论文基于CATIA软件导管逆向设计是关于对不知道怎么写逆向论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文软件逆向论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
摘 要：文章首先描述了目前导管类零件在生产制造上存在的不足,介绍了利用逆向工程解决此类问题的思路.通过扫描导管,将实体信息转化为网格或点云数据,并借助CATIA软件设计成三维模型,其次分析了逆向过程中扫描操作、点云过滤、母线设计、截面线设计以及分离面设计等方面的基本要求,最后提出了应根据导管的结构特征、技术要求等信息完善模型.
关键词：导管；CATIA；逆向工程
中图分类号：TH126 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0001-02
近年来,随着数字制造技术的迅速发展,国内导管的制造水平得到了很大的提高,非焊接导管已基本可以通过数控弯管机进行加工,但对于焊接类导管,在实际装配中需要随时进行调整,其形状和原导管的差异也会较大,这就给更改理论模型带来了很大困难.
根据模型和零件出现的先后关系,我们可以将生产过程分为正向工程和逆向工程.逆向工程的思路是通过已有的产品来进行三维模型设计,由于其独特性,既能满足数字化制造的需要,又可以在原产品的基础上进行升级.目前在汽车、医疗、航空、航天、虚拟环境等多个领域得到应用.同样,通过逆向工程将敲修后的导管零件转化为三维模型,是导管制造的有效方法.
1 导管制造
导管零件结构形式为双端口或多端口；端口一般为圆形,过渡段带扩口或者缩口.由于飞机空间有限,为了尽可能节省导管所占空间,必须将导管弯曲成各种形状,同时避免互相干涉.在实际生产装配中,导管零件通常需要重新制造.通常需要先敲修导管形成实样,并以实样为依据,制造出零件模胎.这种方法不易控制导管的各部位尺寸,工作较为费力,工作量大.即使由有经验的工人进行操作,并且工装制造也麻烦.
2 逆向工程
2.1 定 义
逆向工程,是指用某种手段对实物或工装进行测量,根据测量数据通过CAD方法重构实物CAD模型的方法.
2.2 CATIA逆向功能
对于CATIA的逆向工程,主要是利用点云或者网格设计出模型建立的的基本元素：点、线和面.经过优化处理,建立模型,使之达到符合要求的状态.CATIA逆向工程主要的模块为数字化曲面编辑Digtized Shape Editor（简称DSE）以及快速曲面创建Quick Surface Reconstruction（简称QSR）,两者分别针对逆向设计中的两个阶段.部分逆向扫描设备采集形成的为点云.由于点云包含数量极其庞大的点,不利于设计时分辨零件特征.针对这个问题,需要通过DSE模块,将点云形成网格.网格无法直接用于零件生产,还需要在QSR模块下,将网格处理为表面质量更好的曲面.
3 导管逆向建模方法
3.1 扫描要求
采用逆向技术解决导管制造的优点在于可以完全保留敲修后的轮廓.为更好的进行扫描操作以及后期的逆向设计,导管表面应具备较好的光滑度,不应出现变化过于剧烈的部位.
3.2 点云筛选
一般情况下,扫描的点云数据量较大,需要依据零件表面的曲度变化,如图1所示,筛选合适的数据量,使得既可以保留表面的重要特征,又能提高运算效率,并且更好的利用系统空间.从设计角度考虑,曲度大的部位,需要多一些的点表示零件特征；曲度小的部位,选择少量的点即可表示零件形状.由于导管类零件大部分表面的曲度比较类似,因此通常采用平均取点的过滤方式,如图2所示.
3.3 网格设计
从设计精度上考虑,利用点云生成网格的过程会再次移除一部分点,使用网格设计曲面的结果不如直接利用点云设计.但如果没有网格面,就不容易观察零件特征以及设计建模所需的基本元素,为此,网格面的生成很重要,而设计方式较为不重要.
3.4 分段设计
导管的规则性主要体现在母线以及截面形状上,对这两个元素的设计直接影响到最终模型的质量.而经过敲修的实样较难找到这两个特征,多数情况下还需要调整两者的曲率才能设计出合格的模型.
