基于PRO/E軟件的燈罩逆向數(shù)字化快速設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析

摘 要：該文以燈罩點(diǎn)云為研究對(duì)象，通過逆向工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型的重構(gòu)。在局部修改產(chǎn)品模型的基礎(chǔ)上，基于Pro/E軟件，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于ANSYS軟件，進(jìn)行評(píng)估分析，實(shí)現(xiàn)燈罩的逆向數(shù)字化快速設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：逆向工程 數(shù)字化設(shè)計(jì) 優(yōu)化分析

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（a）-0001-02

由于汽車零部件的設(shè)計(jì)要求不斷提高，人們應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)該類產(chǎn)品，提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時(shí)，降低其制造費(fèi)用，因此，汽車零部件的數(shù)字化技術(shù)方面的文獻(xiàn)較多[1-5]。目前，逆向工程被廣泛地應(yīng)用到汽車零部件的數(shù)字化開發(fā)及其改型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品仿制、質(zhì)量分析檢測(cè)等相關(guān)領(lǐng)域，該技術(shù)可以加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風(fēng)險(xiǎn)，加快產(chǎn)品的造型和系列化的設(shè)計(jì)，但是這方面的文獻(xiàn)卻較少[6]。該文基于PRO/E軟件的參數(shù)化功能，通過逆向設(shè)計(jì)和MOLDFLOW軟件的優(yōu)化分析，實(shí)現(xiàn)燈罩的逆向數(shù)字化快速設(shè)計(jì)。

1 點(diǎn)云獲取

基于德國(guó)的ATOS三維結(jié)構(gòu)光學(xué)掃描儀，采集到的燈罩點(diǎn)云，如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

基于圖1的點(diǎn)云，對(duì)點(diǎn)云稀疏的區(qū)域，進(jìn)行破洞修補(bǔ)，使之成為連續(xù)均勻分布的點(diǎn)云；對(duì)點(diǎn)云中的雜點(diǎn)或域外值，進(jìn)行限定刪除的操作，使該點(diǎn)云成為真實(shí)再現(xiàn)燈罩原始模型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，如圖2所示。由圖2可見，點(diǎn)云經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布均勻連續(xù)，真實(shí)再現(xiàn)產(chǎn)品外觀。

3 小平面特征法建模

在點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，依次通過點(diǎn)云包絡(luò)、小平面特征構(gòu)建、光順處理和精整處理。基于PRO/E軟件的小平面特征造型，如圖3所示。

4 數(shù)字化設(shè)計(jì)

基于PRO/E軟件的數(shù)字化設(shè)計(jì)，即基于PRO/E軟件的重新造型優(yōu)化設(shè)計(jì)。在小平面特征造型基礎(chǔ)上，進(jìn)行模型數(shù)據(jù)的CAD模型重構(gòu)。以小平面特征模型邊緣及其曲率變化較大部分，作為主要的優(yōu)化區(qū)域，將該小平面特征模型的曲面進(jìn)行光滑處理、使小平面特征模型結(jié)構(gòu)更加合理。數(shù)字化設(shè)計(jì)造型，如圖4所示。由圖3和圖4對(duì)比可見，燈罩的數(shù)字化設(shè)計(jì)造型效果優(yōu)于小平面特征造型，曲率平穩(wěn)，曲面較為光滑，過渡自然。

5 優(yōu)化分析

基于ANSYS軟件，小平面特征造型的結(jié)構(gòu)分析，如圖5所示。由圖5可見，小平面特征模型的受力多集中在邊緣部分，應(yīng)力集中在此部分比較明顯?；贏NSYS軟件，數(shù)字化設(shè)計(jì)造型的結(jié)構(gòu)分析，如圖6所示。由圖6可見，數(shù)字化設(shè)計(jì)模型的受力分散在整個(gè)模型結(jié)構(gòu)中，受力比較均勻；對(duì)比圖5，數(shù)字化設(shè)計(jì)模型的邊緣應(yīng)力集中部位減少，結(jié)構(gòu)得到了有效改善。

6 結(jié)語(yǔ)

該文是綜合應(yīng)用PRO/E軟件和ANSYS軟件，實(shí)現(xiàn)了燈罩的逆向造型、優(yōu)化設(shè)計(jì)、模擬分析及產(chǎn)品的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，人們可以綜合運(yùn)用逆向工程技術(shù)，對(duì)汽車零部件點(diǎn)云模型進(jìn)行逆向重建，并對(duì)重建后的汽車零部件模型進(jìn)行初步的數(shù)字化再設(shè)計(jì)研究。人們可以解決許多工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用問題，從而進(jìn)行有效的輔助快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 段敏，焦洪宇，石晶，等.基于Pro/E的用戶自定義特征及其在汽車零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2008，36（4）：152-153.

[2] 謝繼鵬，李守成，徐世龍，等.油門踏板結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2012，38（4）：61-63.

[3] 萬(wàn)鵬，王紅軍.汽車零部件生產(chǎn)線數(shù)字化建模及分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（12）：86-88.

[4] 秦健平，霍俊全.電子油門踏板理論計(jì)算及人機(jī)工程淺析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014（13）：69-72.

[5] 武燕.逆向工程在汽車零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2014（30）：81-82.

[6] 范鈞，王雷剛.基于精度控制的鈑金件逆向數(shù)字化快速開發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014，36（6）：74-76.