基于UG的汽车指示灯罩反求设计

基于UG的汽车指示灯罩反求设计摘要随着汽车在我国的逐渐普及，汽车饰件的反求也越来越受到重视。汽车饰件是影响汽车内部美观性的重要因素。利用逆向软件ug对汽车灯罩点云数据进行处理整个步骤进行了研究，给出反求设计的工作流程，并介绍逆向软件ug在逆向工程中的应用。关键词：灯罩；ug软件；反求设计Reverse

Design

of

Automobile

Indicating

lamp

Based

on

UGAbstractWiththegrowingpopularityofthecarsinourcountry,automotivetrimthereverseisalsomoreandmoreattentionto.Automotivetrimisinfluencecarinteriorbeautifulsexofimportantfactor.Usingreversesoftwareugtoautomobilelampshadepointclouddataforprocessingthestepsarestudied,andtheworkingprocessofthereversedesign,andintroducethereversesoftwareuginthereverseengineeringapplication.Keywords：chimney；Ugsoft-ware；Reversedesign目录1引言 11.1绪论 11.2反求工程简介 11.4UG软件简介 22设计方案与步骤 42.1总体设计思路 42.2移动点集至坐标原点 42.2.2绘制直线 42.2.3投影曲线 52.2.4修剪角 62.3绘制汽车指示灯罩截面线 82.3.1绘制椭圆 82.3.2桥接曲线 82.4绘制汽车指示灯罩轮廓面 102.4.1隐藏点和互换隐藏 102.4.3创建从点云曲面 112.4.4创建延伸规律特征 112.4.5创建拉伸片体特征 122.4.6创建扫掠曲面并恢复隐藏对象 132.5绘制汽车指示灯罩体 132.5.1创建修剪和延伸特征 132.5.2创建画倒圆特征 142.5.3修剪片体 152.5.4创建拉伸片体特征 152.5.6修剪片体 162.5.7创建抽壳特征 162.5.8创建替换面特征 173结论 19主要参考文献： 20附录A 21致谢 22-1引言1.1绪论随着汽车在我国的逐渐普及，汽车饰件的反求也越来越受到重视。汽车饰件是影响汽车内部美观性的重要因素。利用逆向软件ug对汽车灯罩点云数据进行处理整个步骤进行了研究，给出反求设计的工作流程，并介绍逆向软件ug在逆向工程中的应用。1.2反求工程简介反求工程（ReverseEngineering,RE）是指在已经有了物理原型的情况下，通过一套软件解决方案，将物理原型数据转换成数组化的设计数据，以保证最终生产数的零件与物理模型一致，设计流程，如图1-1实物或模型实物或模型生成CAD模型数据获取模型重构图1-1反求工程技术的研究对象多种多样,所包含的内容也比较多,主要可以分为以下三大类:①实物类:主要是指先进产品设备的实物本身;②软件类:包括先进产品设备的图样,程序,技术文件等;③影像类;包括先进产品设备的图片,照片或以影像形式出现的资料.反求工程（逆向工程）一般可分为四个阶段：第一步:零件原形的数字化通常采用三坐标测量机(CMM)或激光扫描仪等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。第二部:从测量数据中提取零件原形的几何特征按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具有的设计与加工特征。第三部:零件原形CAD模型的重建将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接获取零件原形表面的CAD模型。第四部:重建CAD模型的检验与修正采用根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的逆向工程设计要求。