曲面质量检查标准

1、曲面质量检查标准-A/B/C三级曲面检查和定量分析标准为了使公司在汽车曲面光顺技术规范化，做出本曲面光顺标准 内容：本标准对以下几个方面提出要求：1）A，B，C三级曲面的划分；2）曲面光顺的评价；3）曲面光顺的精度；页脚目录1综述12数模精度误差可交付标 63曲面质量 . 84曲面连续均匀过渡与质量 135需符合工程制造标准的要求196模具拔模的工程制造需符合的要求247 A/B/C级曲面的定量化评价和检测标准 .261综述1.1 A级曲面阐述A级曲面:对于高可见区零件（汽车全部外表面（槽孔少可见区 小面可以为B级面）及仪表板上及前表面，门内饰板上部等），曲面 的质量要达到大的特征面及90%勺

2、高反光面，特征面在分块线（分 缝线）处在高可见区要2阶曲率及2阶曲率以上曲率连续，少可见区 或不特别重要的零件分块线（缝隙处）区可小区域1阶曲率连续（如 果是造型因素不连续也可以例外）。B级曲面:少可见区域的曲面或达不到A级要求的较好曲面，称 为B级曲面，如门框面及、仪表板下表面、顶棚、门内饰板下半部 面等都属于B级面中的较好的面的95%部分。B面中95%大面和明显 区域特征面间拼接处位置偏差小于0.01mm,角度偏差小于0.1度， 且要1阶连续或1阶以上曲率连续。且必须为单片面(v和u方向 控制点不超过六个，过渡区域不超过八个)。C级曲面:极少可见区域或不可见区域的曲面，称为 C级曲面。 曲

3、面的质量要达到如下所述的1阶连续或1阶以上连续，局部极少可 见区或不可见区域要达到0阶连续或0阶以上连续。所有种类曲面，都要满足如下一些要求:设计部门从美学角度通 过的造型形状面数模要符合所有已知的结构工程、制造工程和人机工 程标准及人类能力因素(Human Factors Criteria)，以及保持造型特 征或属性不可变的性质，并保证不可丢失特征或加特征。并且要满足 所有的模具制造工程和工装夹具的要求。但在不改变造型风格基础上 或造型能忍受的情况下，要尽力放宽曲面与测量点云之间的变化范 围，以获得较好的曲面质量。2数模精度误差可交付标准2.1数模误差与输出标准2.1.1较高要求的建模误差与

4、标准（一般要求而不是最高要求）车身或曲面内板件（C/B级曲面）建模，距离及间隙尺寸误差Tol为0.01mm和角度误差0.5度，以便满足相邻零件曲面的设计要 求在高可见区曲面建模（A级曲面），建议UG等软件设定的建模系 统误差小于等于0.005mm及角度误差为0.05度.（实体件及机械精加 工件（车铣刨磨等）建模尺寸误差0.001mm和角度误差0.01度.建议 UG等软件设定的建模系统误差为0.001mm）.使用更严格的误差是允许的和必要的，但对满足以下的输出标准可能不是必须的。对特殊要求的零件可提高数量级。221零件的开发注意事项1）基本曲面应该建立到或超过理论的相交区域，这提供了更大 的自由

5、度用来对过渡面变化调整，实现曲面高质量控制和高光线控制。同时也可为模具和工装的设计提供工艺补充面.2）曲面应该产生预期的延伸，延伸后没有任何不正常结果（例如 猴尾巴或螺旋及曲面扭曲）。这允许下游的建模者产生延伸用来满足实体建模、设计修改、工艺补 充面、钻模和夹具需要。3）曲面应该修剪到内部边界并且能够缝合，要提供生成修剪 实体的理想数据。4）曲面应该具有偏置额定材料厚度的性质，如果圆角半径比 额定材料厚度小，将是例外情况，一般园角半径大于等于料厚。有造 型外观要求的区域（如边缝处）一般园角半径取料厚值。3曲面质量3.1用来显示和审核的曲面网格划分为了完成Ideas、UG、SURFSE（等软件的

