?。ㄒ唬┨卣鞅磉_(dá)有利于數(shù)據(jù)抽象和代碼抽象 

　　在幾何造型中，最常用的表示形式是CSG和B-rep法。CSG和B-rep表示法能很好地表達(dá)形體的形狀，但是，它們不能夠表達(dá)零件的工藝信息和制造信息。特征表示從應(yīng)用層來定義形體，可以較好地表達(dá)設(shè)計者的意圖，為編制工藝、制造和檢驗產(chǎn)品提供依據(jù)?；谔卣鞯脑O(shè)計面向制造全過程，是CAD/CAPP/CAM集成的關(guān)鍵，因而具有高度抽象的對象化屬性，表述了對象的群體特征，這一點與面向?qū)ο蟮某绦蛑械念?class)的功能是相同的。 

　　用類(class)來表達(dá)特征，能很方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)抽象和代碼抽象。使CAPP運用決策樹、決策表進(jìn)行推理時，不必把決策寫到源程序中，從而提高了程序重用性。特征類可一般地表示為如圖1的形式。

圖1 特征類的一般表示形式

　　特征類中protected成員有兩個：存儲幾何索引數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)指針和存儲幾何參數(shù)的結(jié)構(gòu)指針，將幾何信息分別存儲于兩個結(jié)構(gòu)中，目的是讓經(jīng)常使用的項存放到內(nèi)存中，而一般數(shù)據(jù)項存放到硬盤上，可以節(jié)省程序運行時占用的內(nèi)存空間。private成員是非幾何特征參數(shù)，它們以屬性的方式掛靠到幾何信息上。Public的成員有很多，比如文件存儲函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)等等。我們最關(guān)心是的幾何參數(shù)和非幾何參數(shù)操作函數(shù)，設(shè)計得好的操作函數(shù)可以方便地實現(xiàn)特征的代碼抽象。

　?。ǘ┨卣骶哂蟹忾]性 

　　特征具有封閉性。特征是在設(shè)計、加工、裝配過程中進(jìn)行推理所需的關(guān)于零件形狀和其它屬性的信息集合。我們提到的某一個特征或某一類特征，是指特定的信息內(nèi)容。比如圓孔，它就是指用中心線、長度、直徑來表達(dá)的一個空的圓柱，從而使之與槽等其它特征區(qū)別開來。同時，我們知道孔和槽之間交流數(shù)據(jù)的行為是很難發(fā)生的。即孔特征具有封閉性。對象的一個最大特點就是封裝，它將數(shù)據(jù)抽象和代碼抽象結(jié)合在一起，增加了軟件的模塊化程度，增強代碼的重用性。面向回轉(zhuǎn)體零件，仿照VC++的MFC類庫，我們?yōu)镃APP系統(tǒng)建立一個特征類庫(Feature class Library)，它包括形狀特征類以及非形狀特征的各種特征類定義，供實例化特征時使用，每個特征類封裝了一些有關(guān)操作特征屬性的操作方法。

　?。ㄈ┨卣骶哂袑哟涡?nbsp;

　　孔與槽之間很難發(fā)生數(shù)據(jù)交換，但是孔與螺紋孔之間就發(fā)生了數(shù)據(jù)交流。因為，螺紋孔是孔的派生。從此可知特征具有層次性，特征的層次從設(shè)計、工藝和加工等不同的角度有不同的劃分。生產(chǎn)條件、加工設(shè)備、加工用刀具的不同，特征層次的劃分也是不同的。比如階梯軸，在普通車床上加工，階梯軸是光軸的派生；而在仿形車床上加工，階梯軸就無需經(jīng)過光軸來派生，而是經(jīng)過成型加工得到。為了方便特征層次的劃分，本文以幾何形體的加工要求為例，將特征分為孔、槽、軸肩、階梯、型腔、圓角。其中對孔作了重點分析，運用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)作出了如圖2的劃分。面向?qū)ο蟮募夹g(shù)提供了類的繼承性，通過繼承和參數(shù)化賦值可以方便地實現(xiàn)動態(tài)特征定義和擴充。

圖2 加工特征的動態(tài)層次結(jié)構(gòu)

　　特征在性質(zhì)上與面向?qū)ο蠹夹g(shù)有許多溝通點，用面向?qū)ο蠹夹g(shù)表達(dá)特征是很自然的事。引入面向?qū)ο箢惖母拍?，使得特征很方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)與代碼的抽象和封裝。許多不必要的具體數(shù)據(jù)能從源程序中剔除，增強了代碼重用性。特征與特征之間的區(qū)別有了明確的界線，不會產(chǎn)生混亂現(xiàn)象，給程序員提供了有效的編程工具。引入面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，可以使特征方便地被擴充，實現(xiàn)特征類庫的動態(tài)管理。在程序編制過程中只需補充代碼派生新類，無需對整個程序做大的改動。從而使得程序設(shè)計具有清晰的信息流和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　二、約束條件下的特征表示

