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计算机辅助设计及制造技术 几何建模方法 利用交互的方式将现实世界中的物体模型输入计算机，而计算机以一定的方式将其存储起来，这一过程称为几何建模。 建模技术是CAD系统的核心技术，它是分析计算和计算机辅助制造的基础。 三维几何建模有三种方式：(1)线框模型(2)表面模型(3)实体建模。实体建模方法有两种(i)边界表示法B-REP(ii)实体结构几何法CSG。 边界表示法(Boundary Representation) 边界表示法简称 B-Rep，是通过对集合中某个面的平移和旋转以及指示点、线、面相互间的连接操作来表示空间三维实体。由于是通过描述形体的边界描述形体，而形体的边界就是其内部点与外部点的分界面，所以称为边界表示法 结构实体几何法(Constructive Solid Geometry) 结构实体几何法：简称CSG法，用布尔运算将简单的基本体素拼合成复杂实体的描述方法，通过有序的二叉树记录。 CSG 表示法只说明了形体怎样构造，没有指出新实体的顶点坐标、边、面的任何具体信息，故形体的CSG表示只是一种过程性表示，或称为非计算模型 二叉树形式表示的CSG法 混合表示法 (Hybird Model) 混合表示法是建立B-Rep和CSG法基础上，在同一CAD系统中将两者结合起来形成的实体定义描述法,即在CSG二叉树的基础上，在每个节点上加入边界法的数据结构. 线框建模 线框建模的概念 线框建模的特点 线框建模的概念 线框建模是利用基本线素来定义设计目标的棱线部分而构成的立体框架图 线框建模的特点 线框建模构造的实体模型只有离散的边，没有边与边的关系。信息表达不完整，会使物体形状的判断产生多义性 复杂物体的线框模型生成需要输入大量初始数据，数据的统一性和有效性难以保证，加重输入负担 表面建模 表面建模的分类 表面建模的特点 表面建模的分类 平面建模是将形体表面划分成一系列多边形网格，每一个网格构成一个小的平面，用一系列的小平面逼近形体的实际表面 表面建模的特点 三维实体信息描述较线框建模严密、完整，能够构造出复杂的曲面，如汽车车身、飞机表面、模具外型… 实体建模 实体建模基本原理 实体建模方法 实体建模的基本原理 实体建模技术是利用实体生成方法产生实体初始模型，通过几何的逻辑运算，形成复杂实体模型的一种建模技术 体素法 用CAD系统内部构造的基本体素的实体信息(如长方体、球、圆柱、圆环…)直接产生相应实体模型的方法 扫描法 将平面内的封闭曲线沿某一路径“扫描”(平移、旋转、放样等)形成实体模型 扫描法可形成较为复杂的实体模型 基本体间逻辑运算－布尔运算 几何建模的集合运算理论依据集合论中的交(Intersection)、并(Union)、差(Difference)等运算，是把简单形体(体素)组合成复杂形体的工具 布尔运算实例 这个看似复杂的模型，实际上是一个方块与一个空心的球进行求交(intersect)布尔操作的结果 特征建模 特征建模原理 特征反映设计者和制造者的意图： 从设计角度看，特征分为设计特征、分析特征、管理特征… 从造型角度看，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 形状特征模型 形状特征模型形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息 形状特征模型 形状特征模型形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息 形状特征模型 形状特征模型形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息 形状特征模型 形状特征模型形状特征是描述零件或产品的最主要的特征，主要包括几何信息、拓扑信息 精度特征模型 材料特征模型 管理特征模型 线框、曲面和实体模型的关系 BREP、CSG模型与线框、曲面、实体模型 BREP、CSG模型是三维模型在计算机中的表达和存储方式。 线框、曲面、实体模型是三维模型的不同表现形式，根据不同的要求使用。 实体模型与特征模型 装配体的设计方法： 自底向上的装配体设计 自顶向下的装配体设计—自顶向下的产品设计就是从产品的顶层开始通过在装配过程中可以随时设计零件来完成整个产品设计的方法。为此，在产品设计的最初环节，按照该产品的最基本的功能和要求，在设计顶层先构造出一个"基本骨架"，称之为"顶层基本骨架"(TBS)，随后的设计过程基本上都在这个"顶层基本骨架"的基础上进行复制、修改、细化、完善并最终完成整个设计过程。 SOLIDWORKS装配关系 重合：不同零部件的点、线、面的重合 平行：直线，平面之间的平行关系 垂直：平面之间的垂直关系 同轴：圆柱面和圆形边线之间的轴线重合 相切：圆