【正文】 he process of designing. In the process of building model, the problem of blendsurface error and join surface has been resolved ， which has been resolved on higher level. In the specific reverse design, I used different plans in order to build good surface model and got good surface model in the end ,after facing many times of failure and correcting them. Key words ： Reverse Engineering； hood。沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本文主要介紹了基于 CATIA 軟件將汽車發(fā)動機(jī)蓋板數(shù)據(jù)點(diǎn)云通過逆向工程技術(shù)設(shè)計成零件實(shí)體的過程，以及其數(shù)控模擬加工。 在具體逆向設(shè)計中，為了建好曲面模型，運(yùn)用了不同的方案，經(jīng)過多次的失敗和改正后，最終獲得了較好的曲面模型。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） III 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的 規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。廣義的逆向工程是消化和吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列工作方法的技術(shù)組合，它包括影像逆向、軟件逆向和實(shí)物逆向等三個方面。 一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，主要包括以下幾個內(nèi)容： （ 1） 新零件的設(shè)計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計。 由下圖 可了解逆向工程的整個產(chǎn)品的 開發(fā)過程?？梢哉f，逆向工程是CAT/CAD/CAM/CAE 等先進(jìn)的計算機(jī)輔助技術(shù)集成應(yīng)用的一個典型例子。因而，高效、高精度地實(shí)現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采集，是逆向工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一，是逆向工程中最基本，最不可缺少的步驟。因此，如何取得較佳的物體表面數(shù)據(jù)，一直是逆向工程的一個主要研究內(nèi)容。根據(jù)測量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法基本上可分為兩大類，即接觸式與非接觸式。 ①因接觸式探頭發(fā)展已有幾 十年，其機(jī)械結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，故有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。 ①不必做探頭半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是工作表面的位置。 ①采集精度應(yīng)滿足工程的實(shí)際需要，如汽車工業(yè)，其最終的整體符合精度不能低于 mmm/ 。 ⑤降低測量成本。 CATIA 廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，從航空、汽車、造船、通用機(jī)械到電子電器、生活用品。圖 所示為包含了所有 CATIA V5 模塊的菜單。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 機(jī)械設(shè)計 圖 所示，“形狀”子菜單中包含了 CATIA 曲面造型的模塊，包括能夠創(chuàng)建 A級曲面的自由曲面造型、汽車 Class A、汽車車身緊 固件設(shè)計、在二維圖片上描畫曲線的早圖跟蹤器、處理從三坐標(biāo)測量儀生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)字化外形編輯器，以及后續(xù)重建曲面的快速曲面重建模塊、在點(diǎn)云數(shù)據(jù)上直接造型的外形雕刻，還有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中普遍應(yīng)用的創(chuàng)成式外形設(shè)計等模塊。 圖 數(shù)控加工 圖 所示，“數(shù)學(xué)模型”子菜單中包含許多 DMU 模塊，如數(shù)字樣機(jī)漫游器、檢沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 查數(shù)字樣機(jī)尺寸和干涉的空間分析模塊、運(yùn)動機(jī)構(gòu)仿真模塊和拆裝模擬等模塊。 圖 所示，“知識工程”，是 CATIA V5 的 精髓之一。產(chǎn)品的逆向曲面重構(gòu)的過程如下圖 所示。 由曲線構(gòu)造曲面的方法 （ 1） 旋轉(zhuǎn)曲面：一輪廓曲線繞某一軸線旋轉(zhuǎn)某一角度而生成的曲面。 （ 4） 掃描面：截面發(fā)生曲線沿一條、二條、或三條方向控制曲線運(yùn)動、變化而生成的曲面。掃描曲面涵蓋的范圍很廣，從簡單的平面到不同截面所組合而成的曲面等，都能用掃描曲面來表示，工業(yè)產(chǎn)品的外形絕大多數(shù)是由一般形狀簡單的曲線或曲面所組成，因此，這些曲面大部分都能表示成掃描曲面。 （ 4） 變厚度偏移曲面：在原始曲面的角點(diǎn)處，沿該點(diǎn)曲面法矢量方向偏移給定值而得到的曲面。 （ 8） 拓?fù)溥B接曲面：把具有公共邊界線的兩個曲面進(jìn)行拓?fù)湎嗉雍蟮那妗? ①點(diǎn)及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的高效率。 ⑤多樣化檢測工具（曲率分析、連續(xù)分析、距離分析）。 DSE數(shù)字編輯器模塊 （ 1） 此模塊在 CATIA 逆向工程中的主要功能 GSD通用曲面造型模塊 （ 1） 此模塊在 CATIA 逆向工程中的主要功能 將數(shù)字編 輯器或快速曲面重建模塊提取或生成的特征線或線框，在 GSD 模式下重新構(gòu)面，生成高精度和高質(zhì)量的曲面。 對部分細(xì)節(jié)優(yōu)化。 誤差檢測。 