1、,CAD系統(tǒng)中穩(wěn)健性建模方法研究,指導(dǎo)老師：郭連水 答辯人：,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,目錄,,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,,,第一部分 | 背景意義,,,,,,,,研究背景,研究意義,隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的提高以及個(gè)性化、定制化的發(fā)展趨勢(shì)，三維CAD模型的重用成為現(xiàn)代工

2、業(yè)規(guī)則中關(guān)鍵的一環(huán)。然而，由于沒有正確的建模策略，三維CAD模型的靈活性、穩(wěn)健性、重用性仍然較低。,穩(wěn)健性建模能夠更快、更容易地構(gòu)建復(fù)雜模型，并使模型更具穩(wěn)健性和可重用性，適應(yīng)目前制造環(huán)境動(dòng)態(tài)性、隨機(jī)性的發(fā)展趨勢(shì)。學(xué)習(xí)并合理運(yùn)用穩(wěn)健性建模的方法必將大幅降低研發(fā)周期及研發(fā)費(fèi)用，極大提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和可靠性。,,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,,,第二部分 | 任務(wù)目

3、的,,,,,,,1.研究參數(shù)化特征建模方法的概念、內(nèi)涵；,2.總結(jié)CAD系統(tǒng)的特征依賴、編輯與管理方法；,3.建立實(shí)例模型，對(duì)常規(guī)建模和穩(wěn)健性建模方法進(jìn)行分析比較；,4.歸納總結(jié)穩(wěn)健 性建模方法。,,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,,,第三部分 | 研究現(xiàn)狀,兩類三維實(shí)體建模策略,目前在三維CAD領(lǐng)域，有兩類實(shí)體建模方法：參數(shù)化特征建模方法和直接建

4、模方法。參數(shù)化特征建模法是通過定義約束和特征依賴關(guān)系進(jìn)行建模，適用于構(gòu)建有嚴(yán)格的工程標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)和性能指標(biāo)以及制造標(biāo)準(zhǔn)的模型。直接建模提供了一種快速定義和構(gòu)建幾何結(jié)構(gòu)的方法，適用于產(chǎn)品生命周期短，對(duì)結(jié)構(gòu)化、有序化要求低的模型。,參數(shù)化建模策略的探索,雷恩（Rynne ）和高格蘭（Gaughran）開發(fā)了一種基于認(rèn)知建模的策略，在設(shè)計(jì)CAD零件時(shí)最大化地體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。布倫策爾（Bluntzer）等人提出了一種強(qiáng)調(diào)修改和客戶需求的方法作為定義

5、CAD模型幾何結(jié)構(gòu)的基本要素。還有一些人，如包納姆（Bhavnam)等，則建議使用更少但更復(fù)雜的特征進(jìn)行建模。而吳（Wu）則認(rèn)為最佳建模策略可能不會(huì)導(dǎo)致零件擁有最少的特征，因?yàn)槟Ｐ褪欠褚子谶M(jìn)行修改才在很大程度上決定了建模效率，而不是模型特征的數(shù)量。,水平建模策略、顯式參考建模策略、穩(wěn)健性建模策略,,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,,,第四部分 | 研究過程,,第一

6、部分,,,第二部分,,第三部分,,研究方法,研究?jī)?nèi)容,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,,,第四部分 | 研究過程——研究方法,,第一步,第二步,研究并比較三種主流的參數(shù)化特征建模策略：水平建模、顯式參考建模和穩(wěn)健性建模策略。,把工業(yè)CAD模型使用不同的建模方法構(gòu)建出來(lái)，對(duì)其進(jìn)行修改，根據(jù)修改時(shí)所需耗費(fèi)的時(shí)間及精力確定相應(yīng)建模方法的優(yōu)劣。,,,第四部分 | 研究過程——研究?jī)?nèi)容,,第一部分,,,第二部分,,第三部分,,水平建模,顯式參考建模,穩(wěn)健性建模,,,第

7、四部分 | 研究過程——研究?jī)?nèi)容,水平建模策略認(rèn)為，常規(guī)建模方法的許多缺陷與其模型結(jié)構(gòu)的垂直性有關(guān)，即模型內(nèi)部由不同特征之間定義的固有的父子關(guān)系。在水平建模中，所有特征都是建立在參考基準(zhǔn)平面或偏移基準(zhǔn)面上的，而不是建立在其他特征之上的，以確保不同特征之間沒有直接的依賴關(guān)系。,,,第四部分 | 研究過程——研究?jī)?nèi)容,,顯式參考建模策略的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單且易于理解的特征樹，并且盡量減少父子特征依賴關(guān)系。辦法就是用外部元素（如參考點(diǎn)、參考線

