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CAD系统中稳健性建模方法研究指导老师：郭连水答辩人：背景意义第一部分任务目的第二部分研究现状第三部分研究过程第四部分结论第五部分目录背景意义第一部分第一部分|背景意义研究背景研究意义随着产品更新换代速度的提高以及个性化、定制化的发展趋势，三维CAD模型的重用成为现代工业规则中关键的一环。然而，由于没有正确的建模策略，三维CAD模型的灵活性、稳健性、重用性仍然较低。稳健性建模能够更快、更容易地构建复杂模型，并使模型更具稳健性和可重用性，适应目前制造环境动态性、随机性的发展趋势。学习并合理运用稳健性建模的方法必将大幅降低研发周期及研发费用，极大提高产品的竞争力和可靠性。任务目的第二部分第二部分|任务目的1.研究参数化特征建模方法的概念、内涵；2.总结CAD系统的特征依赖、编辑与管理方法；3.建立实例模型，对常规建模和稳健性建模方法进行分析比较；4.归纳总结稳健性建模方法。研究现状第三部分第三部分|研究现状两类三维实体建模策略目前在三维CAD领域，有两类实体建模方法：参数化特征建模方法和直接建模方法。参数化特征建模法是通过定义约束和特征依赖关系进行建模，适用于构建有严格的工程标准、设计和性能指标以及制造标准的模型。直接建模提供了一种快速定义和构建几何结构的方法，适用于产品生命周期短，对结构化、有序化要求低的模型。参数化建模策略的探索雷恩（Rynne）和高格兰（Gaughran）开发了一种基于认知建模的策略，在设计CAD零件时最大化地体现设计意图。布伦策尔（Bluntzer）等人提出了一种强调修改和客户需求的方法作为定义CAD模型几何结构的基本要素。还有一些人，如包纳姆（Bhavnam)等，则建议使用更少但更复杂的特征进行建模。而吴（Wu）则认为最佳建模策略可能不会导致零件拥有最少的特征，因为模型是否易于进行修改才在很大程度上决定了建模效率，而不是模型特征的数量。水平建模策略、显式参考建模策略、稳健性建模策略研究过程第四部分第四部分|研究过程第一部分第二部分第三部分研究方法研究内容实验验证第四部分|研究过程——研究方法第一步第二步研究并比较三种主流的参数化特征建模策略：水平建模、显式参考建模和稳健性建模策略。把工业CAD模型使用不同的建模方法构建出来，对其进行修改，根据修改时所需耗费的时间及精力确定相应建模方法的优劣。第四部分|研究过程——研究内容第一部分第二部分第三部分水平建模显式参考建模稳健性建模第四部分|研究过程——研究内容水平建模策略认为，常规建模方法的许多缺陷与其模型结构的垂直性有关，即模型内部由不同特征之间定义的固有的父子关系。在水平建模中，所有特征都是建立在参考基准平面或偏移基准面上的，而不是建立在其他特征之上的，以确保不同特征之间没有直接的依赖关系。第四部分|研究过程——研究内容显式参考建模策略的目标是构建一个简单且易于理解的特征树，并且尽量减少父子特征依赖关系。办法就是用外部元素（如参考点、参考线或参考面等）替代模型的几何结构，并且把可能修改或删除的特征依赖（父子节点）尽可能近的放置在一起。第四部分|研究过程——研究内容特征组特征描述典型特征注释链接1-参考所有“参考”特征都是最先被构建的，以确保它们对后续所有特征可用参考机构、参考平面、坐标系没有生成实体的过程可以关联2-构建参考平面和复杂曲线等，用来定义复杂实体复杂曲线、参考平面、投影没有生成实体的过程3-核心一些“基础的特征”，定义了模型的方向、形状和尺寸拉伸、扫描、旋转、放样增材过程4-细节与“核心”特征产生关联的、用来完善模型形状的细节特征剪切、打孔减材过程不可关联5-修改一些简单重复的、后期添加的特征拔模、阵列、镜像可选择有无可以关联6-校验经常修改的、最后添加的特征圆角、倒角从尺寸最大的开始稳健性建模策略的目标是最大化地提高模型的稳健性和重用性。它根据特征的功能、重要性、活泼性等把所有特征分为六类，定义了特征树的标准形式，合理利用特征间的父子关系，使这个模型的特征被修改时有可预测的结果。第四部分|研究过程——实验验证用常规建模方法、水平建模、显式参考建模、稳健性建模对该模型进行建模水平建模特征树、显式参考建模特征树、稳健性建模特征树、常规建模特征树第四部分|研究过程——实验验证对模型进行修改常规建模的初始草图稳健性建模的初始草图导致不同建模策略下模型稳健性、重用性存在巨大差异的所有原因中，最重要的是用于创建基础特征的初始草图不同以及所选择的三维结构的约束关系不同。第四部分|研究过程——实验验证水平建模修改后的模型显式参考建模和稳健性建模修改后的模型常规建模修改后的模型结论第五部分第五部分|结论水平建模彻底消除特征之间的父子关系，也就失去了参数化建模的意义，容易出现修改错误。显式参考建模当某些功能元素不清晰或某些特征重叠时，建立在参考几何结构上的特征可能就不会按预期的修改自动更新。稳健性建模在最终模型的质量方面、修改所要花费的时间方面以及可重用性方面，稳健性建模策略都是三种主流参数化建模策略中表现最好的。第五部分|结论明确目的，正确定义特征分类，依次添加认真分析，适当修改明确使用稳健性建模策略的目的是提高模型稳健性和重用性，使得模型在修改时所需花费的时间和精力达到最少，并且杜绝重建模型错误，更不能导致模型失效。为达到这一目的，应正确定义不同特征之间的依赖关系，而不是消除特征之间的父子关系，也不是减少特征的数量。只有这样，对模型进行修改时，系统才能自动将修改传递到特征树下层的子特征上，提高修改效率。为保证正确定义不同特征之间的依赖关系，使用稳健性建模策略建模的过程必须严格遵守相应的特征命名方法、特征创建顺序及特征依赖关系。根据特征的功能、重要性和灵活性，将所有特征分为六类，必须依次按顺序添加。此外，稳健性建模策略还提供了关键项目清单，设计人员在建模时必须进行查证。当模型足够复杂时，特征依赖关系也非常复杂。因此，对某一特征的修改可能造成一些特征失去父节点或另一些特征丢失或出现特征间的相互干涉。此时，要认真分析不同特征之间的依赖关系，把没有自动传递的修改添加到相应特征上，才能实现对模型的修改成功。为合理利用特征依赖关系，降低模型复杂度，提高模型的灵活性、稳健性和重用性，应使用稳健性建模策略，现将其总结如下。感谢各位老师评判指导指导老师：郭连水答辩人：