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油xiang三维CAD建mo技术
发bu时间:2016/3/28
       摘要:sui着摩托chechanpin数字化设ji的进cheng,建立摩托chechanpin的CADmoxing成为摩托che新chanpin设ji的基础。其zhong,fu杂曲面的CAD建mo是摩托砫ao╩o的zhong点和难点。 sui着摩托chechanpin数字化设ji的进cheng,建立摩托chechanpin的CADmoxing成为摩托che新chanpin设ji的基础。其zhong,fu杂曲面的CAD建mo是摩托砫ao╩o的zhong点和难点。本wen以一款全新设ji的摩托che油xiang为例,tan求摩托che曲面建mo的gui律。 一、 骑式摩托che油xiang结构 骑式摩托che油xiangzai满足储存燃油功能的同时,一直是zhengchezaoxing设ji的zhong要na容,对其biao面质量、外guan形zhuang有着很高的要求。油xiang的主要结构由油xiang体、油xiang盖、油位传感qi、燃油开关zu成。其zhong,油xiang体的结构如图1suo示,油xiang上体、油xiang下体的3D建mo是油xiang建mo的主要na容。 二、油xiang上体3D建mo 油xiang上体的数据laiyuan于油泥moxing。利yongAtos测量油xiang得dao大量的点云数据,数据量大,数据点的排列不隐含任何的数据zu织形式,bing且还有许多beijing杂点,需要利yongSurfacer软件进行数据预处理,主要包括数据稀疏、分cengfang置、jie面处理、去除噪声点等guocheng。图2suo示为经guoSurfacer处理后,导入UG软件的摩托che油xiang的点云数据。 由于UG软件基于NURBS技术进行曲面zaoxing,因此,对于油xiang的fu杂曲面需要采yong分块zhong建,构zao满足G1lian续的guodu曲面的方fa。如何对fu杂曲面合理的分块,判断曲面的lian续边界是zaoxing的关键,经常需要多次的尝试、调zheng才能完成。 1.曲面分块 zai摩托che油xiangzaoxingguochengzhong,经常要先设ji主要xing面,xing面之间的交xian构成zaoxing特征xian,它是外guan设jizhong点处理的部位。然后对交xian进行倒角处理,形成光滑的曲面。因此,对fu杂biao面分块,gui划曲面zhong建guocheng,就是对油泥moxingzaoxingguocheng的一个zhui溯。对fu杂biao面进行面片的划分时,关键是抓住特征,同时要jun衡考虑两个因素:一方面,单个曲面jin量简单,以利于moxing的构建;同时,总的曲面数量zai能够反觕heng卣鞯那疤嵯乱猨in量少,以bi免suo构建的moxingbiao面guo于琐碎。 zai图3suo示油xiang曲面主xing面和特征xianzhong,曲面A~L是主xing面,除特征xianL1~L5外,其yu特征xianjun可直jie进行倒角lianjie。L1~L5suobiao达的正是摩托chezaizaoxingguochengzhongyong的越lai越多的曲面倒角逐渐消失的手fa,shi得曲面A、B、C、D之间没有ming显的guodu曲面,是zheng个曲面zhong建的难点。 大部分主xing面可以采yong单个基本曲面描述。但对于曲面A~D和I,需要进一步分为基本曲面和lianjie曲面,xuxiansuo示为分块边界。分块确ding后,就可以进行基本曲面和lianjie曲面的建mo工作。 2.基本曲面moxing的建立 基本曲面moxing是指不需要通guo边界yue束建立的曲面,一般jin量采yong简单曲面描述,例如:直wen面、lashen面、xuan转面、sao描面等。对于这款摩托che油xianglai说,大部分为fu杂zi由曲面,需要采yong网格曲xian构zao曲面,根据曲面的特征穓iao蛉穌ing曲面的U、V穓iao颍箊ao四边形曲面。 shou先进行曲面moxingcu建,直jie采yong已分块的点云数据,通guo控制曲面U、V阶数,襶ue坝氩饬渴莸膒ianchalaisheng成曲面。初级曲面一般只是大体反映了moxingbiao面的特征和走势,从精度、光顺性襶ue懊嫫某叽缍夹枰鼋徊jiang牡鱶heng和完shan。初级曲面可以通guo直jie调节构成曲面控制顶点,bing做进一瞛iang鱶heng,zai一dingcheng度上提高曲面质量。zai这一guochengzhong,还经常需要完成曲面的kuo展工作。对于需要kuo展的曲面,应该an照曲面的曲率变化gui律进行kuo展,虽然延shen部分的曲面没有可以对照的数据点,但也必xushenzhong处理,因为它决ding着曲面间交xian的变化gui律。 然后进行曲面moxing修改。对曲面moxing进行修改是曲面zhong建zhong最zhong要的guocheng。建立曲面的曲xian、曲面moxing,通guo对控制曲xian的调zhenglai控制曲面质量,是对曲面进行精xi调zheng有效而准确的方fa。曲xian可以通guozaicu建曲面上提取、投影获得,然后对曲xian进行位置调zheng、长度调zheng和光顺处理。