6-1齿轮点云建模

ByYushen基于中望3D与中望CAD的CADCAM技术项目六点云建模任务一齿轮点云建模任务二不规则零件点云建模项目六点云建模知识目标：1.了解逆向建模的基本原理；掌握逆向建模的基本方法；2.了解点云生成原理，掌握截面线建模的基本方法；3.进一步理解直齿轮基本参数和其他参数，掌握齿轮建模的基本方法；能力目标：4.能够根据点云特点建立坐标系；5.能够运用截面线方法建立产品模型；6.能够用多种方法解决截面线建模失败的问题；素质目标：7.通过逆向建模过程中不同结构使用不同建模方法，提高解决实际问题的能力；8.通过不同方法建模对比，培养工程思维。任务目标ByYushen01任务导入瑞尔鑫公司为修复某减速器，将减速器齿轮用三维扫描仪进行扫描，得到stl文件，请根据扫描文件建立齿轮的三维模型，并生成工程图。ByYushen02任务分析点云是逆向工程中通过三维扫描仪等测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合，中望3D可以通过点云重新建立产品适量模型。建模过程一般有建立坐标系、适量建模、生成工程图等几个步骤：本例通过点云中的一个特征圆建立坐标系；建模时由于点云有一定误差，利用截面线建模不能满足精度要求，必须调用内置库文件，对于一些不太重要的结构可以直接使用截面线建模；工程图中保证重要尺寸的标注，对于不重要尺寸一般要进行数值圆整。具体步骤分解如下：ByYushen03任务步骤建立坐标系绘制齿轮造型完成CAD工程图建立坐标系03任务步骤a.导入stl文件：双击桌面图标，打开软件中望3D。建立多文件，进入设计界面，单击【点云>输入>

】，在【选择文件输入…】对话框选择地址和文件，单击【打开】；03任务步骤建立坐标系b.绘制线框：单击【线框>绘图>圆】，在【圆】对话框中选择三点模式，捕捉如图所示同一圆上的三点，绘制一个圆；注意：选择轮廓清晰的圆点云，尽量增大三点间距。【圆】对话框建立坐标系03任务步骤c.建立基准坐标系：单击【线框>基准面>】，选择几何体模式，实体栏自动捕捉上一步绘制的圆心；【方向>X点】选取【两者之间】（如图一），分别单击如图所示键槽线的两个端点，两次确定后即建立如图所示基准CSYS2坐标系（如图二）。注意：由于扫描误差，生成的stl文件一般需重新建立新坐标系，新坐标系应根据零件特征建立。通过【视觉管理器>基准面>局部显示】控制新建立的坐标系是否显示，同样【全局显示】可控制【默认CSYS】的显示与否。图一图二03任务步骤a.建立基准面：单击【查询>测量>测量】，在【测量】对话框中：选择CSYS2坐标系，单击齿轮两侧面上的点，查看Z轴距离投影为26；单击【造型>基准面>基准面】，在【基准面】对话框中：模式几何体；选择CSYS2坐标系中的XY面，偏移-13；建立平面1。绘制齿轮03任务步骤绘制齿轮b.生成截面线：单击【点云>创建曲线>】，在【截面线】对话框中选择导入的点云模型，基准面选择平面1，确认即得到平面1的截面线；同样操作得到CSYS2坐标平面XZ的截面线。DV工具栏隐藏点云。03任务步骤绘制齿轮

