鄭紹蕓

（廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東韶關(guān) 512126）

0.引言

2017年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽廣東省選拔賽“三維建模數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造”項(xiàng)目的比賽加工要求根據(jù)已有實(shí)體模型如圖1所示，完成直升機(jī)外殼（右側(cè)）的測(cè)繪及曲面反求；在反求曲面的基礎(chǔ)上，完成直升機(jī)外殼的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，加工制造其中直升機(jī)外殼（右側(cè)）的金屬樣品，壁厚為2mm。需要解決的問(wèn)題主要以下幾個(gè)方面。

圖1 直升機(jī)右外殼模型

（1）零件大部分為自由曲面，不利于標(biāo)志點(diǎn)粘貼，數(shù)據(jù)采集也有一定的難度；

（2）曲面反求過(guò)程當(dāng)中需要注意曲面創(chuàng)建的質(zhì)量很多高，如做不到光順，面與面之間的銜接光順，在鏡像后有可能出現(xiàn)不能加厚的問(wèn)題；

（3）因?yàn)橹鄙龣C(jī)外殼是一個(gè)薄殼類零件（壁厚為2mm），采用三軸數(shù)控銑床加工有一定的難度。

1.掃描技巧

由于三維天下Win3DD三維掃描儀需要借助三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼接，為了方便數(shù)據(jù)的前后兩面的拼接，我們需要在工件上粘貼標(biāo)志點(diǎn)或者借助轉(zhuǎn)盤(pán)上貼的點(diǎn)進(jìn)行拼接，標(biāo)志點(diǎn)不能貼在特征上，以免標(biāo)志點(diǎn)因?yàn)樘卣髟蜃冃卧斐蓲呙鑳x不能識(shí)別，而且把標(biāo)志點(diǎn)粘貼在特征上也會(huì)對(duì)后期數(shù)據(jù)處理造成難度，同時(shí)我們還要注意不要把標(biāo)志點(diǎn)粘貼成同一直線、等邊三角形、等腰三角形，以免在拼接過(guò)程中出現(xiàn)拼接錯(cuò)誤[2]。

掃描工件正面的時(shí)候，在轉(zhuǎn)盤(pán)上粘貼標(biāo)志點(diǎn)，在掃描的過(guò)程當(dāng)中通過(guò)盤(pán)上的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行拼接的同時(shí)，要掃描到工件上的三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)直到掃完整正面的數(shù)據(jù)。

將轉(zhuǎn)盤(pán)翻轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)盤(pán)另一面貼上另一組的標(biāo)志點(diǎn)，并將工件翻轉(zhuǎn)，在工件反面后第一次掃描時(shí)應(yīng)注工件上的三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)一定要全部被掃描儀所識(shí)別，否則數(shù)據(jù)將無(wú)法拼接或者拼接錯(cuò)誤，然后借助轉(zhuǎn)盤(pán)上的點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)拼接，直到完全掃描完整。

2.數(shù)據(jù)處理、反求技巧

對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行著色，點(diǎn)擊著色，著色點(diǎn)云。其作用是對(duì)直升機(jī)外殼點(diǎn)云數(shù)據(jù)著色，在點(diǎn)云上開(kāi)啟照明和彩色效果，以幫助觀察幾何形狀是否合理完整。

反求過(guò)程中許可偏差決定了擬合面片與所選領(lǐng)域數(shù)據(jù)的最大偏差，決定了面片的偏差精度；而平滑級(jí)別決定了，擬合面片的光順程度。許可偏差和平滑是一對(duì)矛盾，許可偏差越小擬合面片偏差越小，但是面片相對(duì)不太光滑；而平滑越大，面片越光滑，但是面片偏差會(huì)相對(duì)增大。由于擬合出來(lái)的面片兩兩之間是分開(kāi)的，我們可以通過(guò)修剪面片然后兩兩面片之間放樣的方式來(lái)把零碎的面片成為一個(gè)整體，我們可以在草圖上畫(huà)直線以作為投影線用以修建曲面，通過(guò)選擇與直線同側(cè)的曲面，以直線為工具對(duì)象為曲面，保留與直線同側(cè)的曲面。修剪后得出如下圖2所示曲面。然后通過(guò)實(shí)體放樣后曲面如圖3所示。

圖2 放樣

圖3 修剪

3.直升機(jī)外殼加工技巧

薄壁零件已日益廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門(mén)，具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。但壁厚相對(duì)較薄、剛性差、強(qiáng)度弱，給加工帶來(lái)了各種技術(shù)上的問(wèn)題這樣增大了加工的難度，主要考驗(yàn)操作者對(duì)加工工藝的理解程度和對(duì)裝夾位置的設(shè)計(jì)。做到如何防止變形，從而達(dá)到零件圖紙各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和穩(wěn)定性的要求。這里利用直升機(jī)飛機(jī)后翼與舷窗部分設(shè)計(jì)夾位，利用夾位可以更加方便快捷的加工直升機(jī)外殼的正面，在保證能夠完整加工出直升機(jī)外殼的同時(shí)也防止了直升機(jī)外殼加工時(shí)的變形。在編程時(shí)合理的運(yùn)用刀具幾何參數(shù)和程序的編程能夠更好的克服加工過(guò)程中出現(xiàn)的變形問(wèn)題，保證加工精度[3]。

（1）夾正面，銑底面，去除底面余量，將設(shè)計(jì)好夾位銑出來(lái)，同時(shí)精光底面曲面至于尺寸要求；

（2）如下圖4所示，夾底面兩夾位，對(duì)正面曲面進(jìn)行開(kāi)粗，同時(shí)精光正面曲面至于尺寸要求；

圖4 開(kāi)粗

（3）如下圖5所示，銑去夾位1，銑去夾位2。

圖5 精銑

4.結(jié)語(yǔ)

逆向工程是一門(mén)新的再造技術(shù)，用于只有樣品或?qū)嵨锬Ｐ停瑳](méi)有產(chǎn)品圖紙的條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。由于有實(shí)際的模型參與各種試驗(yàn)，因此得到的結(jié)果相對(duì)于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實(shí)，從而能迅速找到并確定產(chǎn)品的正確形態(tài)，能起到降低開(kāi)發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的作用。目前我國(guó)制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，這必然對(duì)掌握現(xiàn)代制造技術(shù)的技術(shù)人才形成了巨大需求，因此，只有通過(guò)探索與實(shí)踐，才能很好掌握這門(mén)技術(shù)。