象, 记作(x)或x。
集A称为映射的定义域, 记作。
集称为映射的值域, 记作。
若, 则称
( 5-3)
为在映射下的象;
若, 则称
( 5-4)
为在映射下的逆象或原象。对于, 单点集{y}在映射下的逆象记作, 即
( 5-5)
也称为y在映射下的逆象。值得注意的是是A中的集合, 可能包含不止一个元素, 但其中每个元素的象却是y。还应指出, 在这里与都应分别看作为一个记号。
设和分别为设计特征集和制造特征集, 设计特征, 制造特征。从设计特征到制造特征之间的映射能够表示为: 。特征映射可分为:
( 1) 直接映射(Direct Mapping): 从原象特征转换成象特征时, 两特征之间一一对应。设计特征与制造特征完全一致, 比如直孔特征。直接映射记作: () = , =, 直接映射为( 1:1) 映射。
( 2) 投影映射(Project Mapping): 原象特征经投影变换, 提取有用信息后得到象特征。经过投影映射制造特征是设计特征的一个子集。
比如设计特征中的凸台特征, 对应的制造特征是凸台的一个端平面特征。投影映射记作: , , 投影映射为( 1:1) 映射。
( 3) 分解映射(Discrete Decomposition Mapping): 将原象特征分解成多个象特征。一个设计特征分解为多个制造特征。
比如设计特征中的沉头孔特征, 对应的制造特征是两个不同直径的直孔特征。分解映射记作: , 分解映射为( 1: n) 映射。
( 4) 组合映射( Group Mapping) : 将一些相关原象特征组合构成象特征。多个相关的设计特征组合为一个制造特征。
比如在设计时, 使用两个矩形槽设计特征组合成一个T形槽制造特征。组合映射能够记作: , 其中: , , …, ∈, 组合映射为( n : 1) 映射。

五、 面向制造的产品特征技术
1．面向制造的产品特征建模
图5-2 全局产品特征模型

面向制造的产品特征模型是用特征来描述产品的内在规律, 包括设计、 工艺、 加工、 以及其相互间的关系。全局产品特征模型不应该局限于某个特定应用领域的具体特征分类或表示, 它涵盖了整个产品生命周期内的全局过程, 是各个工程应用特征语义的抽象与综合。

图5-3 产品设计特征模型的OB图表示

2．面向制造的特征映射技术
基于特征的制造可看作是由制造特征构成的特征模型演化过程, 它以特征的定义和分类为基础, 以特征操作为演化机制, 演化的正确性则由特征模型验证方案来控制, 演化的过程中伴随着基于知识的特征变换和模型协调。
加工特征能够从概念性和操作性两个方面来定义, ”特征是由一定金属切削模式产生的工件上的一部分”的概念性定义指出了在特征空间中的元素是工件上包含一组相连接的面或一个体的一种加工模式。操作性定义则给特征类型一个精确描述, 以使特征能以计算机化的形式表示, 并在计算机上操作。一般情况下, 它是经过选择”样板”作为例子来描述特征群簇, 而后衍生其公有特性作为群簇的边界约束, 形成特殊的特征类别。制造特征的定义隐含着特征的构成面数目及其几何、 拓扑关系, 而且能由特定的加工过程模式生成。
图5－4 完整的面向制造的特征映射过程
根据上述思想, 用于描述工艺活动特征的演化过程能够经过特征映射技术实现。针对CAPP的要求, 其实现过程可经过设计特征到工艺特征的工艺映射和工艺特征到加工特征的加工映射实现, 如图5－4所示。

六、 特征造型的功能和特点
(1) 特征造型的功能 CAD 系统中特征造型的功能有以下几方面 :
1) 预定义特征, 建立特征库。
2) 特征库的应用, 实现基于特征的零件设计。
3) 支持用户自定义特征以及管理操作特征库。
4) 特征的删除、 移动。
5) 零件设计中, 跟踪和提取有关几何属性。
(2) 特征造型的特点
1) 特征造型能够更好地表示完整的产品技术信息, 这种信息涵盖了与产品有关的设计、 制造、 生产管理等各方面, 为构造产品模型统一的数据库提供了技术基础。
2) 特征造型使用户面正确不再是点、 线、 面、 实体, 而是产品的功能要素如定位孔、 键槽、 拔模面等特征, 因而能够更好地使设计者按照设计思路进行创造性设计。
3) 由于特征造型使产品具备统一的数据库, 可提供有关产品各方面的信息, 因而便于产品的设计、 工艺、 加工、 检验等部门之间的联系与交流, 并可及时反馈意见进行修改。
综上所述, 特征造型给设计人员提供了一种全新的设计方法和设计思想, 极大地提高了设计效率。同时特征作为产品信息的载体, 为产品在整个设计制造中各环节提供了统一的产品信息模型, 从而避免了信息的重复输入。它为 CAD/CAPP/CAM 集成化提供了有效的技术支持。

