运用UG逆向外型的方法和技巧

19910124曼

　目前在模具产品的开发制造过程中，几何外型技术已相当普遍。但仍有许多产品并非由CAD模型描绘，模具设计和制造者面对的是实物样件。本章主要引见顺应先进制造技术的开展，经过一定途径，将实物转化为CAD模型，使之能应用CAD、CAM等先进技术停止处置。　　目前，与这种从实物样件获取产品数学模型技术相关的技术，已开展成为CAD、CAM中的一个相对独立的范畴，称为“反求工程”（ReverseEngineering）。经过反求工程复理想物的CAD模型，使得那些以实物为制造根底的产品有可能在设计与制造的过程中，充分应用CAD、CAM等先进技术。由于反求工程的施行能在很短的时间内精确、可靠地复制实物样件，因此反求工程成为当前企业先进制造技术的抢手话题之一。
1 D! F2 J1 G8 c. }. f. `　　应用一些非专业的逆向设计软件（如：ug、Pro/ENGINEER、CATIA等）和一些专业的逆向设计软件（如：Surfacer、CopyCAD、Trace等）停止逆向外型是现阶段反求工程在企业应用的典型例子。由于公司新产品开发需求，笔者应用UG软件停止零件的反求在外形复杂的汽车冲压件的逆向外型设计中获得较好应用效果。我们选择的丈量设备是英国LK公司的三坐标丈量机，可以用来丈量特征的空间坐标、扫描剖面、丈量分型线以及轮廓线。此设备获得点的数据量不像激光扫描仪扫描的那么大，所以用一些非专业的逆向设计软件是很适宜的。
  G: t1 N8 _* L& X　　UG的逆向外型遵照：点→线→面→体的普通准绳。
　　一、测点测点之前规划好该怎样打点。由设计人员提出曲面打点的请求。普通准绳是在曲率变化比拟大的中央打点要密一些，平滑的中央则可以稀一些。由于普通的三坐标丈量机取点的效率大大低于激光扫描仪，所以在零件测点时要做到对症下药。值得留意的是除了扫描剖面、测分型线外，测轮廓线等特征线也是必要的，它会在构面的时分带来便当。
7 G8 D. x9 C  r. J7 M& ]$ w5 i- n- V0 T　　二、连线
　　(1)点整理连线之前先整理好点，包括去误点、明显缺陷点。同方向的剖面点放在同一层里，分型线点、孔位点单独放一层，轮廓线点也单独放一层，便于管理。通常这个工作在测点阶段完成，也可以在UG软件中完成。普通丈量软件可以预先设定点的安放层，一边测点，一边整理。
　　(2)点连线连分型线点尽量做到误差最小并且光顺。由于在许多情况下分型线是产品的装配别离线。对汽车、摩托车中普通的零件来说，连线的误差普通控制在0.5mm以下。连线要做到对症下药，根据样品的外形、特征大致肯定构面方法，从而肯定需求连哪些线条，不用连哪些线条。连线可用直线、圆弧、样条线（spline）。最常用的是样条线，选用“throughpoint”方式。选点间隔尽量均匀，有圆角的中央先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圆角。
  o( O1 i% p" f. Q2 b  @　　(3)曲线调整因丈量有误差及样件外表不光滑等缘由，连成spline的曲率半径变化常常存在突变，对以后的构面的光顺性有影响。因此曲线必需经过调整，使其光顺。调整中最常用的一种方法是EditSpline,选Editpole选项，应用鼠标拖动控制点。这里有许多选项，如限制控制点在某个平面内挪动、往某个方向挪动、是粗调还是细调以及翻开显现spline的“梳子”开关等。另外，调整spline经常还要用到挪动spline的一个端点到另一个点，使构建曲面的曲线有交点。但必需留意的是，无论用什么命令调整曲线都会产生偏向，调整次数越多，累积误差越大。误差允许值视样件的细致请求决议。
' g' D, Y( L( A　　三、构面运用各种构面方法树立曲面，包括ThoughCurveMesh、ThoughCurves、Rule、Swept、Frompointcloud等。构面方法的选择要根据样件的细致特征情况而定。笔者最常用的是ThoughCurveMesh，将调整好的曲线用此命令编织成曲面。Thoughcurvemesh构面的优点是可以保证曲面边境曲率的连续性，由于Thoughcurvemesh可以控制四周边境曲率（相切），因此构面的质量更高。而Thoughcurves只能保证两边曲率，在构面时误差也大。假设两曲面交线要倒圆角，因Thoughcurvemesh的边境就是两曲面的交线，显然这条线要比两个ThoughCurves曲面的交线光顺，这样Blend出来的圆角质量是不一样的。初学逆向外型的时分，两个面之间常常有“折痕”，这主要是由这两个面不相切所致。模具设计与制造
　　处理这个问题可以经过调整参与构面（Thoughcurvemesh）曲线的端点与另一个面中的对应曲线相切，再加上Thoughcurvemesh边境相切选项即可处理。只需曲线相切才干保证曲面相切。另外，有时分做一个单张且比拟平整的曲面时，直接用点云构面（frompointcloud）更便当。但是对那些曲率半径变化大的曲面则不适用，构造面时误差较大。有时面与面之间的空隙要桥接（Bridge），以保证曲面光滑过渡。在构建曲面的过程中，有时还要再加连一些线条，用于构面。连线和构面经常要交替停止。曲面建成后，要检查曲面的误差，普通丈量点到面的误差，对外观请求较高的曲面还要检查外表的光顺度。当一张曲面不光顺时，可求此曲面的一些Section，调整这些Section使其光顺，再应用这些Section重新构面，效果会好些，这是常用的一种方法。构面还要留意简约。面要尽量做得大，张数少，不要太碎，这样有利于后面增加一些圆角、斜度、增厚等特征，而且也有利于下一步编程加工，刀路的计算量会减少，NC文件也小。
　　四、构体当外表面完成后，下一步就要构建实体模型。当模型比拟简单且所做的外表面质量比拟好时，用缝合增厚指令就可树立实体。但大多数情况却不能增厚，所以只能采用偏置（Offset）外表面。用Offset指令可同时选多个面或用窗口全选，这样会进步效率。关于那些无法偏置的曲面，要学会分析缘由。一种可能是由于曲面本身曲率太大，偏置后会自相交，招致Offset失败（有些软件的算法与此算法不同，如犀牛王就可Offset那些会产生自相交的曲面），如小圆角；另一种可能是被偏置曲面的质量不好，局部有波纹，这种情况只能修正好曲面后再Offset；还有一些曲面看起来光顺性很好，但就是不能Offset，遇到这种情况可用ExtractGeometry成B曲面后，再Offset，根本会成功。偏置后的曲面有的需求裁剪，有的需求补面，用各种曲面编辑手腕完成内外表的构建，然后缝合内外表面成一实体（solid）。最后再停止产品构造设计，如加强筋、安装孔等。
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