6、许多的显示功能，曲面 数模需要被网格化（定义为一种多边形网络，它近似代替数模，是一 种三角形网格）。完成这种转换以后，速度加快了。曲面形状和曲率 变化越复杂，网格划分应该越精确。这样的例子在以下后翼子板上显 示。对曲面质量不正确解释有时是网格划分不合适造成的。如果在 曲面之间一个曲面或边界条件有问题，为了对曲面质量作出切实判 断，精确的网格划分是必要的。网格戈V分指南(Sufseg、Ideas)所要的分析网格划分外部件和内部高光可见区域0.02mm内部装饰和织物零件0.05mm拉延/拔模斜角检查或干涉/间隙检查0.15mm3.2曲面分析工具每一个曲面在创建期间或之后都应该被评价，有许多适合的诊

7、 断工具用来审查曲面内在和边界的质量，但是不能依靠一种分析来显 示所有的缺陷。所以要求这些工具结合起来完成一个曲面的彻底的审 查。以下是一些建议使用的工具：1) 追踪高光线固定或移动光源。2) 实体表面或曲面颜色曲率图高斯曲率(分辨率要大于600,常用10002000)最大最小曲率平均曲率截面线U或V方向斜率或拔模方向3) 反射线、地平线照片(P hoto Horizon )或纹理图视4) 用曲率梳进行截面分析5) 控制顶点网格6) 最小曲率半径测量和曲面偏置3.3曲面分析步骤可以采用一些基本的步骤来评价一个曲面的内部质量1) 渲染曲面，查找任何不正常(非特征)鼓起、波纹、扭曲或 不连续的高光

8、线。移动光源或旋转零件，许多初始缺陷能被鉴别。2) 在曲面的U、V方向产生或运行通过曲面的动态的曲率梳 截面，寻找任何差异的曲率梳显示：多个尖点或不想要(不是特征)的 波折。其他的截面产生方法，如放射状或垂直与一条曲线，对发现开 口周围区域的问题是有帮助的。3) 查看曲面上的控制顶点网格来决定是否曲面构架是连续 的和均匀变化的。4) 使用U和V方向曲面分析工具来识别或支持U和V截面 相切工具发现的任何问题。3.4致力于曲面的改正当一个曲面的问题被确定，需要针对曲面重构的最大最小范围作 出一个决定。并且需要考虑做修改需要的时间和改正是否有更大的价 值。局部的改变通常是容易解决的，但是有时微小的改

9、变会涉及整个 面片和它的曲面的大部分，通常当一个初始曲面作了改变，它将驱动几个曲面的改变。曲面缺陷的位置也应该被考虑。如果问题在一个很低的可见区域或极少见区域，曲面的修改可以不做，或更多的注意力用在修改位于高可见区域的曲面上。3.5曲面内在质量分析-A柱外表面以下视图显示了几种不同类型的曲面分析方法，这些方法都支 持判定一种曲面内在质量。导入这个区域的相邻曲面具有可接受的质 量。在附近的这个结果显示了从 A柱的底部到后视镜罩上部区域高 光线流动或过渡的不连续。分析渲染模型的高光线不能显示曲面其他 分析显示的问题。用高斯评价注意分辨率高于1000较好。曲率半径的不连续的色谱图反映了上面反射线的显

10、示3.6生成曲面的样条曲线高质量曲面生成的基础在于开始时构造较好的样条曲线，这里有 一些样条曲线的通用规则。1）用于曲面的构造曲线的样条曲线应该是单段曲线来帮助降低曲 面的复杂性，使用不同阶次不同段数的曲线组通常在单一一个特 征曲面中将产生高的复杂性，结果是，投影到这个曲面的任何曲 线将产生更复杂的曲面（更多段数）。这将产生曲线段数不能减 小、曲线必须使用这种情况的错误的例子。2）3到5阶（曲线自身阶数，并非是曲率的阶数）的样条曲线通常 具有足够的自由度来合单一特征曲面生成的大多数形状。多特征 可以每一个特征面单独建模（有单一特征的样条曲线）然后再连接 或用过渡特征面连接，以获得复杂结构特征，

11、但单一特征面采用3 到5阶的样条曲线就够了 .太多的阶数将使曲面（线）不易光顺， 导致面的质量很差.曲面的特征该分解的分解，该合并的合并，原 则上曲率突然增加的区域必须分开成另一个特征面并与该面三 阶导数连续。4曲面连续均匀过渡与质量4.1曲线连续下面几幅曲率梳图像，有助于我们比较两条曲线的曲率关系。最 好的情况是曲率连续关系。在有些情况下，只能做到相切连续也是可 以的。页脚理想的曲率（G2）最理想的曲率（G3）两直线桥接的连续理想的曲率（G2）最理想的曲率（G2）曲面的面片之间有四种连续级别1）曲率连续（G2咼斯2阶和G3咼斯3阶） 最佳（咼可见区域的曲面如外表面及内饰易见面即为高可见区域，