1.4UG软件简介UG(Unigraphics)是当今世界应用最广泛的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，广泛应用与航空、航天、汽车和家用电器等制造领域。UG逆向造型的基本技巧UG的逆向造型遵循：点→线→面→体的一般原则由于在设计过程中，并不是所有的点都要选取的，因此，在确定基本曲面的控制曲线时，需要找出哪些点或线是可用的，哪些点或线是一些细化特征的，需要在以后的设计中用到，而不是在总体设计中就体现出来的。一、测点测点之前规划好该怎么打点。由设计人员提出曲面打点的要求。一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些，平滑的地方则可以稀一些。由于一般的三坐标测量机取点的效率大大低于激光扫描仪，所以在零件测点时要做到有的放矢。值得注意的是除了扫描剖面、测分型线外，测轮廓线等特征线也是必要的，它会在构面的时候带来方便。二、曲线拟合(1)点整理连线之前先整理好点，包括去误点、明显缺陷点。同方向的剖面点放在同一层里，分型线点、孔位点单独放一层，轮廓线点也单独放一层，便于管理。通常这个工作在测点阶段完成，也可以在UG软件中完成。一般测量软件可以预先设定点的安放层，一边测点，一边整理。(2)点连线连分型线点尽量做到误差最小并且光顺。因为在许多情况下分型线是产品的装配结合线。对汽车、摩托车中一般的零件来说，连线的误差一般控制在0.5mm以下。连线要做到有的放矢，根据样品的形状、特征大致确定构面方法，从而确定需要连哪些线条，不必连哪些线条。连线可用直线、圆弧、样条线（spline）。最常用的是样条线，选用“throughpoint”方式。选点间隔尽量均匀，有圆角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圆角。(3)曲线调整因测量有误差及样件表面不光滑等原因，连成spline的曲率半径变化往往存在突变，对以后的构面的光顺性有影响。因此曲线必须经过调整，使其光顺。调整中最常用的一种方法是EditSpline,选Editpole选项，利用鼠标拖动控制点。这里有许多选项，如限制控制点在某个平面内移动、往某个方向移动、是粗调还是细调以及打开显示spline的“梳子”开关等。另外，调整spline经常还要用到移动spline的一个端点到另一个点，使构建曲面的曲线有交点。但必须注意的是，无论用什么命令调整曲线都会产生偏差，调整次数越多，累积误差越大。误差允许值视样件的具体要求决定。三、曲面重构运用各种构面方法建立曲面，包括ThoughCurveMesh、ThoughCurves、Rule、Swept、Frompointcloud等。构面方法的选择要根据样件的具体特征情况而定。笔者最常用的是ThoughCurveMesh，将调整好的曲线用此命令编织成曲面。Thoughcurvemesh构面的优点是可以保证曲面边界曲率的连续性，因为Thoughcurvemesh可以控制四周边界曲率（相切），因而构面的质量更高。而Thoughcurves只能保证两边曲率，在构面时误差也大。假如两曲面交线要倒圆角，因Thoughcurvemesh的边界就是两曲面的交线，显然这条线要比两个ThoughCurves曲面的交线光顺，这样Blend出来的圆角质量是不一样的。初学逆向造型的时候，两个面之间往往有“折痕”，这主要是由这两个面不相切所致。模具设计与制造解决这个问题可以通过调整参与构面（Thoughcurvemesh）曲线的端点与另一个面中的对应曲线相切，再加上Thoughcurvemesh边界相切选项即可解决。只有曲线相切才能保证曲面相切。另外，有时候做一个单张且比较平坦的曲面时，直接用点云构面（frompointcloud）更方便。但是对那些曲率半径变化大的曲面则不适用，构造面时误差较大。有时面与面之间的空隙要桥接（Bridge），以保证曲面光滑过渡。在构建曲面的过程中，有时还要再加连一些线条，用于构面。连线和构面经常要交替进行。曲面建成后，要检查曲面的误差，一般测量点到面的误差，对外观要求较高的曲面还要检查表面的光顺度。