　　約束條件下的特征表示是特征造型的重要內(nèi)容，目前對特征之間的約束的研究尚無統(tǒng)一的方法。要研究它的表示，必須擬清約束的種類及其性質(zhì)。從整個產(chǎn)品生命周期看，特征之間的約束可以分為設(shè)計階段的約束，工藝準(zhǔn)備階段的約束，加工階段的約束，檢驗階段的約束，裝配階段的約束。有些約束貫穿整個產(chǎn)品生命周期，始終發(fā)揮作用，有些約束則是為了分析和操作方便而暫時設(shè)置的(例如工件熱處理用的工藝凸臺，在熱處理后一般要切除)。從并行設(shè)計的角度來看，所有這些約束在CAD/CAPP/CAM設(shè)計中都應(yīng)當(dāng)考慮到，并給出合理表達(dá)。

圖3 精度約束

　　精度約束是加工階段約束中最明顯的一類，主要是位置精度的約束。圖3中，由于孔A和孔B要求較高的同軸度(0.010)，因此兩孔必須同時加工。否則，兩孔很難滿足同軸度要求?？滋卣髟贑AD 中以第一節(jié)論述的方法可以方便的表達(dá)。同軸度這一約束條件在CAPP 設(shè)計階段就必須清楚地表達(dá)，這是開發(fā)CAPP的一個重要環(huán)節(jié)。它通過指針將特征A和特征B聯(lián)系起來，同軸度約束是兩者相互作用的結(jié)果。但是作為一個父類的孔，卻不具有該指針，精度約束是在約束類或函數(shù)中給出的。一方面簡化了父類的設(shè)計工作量；另一方面增加了約束表達(dá)的靈活性，每一類型的約束均可用函數(shù)或子類表達(dá)。圖3中同軸度約束就可以表示如圖4。

圖4 同軸度約束的表示形式

　　特征孔A和B的相互作用可以表示為這里約束Constrain是父類(CHole)的子類，它除了繼承父類(CHole)的特征外，還增加了一個操作同軸度約束的函數(shù)，其中pholeA和pholeB分別是指向孔A和孔B的指針，通過成員函數(shù)發(fā)生相互作用。這個類看似簡單，實際上它不僅表達(dá)了同軸度信息，也有助于選擇加工方法(加工方法作為屬性依附于特征和約束特征二叉樹之上)。該方法可以推廣以表達(dá)其它約束關(guān)系，滿足CAPP設(shè)計的需要。 

　　三、面向?qū)ο蠹夹g(shù)表達(dá)零件工藝特征

　　（一）裝載零件信息 

　　本文的工作是從設(shè)計CAPP系統(tǒng)的過程中提出來的。CAPP的零件信息是通過數(shù)據(jù)接口與微機網(wǎng)絡(luò)從CAD信息庫中獲取的。零件信息在內(nèi)存中的表達(dá)方式基于特征二叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個主特征類根據(jù)制造要求從基本形狀特征類派生或給其對象賦值而得；輔特征類是主特征類的繼承和擴展。 

圖5 一個示例零件

　　如圖5所示，如果圓柱Ø60K6與圓柱Ø50f6之間沒有同軸度約束，可以按一般要求一般加工，機床的選擇和工序工步的排列滿足經(jīng)濟要求即可。如果兩圓柱之間要求較高的同軸度約束，那它們必須在較高精度機床上一次安裝加工成型。從程序設(shè)計的角度來看，兩臺階同軸度約束類是兩主特征(Ø60K6圓柱面和Ø50f6圓柱面)類的公有派生，同軸度是通過指向這兩個主特征類的指針實現(xiàn)的。各主、輔特征類和約束派生類的對象是CAPP系統(tǒng)執(zhí)行的實例，它們是CAPP系統(tǒng)進(jìn)行工藝決策的依據(jù)和基礎(chǔ)。

　?。ǘ┻x擇加工方法 

　　系統(tǒng)以特征的類型和加工要求為依據(jù)，從加工方法知識庫中自動搜索到與某一特征相匹配的加工方法，并以規(guī)則形式給出，其結(jié)論鏈表就是該特征的加工方法鏈，將結(jié)論鏈表靠掛在零件特征二叉樹的每個結(jié)點上就完成了該特征加工方法鏈的選擇。若某特征是一全新的特征或其加工要求特殊，在加工方法知識庫中找不到相應(yīng)的加工方法鏈規(guī)則時，系統(tǒng)將彈出對話框供用戶方便選擇或輸入該特征的加工方法，經(jīng)確認(rèn)后，系統(tǒng)自動將所補充的加工方法鏈存入加工方法知識庫中供下次決策選用。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　四、結(jié)束語

　　本文分析了特征有利用于面向?qū)ο蠹夹g(shù)表達(dá)的三個特性，即抽象性、封閉性和層次性，并以孔為例提出了特征的動態(tài)層次結(jié)構(gòu)。對特征之間的約束關(guān)系作出了分析，提出約束的分類，并對其中最引人注目的精度約束作出進(jìn)一步的研究，以同軸度要求為例給出了約束類的設(shè)計模型。最后以面向?qū)ο蠹夹g(shù)成功地表達(dá)零件工藝特征，實現(xiàn)了加工方法選擇。