RE在产品造型中的应用

RE(反求工程)是现代产品设计新技术,具有对复杂曲线、曲面设计功能,在具有复杂曲面外型产品的设计中得以广泛应用。本文阐述了曲线、曲面反求的基本原理和逆向工程产品造型设计方法,并给出了应用实例。     

A级曲面拼接在产品造型设计中的应用

在产品造型设计中自由曲面应用广泛,但单一曲面无法完成产品造型设计,使用多个曲面A级拼接,问题可以有效解决。现以Pro/ENGINEER为设计平台,以一款门把手造型设计为例,重点阐述通过控制曲线端点连接方式和曲面边界条件实现曲面间的A级连接。     

基于Rhinoceros的产品渐消曲面建模方法研究

渐消曲面在产品造型设计中应用越来越广泛,并逐渐成为一种流行趋势。利用Rhinoceros软件对产品造型的渐消曲面进行分析与研究,归纳渐消曲面在产品三维建模中的构建方法与规律,从而提升产品设计师的造型设计能力与三维建模效率。     

基于Pro/Engineer的产品造型曲面设计

论述了Pro/Engineer软件的基本特点及其在工业产品造型设计方面的主要应用模块,结合剃须刀造型曲面设计的实例,介绍了应用该软件进行产品造型曲面设计的基本过程。     

基于计算几何的曲面造型方法研究

以Pro/Engineer和UGNX为代表的计算机辅助设计和辅助制造软件,在制造行业已经成为产品设计和产品制造工程师的重要工具。这些CAD/CAM软件都必须能够胜任曲面造型的功能,它是产品三维设计的必然前提,因此曲面造型成为计算机辅助几何设计和计算机图形学的一项研究重要内容,而计算几何正是对曲面造型进行研究的数学方法。通过对曲面造型和计算几何的相关概念的介绍,详细阐述了基于计算几何方法建立曲面参数曲线的各种数学建模过程。这些数学建模方法能为各种CAD/CAM系统实现曲面功能提供理论指导。     

汽车轮辋的NURBS曲面造型设计

讨论工业设计理论及其在汽车轮辋造型上的应用,讨论NURBS曲面的数学表达并用NURBS曲面造型对轮辋进行大圆弧过渡造型设计,从而获得了产品的三维模型及其效果,为产品的设计制造打下了坚实的基础。     

B样条方法在计算机辅助几何设计中的应用

本文根据作者在计算机辅助汽车车身几何设计中应用B样条方法的初步实践,介绍了重节点非均匀B样条曲线与曲面的算法、性质和应用实例,并对具有四条以上边界的曲面造型、曲面拼接与追加造型等问题作了探讨,本文还介绍了用重节点B样条方法设计的数控绘图程序,利用重节点信息自动生成绘图指令及控带,不需用户书写源程序,在很大程度上体现了自动编程的优越性。本文可用的方法和所设计的程序具有一定的通用性,可应用于其它具有复杂外形的产品的几何设计。     

产品复杂表面形态结构的映射设计方法

为解决表面形态复杂、细节众多的产品在三维造型设计技术上的难题.以编织产品为例,分析了其组织结构的数学特征与造型规律,将其分为交织结构和缠绕结构两大基本类别.在织物结构三维设计的单元体技术基础上,增加了形态变量控制,实现了编织产品整体形态上的复杂细节高效造型设计方法.利用二次映射技术将非均匀有理B样条曲线曲面自动转化为细节丰富的编织结构,并根据用户输入的参数调整编织结构的组织样式、密度、粗细等细部结构形态.在藤椅等典型编织产品的设计中进行了应用实践,并探讨了三维图案结构的生成方法.将设计师的工作简化为一般的曲面造型概念设计,用软件工具完成复杂形态细节的自动化建模,促进了复杂形态产品的设计.     