建立曲xianmoxing时应遵守以下yuanze: (1)曲xian满足精度要求; (2)曲xianan照曲面的特征穓iao蚬箊ao,jin量达daoshiyong最少的曲xian且曲xian的曲率变化最为平缓的目的。同一穓iao虻那鷛ian要有相si的曲率变化趋势; (3)曲xianzai曲面上分bu的密度zai詓hi韕iancha范围na应jin量jiang低,增加曲面的可调zheng性。曲面曲率变化大处,bu置jiao密的曲xian,曲面曲率变化平缓处,bu置jiao少的曲xian; (4)曲xian主要是通guoyang条xian描述,zai保证精度的前提下,jin量jiang低yang条xian的段数和阶数,同一穓iao虻那鷛ian应具有相同的段数和阶数,一般建议sheng成3阶或4阶曲xian; (5)曲xian的光顺性调节是fei常zhong要祄o鹹ong软件的相关功能mo块进行调节。曲xian经guo光顺处理后,zai数学上保证C2lian续,没有多yu拐点,曲率变化jun匀; (6)曲xian曲率要大于guodu曲面曲率值。 UG软件提gong了大量的曲xian分析和调zheng工具,熟练掌握和shiyong这些工具是kuaisuzhong构曲面的基本保障。UG软件曲xian调zheng最常yong的是“Edit Spline/Edit pole”选xiang。打开“曲率梳”可以实时检查曲xian的曲率变化。图4suo示为图3zhong面片C、F、I、G的曲xian和曲面moxing。 对于油xiangzhong的对称曲面如A、B,先yi据一侧测量数据,构zao一半的曲面。zai曲面调zhengdao一ding精度时,将构zao曲面的网格xian以对称平面jing像处理,将与对称面垂直穓iao蛏系那鷛ianzhong新lianjie,进行光顺处理,sheng成一个对称的网格,而后构zao一个完zheng的曲面。 3.lianjie曲面moxing的建立 zai摩托chezaoxingzhong一般C1lian续就可以满足zaoxing的需要。lianjie曲面的chansheng通yong的有两种方fa: (1) 倒角fa:以需要进行lianjie的两曲面的交xian作为导引xian,进行等半径倒角或变半径倒角。不需要预先确ding相切边,通guo调zheng倒角半径值lai调zheng曲面形zhuang变化,逼近测量数据。通guo控制相交xian的光顺性和趋势可以有效地控制倒角曲面的sheng成质量。这是一种比jiao容yi实xian的方fa; (2) 直jie建mofa:建立具有边界yue束的lianjie曲面。zai曲面片之间实xian光滑lianjie时,shou先要保证gelian統ong嫫渚哂泄玤ong边,gengzhong要的一点是要保证ge曲面片的控制xianlianjie要光顺,这是保证面片lianjie光薱he谋匾跫4耸保赏╣uo修改控制xian的起点、zhong点yue束条件,shi其曲率或切矢zaijie点保证一致。这种方fa需要对lian续边界和控制xian进行反fu的调zheng,不容yi实xian。 zai建moguochengzhong,经常同时shiyongdao这两种方fa。图5suo示为曲面moxing的xian框显蔶in4觶hong可以很容yi地看出曲面的sheng成顺序及lianjie曲面的sheng成方式,除曲面C1~C6是直jiesheng成具有边界yue束的lian续曲面外,其yulian統ong媸峭╣uo倒角直jiesheng成的。 摩托che油xiangbiao面对曲面质量要求很高,因此zai曲面建moguochengzhong,一直贯穿着曲面质量的检查。曲面光顺性常yong高斯曲率fa和反射条wenfalai检查,图6suo示为油xiang上体曲面moxing光顺衴ue觳椤N苏贩从城娴膠aoxing特征,曲面与数据的piancha一般控制zai±1mm左右。 油xiang上体曲面完成后,利yongUG功能将其增厚,转换为实体moxing,然后与油xiang盖配合设ji注油口结构。由于油xiang盖顶面与油xiang上体平齐,因此特别设ji出水管,以便shi油xiang盖na的存水排出。图7suo示为油xiang上体三维moxing。 三、油xiang下体3D建mo 油xiang下体的曲面建mo相对比jiao容yi,参考同类chexing的结构,满足油xiangzaiche架上安装及油位传感qi、油xiang前卡耳和出油口zai油xiang上安装的需要,an照出mo穓iao蛏鑚i曲面。一般通guo对lashen曲面进行倒角lianjie,就能完成zaoxing。油xiang上体与油xiang下体的焊jie滚边需要配合设ji。图8suo示为油xiang下体三维moxing。 zai油xiangsuo有零部件三维moxing完成后,进行xu拟装配检查,如图9suo蔶inhending后的moxing,可以直jie传给mo具厂,进行mo具加工。 四、结论 xian阶段,对于基于点云数据的fu杂曲面三维建mo,通yongCAD/CAM软件和逆向设ji软件相结合是行之有效的方fa。其zhong,对fu杂曲面的合理分块,判断曲面的lian续边界是zaoxing的关键。曲面的质量取决于曲xian的质量,对曲xian进行调zheng是曲面建mo的主要工作。
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