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油xiang三维CADjian模技术
发bu时间:2016/3/28
       zhai要:随着mo托车chan品数字化设计de进cheng,jianlimo托车chan品deCAD模型成为mo托车新chan品设计deji础。其中,复杂曲面deCADjian模是mo托车jian模de重点he难点。 随着mo托车chan品数字化设计de进cheng,jianlimo托车chan品deCAD模型成为mo托车新chan品设计deji础。其中,复杂曲面deCADjian模是mo托车jian模de重点he难点。ben文以一款全新设计demo托车油xiang为例,探求mo托车曲面jian模de规律。 一、 骑式mo托车油xiang结gou 骑式mo托车油xiang在满足储存燃油功能de同蔮ao恢笔钦翟煨蜕杓芼e重要内容,对其表面质量、wai观形状有着很高de要求。油xiangde主要结gou由油xiangti、油xiang盖、油位传ganqi、燃油开关组成。其中,油xiangtide结gou如图1所shi,油xiang上ti、油xiangxiatide3Djian模是油xiangjian模de主要内容。 二、油xiang上ti3Djian模 油xiang上tide数ju来源yu油ni模型。利用Atos测量油xiangde到大量de点云数ju,数ju羕an螅齤u点de排列buyin含任何de数ju组织形式,并且还有许多背景杂点,需要利用Surfacer软件进行数juyuchu理,主要bao括数ju稀shu、分层放zhi、截面chu理、去除噪声点等过cheng。图2所shi为经过Surfacerchu理后,dao入UG软件demo托车油xiangde点云数ju。 由yuUG软件jiyuNURBS技术进行曲面造型,因此,对yu油xiangde复杂曲面需要cai用分块重jian,gou造满足G1连续de过渡曲面defang法。如何对复杂曲面合理de分块,判断曲面de连续边界是造型de关jian,经常需要多次de尝试、调整才能wan成。 1.曲面分块 在mo托车油xiang造型过cheng中,经常要先设计主要型面,型面之间de交线gou成造型特征线,ta是wai观设计重点chu理debu位。然后对交线进行倒角chu理,形成光滑de曲面。因此,对复杂表面分块,规划曲面重jian过cheng,就是对油ni模型造型过chengde一个zhui溯。对复杂表面进行面片de划分蔮ao豭ian是抓住特征,同时要均衡考虑两个因素:一fang面,单个曲面尽量简单,以利yu模型degoujian;同蔮ao躣e曲面数量在能gou反ying特征de前提xia要尽量少,以避免所goujiande模型表面过yu琐碎。 在图3所shi油xiang曲面主型面he特征线中,曲面A~L是主型面,除特征线L1~L5wai,其余特征线均可直jie进行倒角连jie。L1~L5所表达de正是mo托车在造型过cheng中用de越来越多de曲面倒角逐渐xiao失de手法,使de曲面A、B、C、D之间没有明显de过渡曲面,是整个曲面重jiande难点。 大bu穤hong餍兔婵梢詂ai用单个jiben曲面描述。但对yu曲面A~DheI,需要进一步分为jiben曲面he连jie曲面,虚线所shi为分块边界。分块萬anê螅涂梢越衘iben曲面he连jie曲面dejian模工zuo。 2.jiben曲面模型dejianli jiben曲面模型是指bu需要通过边界yue束jianlide曲面,一般尽量cai用简单曲面描述,例如:直纹面、拉伸面、旋转面、扫描面祋u6詙u这款mo托车油xiang来说,大bu分为复杂自由曲面,需要cai用网ge曲线gou造曲面,根ju曲面de特征fang向萬anㄇ鎑eU、Vfang向,gou造四边形曲面。 首先进行曲面模型粗jian,直jiecai用已分块de点云数ju,通过控制曲面U、V阶数,襶ue皔u测量数jude偏cha来生成曲面。chu级曲面一般只是大ti反ying了模型表面de特征he走势,从精秖u⒐鈙hun性襶ue懊嫫琩e尺寸都需要zuo进一步de调整hewan善。chu级曲面可以通过直jie调节gou成曲面控制顶点,并zuo进一瞛iang髡谝欢╟heng度上提高曲面质量。在这一过cheng中,还经常需要wan成曲面de扩誫ouuo。对yu需要扩展de曲面,应该按照曲面de曲率变化规律进行扩展,虽然延伸bu分de曲面没有可以对照de数ju点,但也必须慎重chu理,因为ta决定着曲面间交线de变化规律。 然后进行曲面模型修改。对曲面模型进行修改是曲面重jian中最重要de过cheng。jianli曲面de曲线、曲面模型,通过对控制曲线de调整来控制曲面质量,是对曲面进行精细调整有效而准确defang法。曲线可以通过在粗jian曲面上提qu、tou影获de,然后对曲线进行位zhi调整、长度调整he光shunchu理。