机械零部件测绘与CAD
每一个特征都对应一组唯一确定该特征的控制参数，这样易于满足CAD/CAM集成的需要。将一种形状定义为一个特征，每种特征都在产品中实现各自的功能;其尺寸标注、定位方式都遵循一定的原则;并对应各自的加工方法、加工设备和刀具、量具、辅具。
形状特征模型以实体建模为基础，其数据结构是以实体建模中的B-Rep法为基础，数据结点包括特征类型、序号、尺寸及公差等。通常它包含两个层次，一个是低层次的点、线、面、环等组成的B-Rep法结构，另一个是高层次的由特征信息组成的结构。
（2）精度和材料特征模型
精度模型用来表达零件的精度信息，包括尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度。材料特征包括材料的种类、性能、热处理要求等。
特征建模的框架结构如图所示。其中，形状特征、精度特征、材料特征分别对应各自的特征库，从中获取特征描述信息。产品数据库建立在这些特征库的基础上，系统与数据库之间实现双向交流，建模之后的产品信息送入产品数据库，并随着造型的过程而不断修改，而造型过程所需的参数从库中查询。
特征建模的框架结构图
3.特征建模的功能
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特征建模的功能有以下几个方面： （1）预定义特征，建立特征库；
（2）特征库的智能化应用，实现基于特征的零件设计； （3）为特征附加注释，并为用户列举参考特征； （4）支持用户自定义特征以及管理、操作特征库； （5）特征的消隐、移动；
（6）零件设计中，跟踪和提取有关几何属性。 4.特征建模的特点
CAD/CAM一体化是当前机械设计、制造领域的方向，特征建模是CAD建模方法中的一个里程碑，其特点主要概括为以下几个方面：
（1）特征建模使产品的设计工作不停留在底层的几何信息基础上，而是依据产品的功能要素，例如键槽、螺纹孔、均布孔、花键等，起点在比较高的功能模型上。特征的引用不仅直接体现设计意图，也直接对应着加工方法，这样，便于进行计算机辅助工艺规程的设计及组织生产。
（2）特征建模以计算机能够理解的和能够处理的统一产品模型代替传统的产品设计、工艺设计、夹具设计等各个环节的连接，它使得产品设计与原来后续的各个环节并行展开，系统内部信息共享，实现真正的CAD/CAPP/CAM的集成，且支持并行工程。
（3）有利于实现产品设计、制造方法的标准化、系列化、规范化，使得产品在设计时就考虑加工、制造要求，保证产品有较好的工艺性，可制造性，有利于降低产品的成本。
5.形状特征的分类
特征的分类依赖相应的应用领域。在零件设计及制造应用领域中，依据如下标准：每一类特征是进行零件设计时的功能单元，同时在制造过程中，其加工方法和手段都基本上一致。在设计时，设计人员可以采用熟悉的功能单元构造零件；在制造时，通过对特征的分析，采取相应的方法和
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有关数据进行工艺设计和NC程序的编制。特征的分类如图所示。
特征分类图
6.特征信息的表达
特征信息包括几何信息和非几何信息。几何信息以显式方式表示，以面为基础，通过关系型表格记录几何要素的面、环、顶点等信息，为设计中几何数据的直接提取提供方便。非几何信息是制造中所用工艺信息，包括表面粗糙度、公差、尺寸精度等，采用隐式的描述方法。通过对属性的描述，记录相应的功能信息、制造信息以及特征间的相互关联，其特点是参数化、尺寸驱动、系统各特征完全关联。
综上所述，特征建模作为集成系统的核心，不仅可以使设计人员以一种全新的设计方法和设计思想进行产品开发，极大地提高了设计效率，同时，特征作为产品生命周期中各个阶段的信息的载体，为整个设计制造中的各个环节提供了统一的产品信息模型，使产品设计、工艺设计、夹具设计等阶段的信息提取更方便、灵活、一致，避免了信息的重复输入。因此，特征建模被公认为是实现CAD/CAPP/CAM集成化的最有效的途径。
(二)SolidWorks特征造型 1.三维参数设计软件中的特征
三维参数设计软件作为一个通用软件，由于要适应机械设计的各种不同的应用，而不同应用中的特征可能是完全不同的，所以这些软件中的特
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征均以形状特征为主，融入了一些与设计功能有关的特征种类。
三维CAD软件中的特征模型按照生成方法分为三大类：
（1）基于轮廓的特征：先有被参数化约束的二维轮廓，之后按要求和软件的可能生成三维模型特征。例如：拉伸、回转、放样??这样的特征也可以通过布尔运算组合在同一模型中。
（2）基于已有特征的特征：先有某种特征存在，在此基础上进行修饰。例如：圆角、阵列??这是一种依附于已有特征的特征。
（3）定位特征：作为坐标系的参数化控制结果，生成工作面、工作轴、工作点或者基准坐标系。这些要素也是参数化的。
三维CAD软件提供的特征造型方法按照其功能特点分为四类： （1）基础特征在三维造型中的地位相当于草图绘制中的基本图元，是最基本的3D绘制方式，相互之间不能替代。基础特征包括拉伸、旋转、切除、扫描、放样等类型。完成最基本的三维几何体造型任务。
（2）附加特征是在基础特征之上的特征修饰，如抽壳、倒圆和加筋等。 （3）特征操作是针对基础特征以及附加特征的整体操作工具，对其进行整体的阵列、拷贝以及移动等操作。
（4）参考特征是建立其余特征的参考，如进行拉伸操作的草图平面，镜向操作的中心面等。参考特征包括基准面、基准轴、坐标系等。参考特征辅助而不参与三维模型的生成。
2.Solidworks中的特征造型方法 在Solidworks中特征造型的方法包括：
基础特征：拉伸、旋转、扫描、放样、拉伸切除、旋转切除、扫描切除、放样切除等；
附加特征：圆角、倒角、钻孔（简单直孔和异型孔向导）、拔模、抽壳、筋(Rib)、圆顶、特型等；
特征操作：线性阵列、圆周阵列、镜向、比例缩放、特征复制、特征
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移动等；
参考特征（参考几何体）：基准面、基准轴、坐标系。 3.Solidworks中特征造型的不足
（1）SolidWorks不是分体造型（在2003版本已改进） （2）SolidWorks没有布尔运算操作（在2003版本已改进） 【任务实施】
一、减速器箱体三维建模
在对整个减速器建模时，箱体和箱盖的设计是最为复杂的。此类零件进行三维建模的过程为：
总的原则是按先主要后次要，先简单后复杂，先拉伸后切除的原则。首先分析箱体零件的特点，寻找出零件中最为重要且比较形状规则易成形的实体部分作为切入口。如箱体中的上下底面和中间部分的长方体、箱盖中的下底面，此部分直接使用拉伸命令便可实现。
然后在此基础上绘制其他大的轮廓以及将用来确定其他特征的轮廓，如，放样箱体和箱盖上的各类凸台、切除轴承孔等，基本上完成大致轮廓的绘制。
最后开各类沟槽、螺栓孔，以及对各边线进行倒角、倒圆，完成最后的绘制。
创建减速器下箱体的步骤如下：
1.在草图平面上绘制箱体的截面，添加尺寸约束和几何约束，以便通过拉伸创建其基本形体。
2.以箱体长度为拉伸距离，对按尺寸生成草图进行拉伸，生成箱体的基本形状。 如图5-22所示。
3.通过拉伸添加凸缘、轴承座、凸台后，箱体如图5-23所示。 4.继续添加其他特征，创建出完整结构的箱体，如图5-24所示。