12、这类区域 要求采用三阶连续（如上图中G3）极少部分采2阶曲率连续（G2）, 一 般单一特征的大曲面片应达到 G3连续和光顺;少可见区域（如仪表 板下表面,A,B,C,D柱外面冋以用2阶连续（如上图中G2）极少部分 采用1阶连续（G1）极少见区域如发动机罩内板及后行李箱盖内板 及大的不可见冲压件为了冲压成型材料流动容易等一般用G1个别用G2;对于未见小零件可以用一阶连续（如上图中G1）.）2） 相切连续（G11阶） 有些情况下可以接受，如不可 见及极少可见区域零件或成型比较容易的小零件.3）相交（GO0阶） 表达最初的设计意图和快速面可以接受 粗设计阶段可以暂用此面，精确设计阶段要提升到G1,G

13、2及G3曲 面.4）不相交 任何设计都不允许，除非故意设计或在不重要 的缝隙处。相切连续和曲率连续的实例：使用斑马线和截面线曲率梳来检查连续情况是很好的。相交表面（The mating surfaces ）的连续约束是由设计意图来决 定的，不一定是曲率连续，但是能做到曲率连续是最好的。然而，利 用曲面边界约束来达到相切或曲率连续，却以牺牲曲面内在质量为代价是不可取的。可以考虑牺牲部分边界连续性如可以考虑部分边界改变或降低边界的连续的阶数相临表面的约束引起了表面边界的紊乱4.3 曲面片曲面必须避免太多的面片（有时多也是无奈的除外），否则，随 着曲率连续的变化，它会引起问题的增加，女口：相邻曲面检

14、查，缝隙， 亮区断开，曲面片间及曲面中间可能的振动和不连续问题.模型着色后显示曲面片分裂高斯分析显示仪表板内部曲率半径的变化水平仿真显示曲面片之间的反射断裂彩色斑马线显示曲面之间不一致的趋势数控加工模型是一种有效的设计检测工具，它可以帮助鉴别出表面缺 陷。但是它不能暴露出精细表面质量的问题，这种问题成为模具切削 加工阶段的主要问题。要详细采用不同评价方法进行反复比较和检查 以便获得好的A级曲面.4.4 二阶圆角面的质量和连续二阶曲面应该是曲率连续的，但是，如果该处比较简单，相切连 续的圆角也是可以的。下面几种数模只能生成相切连续的圆角，而不能生成曲率连续的圆角,也可以使用：1）两相切线生成圆角

15、的尺寸和宽度一般小圆角只需相切连续（R小于5mm）2）主曲面的方向如果主面上曲线的方向与生成圆角的方向一致，那它比较容易生成曲率连续的圆角3）圆角的引入线相切圆角上有长的引入线，有助于面的过渡和高亮更加柔和。4）可视区域如果圆角面位于少可见区域或未见区域，那就没有必要用更多的 时间和精力去让它曲率连续，只满足1阶连续便可以。4.5边界曲线的相切连续和曲率连续当生成一个曲率连续的 圆角时，延长或偏置相切 曲线，对获得曲率连续和 保持形状是有必要的。两 相交面获得理论交线后 再进行倒角或搭桥是必 需的方法。斑马线显示使用彩色边 界线构成相切圆角面的 结果.斑马线显示使用彩色曲 线生成曲率连续圆角面

16、 和生成相切圆角形状的 结果，斑马纹光顺，连续 粗细变化均匀4.6高可见区域高可见区域一定是曲率连续的。为了获得曲率连续，考虑到更多 的引入线能生成更好的过渡特征，需要延长相切线（或曲率线）。少可见区域（如仪表板里边、门框、护膝垫下端、车身内部曲 面，只需相切连续（一阶连续G1）。在下述图例里，截面曲线显示延长 相切线或改变圆角形状可以获得曲率连续。曲率连续的圆角f-拐点/八11 /-T/A-A截面7a/ : 拐点下图显示了车身轮缘开口处曲率的连续高可见区后侧围板渲 染后的图象。具有很好 的光顺质量斑马线显示曲率连续的 圆角面的光滑过渡 一般在该显示区域S形状 斑马线是比较理想的。属 2阶以上

