為了實現CAD/CAPP/CAM系統之間的信息集成和數據共享，人們提出了“特征”這一符合人類思維方式的高層次產品建模語言，通過它來統一各系統間產品數據交換的標準。特征是零件局部形狀和屬性的信息集合。一方面它能方便地描述零件的幾何形狀;另一方面，它能為加工、分析及其他工程應用提供必要和充分的信息。特征是完整描述產品信息的方法，也是系統的靈活性和產品間數據交換的實現途徑。特征技術已經成為了新一代智能化、集成化產品建模系統的核心技術。

特征分類與編碼

　　特征歸納分類及編碼是信息流傳遞的基礎。根據飛機結構件的特點，可以將其分成梁、框、肋、壁板和接頭等零件類型。根據特征的結構和相互關系可以歸納為以下八種基本特征：總體特征、槽、孔、輪廓、筋、工藝凸臺、中心軌跡、凸臺等。

　　為了能具體確定零件特征，采用成組編碼的理念，將特征進行編碼。將一些關鍵字附在其編碼之后，作為該特征的標識(ID)，這個標識成為該特征在零件整個制造生命周期中的唯一標識，此ID與零件特征的制造信息是1：1的關系。通過該標識可以獲取該特征的詳細加工信息。將上述特征的具體屬性輔以相應的編碼，是特征識別以及編制NC程序的基礎。如編號為22100000的槽代表一個附著元素為凸臺，與輪廓相鄰的曲底直壁開口槽。

復雜特征自動識別技術

　　飛機結構件包含眾多形狀復雜的孔、槽和加強筋。其特征識別主要具有以下難點：零件結構復雜、富含曲面、相交特征、邊特征。

　　特征識別是從零件的設計模型中抽取具有特定工程意義的幾何形狀信息。對于加工特征，必須包括零件加工過程中與該加工工序相關的加工信息集合，能夠支持加工工藝的規劃和數控加工刀位軌跡的生成。如孔加工特征包括孔的拓撲結構信息以及孔直徑、圓心、中心軸方向、加工深度以及零件材料特性等特征參數。因此首先要突破復雜加工特征的特征識別技術，建立一種規范、穩定和優化的加工特征識別算法，通過優化識別算法，增強加工特征識別算法的穩定性和準確性。

　　基于飛機結構件加工特征復雜，包含了自由形狀曲面、相交特征和碎面等特征。這些特征被稱為復雜拓補不固定特征，無法用現有特征表示方法來描述。為此提出了基于全息屬性面邊圖的特征識別方法，很好地解決了復雜拓補不固定特征表示問題。

　　采用基于全息屬性面邊圖的加工特征識別算法，以種子面為痕跡，以擴展算法為特征修補策略，將經典的痕跡法應用到飛機結構件的加工特征識別上，很好地解決了相交特征和邊特征的識別問題;同時通過虛擬分面和碎面抑制處理飛機結構件中的自由曲面和碎面問題，通過特征組合實現復合識別，通過相關特征參數提取算法實現下游應用域參數的精確提取。

智能工藝決策

　　工藝過程規劃是將產品幾何特性和制造工藝特性等數據信息轉換為各種加工和生產管理所需要的信息。CAPP專家系統上的推理決策過程是基于集成工藝資源庫和制造資源庫的基礎上進行的。為保證工藝設計達到全局最優化，需要進行綜合分析，動態優化，交叉設計。

　　CAPP要建立特征知識庫、工藝知識庫和切削參數庫以及制造資源庫等推理專家系統所需的工藝數據庫。專家系統獲取包括機床、刀具、夾具和切削參數等信息，同時獲取來自CAD的特征信息，通過這些信息和典型工藝自動決策生成工藝規程。

　　復雜飛機結構件的工藝設計技巧性強，工藝編制質量有賴于工藝員個體的經驗，但某些典型零件及特征的加工工藝方法已相對成熟穩定，可以總結為典型工藝。因此采用“人工經驗+典型工藝”方式來獲得工藝知識，首先由經驗豐富的工藝人員總結歸納現有工藝知識，同時為了規范工藝設計過程，有效利用經驗知識，采用邏輯上方法的概念。所謂方法是工藝決策知識的組成單元，是具有相同決策功能的規則的集合。每個方法包含多條完成某一決策任務的產生式規則。產生式規則是具有完整語義的工藝決策指令，是一個具有明確意義的信息實體。每一個產生式規則由規則元按一定的格式組成(IF_THEN_ELSE)，從而成為一個有特殊語義的邏輯命令。由方法、產生式規則以及規則元構成工藝決策知識體系。

