proe軟件的逆向工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)

2013-08-10 by:機(jī)械設(shè)計(jì)培訓(xùn)組來源:仿真在線

1 逆向工程的應(yīng)用范圍及結(jié)構(gòu)體系

在工業(yè)領(lǐng)域,往往會(huì)碰到根據(jù)模型或?qū)嵨飦順?gòu)建其三維數(shù)字模型的需求。這就用到了逆向工程技術(shù),逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程,是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量即數(shù)字化采樣,然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實(shí)物的CAD 數(shù)字模型,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過程。

逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面:

(1)對(duì)產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域,由于設(shè)計(jì)師習(xí)慣于依賴3D 實(shí)物模型對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估,因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD 軟件直接設(shè)計(jì)的,而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型,然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型;

(2)當(dāng)設(shè)計(jì)需經(jīng)實(shí)驗(yàn)才能定型的工件模型時(shí),通常采用逆向工程的方法;

(3)損壞或磨損零件的還原,以便修復(fù)或重制;

(4)產(chǎn)品的檢測(cè),例如檢測(cè)分析產(chǎn)品的變形,檢測(cè)焊接質(zhì)量等,以及對(duì)加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模型之間的誤差進(jìn)行分析。在制造業(yè)中,逆向工程已成為消化吸收新技術(shù)和二次開發(fā)的重要途徑之一。作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的一種重要手段,它有效地加快了新產(chǎn)品響應(yīng)市場的速度。同時(shí),逆向工程也為快速原型提供了很好的技術(shù)支持,成為制造業(yè)信息傳遞重要而簡潔的途徑之一。

逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成:產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD 模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。

(1)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步,其方法的得當(dāng)直接影響到是否能準(zhǔn)確、快速、完整地獲取實(shí)物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD 實(shí)體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)數(shù)據(jù)處理

對(duì)于獲取的一系列點(diǎn)數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD 模型重建前,必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對(duì)齊、歸并、測(cè)頭半徑補(bǔ)償和插值補(bǔ)點(diǎn)等處理。

(3)模型重建

將處理過的測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD 系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD 模型。

2 在proe 軟件中的模型重建

2.1 導(dǎo)入測(cè)量數(shù)據(jù)文件

在proe 軟件(下文中的操作步驟適用于PR0/E2001 版本)中新建一個(gè)Part 文件,在主界面點(diǎn)擊菜單Insert-Date from File…,選擇電話聽筒的數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入proe 中。

2.2 根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線

因?yàn)殡娫捖犕矎慕Y(jié)構(gòu)上應(yīng)為上下殼組裝而成,而通常外觀模型做成一個(gè)整體,測(cè)繪出的數(shù)據(jù)文件也為完整的電話聽筒外形。分析導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件,找出電話聽筒上下殼的分型面,利用proe 中的拉伸曲面功能Feature-Create-Surface-New-Exturde 繪制分型面,利用曲線繪制的Sketch、Projected 命令繪制出電話聽筒的外形輪廓曲線。在此步先繪制上殼部分輪廓曲線,如圖2 所示,圖中曲面為分型面,暗黃色曲線為輪廓曲線。

2.3 繪制基準(zhǔn)點(diǎn)

在proe 中常用的繪圖步驟為建立點(diǎn)-線-曲面-實(shí)體。利用已經(jīng)建立的輪廓曲線和導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線,繪制電話聽筒的外形曲線。首先在輪廓曲線上繪制基準(zhǔn)點(diǎn),常用的方法為繪制多個(gè)基準(zhǔn)平面將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線分隔成若干段,以保證能截取主要的外形曲線。為減少繪圖特征,一般繪制轉(zhuǎn)折拉伸曲面來代替基準(zhǔn)平面的作用。利用proe 中的點(diǎn)繪制命令Curve X Srf(曲線和曲面的交點(diǎn)),獲得轉(zhuǎn)折拉伸曲面與輪廓曲線的交點(diǎn),作為后續(xù)繪制外形曲線的基準(zhǔn)點(diǎn)。

2.4 曲線重建

以繪制的拉伸平面作為繪圖基準(zhǔn)面,以輪廓曲線上的點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn),參考導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線外形,利用proe 的曲線繪制命令Sketch 繪制聽筒的外形曲線。在曲線繪制時(shí)需要注意的是并非要完成忠實(shí)于導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線,數(shù)據(jù)曲線只是提供參考作用,設(shè)計(jì)者更多需要留意的是曲線的質(zhì)量,以及曲線對(duì)后續(xù)構(gòu)建的曲面質(zhì)量的影響。

2.5 曲面重建

利用已經(jīng)繪制好的輪廓曲線和外形曲線,應(yīng)用proe 中最常用的Boundaries 邊界曲面繪制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 繪制聽筒的外形曲面。在利用Boundaries曲面繪制上部的曲面時(shí),需要對(duì)上部中心的輪廓線邊界定義(Bndry conds)為法向(Normal)于繪圖平面(Sketching plane),以保證曲面鏡像(Mirror)后的順滑。繪制得如圖5 所示曲面。

按2.2、2.3 和2.4 所介紹的方法繪制聽筒下半部分輪廓曲線、基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)曲線,然后應(yīng)用proe中的Boundaries 邊界曲面繪制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 繪制聽筒的下半部分外形曲面,聽筒靠耳部位運(yùn)用旋轉(zhuǎn)曲面功能Create-Surface-New-Revolve繪制完成。合并所繪制的曲面Create-Surface-Merge。在已完成的曲面上倒圓角修飾Feature-Create-SolidRound。在proe 中對(duì)于形狀對(duì)稱的零件的繪制,通常先完成零件一半特征的繪制,然后再利用鏡像(Mirror)命令將繪制好的圖形特征對(duì)稱復(fù)制,得到完整的零件。將繪制完成的曲面以基準(zhǔn)面DTM1 為鏡像基準(zhǔn)面做鏡像拷貝Feature-Create-Surface-Transform-Mirror-Copy。再將鏡像前的曲面和鏡像后的曲面做合并處理Create-Surface-Merge,這樣就得到一個(gè)完整的電話聽筒外形封閉曲面。 2.6 實(shí)體重建

將2.5 中所完成的封閉曲面生成實(shí)體,Feature-Create-Solid-Protrusion-Use Quilt,選擇封閉曲面,生成所示電話聽筒外形實(shí)體圖。以分型曲面為基準(zhǔn)將實(shí)體分為上、下2 個(gè)零件,Feature-Create-Solid-Cut-Extrude,分別另存文件名。然后再對(duì)分解開的2 個(gè)實(shí)體零件做薄殼處理Feature-Create-Solid-Shell,得到聽筒上下殼體零件,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不再做介紹。

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