逆向工程技术在摩托车发动机缸盖气道设计中的应用.pdf
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3 S' C6 l5 Y. T3 W0 k) \摘要:简述了摩托车发动机气道的特点和要求。讨论了引入逆向工程技术的实现过程,特别提出了在逆向工程专用软件SURFACES中进行气道沙芯复杂曲面重构的实现方法,及在三维软件中进行气道沙芯实体构建,及气道分析。
, `; |2 \; T W Y: i! j关键词:自由曲面;逆向工程;SURFACES;SOLIDWORKS;LACUS150B , r$ [! o) Z4 P, F1 d, I
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一、前言 6 n+ a( u" c3 v5 I
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近年来,我国摩托车制造工业迅速发展,设计技术不断提高,而结合逆向工程的设计技术也得到了广泛应用。摩托车发动机气道是形状复杂的自由曲面,其气道沙芯的外型图见图1所示。
摩托车发动机气道所处的空间位置受缸盖上喷油器、固定螺栓和气门等的布置限制,而且也受进排气道三角区结构的制约,性能上则需保证高的充气系数和小的进排气阻力等要求,设计时所要考虑的制约因素很多,设计要求繁杂,然而,这却是发动机设计中不可避免的关键部分,对整机性能影响很大。为了得到优良的气道,以往通常是对初步设计的气道制成模型,在稳定试验台上反复试改。这个工作不仅耗时耗工,而且得到的结果也仅仅是满足设计要求的可行性方案,难以实现多气道形状方案的选择和气形优化。故其设计表征、结构分析、性能评价和制造加工一直是困扰设计人员的难点之一,但这却是气道新品开发必须面对而需解决的。为此,我们在摩托车发动机进排气道沙芯的设计中引入了逆向工程技术。
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' e( a9 i* {+ e逆行工程技术在自由型曲面的设计和制造中有明显的实用价值。但在应用中有两个难点,即产品的对象数字化和曲面重构。 ' j. ]5 G( b4 G0 V6 y+ l
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二、产品对象的数字化 4 j* y: [. L6 S
9 ?- {% O6 u% c! S1 @2 \: k针对摩托车发动机气道沙芯,在产品的对象数字化过程中,我们采用了深圳海信逆工程公司生产LACUS150B型激光扫描仪。LACUS系列激光线扫描测量仪采用三角测量法原理,通过激光光刀对物体表面进行扫描,然后利用CCD摄像机采集被测物体表面的光刀曲线,送入计算机对信号进行处理,最终得到物体表面准确的三维坐标数据,是一种非接触测量仪器。如图1所示,气道沙芯的曲面均为复杂不规则曲面,用一般的接触式测量仪可能造成部分死角无法获取数据,导致最终气道设计误差的增大。用激光测量仪可以降低误差,而且获取数据的时间比较短。此气道采用贴小球的方法测量两次,最后,用SURFACES专业逆向软件进行定位组合。
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获取数据的过程如下:
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1、 利用LACUSE150B测量机的测量软件 Hiscanner进行气道沙芯数据的获取。此软件每测完一次将自动保存一默认DATE文件内。在测量时根据气道沙芯的外型特征,可自行调整测量间距。
- K: X$ T6 C0 ~2、 将测量的所有数据导入到LACUS150激光线扫描数据处理系统Retool中进行部分处理,以IGS格式导出。 ( q/ M1 i7 ]" A
3、 将导出的IGS格式输入SURFACES专业逆向工程软件进行线面的处理。
8 x0 U/ p" O; Q, B8 P+ p7 G4、 经过SURFACES处理之后的面输入三维设计软件Solidworks中进行实体的构建。 / z. B& e# b( f" I+ u4 g8 {. _$ h
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三、产品对象的模型重构
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本项目中利用已获取点数据IGS格式输入SURFACES中进行线、面重构。 6 F; o& S# k8 Q1 V ]5 D. _$ A6 _
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1、首先用Registration®stepwise Registration将两次不同定位测量的数据进行组合。 0 z: z/ k$ ?3 x6 n) J
2、进行坐标定位,目的为了与其他三维软件相互结合。根据气道沙芯圆柱底座点云,构造圆柱底座圆面的圆。再利用Display®Translate®object和Display®Rotate®object进行所有点云的定位,最终使圆坐标与World Axes坐标几乎一致。
- Y: o# m" h; [: B( y( E1 r7 |3、删除非点,Circle®Select Points
* S5 J, \% P1 R4 W/ P/ w4、结合Point及Curve下拉菜单中的部分命令进行线的构造。
7 r' C8 P5 X( g) }5、结合Point、Curve及Surfacer下拉菜单中的部分命令进行面的构造。(具体的构造过程比较复杂麻烦,在此不一一赘述)。 ............................................. |