　　在制定產生式規則的基礎上，由工藝員在已有經驗和工藝知識基礎上對典型工藝模板進行總結定制，增強工藝知識，并對典型工藝模板中每個工步對象加以分析，為每個工步對象創建選擇方法、排序方法、賦值方法。并為典型工藝中每個工步對象加入加工特征的信息參數，由系統解析這些參數入庫，為決策提供依據。

　　選擇特征方法中，依據已經形成的條件規則元，篩選該工步加工特征;特征排序方法根據命令規則元對不同的特征按空間最短距離排序;賦值方法為每種特征賦予不同的加工模式，同時從工藝資源庫中獲得相應的參數。工藝決策過程中將每個特征實例化，生成對象，以加工元形式納入工藝規程。

　　在工序和工步的安排中采用了Dijkstra算法，對槽、孔以及筋等加工特征進行排序，使其總體加工順序確定，局部范圍進行優化。采用神經網絡技術，對特征點進行有效排序，有效地解決了后續CAM系統中可能出現的走刀雜亂無章、毫無規律的問題。

特征編程系統實現

　　按照模塊化開發的思路，基于特征的大型航空結構件快速編程系統分為5個大的模塊：工件預處理模塊、特征識別模塊、工藝決策模塊、刀軌生成模塊、Vericut仿真模塊。

　　編程工藝員根據航空結構件加工的要求，在CATIA平臺上開發的用戶界面上對零件進行總體特征信息描述，以供特征識別、工藝決策和刀軌生成使用;工藝員需對零件進行適當的預處理，對零件三維模型進行規范，以便實現特征自動識別。

　　在歸納總結大型航空結構件典型加工特征的基礎上，采用基于全息屬性面邊圖的特征識別技術，實現典型加工特征的自動識別，同時，部分特征通過人機交互實現交互識別。識別完成后，輸出零件的加工特征列表及其相應的幾何對象和屬性參數，供工藝決策和刀軌生成使用。

　　特征識別模塊提取出的零件特征列表以XML(eXtensible Markup Language)格式作為數據傳遞標準，傳給CAPP系統，供其自動工藝決策使用;CAPP工藝決策模塊實現基于特征和知識的自動工藝決策。

　　刀軌生成模塊根據特征識別提供的結構件幾何特征對象以及CAPP系統提供的工藝規程和工藝參數，實現各加工特征刀軌的自動生成。部分特征的程序編制在人機交互下完成，所有特征加工完畢，輸出刀位文件。

　　生成的刀位文件傳送至Vericut環境下進行仿真，在集成刀具庫、機床庫、工裝庫等工藝資源庫的基礎上，進行碰撞、過切等檢測，判斷刀位文件是否滿足加工要求。如滿足，則程序編制結束;否則，根據仿真反饋的信息，對CAPP或CAM部分進行相應的修正。

基于特征的快速編程平臺

　　為將特征識別技術與特征編程技術更好的工程化，中航工業成飛特提出建立了一個集數字化數控工藝設計與數控編程為一體的大型航空結構件數字化制造整體解決方案。這是一個面向復雜航空結構件的基于特征和知識的CAD/CAPP/CAM/PDM/MES集成化工程化系統。系統采用開放式的體系結構，以及面向對象、工程知識處理等技術，基于計算機網絡技術和分布式關系數據庫系統，是根據大型航空結構件的數控編程特點建立的協同工作與集成應用平臺，系統與CATIA V5、UG等CAM軟件集成應用。

　　通過構建基于特征的大型航空結構件快速編程平臺，實現了數控零件全生命周期數據的信息集成和工藝編程流程的過程管理，有效地導通結構件設計、工藝、制造數據流，同時由于采用了協同工作平臺，根本改變了航空結構件工藝準備(工藝設計、編程)的工作方式和流程，確保了工藝信息的合法性和正確性。系統平臺的推廣應用必將提高復雜航空結構件數控編程效率一倍以上，同時提高程序質量。

　　隨著企業信息化建設的深入發展，先進制造技術進一步朝著數字化、集成化、智能化、網絡化方向發展。數控車間的工藝設計、數控編程、制造一體化是必然的發展方向。通過基于特征的快速編程平臺的研究與開發，實現了在異構環境下的數據共享，實現了工藝技術數字化、信息集成化、過程敏捷化，為企業大型數控機加件的數控編程提供了一種高效高質量的方法與手段。