组合投影命令在UG产品造型中的应用

产品设计师在建构产品外形的过程中,针对一般工程技术图样提供了基本视图,而要求用UG软件做出产品外观造型,其中关键的步骤是通过几个在不同平面的曲线或者曲线串得到其空间曲线,进而利用网格曲面、扫描或已扫掠等命令求曲面造型.以把手零件建模为例,详细介绍了UG曲线空间组合投影命令的原理及其具体应用.     

基于UG表达式的参数化曲线建模

以一个果盘的造型为例，详细讲述UG NX12.0的基于表达式的参数化建立、规律曲线创建等功能，创建复杂的果盘边沿起伏曲线，再通过曲面功能进行果盘的复杂曲面建模。通过UG表达式参数化建模，可以快速创建一些特殊曲线，然后根据曲线创建出特殊曲面，并通过曲面构建出形状特殊的实体。通过UG表达式的灵活运用，可以快速地提高特殊曲面产品的设计效率，缩短整个生产周期。UG表达式参数曲线建模为复杂的曲线的创建和曲面的建模提供快速的方法和手段，帮助设计工程师提高产品的设计效率，降低了设计工程师的设计难度和劳动强度。     

基于IGES的卷曲类工件结构光测量路径规划研究

本文通过对卷曲类工件IGES文件的分析，本文提出了一种新的基于IGES文件的测量路径规划策略。根据张量积曲面的性质，提出了一种曲面组合算法，运用了张量积曲面的性质，将曲面操作转化为多次曲线操作，将IGES文件中存储的多片曲面片组合为一整片曲面，从而为自由曲面测量路径的提取提供了数学模型。运用二次逼近原理，提出了一种B样条曲线上的等距采样算法。通过在实际系统进行实验，上述策略及算法得到了验证，并在自主开发的智能测量建模加工一体化装备中得到了应用。     

在Pro/E中基于点云数据建立CAD模型的几种方法

介绍了逆向工程中基于点云建模的基本理论及Pro/ENGINEER中逆向工程的建模工具,提出了在Pro/ENGINEER中基于点、点列、点云数据的曲线曲面模型建构方法以及基于不同产品外形曲面的CAD模型建构方法和技巧,并进行对比得出结论。     

基于插补的三维网络曲面的一种光顺方法

常常要通过控制网格曲面片和控制点的法线来产生光滑、视角效果佳的多分辨率曲面.通过应用分段光滑Hermite样条曲线,为曲面网格的所有边界构造分段光滑样条曲线;然后,在初始网格上对边界进行采样,通过插补,非均匀构造分段三次Hermite样条的近似网格,并将原始曲面网格细分成多分辨率的曲面.提出了一种基于插补的、由低分辨率网格曲面产生多分辨率网格曲面的方法.     

基于UG的宝马敞蓬车车身造型

提出了基于二维外形几何特征的宝马敞蓬轿车车身三维造型设计方法。利用UG软件中的插入模块获取车身的几何特征关键曲线,结合产品外形情况,进行三维建模和模型渲染,最后完成宝马敞蓬概念车的造型设计。该方法简化了设计过程,缩短了产品开发周期。     

Deviation modeling of manufactured surfaces from a perspective of manufacturing errors

Assembly analysis, as an important step in the product design stage, provides verifications of product design with specific requirements. The manufactured surfaces that participate in the analysis result from different manufacturing methods and show inconsistency with the designed surfaces due to the effects of numerous manufacturing errors. These deviations have a vital impact on the assembly analysis results and make a big difference on the final product design process. Therefore, consideration of such manufactured surface deviations in assembly analysis is critical in order to achieve an effective product design. In this paper, a general surface deviation modeling and representation approach based on curvilinear coordinate system is proposed. Different curvilinear coordinate systems for various manufacturing methods are defined on nominal product surfaces. By introducing the deviation dimension in the orthogonal direction of the curvilinear coordinates, deviation coordinate systems are formed. The deviation coordinate system could be used to describe deviation surfaces resulting from numerous manufacturing errors with deviation functions. As an example, non-ideal planar surfaces in the face milling process are modelled with the proposed method. With the generated non-ideal planar surfaces, the sealing performance analysis of an assembly is implemented. The validity of the proposed method and its applicability in simulation are verified in the end.     

