An Overview of the Part Design Features-描述形态特征与上下文特征之间的差异

摘要

本文对零件设计特征进行论述。要充分理解本文内容，必须预先掌握机械建模器（Mechanical Modeler）[1] 的相关知识。

• 采用实体流程进行机械设计
• 集成流程化模型：构建方法（Build Method）
• 创建基于形状的实体：形状构建方法（BuildShape Method）
• 两个实体的组合
• 实体修饰处理
• 集成通用命名：创建流程报告方法（CreateprocReport Method）
• 参考文献
• 小结

# 采用实体建模流程进行机械设计 在机械零件设计中，**实体建模流程（Solid Procedure）** 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而**曲面建模流程（Surfacic Procedure）** 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。 在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的**创建、修改、修饰与运算**。 机械功能共分为三大类： 1. **非实体元素创建实体** 通过以下功能在空零件几何体中生成实体： 凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。 2. **多实体组合生成新实体** - 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。 - 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。 以上两类机械功能用于创建**形态特征（Form features）**。 3. **实体修饰与操作** 通过以下功能对实体进行处理： 圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。 此类机械功能用于创建**上下文特征（Contextual features）**。 关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容——第2部分》的文章[2]。# 采用实体建模流程进行机械设计 在机械零件设计中，**实体建模流程（Solid Procedure）** 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而**曲面建模流程（Surfacic Procedure）** 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。 在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的**创建、修改、修饰与运算**。 机械功能共分为三大类： 1. **非实体元素创建实体** 通过以下功能在空零件几何体中生成实体： 凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。 2. **多实体组合生成新实体** - 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。 - 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。 以上两类机械功能用于创建**形态特征（Form features）**。 3. **实体修饰与操作** 通过以下功能对实体进行处理： 圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。 此类机械功能用于创建**上下文特征（Contextual features）**。 关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容——第2部分》的文章[2]。# 采用实体建模流程进行机械设计 在机械零件设计中，**实体建模流程（Solid Procedure）** 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而**曲面建模流程（Surfacic Procedure）** 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。 在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的**创建、修改、修饰与运算**。 机械功能共分为三大类： 1. **非实体元素创建实体** 通过以下功能在空零件几何体中生成实体： 凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。 2. **多实体组合生成新实体** - 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。 - 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。 以上两类机械功能用于创建**形态特征（Form features）**。 3. **实体修饰与操作** 通过以下功能对实体进行处理： 圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。 此类机械功能用于创建**上下文特征（Contextual features）**。 关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容——第2部分》的文章[2]。# 采用实体建模流程进行机械设计 在机械零件设计中，**实体建模流程（Solid Procedure）** 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而**曲面建模流程（Surfacic Procedure）** 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。 在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的**创建、修改、修饰与运算**。 机械功能共分为三大类： 1. **非实体元素创建实体** 通过以下功能在空零件几何体中生成实体： 凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。 2. **多实体组合生成新实体** - 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。 - 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。 以上两类机械功能用于创建**形态特征（Form features）**。 3. **实体修饰与操作** 通过以下功能对实体进行处理： 圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。 此类机械功能用于创建**上下文特征（Contextual features）**。 关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容——第2部分》的文章[2]。# 采用实体建模流程进行机械设计 在机械零件设计中，**实体建模流程（Solid Procedure）** 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而**曲面建模流程（Surfacic Procedure）** 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。 在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的**创建、修改、修饰与运算**。 机械功能共分为三大类： 1. **非实体元素创建实体** 通过以下功能在空零件几何体中生成实体： 凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。 2. **多实体组合生成新实体** - 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。 - 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。 以上两类机械功能用于创建**形态特征（Form features）**。 3. **实体修饰与操作** 通过以下功能对实体进行处理： 圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。 此类机械功能用于创建**上下文特征（Contextual features）**。 关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容——第2部分》的文章[2]。

采用实体建模流程进行机械设计

在机械零件设计中，实体建模流程（Solid Procedure） 是效率更高的设计方式。在 CAD/CAM 系统中，实体模型是由封闭曲面所限定的一块三维空间，用于表示真实几何体的材料体积；而曲面建模流程（Surfacic Procedure） 中则不存在材料的概念，曲面本身没有厚度。