当一张曲面不光顺时，可求此曲面的一些Section，调整这些Section使其光顺，再利用这些Section重新构面，效果会好些，这是常用的一种方法。构面还要注意简洁。面要尽量做得大，张数少，不要太碎，这样有利于后面增加一些圆角、斜度、增厚等特征，而且也有利于下一步编程加工，刀路的计算量会减少，NC文件也小。四、实体重构当外表面完成后，下一步就要构建实体模型。当模型比较简单且所做的外表面质量比较好时，用缝合增厚指令就可建立实体。但大多数情况却不能增厚，所以只能采用偏置（Offset）外表面。用Offset指令可同时选多个面或用窗口全选，这样会提高效率。对于那些无法偏置的曲面，要学会分析原因。一种可能是由于曲面本身曲率太大，偏置后会自相交，导致Offset失败（有些软件的算法与此算法不同，如犀牛王就可Offset那些会产生自相交的曲面），如小圆角；另一种可能是被偏置曲面的品质不好，局部有波纹，这种情况只能修改好曲面后再Offset；还有一些曲面看起来光顺性很好，但就是不能Offset，遇到这种情况可用ExtractGeometry成B曲面后，再Offset，基本会成功。偏置后的曲面有的需要裁剪，有的需要补面，用各种曲面编辑手段完成内表面的构建，然后缝合内外表面成一实体（solid）。最后再进行产品结构设计，如加强筋、安装孔等。2设计方案与步骤2.1总体设计思路首先分析数据采集点的组成，将点集移动至坐标原点，然后绘制指示灯截面线，应用拉伸丶规律延伸等特征功能生成灯罩侧面，应用扫掠曲面特征功能生成灯罩台阶面，应用点云生成曲面功能创建灯罩顶面，通过画倒圆，创建出灯罩外形轮廓曲面，裁剪多余片体，最后缝合形成灯罩实体后进行抽壳。2.2移动点集至坐标原点2.2.1打开文件名为bolikedian.prt的文件，如图2-1图2-12.2.2绘制直线在【曲线】工具条中选择（直线）图标，出现【直线】对话框，然后在图形中选择蓝色点，在【直线】对话框中(终点选项)下拉框中选择（yc沿yc）选项，在图形中拖动绿色箭头至适当位置，最后在【直线】对话框中取消（关联）复选框前面的勾，确定后完成图2-2图2-22.2.3投影曲线选择菜单中的【插入】/【来自曲线集的曲线】/【投影】命令后选择四条直线，然后在【投影曲线】对话框中（指定平面）区域选择（平面构造器）图标，接着在【平面】构造器对话框中选择（点和方向）图标，选择端点后完成投影曲线，如图2-3所示。图2-32.2.4修剪角在【编辑曲线】工具条中选择（修剪角）图标，选择位置完成修剪角，如图2-4所示图2-4绘制直线选择（直线）图标，然后捕捉直线的中点完成创建直线，如图2-5图2-52.3绘制汽车指示灯罩截面线2.3.1绘制椭圆在【曲线】工具条中选择（椭圆图标），然后在对话框[XC][YC][ZC]栏输入0、0、，在【长半轴】、【短半轴】栏内输入37、26.875完成创建椭圆，然后选择三个黄点，分别创建四个圆弧，如图2-6所示图2-62.3.2桥接曲线选择菜单中的（桥接曲线）图标在对话框中取消（关联）前面的勾，依次桥接另外三组曲线，完成桥接曲线，如图2-7所示。2-7图2.3.3绘制直线选择（直线）图标，出现话框，然后在图形中选择两个淡蓝色点，在图形中拖动绿色箭头指适当位置，所有（关联）复选框前面的勾一律取消完成创建直线，如图2-8所示。图2-82.4绘制汽车指示灯罩轮廓面2.4.1隐藏点和互换隐藏如图2-9和2-10所示图2-9图2-102.4.3创建从点云曲面选择俯视图，然后从电晕对话框中点击确认，完成从点云的曲面，如图2-11所示图2-112.4.4创建延伸规律特征选择延伸规律图标，在（矢量方法）下拉框中选择（ZC）选项，在角度栏输入6.6987，最后点击确认两次，完成规律延伸如图2-12所示。图2-122.4.5创建拉伸片体特征选择拉伸图标，在拉伸对话框中中的【开始距离】、【终点距离】栏输入-1、10，在草图下拉框中【角度】栏输入3.69，确定后完成创建拉伸片体如图2-13所示图2-132.4.6创建扫掠曲面并恢复隐藏对象如图2-14所示。图2-142.5绘制汽车指示灯罩体2.5.1创建修剪和