譚偉林+彭志強(qiáng)

摘 要：隨著消費(fèi)者對(duì)小家電產(chǎn)品外形要求的不斷提升，企業(yè)為了以較低的成本提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛采用逆向造型技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品外形的開(kāi)發(fā)。文章基于NX10從STL模型定位、各逆向造型命令等方面介紹逆向造型的思路及過(guò)程，以期提高小家電產(chǎn)品外殼模型的開(kāi)發(fā)速度。

關(guān)鍵詞：NX10；路由器外殼；逆向造型

中圖分類號(hào)：TS95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）22-0019-02

路由器作為一款典型的小家電產(chǎn)品，其外形也隨著消費(fèi)的喜愛(ài)程度不斷在變化，為了迎合消費(fèi)者的青睞，如何在最短時(shí)間、用最少的成本開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出使消費(fèi)者滿意的產(chǎn)品是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。因此企業(yè)在路由器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段常選擇成本更低的逆向造型技術(shù)，這將極大縮短開(kāi)發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本。

逆向造型技術(shù)是由三維掃描儀或三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品或模型進(jìn)行掃描測(cè)量，將得到的三維輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再利用逆向設(shè)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理所得出模型的過(guò)程。逆向設(shè)計(jì)軟件主要采用NX10，它是Siemens PLM Software提供的一個(gè)交互式CAD/CAM系統(tǒng)，為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及后期的加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。

本文將以路由器外殼的STL（小平面體）文件為例（圖1），介紹如何使用NX10進(jìn)行產(chǎn)品逆向造型的全過(guò)程。

1 STL模型定位

產(chǎn)品STL模型一般由三維掃描儀測(cè)得，其產(chǎn)品中心坐標(biāo)系會(huì)在空間中的任意位置。為了便于后期的逆向造型與制造，當(dāng)STL模型導(dǎo)入NX10后，首先將產(chǎn)品中心坐標(biāo)系移至世界坐標(biāo)系中心。具體步驟為：

（1）確定產(chǎn)品坐標(biāo)系的XY平面。使用“基準(zhǔn)平面”命令，類型選擇“曲線和點(diǎn)”，子類型選擇“三點(diǎn)”，過(guò)濾器選擇“點(diǎn)在面上”，拾取STL模型底面上任意三點(diǎn)即可構(gòu)建平面。

（2）確定產(chǎn)品坐標(biāo)系的原點(diǎn)。使用“截取”命令，剖切對(duì)象選擇“STL模型”，基本平面選擇上一步建立的平面并向上偏移2mm，設(shè)置更改為“輸出采樣點(diǎn)”、“間距為2mm”。接著使用“草圖”命令，在點(diǎn)鏈平面上創(chuàng)建草圖，借助點(diǎn)鏈繪制STL模型的截面，并做出截面的中心交點(diǎn)，此點(diǎn)即為產(chǎn)品坐標(biāo)系的原點(diǎn)。使用“基準(zhǔn)CSYS”命令，在原點(diǎn)處建立產(chǎn)品坐標(biāo)系。

（3）移動(dòng)STL模型至世界坐標(biāo)系。使用“移動(dòng)對(duì)象”命令，移動(dòng)方式為“CSYS到CSYS”，依次選擇第二步建立的坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系，完成STL模型的定位，結(jié)果如圖2所示。

2 NX10逆向造型

本產(chǎn)品的逆向建模固定思路：首先分析產(chǎn)品模型的曲面分布及其特征，本產(chǎn)品從外形方面為關(guān)于YZ平面的對(duì)稱體，四周為垂直與底面的立面；從曲面構(gòu)成方面看為四周立面、頂部大面、兩側(cè)修飾面、頂部消失面和修飾圓角構(gòu)成。逆向造型步驟如下：

（1）分析模型曲率。運(yùn)用“小平面體曲率”命令，根據(jù)得到模型不同部位的曲率結(jié)果，可將模型分成不同的逆向造型區(qū)域。依圖3所示，本零件為對(duì)稱圖形，其主要表面為四周垂直面和頂部?jī)蓚€(gè)大面組成，因此可采用對(duì)稱逆向思路進(jìn)行逆向。

（2）頂部大面的逆向。運(yùn)用“拉伸”命令，做出平行于XZ平面的兩個(gè)平面，再運(yùn)用“截取”、“草圖”等命令在兩個(gè)平面上繪制頂部大面的大體繪制，結(jié)果如圖4所示。

（3）側(cè)面修飾面的逆向。運(yùn)用“拉伸”命令做出輔助面，再運(yùn)用“截取”命令在修飾面處創(chuàng)建若干點(diǎn)后，使用“藝術(shù)樣條”命令創(chuàng)建若干樣條曲線。運(yùn)用“通過(guò)曲線組”命令，完成修飾面的創(chuàng)建，結(jié)果如圖4所示。

（4）頂部消失面的逆向。運(yùn)用“截面”和“藝術(shù)樣條曲線”命令創(chuàng)建消失面底部面的特征線的創(chuàng)建，再運(yùn)用“掃掠”命令創(chuàng)建消失面底面。運(yùn)用“草圖”和“拉伸”命令創(chuàng)建剪切曲面，將頂部大面和消失面底面剪切，形成消失面的過(guò)渡區(qū)域。運(yùn)用“相交曲線”命令將頂部大面和消失面底面與YZ平面求出交線，再使用“橋接曲線”命令建立過(guò)渡曲線。最后使用“通過(guò)曲線網(wǎng)格”命令，建立消失面的過(guò)渡曲面，結(jié)果如圖4所示。

（5）創(chuàng)建對(duì)稱面、側(cè)邊立面和修飾圓角。首先運(yùn)用“修剪片體”命令，用YZ平面將頂部所有曲面裁剪，再運(yùn)用“鏡像幾何體”命令將頂部所有曲面沿YZ平面鏡像獲得整個(gè)頂面。運(yùn)用“截面”和“草圖”命令創(chuàng)建側(cè)邊立面和底面，再運(yùn)用“修剪片體”和“縫合”命令獲得模型實(shí)體，最后使用“邊倒圓”命令完成路由器整體模型的逆向建模，結(jié)果如圖4所示。

3 結(jié)果分析

為了驗(yàn)證逆向結(jié)果模型與原STL模型的匹配程度，可運(yùn)用“偏差度量”對(duì)比兩模型的偏差，通過(guò)圖5所示結(jié)果，表明逆向的結(jié)果模型完全滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析結(jié)果表明，本文介紹的逆向建模思路及流程符合產(chǎn)品逆向建模規(guī)范，同時(shí)也可為其他小家電類產(chǎn)品的逆向造型提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于Geomagic Studio和NX10的玩具逆向造型[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（13）：8-9.

[2]基于NX10的氣缸蓋氣道的逆向設(shè)計(jì)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（35）：67-68.