对于导管实样的每一段,母线可以分为直线和曲线,截面可以分为等截面和变截面.单独对每一段设计并进行段间的过渡处理,结合后形成模型基本曲面.
过渡段能够采用多截面拉伸命令设计.在工艺允许的情况下,也可以将分段曲面相交,在交线部位采用倒角操作,但和点云的误差会比较大.
在实际生产中,为了满足装配需求,敲修后的实样局部段会有突变的不规则外廓产生,在此种状态下建模时,不仅要考虑重要外形部位特征的保留,同时还要控制截面积的大小,因此设计过程中应仔细检查导管收缩位置的截面.
3.5 母线设计
母线是重新设计各个截面以及分离面的参考元素.采用多截面曲面命令设计导管曲面时,母线用于辅助引导线的构造.拟合的母线越接近于真实,越能减小用于扫掠的截面线之间的变化趋势,也就能更好的进行后期曲面操作.
直导管母线为两端面中心的连线.如果母线为曲线,应先借助CATIA QSR模块下的基本表面识别命令设计出对称面,并在分离面上拟合母线.双曲母线需建立两个相互垂直的平面,在两平面中分别拟合母线,利用草图拉伸成曲面,再将两个曲面相交得到母线.这种情况可能需要多次调整才能达到理想效果,工作量大.
3.6 截面设计
通过设计引导线的法向平面,和扫描数据相交得到各部段的截面.设计者不仅要保证截面积能满足流通的需求,同时还应分析截面曲线上各点的曲率.在建模过程中,截面的不规则变化会影响生成曲面的光顺度.光顺度差的曲面,可能导致无法进行偏移操作,甚至影响最后实体的创建.其原因是：对于曲面,其变化趋势可以看成是多个圆弧的连接,在曲率变化大的部位,其圆弧半径较小,此半径小于材料厚度时,就超出了偏移极限,所以无法生成新元素.通过三维扫描实样得到的轮廓是导管外侧面,而在制造模具时,工装制造单位提取使用导管的内形面,两者相差一个材料厚度.如果无法进行偏移等操作,就不能得到内形面.设计者也可以先将点云偏移,然后直接设计内形面,这样不仅可以减少设计修改步骤,而且也能直观看出截面面积.
扫描数据常会带有缺口区域,导致使用截面生成的曲线会断开,此时要对线条进行修补,使之封闭,以保证在后续操作中能后形成曲面.截面线如图3所示.
3.7 分离面设计
从工艺制造方面考虑,为保证导管成形的效果,以及成形后导管的取出,设计中应尽量避免闭角度的产生,这就要求合理构造分离面.
通常情况下,导管的焊缝位置不进行改动,借助扫描数据上的焊点痕迹拟合出分离面,可以保证焊缝无太大偏差.若导管敲修后变化大,采用原分离面会导致闭角度的产生,影响将零件从模胎上取出,则应重新设计分离面,并保证分开的半管面积接近.
3.8 工艺分析
有时设计员无法掌握实样的具体参数要求,需要工艺部门协助对导管模型进行鉴定.导管实样是经过敲修的,即使工人操作技术再好,也无法保证截面形状是正圆或椭圆.在拟合截面的时候,如果要保证较好的曲率,就会产生较大的偏差,反之亦然.在对数模的申请过程中,使用单位应列出重要部位的技术要求,作为数模设计的参考意见.对完成的模型,也可以进行技术条件的完善补充.
4 结 语
逆向技术的应用,为解决导管制造提供了新方法,减小了手工加工模胎的工作强度.导管零件数模质量主要体现在截面积、各部段过渡以及分离面设计方面上.作为制造依据,要求针对实样的结构特征,选择特定的设计方案.
采用逆向技术进行导管实样的制造,提高了从实样到模胎制作的效率.以往模拟量传递制造过于依赖工人的手艺,而在数控设备日益推广的今天,越来越迫切的需要建立各类符合生产要求的数据模型,以实现零件的快速生产.
参考文献
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总结:该文是关于逆向论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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