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        基于UG的車燈底座逆向造型

        2018-10-20 09:30:08呂君
        炎黃地理 2018年9期
        關(guān)鍵詞:造型

        摘 要:逆向造型在先進(jìn)制造技術(shù)中有著舉足輕重的地位,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛。本文以UG軟件為工具,從車燈底座數(shù)據(jù)的獲取開始,依照點(diǎn)—線—面—體的設(shè)計(jì)順序?qū)崿F(xiàn)了三維造型,體現(xiàn)出了逆向造型設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。

        關(guān)鍵詞:UG;車燈底座;逆向;造型

        1 逆向造型

        逆向工程(Reverse Engineering,RE)是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的一種描述。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般都是“從無(wú)到有”的過(guò)程,設(shè)計(jì)人員首先構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能以及大致的技術(shù)參數(shù)等,再利用CAD建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型,最終將模型轉(zhuǎn)入制造流程,完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期,這樣的過(guò)程可稱為“正向設(shè)計(jì)”。而逆向工程則是一個(gè)“從有到無(wú)”的過(guò)程,就是根據(jù)已有的產(chǎn)品模型,反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。

        2 車燈底座造型

        2.1獲取數(shù)據(jù)

        使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)車燈底座實(shí)物進(jìn)行點(diǎn)的測(cè)量,主要針對(duì)剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測(cè)量,將結(jié)果導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件中,如圖1所示。

        2.2構(gòu)造曲線

        在連線前需要先對(duì)雜點(diǎn)進(jìn)行有效的剔除,然后根據(jù)此底座的形狀和特征確定如何分面,以便確定哪些點(diǎn)應(yīng)該連接,并對(duì)以后的構(gòu)面方法做到心中有數(shù)。在連線過(guò)程中,一般是先連特征線點(diǎn),后連剖面點(diǎn),常用命令主要是直線、圓弧和橋接曲線等,其中圓弧用的最多。最后由于測(cè)量和模型自身原因會(huì)導(dǎo)致連成的線不光順,我們需要使用“變換”、“分割曲線”、“編輯曲線”和“合并”等命令對(duì)之進(jìn)行調(diào)整,從而保證后面構(gòu)造曲面的光滑。

        總之,在生成面之前需要對(duì)生成的曲線進(jìn)行數(shù)次的調(diào)整,從而保證曲線的質(zhì)量,車燈底座曲線構(gòu)建完成結(jié)果如圖2所示。

        2.3構(gòu)造曲面

        在構(gòu)造單張且較為平坦的曲面時(shí),直接用“拉伸”命令即可。當(dāng)面之間有空隙的時(shí)候采用“橋接”,而曲面相交時(shí),使用“面圓角”命令,都能實(shí)現(xiàn)曲面間的光滑過(guò)渡。在構(gòu)造三邊曲面和五邊曲面時(shí),需要做條曲線,把三邊曲面轉(zhuǎn)化為四邊曲面,或?qū)⑦吔缇€延伸,把五邊曲面轉(zhuǎn)化成四邊曲面,然后用“裁剪的片體”和“修剪和延伸”等命令來(lái)重構(gòu)曲面。

        在此車燈底座構(gòu)造的過(guò)程中最常用的構(gòu)造方法是“通過(guò)曲線網(wǎng)格”,通過(guò)設(shè)置設(shè)置邊界相切連續(xù)選項(xiàng),可以保證曲面四周邊界曲率的連續(xù)性,還有“規(guī)律控制的延伸”命令,可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面,還可以隨時(shí)增、減定義曲線串,而曲面也將隨之改變。此外還有 “直紋”、“掃掠”、“線型體”也是比較常見的幾種曲面構(gòu)造的方法。

        在構(gòu)造完車燈底座外表面后,需要仔細(xì)從各個(gè)角度觀察進(jìn)行觀察,將曲面出現(xiàn)凸起顯得不光順的位置剪切掉,然后通過(guò)“橋接”或“通過(guò)曲線”命令使之平滑光整。最終構(gòu)建曲面完成結(jié)果如圖3所示。

        2.4構(gòu)造實(shí)體

        2.4.1確定方案

        構(gòu)建完外表面后,我們需要確定構(gòu)建實(shí)體模型的方案。首先需要偏置外表面的各個(gè)片體,再構(gòu)建出內(nèi)、外表面的橫截面,最后用“縫合”命令將設(shè)計(jì)好的內(nèi)、外表面和橫截面封閉起來(lái),這就完成了片體到實(shí)體的自動(dòng)轉(zhuǎn)化。

        2.4.2曲面偏置與縫合

        曲面的偏置用Offset指令同時(shí)選多個(gè)面或全選以提高效率。車燈底座外表面各個(gè)片體偏置的情況,如圖4所示。

        偏置后的曲面還需要裁剪或者補(bǔ)面,用各種曲面編輯手段構(gòu)建內(nèi)表面,然后縫合內(nèi)表面和外表面,縫合后的曲面結(jié)果如圖5所示??p合時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縫合失敗的情況,需要進(jìn)行相應(yīng)的處理,主要有以下幾種情況:

        (1)縫合時(shí),一次性縫合的片體過(guò)多。這種情況需要減少每次縫合片體的數(shù)量,也就意味著要進(jìn)行更多次的縫合。

        (2)縫合公差小于兩個(gè)被縫合曲面相鄰邊之間的距離。遇到此類問(wèn)題,一般是加大縫合公差后,再進(jìn)行縫合。

        (3)兩個(gè)表面延伸后不能交匯,邊緣形狀不匹配。如果片體不是曲面,則需要先將片體轉(zhuǎn)化為曲面,使之與對(duì)應(yīng)的另一片體的邊匹配,再進(jìn)行縫合。

        (4)片體邊緣上有難以察覺的微小畸形或其它幾何缺陷。這時(shí)候可以對(duì)局部進(jìn)行放大,分析表面情況,檢查幾何缺陷,如果確實(shí)存在幾何缺陷,則修改或重建片體后重新縫合。

        2.5裝配

        車前燈模型除了底座之外,還包括燈罩、反光器、遮光器等幾個(gè)部分,所有零件設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行整體的裝配,然后做最終的渲染處理,完成的結(jié)果如圖6所示。

        3 結(jié)語(yǔ)

        依托UG軟件強(qiáng)大的曲面處理功能,完成從車燈底座數(shù)據(jù)采集到實(shí)體建模的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程,讓我們看到了逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一些優(yōu)勢(shì),它能大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低開發(fā)成本,從而有效提高汽車企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]苑麗.基于逆向工程的車標(biāo)逆向建模[J].科研應(yīng)用,2014,(276):98-99.

        [2]陳龍,季剛,李益民,胡順安.基于CATIA V5的??怂拐囓嚿砟嫦蚪J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2018,32(5):101-105.

        作者簡(jiǎn)介:

        呂君(1981—),男,浙江東陽(yáng)人。碩士,講師。研究方向:制造業(yè)信息化。

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