proe软件的逆向工程产品设计

2013-08-10 by:机械设计培训组来源:仿真在线

proe软件的逆向工程产品设计

1 逆向工程的应用范围及结构体系

在工业领域,往往会碰到根据模型或实物来构建其三维数字模型的需求。这就用到了逆向工程技术,逆向工程(Reverse Engineering)也称反求工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量即数字化采样,然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD 数字模型,从而实现产品设计与制造的过程。

逆向工程在工业制造领域的实际应用主要包括以下几个方面:

(1)对产品外形美学有特别要求的领域,由于设计师习惯于依赖3D 实物模型对产品设计进行评估,因此产品几何外形通常不是应用CAD 软件直接设计的,而是首先制作全尺寸的木质或粘土模型,然后利用逆向工程技术重建产品数字化模型;

(2)当设计需经实验才能定型的工件模型时,通常采用逆向工程的方法;

(3)损坏或磨损零件的还原,以便修复或重制;

(4)产品的检测,例如检测分析产品的变形,检测焊接质量等,以及对加工产品与三维数字化模型之间的误差进行分析。在制造业中,逆向工程已成为消化吸收新技术和二次开发的重要途径之一。作为改进设计的一种重要手段,它有效地加快了新产品响应市场的速度。同时,逆向工程也为快速原型提供了很好的技术支持,成为制造业信息传递重要而简洁的途径之一。

逆向工程系统主要由三部分组成:产品实物几何外形的数字化、CAD 模型重建、产品或模具制造。逆向工程中的关键技术是数据采集、数据处理和模型的重建。

(1)数据采集

数据采集是逆向工程的第一步,其方法的得当直接影响到是否能准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据,影响到重构的CAD 实体模型的质量,并最终影响产品的质量。

(2)数据处理

对于获取的一系列点数据在进行CAD 模型重建前,必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等处理。

(3)模型重建

将处理过的测量数据导入CAD 系统,依据前面创建的曲线、曲面构建出原型的CAD 模型。

2 在proe 软件中的模型重建

2.1 导入测量数据文件

在proe 软件(下文中的操作步骤适用于PR0/E2001 版本)中新建一个Part 文件,在主界面点击菜单Insert-Date from File…,选择电话听筒的数据文件导入proe 中。

2.2 根据数据文件建立轮廓曲线

因为电话听筒从结构上应为上下壳组装而成,而通常外观模型做成一个整体,测绘出的数据文件也为完整的电话听筒外形。分析导入的数据文件,找出电话听筒上下壳的分型面,利用proe 中的拉伸曲面功能Feature-Create-Surface-New-Exturde 绘制分型面,利用曲线绘制的Sketch、Projected 命令绘制出电话听筒的外形轮廓曲线。在此步先绘制上壳部分轮廓曲线,如图2 所示,图中曲面为分型面,暗黄色曲线为轮廓曲线。

2.3 绘制基准点

在proe 中常用的绘图步骤为建立点-线-曲面-实体。利用已经建立的轮廓曲线和导入的数据曲线,绘制电话听筒的外形曲线。首先在轮廓曲线上绘制基准点,常用的方法为绘制多个基准平面将导入的数据曲线分隔成若干段,以保证能截取主要的外形曲线。为减少绘图特征,一般绘制转折拉伸曲面来代替基准平面的作用。利用proe 中的点绘制命令Curve X Srf(曲线和曲面的交点),获得转折拉伸曲面与轮廓曲线的交点,作为后续绘制外形曲线的基准点。

2.4 曲线重建

以绘制的拉伸平面作为绘图基准面,以轮廓曲线上的点为基准点,参考导入的数据曲线外形,利用proe 的曲线绘制命令Sketch 绘制听筒的外形曲线。在曲线绘制时需要注意的是并非要完成忠实于导入的数据曲线,数据曲线只是提供参考作用,设计者更多需要留意的是曲线的质量,以及曲线对后续构建的曲面质量的影响。

2.5 曲面重建

利用已经绘制好的轮廓曲线和外形曲线,应用proe 中最常用的Boundaries 边界曲面绘制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 绘制听筒的外形曲面。在利用Boundaries曲面绘制上部的曲面时,需要对上部中心的轮廓线边界定义(Bndry conds)为法向(Normal)于绘图平面(Sketching plane),以保证曲面镜像(Mirror)后的顺滑。绘制得如图5 所示曲面。

按2.2、2.3 和2.4 所介绍的方法绘制听筒下半部分轮廓曲线、基准点和基准曲线,然后应用proe中的Boundaries 边界曲面绘制功能Feature-Create-Surface-New-Advanced-Boundaries-Blended surf 绘制听筒的下半部分外形曲面,听筒靠耳部位运用旋转曲面功能Create-Surface-New-Revolve绘制完成。合并所绘制的曲面Create-Surface-Merge。在已完成的曲面上倒圆角修饰Feature-Create-SolidRound。在proe 中对于形状对称的零件的绘制,通常先完成零件一半特征的绘制,然后再利用镜像(Mirror)命令将绘制好的图形特征对称复制,得到完整的零件。将绘制完成的曲面以基准面DTM1 为镜像基准面做镜像拷贝Feature-Create-Surface-Transform-Mirror-Copy。再将镜像前的曲面和镜像后的曲面做合并处理Create-Surface-Merge,这样就得到一个完整的电话听筒外形封闭曲面。 2.6 实体重建

将2.5 中所完成的封闭曲面生成实体,Feature-Create-Solid-Protrusion-Use Quilt,选择封闭曲面,生成所示电话听筒外形实体图。以分型曲面为基准将实体分为上、下2 个零件,Feature-Create-Solid-Cut-Extrude,分别另存文件名。然后再对分解开的2 个实体零件做薄壳处理Feature-Create-Solid-Shell,得到听筒上下壳体零件,其内部结构不再做介绍。

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