七、 特征的表示
特征从概念上可分为显式和隐式表示。
例如: 对于圆柱特征, 其显式表示包括: 圆柱面、 两个底面的几何细节及边界细节;
隐式表示可用: 中心线、 高度、 半径等来描述。
但从设计和加工的要求出发, 特征的表示常见总体表示形式。
特征的总体表示主要包括: 特征标识、 特征名、 位置与方向、 几何尺寸、 几何要素、 轮廓线、 主参数等, 在实际处理过程中把相应的一组信息放在一个如下所示的数据结构中。
特征的总体表示数据结构为:
struct FEATURE // 特征
{
int ID; // 特征标识
char name[20]; // 特征名
float x,y,z; // 特征位置
float a,b,c; // 特征方向 (分别对应α, β, γ)
float A[4][4] // 特征的转换矩阵
struct DIMENSION * t_dimension; // 特征几何尺寸指针
struct FB_rep * FB_rep; // 用 FB_rep 表示的数据结构指针
struct TB_rep * t_TB-rep; //指向第一个 TB_rep 结构的指针
struct PROFILE * profile; // 特征轮廓线指针
float * mp; // 特征主参数数组指针
struct FEATURE fea * p_feature; // 指向前一个特征的指针
struct FEATURE * n_ture; // 指向下一个特征的指针
};
·特征标识——是一个正整数, 是特征在零件 CSG 树上的唯一标识。
·特征名——是一个字符串, 唯一表示特征的类型。它与特征标识不同:
特征名——用于判断特征类型;
特征标识——用于表示特征在零件中的逻辑位置。
·位置与方向——指特征原点或特征局部坐标系相对于零件全局坐标系的位置与方向, 它确定工艺过程与加工方法。
设整个零件的全局坐标系为 Ox0y0z0 ,
特征的局部坐标系为 Ox1y1z1,
特征在空间的位置用 (z,y,z) 表示, 特征在空间的方向分别用相对于z,y,z坐标轴的转角α, β, γ表示。
特征本身的几何尺寸主要包括长度、 半径、 直径、 角度等。
特征的几何尺寸用结构链表表示:
struct DIMENSION // 特征尺寸
{
int label; // 尺寸标号
char * dim_name; // 尺寸名
float value; // 尺寸值
int dim_type; // 尺寸类型代号
int precision; // 尺寸精度等级
float tol_upper; // 上偏差
float tol_lower; // 下偏差
struct DIMENSION * p_dimension; // 指向前一个尺寸的指针
struet DIMENSION * n_dimension; // 指向下一个尺寸的指针
};
离散平面边界表示法 (FB_rep; facet boundary representation) 把曲面离散为一系列小平面, 用这些小平面来逼近曲面的形状, 但这种方法不能精确表示特征的面、 边、 点等信息。
拓扑边界表示法 (TB_rep; topological boundary representation) 能精确地表示特征几何形状的几何要素( 面、 边、 点), 这对于交互式定义零件的几何形状是十分有用的。
轮廓线 (profile) 是构造特征几何体的基础, 它是由一系列线段首尾相连组成的封闭曲线 (环)。环能够嵌套, 但不能够有交叉。轮廓线不但有具体的形状, 而且还有尺寸约束及几何约束。特征的形状参数化取决于轮廓线的参数化, 因而正确地建立轮廓线的形状、 尺寸约束以及几何约束的表示模型是十分重要的。
轮廓线的数据结构采用结构形式, 由几何形状、 尺寸约束以及几何约束组成。结构内部用指针指向相应的几何形状(轮廓线的第一个环)、 尺寸约束以及几何约束。
轮廓线的数据结构如下:
struct PROFILE // 轮廓线数据结构
{
int ID; // 轮廓线标号
char name [20]; // 轮廓线名
int loop_num; // 环数
struct PROFILE_L * t_profile_l; // 轮廓线第一个环的指针
struct PROFILE_L * t_profile_d; // 轮廓线第一个尺寸约束的指针
struet PROFILE-S * t_Profile_s ; // 轮廓线第一个几何约束的指针
};
轮廓线尺寸约束采用双向链表的形式, 其数据结构为:
struct PROFILE_D // 轮廓线尺寸约束数据结构
{
int ID; // 尺寸标号
int type; // 尺寸类型
float value; // 尺寸值
int causality; // 关键尺寸 / 参考尺寸标识
int dim_entity_type1; // 尺寸约束实体 1 的类型
int dim_entity_type2; // 尺寸约束实体 2 的类型
int dim_entity_ID1; // 尺寸约束实体 1 的标号
int dim_entity_ID2; // 尺寸约束实体 2 的标号
int ace_grade; // 精度等级
float tol_upper; // 上偏差
float tol_lower; // 下偏差
struct PROFILE_D * p_profile d; // 指向前一个尺寸的指针
struct PROFILE_D * n_profile_d; // 指向下一个尺寸的指针
};
一个轮廓线往往有多个几何约束, 它们经过链表联系在一起, 其数据结构为:
struct PROFILE_S // 轮廓线几何约束数据结构
{
int ID; // 几何约束标号
int type; // 几何约束类型
int con_entity_type1; // 第一个约束对象类型
int con_entity_type2; // 第二个约束对象类型
int con_entity_ID1; // 第一个约束对象标号
int con_entity_ID2; // 第二个约束对象标号
struct PROFILE_S * p_profile_s; // 指向上一个几何约束的指针
struct PROFILE_S * n_profile_s; // 指向下一个几何约束的指针
表示中心点与中心线的数据结构为:
struct CENTER_LINE // 中心线数据结构
{
int ID; // 中心线标号
int SID; // 中心线所在表面标号
int type; // 类型 ( 圆柱 / 回扫)
int CP1; // 中心点 1 的标号
int CP2; // 中心点 2 的标号
float xl,y1,z1; // 中心点 1 的坐标
float x2,y2,z2; // 中心点 2 的坐标
struct CENTER_LINE * p_center_line; // 指向前一个中心线的指针
struct CENTER_LINE * n_center_line; // 指向下一个中心线的指针
};
特征零、 部件用下述数据结构表示 :
struct PART // 零件表示数据结构
{
struct ADDMINIS * addminis; // 零件总体信息指针
struct OBJECT * object; // 零件几何信息指针
struct PRECISION * precision; // 零件精度信息指针
struct SURFHEAT * surfheat; // 零件局部热处理指针
};
struct ADDMINIS // 零件总体信息数据结构
{
char plant_name[80]; // 工厂名
char prod_name[80]; // 产品 (整机)名
char prod_type[80]; // 零件类型
char part_name[80]; // 零件名
char part_numb[80]; // 零件号
int cumber; // 零件个数
char mate_name[80]; // 材料名
char mate_type[80]; // 材料号
char mat_upper[80]; // 材料硬度上限
char mat_lower[80]; // 材料硬度下限
char g_h_treat[80]; // 总体热处理
char h_unit[80]; // 热处理硬度单位
char h_p_Lower[80]; // 热处理硬度下限
char h_p_upper[80]; // 热处理硬度上限
char s_finish[80]; // 未注表面粗糙度
float part_weigh; // 零件重量
float max-length; // 零件沿 x 方向的最大长度
float max_width; // 零件沿 y 方向的最大长度
float max_height; // 零件沿 z 方向的最大长度
char draw_num[80]; // 图号
char GT_num[80]; // GT 码
char designer[80]; // 设计者
char * technote[80]; // 技术要求字符串指针
};