在实体建模流程中，设计人员基于机械功能模块，对基础几何元素的形状、尺寸和位置进行设计。这些机械功能可实现实体的创建、修改、修饰与运算。

机械功能共分为三大类：

1. 非实体元素创建实体
   通过以下功能在空零件几何体中生成实体：
   凸台、旋转体、肋、放样、封闭曲面、加厚曲面。
2. 多实体组合生成新实体
   • 增加材料：凸台、旋转体、肋、放样、添加、联合修剪、装配。
   • 移除材料：凹槽、旋转槽、开槽、移除放样、孔、移除、相交、移除块、装配。
   以上两类机械功能用于创建形态特征（Form features）。
3. 实体修饰与操作
   通过以下功能对实体进行处理：
   圆角、倒角、拔模、厚度、抽壳、缝合、分割。
   此类机械功能用于创建上下文特征（Contextual features）。
   
   关于这些概念的详细说明，可参阅题为《规范容器内容 —— 第 2 部分》的文章 [2]。

集成流程化模型：Build 方法

CAA V5 架构为所有应用提供了统一的流程化基础框架。该框架会获取并管理对象间的输入 / 输出依赖关系，并根据这些依赖关系，以兼容的顺序依次对对象进行求值与计算。

 

该流程化框架允许通过虚方法 Build 来构建应用对象。所有应用（尤其是需要支持流程化更新的零件设计工作台），都必须为其每个类实现 Build 方法，并由该方法负责具体的实现逻辑。

 

技术文章《在更新机制中集成新的几何特征》[3] 总体阐述了新几何特征的 Build 方法实现，并针对形状特征给出了专门说明。用例文档《实现机械设计特征构建》[4] 则提供了相应的实例演示。

创建基于形状的实体：BuildShape 方法

通常的实体创建方式是将平面轮廓沿某一方向或旋转轴进行拉伸，也可使用曲面或平面来限定拉伸范围。为集成流程化基础框架，需为每种实体类型编写 Build 方法；在创建实体时，该方法会调用专门用于创建实体的 BuildShape 方法。

两个实体的组合

以孔特征为例，在用户看来这只是对实体执行的一次操作，但实际上包含两个步骤：首先创建待组合的实体形态（简单孔对应一个圆柱体），然后在该实体与当前实体之间执行布尔运算（钻孔操作即为圆柱体减运算）。

BuildShape 方法用于创建待组合的实体形态，该实体被称为工具实体。

Build 方法会依次调用 BuildShape 方法以生成工具实体，再将其从当前实体中减去。

该架构复用了实体创建与布尔运算代码，以此保证系统行为的稳定性。

实体修饰

修饰功能直接对实体进行操作，无需预先创建工具实体。常见的修饰功能包括圆角、倒角、拔模、厚度调整等，均属于对实体的局部操作。

这类操作不采用布尔运算结构，因为它可能同时对实体进行增料和减料：例如以一个平面作为中性面，在其法向的面上执行拔模操作时，平面下方会增加材料，上方则会移除材料。这些功能的核心实现逻辑都包含在 Build 方法 中。

集成通用命名：CreateprocReport 方法

机械功能可对实体进行创建、删除、切割与组合操作。实体由定向封闭曲面表示，而这些曲面又由相邻的面构成。若要在输入为 BRep 元素（面、边、顶点）时重现某一操作，或是根据实体上选中的面来确定可用的机械功能，就必须建立机械功能与其所生成或切割的拓扑面之间的关联关系 —— 这正是 ** 通用命名（Generic Naming）** 的设计目标。实体曲面会随着实体的修改与更新不断重新生成，因此上述关联关系也必须同步更新。

机械功能必须向通用命名模块指明其所生成面的符号名称。该符号名称（或称标签）与拓扑面相关联，并跟随拓扑运算被持续追踪，以此明确每个面对应的生成机械功能。CreateprocReport 方法用于实现机械功能与通用命名模块之间的通信