引擎蓋的建模方法 引擎蓋的建模方法有兩種即整體法和對稱法。其優(yōu)點(diǎn)是工作量小，得到的零件對稱性好，其缺點(diǎn)是對稱面不容易找到，對稱后的零件精度差。 （ 2）材料的選擇 目前車身一般采用低碳鋼，一般用 厚度 ～ 的冷扎鋼板 ,含碳量相當(dāng)于 8～ 10 號鋼，抗拉強(qiáng)度 270MPa,這類鋼板即車身常用的普通鋼板。 第 1 步：進(jìn)入 CATIA 中的 DSE 數(shù)字編輯器模塊。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 第 3 步：用鼠標(biāo)中鍵 +鼠標(biāo)右鍵在視圖中旋轉(zhuǎn)此點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，以便仔細(xì)觀察。沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 圖 第 6 步： 三角網(wǎng)格化點(diǎn)云 單擊 按鈕并選擇點(diǎn)云，進(jìn)行三角網(wǎng)格化，在對話框選項設(shè)置如圖 所示，點(diǎn)擊【 OK】按鈕生成圖如下圖 網(wǎng)格面。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 3D曲線對話框 曲面的所有特征曲線完成后如圖 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 曲面特征曲線 3 步：創(chuàng)建曲面 ( 1 ) 進(jìn)入逆向曲面重建模塊單擊 按鈕，按照如下圖 所示對話框選擇邊界和穿越點(diǎn)。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 第 4 步：連接曲面 （ 1）單擊 按鈕，按照如下圖 所示對話框設(shè)置選項。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 發(fā)動機(jī)蓋 板空的制作 （ 1） 進(jìn)入逆向曲面重建模塊，單擊 按鈕，選擇草圖為輪廓，限制 1 選擇直到元素，如下圖 所示沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 圖 確認(rèn)無誤后點(diǎn)擊 按鈕，其結(jié)果如下圖 。 圖 （ 2）確定無誤后點(diǎn)擊 按鈕完成，結(jié)果如 下圖 所示的曲面 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 圖 （ 3） 單擊 按鈕，按照下圖 選擇要接合的元素。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 圖 實(shí)體效果圖 (方法二）點(diǎn)云的再處理 對起凸 包的點(diǎn)云刪除，然后再補(bǔ)洞。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 綜合比較兩種方法，顯然方法二比較簡單易于操作，而且舉例分析誤差較小，所以可以采用方法二。另外，板面上的通孔可用鏜孔工藝制造。同法處理頂模，用以壓鍛出符合要求的板塊。單擊建立生料按鈕 ，如圖 所示。 圖 在模型樹中雙擊 ，彈出來的零件加工動作對話框 ，如下圖 所示。 ⑷在返回的 Part Operation 對話框中單擊 按鈕，在工作窗口中的模型樹中雙擊毛坯零件，系統(tǒng) 返回 Part Operation 對話框，完成加工毛坯零件設(shè)定。 單擊 選項卡，然后單擊“粗銑 ” 對話框中的目標(biāo)零件感應(yīng)區(qū)，在圖形區(qū)選擇整個目標(biāo)加工零件作為加工對象，系統(tǒng)會自動計算出一個加工區(qū)域，雙擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)返回到“粗銑 ” 對話框。 設(shè)置刀具參數(shù)如下： 在“粗銑 ” 對話框中選空 復(fù)選框。 在“粗銑 ” 對話框中單擊 選項卡，在“粗銑 ” 對話框的 選項卡中設(shè)置如圖 所示的參數(shù)。在 下拉表中選擇 HSM 渦旋 選項。單擊 選項卡，然后在 下拉表中選擇 階度長度 選項，在 文本框哄輸入 3mm。 ⑹定義進(jìn)刀 /退刀路徑。 ③在 區(qū)域中的列表框中選擇 選項，然后單擊 按鈕。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 53 圖 換刀 ⑴在特征樹中選擇 節(jié)點(diǎn)，然后選擇下拉菜單中的“ Machining Operations”功能中的 Sweeping 命令，在 換刀 .2 后插入一個等高線加工步驟，系統(tǒng)彈出如圖 所示的“精銑 ” 對話框。 進(jìn)入刀具參數(shù)選項卡，在“精銑 ” 對話框中單擊 選項卡，然后點(diǎn)擊 按鈕，選擇圓錐銑刀為加工刀具。 圖 精銑進(jìn)給率參數(shù) 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 55 ⑸定義刀具路經(jīng)參數(shù)。 ⑹定義進(jìn)刀 /退刀路徑。 圖 精銑刀具路線 ⑴單擊 按鈕，選擇 ，系統(tǒng)計算彈出“換刀 .1” 對話框，如圖 所示。 模擬加工完成后，如圖 。 圖 選項對話框 生成 NC 數(shù)據(jù) 在特征樹中點(diǎn)選 ，然后點(diǎn)擊 以批次方式產(chǎn)生 NC 碼 命令，系統(tǒng)彈出如圖 所示對話框。再在“ 原點(diǎn)方式 ”下拉欄中，選擇“ 由機(jī)具 ”，其余默認(rèn)，如下圖 。然后在其中的下拉列表中選擇“ fanuc16b”（如圖 所示）。 記得剛接到畢設(shè)題目時，由于對逆向建模和數(shù)控加工不是很了解，有些茫然不知所措。 在使用 CATIA 軟件逆向曲面建模的過程中，總結(jié)了以下幾個問題： 的方法，使用多截面線利用曲線投影 ，再利用多截面曲面 功能，雖然能鋪出曲面，但是由于邊界不好導(dǎo)致有時鋪出的曲面有尖角，或出現(xiàn)所鋪曲面有波浪型曲面，并且距離分析差距較大。 對兩曲面進(jìn)行橋接時，常常會出現(xiàn)橋接面發(fā)生變形或者產(chǎn)生尖角，對于解決這一現(xiàn)象首先要確定要橋接的兩曲面的邊端是否對稱，其次在選取完兩曲面后要確定引導(dǎo)線方向的正確；經(jīng)過多次的使用我發(fā)現(xiàn)橋接時，還可以有一些細(xì)節(jié)的調(diào)整，例如調(diào)整橋接曲面的張度等。在曲面模型制作過程中，由于時間關(guān)系，曲面精度還不是足夠理想，以后可以通過對制作方法的優(yōu)化，提高整體曲面質(zhì)量。 唐老師 平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計中都給予了我悉心