17、连续，如形状象 Z形就是1阶或以下连 续，必须优化。如果要得到高质量的数模输出结果且避免重复劳动，将所有获知的标准组成一个产品设计版本就显得很有必要。保证零件制造与组装 所要求的详细程度是一个主要的适时因素。10%-20%勺表面细节工作 占整个设计和工程工作量的80%-90%把时间花在不典型的断面设计一上等于间隙费时移间拔模为了保证以后产品设计的设计进度，这样的情况必须消除。下面的例子显示了如果所有必须的条件不满足，-设计中该达到何种详细程度7.0度斜度5.0度斜度2.0毫米偏移典型的间隙、偏移和拔模需求2.0毫米间隙2.0毫米间隙1.5毫米间隙页脚但对于个别焊接翻边面为拉延成型边，因此在这类

18、焊接翻边处应考虑 拔模斜度，但要考虑到尽力使另一块板翻边面平行，以便于焊接，设计 时不能留任何间隙，才能确保焊接尺寸链，因为冲压件和塑料件都有一 定的变形，焊装时可以回弹回来，因此不需留间隙，翻边斜度可以在设 计模具时再考虑以上图中内容考虑的是对于个别特殊情况下需要考 虑的斜度和间隙。定位安装面处最好不要留有间隙，以便不影响外观.下图显示了对产品生产版本有影响的符合最后设计标准的局部 视图。如果需求不满足，许多相关表面不得不按照设计部门要求重新 设计。页脚本图是考虑冲压拉延工序的拔模斜度设计，不是产品设计边界，除非没有整形工艺和卷边工艺。页脚或JO页脚这些断面和视图反映了每个平台设计工程部门中

19、产品工程的设 计要求。注意，行李箱盖调整在后侧围下以隐藏侧视角中的轮廓线， 后尾灯建构在后侧围下以防止装配时的表面干涉。 但实际设计时，也 常常考虑做成一个曲面，再切割出缝隙，但在微调分块面时可以按照此规律设计调整。图4-9上偏移量太大，设计时希望以同一曲面设计， 分块后在调整和光顺时可按照如上图规律调整，但数值可控制在 0.1mm以下，个别0.5mm以下为好。且趋势与上图相同。后牌照板上段凸缘设计在行李箱表面以下。所有相邻部件之间 的间隙构成了工程必须的典型断面。复杂需求影响了行李箱盖表面的轮廓线。所有符合要求的凸台和翻边都需要板件的拉延与合适的拔摸角 度，在后尾灯与行李箱盖之间的锥化导角形

20、成了变化的偏置尺寸。留的间隙主要考虑拔模斜度原因及尺寸链校合因素.分模线6模具拔模的工程制造需符合的要求要满足冲压与拉延，拔摸角度与分模线是零部件设计中至关重要的一步，它提供了表面原形与包装件的信息。工程和生产决定了钣金件、塑料件，织物件所要求的冲压与拉延，拔摸角度许多CAD软件在模具设计方面的模块（例如UG的Modelwizard ）功能已经相当完善，关于分模线以及拔模斜度已经提 供了相应的检测功能，因此在这里不详加叙述 注意：在设计之前，先确认织物结构，绘制角度依赖于它。对织物材 质的选择与织物结构的更改将影响最终的设计。方向盘例子轮缘断面平面拉延矢量轮辐断面平面轮缘和轮辐断面7 A/B/

21、C级曲面的定量化评价和检测标准7.1输出数模应满足如下要求:1）数模精度误差及设计中心的可交付要求2）曲面内在质量3）曲面连续过渡与质量4）过渡曲面的流动路径5）曲面或局部协调性和对局部特征分界面需考虑的项目6）工程制造标准需符合的要求7）模具拔模的工程制造需符合的要求8）设计、质量和验证审核9）标准检查列表7.2误差定义1）对于给定的TOL,当出现应该相交的两条不同线段的两个相邻端 点A和B之间的距离大于TOL时，我们认为两条线段不相交。即 误差定义为：当 TOL （xa Xb）2 （yA yB）2 （za Zb）22）结构件曲面建模尺寸误差0.01mm和角度误差0.5度将有助于满 足相邻曲