c.齿轮毛坯：平面1建立草图：用绘制齿顶圆φ114和中心圆φ32；单击【草图>参考>】，在【参考】对话框中选择三个轮毂槽，确认，右击将参考线转化为实线；【绘图】绘制三条键槽线。完成后退出草图。注意：圆φ114和φ32为关键尺寸，有误差时必须直接修改尺寸标注；其余不重要尺寸可以直接使用参考线。【拉伸】对称拉伸13；【倒角】两侧倒角1。注意：如果拉伸造型失败可更换草图建模方式或降低建模公差。03任务步骤绘制齿轮d.绘制齿轮：经测量，齿轮参数为齿数z为55，齿顶圆da为114mm，计算得模数m=da/(z+2)=2mm。验证齿底圆df=da-2.5m=105mm，为渐开线标准直齿圆柱齿轮。单击【工具>库>圆柱齿轮】，在【圆柱齿轮】对话框中：【插入点】选择CSYS2坐标原点；【方向】选择【中心线】，在【中心线】对话框中选择齿轮毛坯的外圆柱面；其余参数如图所示；观察绘制的齿轮与毛坯重合即可确认。【造型>编辑模型>相交实体】得到两个实体的相交实体。想一想：此处绘制齿轮为什么不用草图参考线拉伸的方法？03任务步骤造型完成a.绘制草图：CSYS2坐标系XZ平面建立草图，【草图>绘图>绘图】命令绘制如图所示单边线框（直线与圆弧转换单击转换点两次）；【镜像】到另一边，镜像线转化为虚线；退出草图。03任务步骤造型完成b.完成造型：【旋转】刚绘制的草图，差运算；【圆角】轮毂三个槽孔两面轮廓线，半径为1.03任务步骤造型完成c.调整坐标：单击【造型>基础编辑>移动】，在【移动】对话框中：选择对齐坐标移动；实体选择创造的齿轮；起始坐标选CSYS2，目标坐标选默认CSYS，完成。注意：DV工具中的视图为默认CSYS坐标系，将绘制的模型与默认CSYS坐标系对齐可以为后续装配和工程图提供方便。03任务步骤a.配置三视图：右击绘图区，在快捷菜单中选取【2D工程图】，【默认】模板，【确认】，进入2D工程图界面；对话框【标准】：视图选【俯视图】，其余缺省设置，合适位置单击，得到主视图；【布局>视图>全剖视图】得到俯视图；设置左视图属性，格式刷到主视图，结果显示如图所示；输出DWG格式文件。属性设置和图形输出参见项目三任务一。CAD工程图03任务步骤CAD工程图b.CAD工程图：双击桌面图标，打开中望CAD机械版，打开刚刚生成的模型文件，与项目一任务二操作相同，流程如下：调入图幅TF：A4、横置、参数栏圆柱齿轮1；快速选择QSE：线宽0.18为图层3，0.25为图层1；所有元素颜色、线型、线宽均随层；整理图形：注意图形旋转90°；尺寸标注；输出图纸。素养园地：工程思维，持续提升工程思维的核心在于综合运用所学的科学原理、技术手段和数学工具来解决实际问题。这种思维方式要求个体具备广博的知识基础，能够跨学科思考，融合不同领域的理论与方法。例如，通过三维扫描获得点云，通过点云处理建立产品模型，通过模型创新获得满足需求的产品，这一方法强调产品设计是在一定基础上进行的，只有站在巨人的肩膀上向上提升，才能方便快捷地到达新的高度。逆向建模，是不是很方便，这可不是抄袭，我们的创新和创造从来都不是从零开始的。逆向设计只是提供了一种解决问题的手段和方法，建模成功后还在进行恰当的创新设计哟。04知识链接点云重建方法中望3D提供两种方法从点云数据重建实体或重建STl模型重建曲面。方法一使用“拟合面”命令将点云数据直接转换成曲面。这种方法适用于难以通过建模的方式实现重建的复杂实体。另一种方式是首先根据STL模型重建曲线结构，然后通过建模方式重建曲面或实体。对于一些规则的或机械的实体，使用自动的方法可能得不到正确的结果。需要通过手动的方法重建造型。这种方法首先需要得到结构曲线，然后使用建模方法重新造型。中望3D提供几种方法获取结构曲线。注意：由于这些工具仅支持STL模型，如果有点云数据，您需要先将数据转成STL模型。04知识链接点云重建方法1)【点云>创建曲线>截面线】此命令创建STL模型截面之间的交叉曲线。2)【点云>创建曲线>跟踪区域】此命令在STL模型上根据具有极限角的种子面输出区域的边界曲线。如图6-1-2所示，当指定一个种子面后，系统会搜索面法向到种子面法向低于极限角度的面，跟踪相邻的区域以及输出边界曲线。a)跟踪区域定义b)跟踪区域操作04知识链接点云重建方法命令操作：面：指定一个种子面，用来定义搜索区域，并作为一个参考来确定限制角度。限制角度：指定一个角度来定义搜索区域。自定义方向：一般情况下，系统会使用种子面的法向作为定义限制角度的参考。当勾选此项时，用户可以指定新的“参考向量”作为参考，而不是面法向来定义限制角度。3)【点云>创建曲线>追踪尖锐边】这个命令自动找出在STL网格中的所有尖锐边，将它们连接成NURBS曲线，如图6-1-3。图6-1-3跟踪尖锐边04知识链接点云重建方法4)【点云>创建曲线>测地线路径】使用这个命令生成STL模型上所选的两点之间最短的曲线。根据这一点，可以经过STL模型快速获取曲线，如图6-1-4。图6-1-4测地线路径注意：1)在不同STL模型上选择的点不能与测地线路径相连；2)只有STL的节点可以被定义为开始点或结束点。04知识链接点云重建方法5)【点云>创建曲线>追踪轮廓】根据基准面指定的方向，使用这个命令提取STL模型的轮廓为3D轮廓线。然后可以将这些轮廓投影到一个平面上，并用它来重建曲面。如图6-1-5，追踪轮廓提取出来的轮廓会在S