基于UG的車燈底座逆向造型

摘 要：逆向造型在先進(jìn)制造技術(shù)中有著舉足輕重的地位，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛。本文以UG軟件為工具，從車燈底座數(shù)據(jù)的獲取開始，依照點(diǎn)—線—面—體的設(shè)計(jì)順序?qū)崿F(xiàn)了三維造型，體現(xiàn)出了逆向造型設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：UG；車燈底座；逆向；造型

1 逆向造型

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是對產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的一種描述。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般都是“從無到有”的過程，設(shè)計(jì)人員首先構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能以及大致的技術(shù)參數(shù)等，再利用CAD建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將模型轉(zhuǎn)入制造流程，完成產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)制造周期，這樣的過程可稱為“正向設(shè)計(jì)”。而逆向工程則是一個(gè)“從有到無”的過程，就是根據(jù)已有的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)圖紙和數(shù)字模型。

2 車燈底座造型

2.1獲取數(shù)據(jù)

使用三坐標(biāo)測量儀對車燈底座實(shí)物進(jìn)行點(diǎn)的測量，主要針對剖面、輪廓和特征線進(jìn)行測量，將結(jié)果導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件中，如圖1所示。

2.2構(gòu)造曲線

在連線前需要先對雜點(diǎn)進(jìn)行有效的剔除，然后根據(jù)此底座的形狀和特征確定如何分面，以便確定哪些點(diǎn)應(yīng)該連接，并對以后的構(gòu)面方法做到心中有數(shù)。在連線過程中，一般是先連特征線點(diǎn)，后連剖面點(diǎn)，常用命令主要是直線、圓弧和橋接曲線等，其中圓弧用的最多。最后由于測量和模型自身原因會(huì)導(dǎo)致連成的線不光順，我們需要使用“變換”、“分割曲線”、“編輯曲線”和“合并”等命令對之進(jìn)行調(diào)整，從而保證后面構(gòu)造曲面的光滑。

總之，在生成面之前需要對生成的曲線進(jìn)行數(shù)次的調(diào)整，從而保證曲線的質(zhì)量，車燈底座曲線構(gòu)建完成結(jié)果如圖2所示。

2.3構(gòu)造曲面

在構(gòu)造單張且較為平坦的曲面時(shí)，直接用“拉伸”命令即可。當(dāng)面之間有空隙的時(shí)候采用“橋接”，而曲面相交時(shí)，使用“面圓角”命令，都能實(shí)現(xiàn)曲面間的光滑過渡。在構(gòu)造三邊曲面和五邊曲面時(shí)，需要做條曲線，把三邊曲面轉(zhuǎn)化為四邊曲面，或?qū)⑦吔缇€延伸，把五邊曲面轉(zhuǎn)化成四邊曲面，然后用“裁剪的片體”和“修剪和延伸”等命令來重構(gòu)曲面。

在此車燈底座構(gòu)造的過程中最常用的構(gòu)造方法是“通過曲線網(wǎng)格”，通過設(shè)置設(shè)置邊界相切連續(xù)選項(xiàng)，可以保證曲面四周邊界曲率的連續(xù)性，還有“規(guī)律控制的延伸”命令，可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面，還可以隨時(shí)增、減定義曲線串，而曲面也將隨之改變。此外還有 “直紋”、“掃掠”、“線型體”也是比較常見的幾種曲面構(gòu)造的方法。

在構(gòu)造完車燈底座外表面后，需要仔細(xì)從各個(gè)角度觀察進(jìn)行觀察，將曲面出現(xiàn)凸起顯得不光順的位置剪切掉，然后通過“橋接”或“通過曲線”命令使之平滑光整。最終構(gòu)建曲面完成結(jié)果如圖3所示。

2.4構(gòu)造實(shí)體

2.4.1確定方案

構(gòu)建完外表面后，我們需要確定構(gòu)建實(shí)體模型的方案。首先需要偏置外表面的各個(gè)片體，再構(gòu)建出內(nèi)、外表面的橫截面，最后用“縫合”命令將設(shè)計(jì)好的內(nèi)、外表面和橫截面封閉起來，這就完成了片體到實(shí)體的自動(dòng)轉(zhuǎn)化。

2.4.2曲面偏置與縫合

曲面的偏置用Offset指令同時(shí)選多個(gè)面或全選以提高效率。車燈底座外表面各個(gè)片體偏置的情況，如圖4所示。

偏置后的曲面還需要裁剪或者補(bǔ)面，用各種曲面編輯手段構(gòu)建內(nèi)表面，然后縫合內(nèi)表面和外表面，縫合后的曲面結(jié)果如圖5所示。縫合時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縫合失敗的情況，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，主要有以下幾種情況：

（1）縫合時(shí)，一次性縫合的片體過多。這種情況需要減少每次縫合片體的數(shù)量，也就意味著要進(jìn)行更多次的縫合。

（2）縫合公差小于兩個(gè)被縫合曲面相鄰邊之間的距離。遇到此類問題，一般是加大縫合公差后，再進(jìn)行縫合。

（3）兩個(gè)表面延伸后不能交匯，邊緣形狀不匹配。如果片體不是曲面，則需要先將片體轉(zhuǎn)化為曲面，使之與對應(yīng)的另一片體的邊匹配，再進(jìn)行縫合。

（4）片體邊緣上有難以察覺的微小畸形或其它幾何缺陷。這時(shí)候可以對局部進(jìn)行放大，分析表面情況，檢查幾何缺陷，如果確實(shí)存在幾何缺陷，則修改或重建片體后重新縫合。

2.5裝配

車前燈模型除了底座之外，還包括燈罩、反光器、遮光器等幾個(gè)部分，所有零件設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行整體的裝配，然后做最終的渲染處理，完成的結(jié)果如圖6所示。

3 結(jié)語

依托UG軟件強(qiáng)大的曲面處理功能，完成從車燈底座數(shù)據(jù)采集到實(shí)體建模的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，讓我們看到了逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一些優(yōu)勢，它能大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，從而有效提高汽車企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

呂君（1981—），男，浙江東陽人。碩士，講師。研究方向：制造業(yè)信息化。