八、 特征的形成规则
这里指的是形状特征, 它的形成规则可分为局部生成规则和全局定位规则。
1．局部生成规则:
特征的局部生成规则是抽象的特征隐式表示方法, 它规定了某一个特征的具体生成方法。由于同一个特征能够有多种生成方法, 因而用户可选择最方便的生成规则来生成特征。
特征的局部生成规则包括: 拉伸规则、 过渡规则、 形变规则、 组合规则及复合规则。
( 1) 拉伸规则: 是指特征的局部形状是经过空间一轮廓线沿空间一曲线扫描而形成的。拉伸规则分为线性拉伸、 环形拉伸、 广义拉伸以及形变因子拉伸。
( 2) 过渡规则: 是指为了实现两个面的光滑连接形成的形状, 包括面过渡、 边过渡和顶点过渡, 过渡质量有光滑和平面过渡两种类型。
( 3) 形变规则: 反映了形体局部形变而形成的特有的局部形状, 形变规则主要有弯曲规则和扭曲规则。
( 4) 组合规则: 是指同一特征按一定组合关系多处出现在原有形体的表面, 常见的组合关系有线性组合、 阵列组合及环形组合。
( 5) 复合规则: 是指不同特征按一定复合关系组成高层复杂形状。
2．全局定位规则
特征的全局规则用于确定特征的局部形状在整个形体中的相对位置, 它使得经过特征局部生成规则生成的孤立局部形状与整体有机地组合起来。
对于经过过渡规则和形变规则生成的形状特征其定位比较简单, 可经过需要过渡的面、 线、 点以及发生形变的区域来定位;
对于经过拉伸规则生成的形状特征, 其定位规则相对复杂, 包括拉伸体正负规则、 边界融合规则以及拉伸终止规则。
( 1) 正负规则规定了特征生成后新形体相对于原形体体积是否增加或减少。若是正规则, 则新形体体积增加; 若是负规则, 则体积减少。
( 2) 边界融合规则规定了拉伸体端面与原形体的融合条件, 包括自由融合条件和合并条 件。自由融合条件在拉伸结束条件满足后只简单地将特征与原形体粘合, 而合并融合条件则在拉伸结束条件满足后继续作形体延伸, 直至拉伸体与原形体有机地结合。
( 3) 拉伸终止规则规定了拉伸的终止条件, 可分为内定终止规则和外定终止规则。内定终止规则由用户规定拉伸的度量, 如用户规定孔的长度; 外定终止规则不需用户事先给出拉伸的度量, 而是经过规定与原形体有关的条件来确定拉伸的终止条件。