jianli曲线模型时应zun守以xia原则: (1)曲线满足精度要求; (2)曲线按照曲面de特征fang向gou造,尽羕an锏绞褂米钌賒e曲线且曲线de曲率变化最为平缓de目de。同一fang向de曲线要有相似de曲率变化趋势; (3)曲线在曲面上分bude密度在詓hi砥玞ha穌uan谟×縥iang低,zeng加曲面de可调整性。曲面曲率变化大chu,buzhi较密de曲线,曲面曲率变化平缓chu,buzhi较少de曲线; (4)曲线主要是通过yangtiao线描述,在bao证精度de前提xia,尽量jiang低yangtiao线deduan数he阶数,同一fang向de曲线应具有相同deduan数he阶数,一般jianyi生成3阶huo4阶曲线; (5)曲线de光shun性调节是非常重要de,利用软件de相关功能模块进行调节。曲线经过光shunchu理后,在数学上bao证C2连续,没有多余guai点,曲率变化均yun; (6)曲线曲率要大yu过渡曲面曲率值。 UG软件提供了大量de曲线分析he调整工具,熟练掌握he使用这些工具是快su重gou曲面dejibenbao障。UG软件曲线调整最常用de是“Edit Spline/Edit pole”选xiang。da开“曲率shu”可以shi时检查曲线de曲率变化。图4所shi为图3中面片C、F、I、Gde曲线he曲面模型。 对yu油xiang中de对称曲面如A、B,先依ju一侧测量数ju,gou造一bande曲面。在曲面调整到一定精度蔮ao琷ianggou造曲面de网ge线以对称平面镜xiangchu理,jiangyu对称面垂直fang向上de曲线重新连jie,进行光shunchu理,生成一个对称de网ge,而后gou造一个wan整de曲面。 3.连jie曲面模型dejianli 在mo托车造型中一般C1连续就可以满足造型de需要。连jie曲面dechan生通用de有两zhongfang法: (1) 倒角法:以需要进行连jiede两曲面de交线zuo为dao引线,进行等ban径倒角huo变ban径倒角。bu需要yu先萬anㄏ嗲斜撸ü髡菇莃an径值来调整曲面形状变化,逼近测量数ju。通过控制相交线de光shun性he趋势可以有效地控制倒角曲面de生成质量。这是一zhong比较容易shixiandefang法; (2) 直jiejian模法:jianli具有边界yue束de连jie曲面。在曲面片之间shixian光滑连統oubao紫纫猙ao证各连jie面片间具有公gong边,更重要de一点是要bao证各曲面片de控制线连jie要光shun,这是bao证面片连jie光shunde必要tiao件。此蔮ao赏ü薷目刂葡遜e起点、终点yue束tiao件,使其曲率huo切shi在jie点bao证一zhi。这zhongfang法需要对连续边界he控制线进行反复de调整,bu容易shixian。 在jian模过cheng中,经常同时使用到这两zhongfang法。图5所shi为曲面模型de线框显shi。从中可以很容易地kan出曲面de生成shun序及连jie曲面de生成fang式,除曲面C1~C6是直jie生成具有边界yue束de连续曲面wai,其余连jie面是通过倒角直jie生成de。 mo托车油xiang表面对曲面质量要求很高,因此在曲面jian模过cheng中,一直贯穿着曲面质量de检查。曲面光shun性常用高斯曲率法he反射tiao纹法来检查,图6所shi为油xiang上ti曲面模型光shun衴ue觳椤N苏贩磞ing曲面de造型特征,曲面yu数jude偏cha一般控制在±1mm左右。 油xiang上ti曲面wan成后,利用UG功能jiang其zeng厚,转换为shiti模型,然后yu油xiang盖配合设计注油口结gou。由yu油xiang盖顶面yu油xiang上ti平齐,因此特别设计出水管,以便使油xiang盖内de存水排出。图7所shi为油xiang上ti三维模型。 三、油xiangxiati3Djian模 油xiangxiatide曲面jian模相对比较容易,参考同lei车型de结gou,满足油xiang在砫ao苌蟖n装及油位传ganqi、油xiang前卡耳he出油口在油xiang上an装de需要,按照出模fang向设计曲面。一般通过对拉伸曲面进行倒角连jie,就能wan成造型。油xiang上tiyu油xiangxiatidehanjie滚边需要配合设计。图8所shi为油xiangxiati三维模型。 在油xiang所有零bu件三维模型wan成后,进行虚拟装配检查,如图9所shi。审定后de模型,可以直jie传给模具厂,进行模具加工。 四、结论 xian阶duan,对yujiyu点云数jude复杂曲面三维jian模,通用CAD/CAM软件he逆向设计软件相结合是行之有效defang法。其中,对复杂曲面de合理分块,判断曲面de连续边界是造型de关jian。曲面de质量qu决yu曲线de质量,对曲线进行调整是曲面jian模de主要工zuo。
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