proe軟件的逆向工程產品設計

2013-08-10 by:機械設計培訓組來源:仿真在線

proe軟件的逆向工程產品設計

1 逆向工程的應用范圍及結構體系

在工業(yè)領域,往往會碰到根據(jù)模型或實物來構建其三維數(shù)字模型的需求。這就用到了逆向工程技術,逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程,是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量即數(shù)字化采樣,然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實物的CAD 數(shù)字模型,從而實現(xiàn)產品設計與制造的過程。

逆向工程在工業(yè)制造領域的實際應用主要包括以下幾個方面:

(1)對產品外形美學有特別要求的領域,由于設計師習慣于依賴3D 實物模型對產品設計進行評估,因此產品幾何外形通常不是應用CAD 軟件直接設計的,而是首先制作全尺寸的木質或粘土模型,然后利用逆向工程技術重建產品數(shù)字化模型;

(2)當設計需經(jīng)實驗才能定型的工件模型時,通常采用逆向工程的方法;

(3)損壞或磨損零件的還原,以便修復或重制;

(4)產品的檢測,例如檢測分析產品的變形,檢測焊接質量等,以及對加工產品與三維數(shù)字化模型之間的誤差進行分析。在制造業(yè)中,逆向工程已成為消化吸收新技術和二次開發(fā)的重要途徑之一。作為改進設計的一種重要手段,它有效地加快了新產品響應市場的速度。同時,逆向工程也為快速原型提供了很好的技術支持,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:產品實物幾何外形的數(shù)字化、CAD 模型重建、產品或模具制造。逆向工程中的關鍵技術是數(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,其方法的得當直接影響到是否能準確、快速、完整地獲取實物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構的CAD 實體模型的質量,并最終影響產品的質量。

(2)數(shù)據(jù)處理

對于獲取的一系列點數(shù)據(jù)在進行CAD 模型重建前,必須進行格式轉換、噪聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補償和插值補點等處理。

(3)模型重建

將處理過的測量數(shù)據(jù)導入CAD 系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構建出原型的CAD 模型。

2 在proe 軟件中的模型重建

2.1 導入測量數(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Part 文件,在主界面點擊菜單Insert-Date from File…,選擇電話聽筒的數(shù)據(jù)文件導入proe 中。

2.2 根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線

因為電話聽筒從結構上應為上下殼組裝而成,而通常外觀模型做成一個整體,測繪出的數(shù)據(jù)文件也為完整的電話聽筒外形。分析導入的數(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 繪制基準點

在proe 中常用的繪圖步驟為建立點-線-曲面-實體。利用已經(jīng)建立的輪廓曲線和導入的數(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點,常用的方法為繪制多個基準平面將導入的數(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,一般繪制轉折拉伸曲面來代替基準平面的作用。利用proe 中的點繪制命令Curve X Srf(曲線和曲面的交點),獲得轉折拉伸曲面與輪廓曲線的交點,作為后續(xù)繪制外形曲線的基準點。

2.4 曲線重建

以繪制的拉伸平面作為繪圖基準面,以輪廓曲線上的點為基準點,參考導入的數(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。在曲線繪制時需要注意的是并非要完成忠實于導入的數(shù)據(jù)曲線,數(shù)據(jù)曲線只是提供參考作用,設計者更多需要留意的是曲線的質量,以及曲線對后續(xù)構建的曲面質量的影響。

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,需要對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、基準點和基準曲線,然后應用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,聽筒靠耳部位運用旋轉曲面功能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 中對于形狀對稱的零件的繪制,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稱復制,得到完整的零件。將繪制完成的曲面以基準面DTM1 為鏡像基準面做鏡像拷貝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,這樣就得到一個完整的電話聽筒外形封閉曲面。 2.6 實體重建

將2.5 中所完成的封閉曲面生成實體,Feature-Create-Solid-Protrusion-Use Quilt,選擇封閉曲面,生成所示電話聽筒外形實體圖。以分型曲面為基準將實體分為上、下2 個零件,Feature-Create-Solid-Cut-Extrude,分別另存文件名。然后再對分解開的2 個實體零件做薄殼處理Feature-Create-Solid-Shell,得到聽筒上下殼體零件,其內部結構不再做介紹。

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