基于特征编码的数控自动编程研究

摘要：随着三维造型软件和数控机床广泛应用，针对

CAM 系统编程效率和自动化程

度低，研究基于特征造型技术的加工特征识别和提取，并对提取的加工特征进行柔性编码
以柔性编码为基础快速自动生产

NC 代码，建立面向产品的基于三维 CAD 软件的 零件编码

系统，并与

CAM 之间实现信息集成，提高数控编程效率和企业信息化程度。 

　　关键词：

CAD/CAM；加工特征；NC 编程 

　　

1 特征造型技术 

　　特征造型是近二十多年来发展起来的一种新的造型方法，它是

CAD 第三次技术（参数

化技术）革命的里程碑。特征造型技术的发展可以分为三个阶段，第一阶段：以点和线表示
实体的二维造型方法。第二阶段：传统三维几何造型方法，即以线框造型、曲面造型、实体造
型等几何元素来表达实体。这种描述方法没有明显的结构、功能及工程含义，计算机很难识
别和统一管理。第三阶段：将特征作为基础的三维造型方法，这种方法将大量工程信息包含
到设计过程中，较好地改善了前两阶段的局限性。特征造型技术目前广泛地用于计算机辅助
设计系统。

 

　　与传统三维几何造型相比，特征造型具有以下三方面的特点

 

　　

{1}以特征造型为基础的零件模型易于理解和修改。在基于特征造型技术的建模过程中

计算机辅助设计系统会自动生成模型树，可以将建模过程直观的反映出来。

 

　　

{2}基于特征造型技术的计算机辅助设计系统是交互式的设计系统，能够让设计人员充

分发挥设计的创造性，可以提高设计效率

. 

　　

{3}特征造型的操作目标不是初期的线条和体素，而是层次较高的功能要素，如定位孔、

螺纹孔、键槽等，零件的几何结构通过特征组合来定义。

 

　　

2 特征识别和提取 

　　在产品数字化设计与制造中，零件的特征识别是一项非常关键的技术。目前已开发出了
各种

CAD/CAM 软件，如 UG、SolidWorks、Pro/E、Catia 等，这些软件都是以特征造型为基础，

而特征造型为产品的数字化设计与制造过程中的特征识别创造了良好的条件。特征识别可以
分为交互特征定义和自动特征识别两类。

 

　　

2.1 交互特征定义 

　　交互特征定义是在计算机显示器屏幕上对显示的零件三维实体模型操作，在操作界面
的引导下，设计人员在模型上选取构成特征的一些几何实体（如几个平面），

CAD/CAM

软件系统就可将这些几何实体组织起来，定义为某个特征，例如选取三个相邻的正交平面
CAD/CAM 软件系统就可以将其定义为槽。初步定义的特征还缺少表面粗糙度、公差等技术
要求这些非几何信息，必须补充上去，这样才能完成特征建模。交互特征定义由设计人员直
接对实体模型进行操作，比较直观，具有较大的灵活性，但操作繁琐，效率低。所以通常是
在应用自动特征识别方法不能完全识别特征的情况下作为一种补充处理手段来使用。

 

　　

2.2 特征自动识别 

　　特征自动识别是通过计算机智能技术来取代交互特征定义中设计人员的干预。零件实体
模型中的所有特征信息都具有特定的工程意义和加工工艺，特征自动识别技术可以将所有
的特征信息自动提取出来。特征自动识别原理是通过特征识别器实现。特征识别器是在软件
程序中设计特定的算法，该算法实际上先将零件几何模型中的所有数据遍历，然后将几何
模型与一组预先定义的特征进行比较，预先定义的这组特征包含了特征造型中涉及到的所
有特征，通过比较，最后就可以找到与预先定义的特征组中相匹配的模型特征，实现特征
自动识别。