22、面的输出要求。高可见区要有更高的精度，一般小于 0.001 （0.005）,具体详见下表（1）所述。2）所有数模输出以UG、CATIA、ProE, Ideas等文件提供。3）曲面数据应有利于构造实体。7.3曲面分析要求1）曲面应被网格化划分。2）曲面的审查应用多种分析工具结合分析。3）曲面分析应遵守7个步骤。4）曲面的更改及样条曲线的通用规则。7.4曲面连续应注意的问题。祥见如上曲面评价及下表（1）所述。7.5为了在主要曲面和倒圆面上控制倒圆的流动路径及高亮度显示 区域，创建相交线是重要的一步。7.6曲面的审查需经过三步评估过程:第一步曲面板和特征连续性检查。第二步-相邻表面及表面内部的连续性

23、。第三步-全面检查。如表（1） -A/B/C级曲面数模质量检查DFMEA确认表所示：A/B/C级曲面数模质量检查DFMEA确认表（1）序号标准A级曲面B级曲面C级曲面单位是否检测1微小曲线长度小于0.010.020.05mm2微小曲线段长度小于0.010.020.05mm3微小边界曲线长度小于0.010.020.05mm4微小边界曲线段长度小于0.010.020.05mm5绝对微小面片边长小于0.010.020.05mm6相对微小面片边长小于:0.01 或者 1%0.020.05mm7微小特征曲面边长小于0.010.020.05mm8微小修剪曲面边长小于0.010.020.05mm9微小曲面片

24、边长小于0.010.020.05mm10微小实体边长小于0.010.020. 05mm11微小体单元边长小于0.010. 020. 05mm12重复曲线段长小于0.0010. 0020. 01mm13重复特征曲面段长小于0.0010. 0020. 01mm14重复修剪曲面段长小于0.0010. 0020. 01mm15重复实体边长小于0.0010. 0020. 01mm16曲线间隙（0阶位置连续TOL值）小于大面0.005局部0.01大面0.01局 部 0.02大面0.02局 部0.03少量0.05mm17边间隙（0阶位置连续TOL值）小于大面0.005局部0.01大面0.01局 部 0.02

25、大面0.02局 部0.03少量0.05mm18边界曲面间隙（0阶位置连续TOL值）小 于大面0.005局部0.01大面0.01局 部 0.02大面0.02局 部0.03少量0.05mm19两个特征曲线分块连接处相切角（相切 连续角误差（一阶连续GC1）TOL值）小 于大面0.02，局部0.03 度大面0. 05局部0.1大面0.1局 部0.5少数1.0020曲线曲率连续（三阶连续）CAD软件 设定误差TOL小于0.005，不重要面0.010.010. 01 或0.025421两个特征曲线分块连接处光顺相切角CAD软件设定误差值TOL小于0.050.10.522边界面与面一阶GC1相切连续角度值

26、 误差TOL小于大面0.05，局部0.1度大面0.1局部0.2大面0.1局 部0.5少数 1.0023边界过渡曲率二阶连续GC2相邻曲率 梳长短比小于1.11 . 21. 324边界过渡曲率三阶连续GC3相邻曲率 梳长短比小于1. 051 . 11. 225大面上两面相连处切角光顺CAD软件 设定误差值TOL小于0.0050.010.05度26大面上曲率三阶连续光顺CAD设定误 差值TOL小于0.005，个别区域0.0127单特征面曲线GC1连续（相切连续角 度公差TOL值）（度）小于0. 010. 050. 1度28单特征面曲线GC2连续（曲率相等连 续公差TOL值）小于0.005/29二阶

27、连续G2值0.1/30三阶连续G3值0.5/31曲线最高阶次f=f(x,y,z)=aX n+.的n56少8少1232曲线最低阶次f=f(x,y,z)=aX n+.的n11133边最高阶次 f=f(x,y,z)=aX n+.的 n581234边最低阶次 f=f(x,y,z)=aX n+.的 n11135曲线波动NONO36面波动NONO37曲线重复节点大于（以便可删掉）0.010. 0250. 0538边重复接点大于（以便可删掉）0.010. 0250. 0539持征曲面重复节点大于（以便可删掉）0.010. 0250. 0540曲线自相交小于0.0010. 010. 1mm41曲线相交尖角最小夹角（大于）2度22042可更新边界YESYESYES43曲线最小半径大于0.1 mm0.20. 544曲面顶点夹角大于