基础篇：2）基于特征设计概念介绍（重要）

本章目的：理解特征的概念，将基于特征的设计理念运用于建模及结构设计中。

 

1.前言

这一章的确是重要的一章，因为设计理念的冲突迭代。

虽然作者不认为自己这一章写的很好，但希望大家作为结构工程师还是能关注一下，特别是一些只用2d图就能绘图制造的大牛。

机械设计的理论、方法都是在进步的，虽然国内这方面说多了真累雷泪。

关键点在于能建立特征设计的概念，代替设计是由尺寸构成的。

2.特征（part characteristic）的定义

特征是一个专业术语，它兼有形状和功能两种属性，包括特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。

特征是产品设计与制造者最关注的对象，是产品局部信息的集合。

特征模型利用高一层次的具有过程意义的实体（如孔、槽、内腔等）来描述零件。

基于特征的设计是把特征作为产品设计的基本单元，并将机械产品描述成特征的有机集合。

特征设计有突出的优点，在设计阶段就可以把很多后续环节要使用的有关信息放到数据库中。这样便于实现并行工程，使设计绘图、计算分析、工艺性审查到数控加工等后续环节工作都能顺利完成。

作者感觉特征的定义非常近似软件设计中的“类class”的描述。如下图所示。

所以，实际上如果学习了软件编程关于“类class”的定义，那么解释特征，以及之后的作用就会很轻松了。

在第一版《面向制造及装配的产品设计》_美_布斯罗伊德著 ，对特征的定义如下：

①特征表示与制造操作和工具相关的形状和技术属性；

②特征是需要一起引用的成组几何或拓扑实体；

③特征是用于生成、分析和估价的设计单元；

④特征是物体特色的一种分类，他在一定范围内具有重要的意义。

作为一名结构设计工程师，这里最重的是理解第③种的意义，真正做到基于特征的设计。

简单的理解：将零件大卸八块,每一块就是一个特征。如上图的蛋糕。

2.1 零件中的特征分解举例

 

3.基于特征的设计运用

3.1 建模

传统的2d设计软件（如autocad和caxa），设计方法是基于线与尺寸。

但现有的3d软件基本上都是运用特征设计，参数化尺寸控制。软件包括：SolidWorks，UG,PRO/E,CATIA 等。

所以现在的工程师不难接受特征的概念，因为从画图开始就运用特征了。

3.2 结构设计

特征设计运用于结构设计之中，关键在于有特征设计的思考方法。

其思路的基本流程如下：

3.2.1 ）先确认零件的设计要求；

3.2.2）针对各个要求，选取相应的特征，逐一叠加到零件上。

3.2.3）特征的参数化尺寸控制；

 

当然，这个只是简单的举例，正式结构设计中的要求考虑一定要完整而有条理。同时还有可制造性，可装配性等要求，同时又需要合理处理

各种要求之间的干涉并正确的取舍等，以后章节会介绍。

4.特征代替尺寸

本篇最大的目的是建立起特征的概念，这是时代的进步而产生的。

以后的设计、分析都请以特征为基础，而不是整天一出错就去找尺寸的麻烦，去找特征的错误吧！

5.狭义上与广义上的特征

虽然狭义上特征是由一系列尺寸构成的（特征由参数化尺寸控制）零件的一块。

但一般来说尺寸、材料，甚至是粗糙度符号、公差、技术要求等，亦是特征的一种。

大特征由小特征构成，产品由上至下具有统一性。

所以进一步从广义上来讲，零件、部件、产品、子系统、系统也是特征！

6.结语

最后寄一语：特征的设计分析更贴近这个时代，更易设计出好的产品。

以后的DFMA，DFMEA的理论也是以此为基础的，切记！