曲线和曲面造型实验分析与研究

论述了应用Unigraphics(UG)的二次开发工具UG／Open GRIP实现曲线与曲面的造型设计。详细描述了相关数据点的提取及处理方法，描述了实体的边缘提取、测量点的细分及测量轨迹仿真。结合实例介绍了该方法在复杂曲面造型中的应用。     

产品几何规范中非理想表面的多尺度表征

考虑目前多数计算机辅助公差工具仅能针对具有理想几何表面的CAD模型,无法从物理几何角度真正反映制造误差,本文研究了非理想表面的多尺度表征,提出了一种能够表征产品表面及其截面轮廓宏观及微观多尺度形貌误差的非理想表面模型。首先,提出了一种利用离散小波实现形貌误差多尺度仿真的方法;其次,针对实际工件,利用离散小波对其表面及截面轮廓采样数据进行形貌误差多尺度仿真;最后,对形貌误差各尺度成分进行合成,得到具有多尺度形貌误差成分的工件三维表面及其二维截面轮廓的非理想表面模型。仿真及实验结果表明:利用提出方法可以实现具有多尺度形貌误差的非理想表面模型表征;仿真所得粗糙度R_a值与白光干涉仪测量所得值的平均相对误差不超过4%。得到的结果证明了提出方法的正确性和可行性,为更加全面地表征产品的非理想表面模型提供了有效途径。     

基于脊曲线控制的参数曲面周期变形

为得到理想的参数曲面造型效果,构造了一种新的基于多项式的伸缩因子,它不仅具有已有伸缩因子的特性,还具有区域峰值性;同时引入脊曲线的概念,对曲面进行控制变形,从而对曲面进行雕刻;然后利用脊曲线实现对曲面的周期控制变形。实验结果表明,该方法计算简单、易于控制,可以得到丰富的变形效果,适用于几何造型、计算机动画、CAD/CAM等领域。     

DIRECT MANIPULATION OF B-SPLINE SURFACES

Engineering design and geometric modeling often require the ability to modify the shape of parametric curves and surfaces so that their shape satisfy some given geometric constraints, including point, normal vector, curve and surface. Two approaches are presented to directly manipulate the shape of B-spline surface. The former is based on the least-square, whereas the latter is based on minimizing the bending energy of surface. For each method, since unified and explicit formulae are derived to compute new control points of modified surface, these methods are simple, fast and applicable for CAD systems. Algebraic technique is used to simplify the computation of B-spline composition and multiplication. Comparisons and examples are also given.     

Smoothing Parametric Design of Addendum Surfaces for Sheet Metal Forming

The manual design of addendum surfaces on common CAD platforms is very tedious which requires many trialscorrections, which will certainly a ect the construction e ciency and quality of addendum surfaces, and then a ect the formability and quality of the workpiece in the process of sheet forming. In this paper, an automatic procedure based on parametric design method is proposed for the rapid construction of the addendum surfaces. The kernel of the parametric method is constructing boundary curves based on the shape of surfaces of workpiece and designing guide curves based on Hermite curve interpolation. By some simple parameters, the shape of the addendum surfaces could be controlled and adjusted easily. In addition, a minimum energy optimization method is employed to further optimize the constructed addendum surface. A finite element analysis for the sheet forming process is performed to evaluate the forming quality of constructed addendum surfaces. The instance illustrates that the addendum surface constructed by the proposed method could ensure both the overall smoothing of surfaces and the final forming quality, and it has a good e ect on springback after forming. This research proposes a smoothing parametric design method for addendum surfaces construction which could construct and optimize addendum surfaces rapidly.