8、或參考面等）替代模型的幾何結(jié)構(gòu)，并且把可能修改或刪除的特征依賴（父子節(jié)點(diǎn)）盡可能近的放置在一起。,,,第四部分 | 研究過程——研究?jī)?nèi)容,穩(wěn)健性建模策略的目標(biāo)是最大化地提高模型的穩(wěn)健性和重用性。它根據(jù)特征的功能、重要性、活潑性等把所有特征分為六類，定義了特征樹的標(biāo)準(zhǔn)形式，合理利用特征間的父子關(guān)系，使這個(gè)模型的特征被修改時(shí)有可預(yù)測(cè)的結(jié)果。,,,第四部分 | 研究過程——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,,用常規(guī)建模方法、水平建模、顯式參考建模、穩(wěn)健性建模對(duì)該模型

9、進(jìn)行建模,水平建模特征樹、顯式參考建模特征樹、穩(wěn)健性建模特征樹、常規(guī)建模特征樹,,,第四部分 | 研究過程——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,,對(duì)模型進(jìn)行修改,常規(guī)建模的初始草圖,穩(wěn)健性建模的初始草圖,導(dǎo)致不同建模策略下模型穩(wěn)健性、重用性存在巨大差異的所有原因中，最重要的是用于創(chuàng)建基礎(chǔ)特征的初始草圖不同以及所選擇的三維結(jié)構(gòu)的約束關(guān)系不同。,,,第四部分 | 研究過程——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,水平建模修改后的模型,顯式參考建模和穩(wěn)健性建模修改后的模型,常規(guī)建模修改后的模型

10、,,,背景意義,,,,第一部分,任務(wù)目的,第二部分,研究現(xiàn)狀,第三部分,,研究過程,第四部分,結(jié)論,第五部分,,,第五部分 | 結(jié)論,,,,,,,,,水平建模,徹底消除特征之間的父子關(guān)系，也就失去了參數(shù)化建模的意義，容易出現(xiàn)修改錯(cuò)誤。,顯式參考建模,當(dāng)某些功能元素不清晰或某些特征重疊時(shí)，建立在參考幾何結(jié)構(gòu)上的特征可能就不會(huì)按預(yù)期的修改自動(dòng)更新。,穩(wěn)健性建模,在最終模型的質(zhì)量方面、修改所要花費(fèi)的時(shí)間方面以及可重用性方面，穩(wěn)健性建模策略都是

11、三種主流參數(shù)化建模策略中表現(xiàn)最好的。,,,第五部分 | 結(jié)論,,,,,,,明確目的，正確定義,特征分類，依次添加,認(rèn)真分析，適當(dāng)修改,明確使用穩(wěn)健性建模策略的目的是提高模型穩(wěn)健性和重用性，使得模型在修改時(shí)所需花費(fèi)的時(shí)間和精力達(dá)到最少，并且杜絕重建模型錯(cuò)誤，更不能導(dǎo)致模型失效。為達(dá)到這一目的，應(yīng)正確定義不同特征之間的依賴關(guān)系，而不是消除特征之間的父子關(guān)系，也不是減少特征的數(shù)量。只有這樣，對(duì)模型進(jìn)行修改時(shí)，系統(tǒng)才能自動(dòng)將修改傳遞到特征樹下層

12、的子特征上，提高修改效率。,為保證正確定義不同特征之間的依賴關(guān)系，使用穩(wěn)健性建模策略建模的過程必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的特征命名方法、特征創(chuàng)建順序及特征依賴關(guān)系。根據(jù)特征的功能、重要性和靈活性，將所有特征分為六類，必須依次按順序添加。此外，穩(wěn)健性建模策略還提供了關(guān)鍵項(xiàng)目清單，設(shè)計(jì)人員在建模時(shí)必須進(jìn)行查證。,當(dāng)模型足夠復(fù)雜時(shí)，特征依賴關(guān)系也非常復(fù)雜。因此，對(duì)某一特征的修改可能造成一些特征失去父節(jié)點(diǎn)或另一些特征丟失或出現(xiàn)特征間的相互干涉。此時(shí)，要認(rèn)