a級曲面光順原則-資料下載頁
2025-09-25 17:48本頁面
【正文】 的主要功能以及汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，結(jié)合排氣歧管設(shè)計(jì)實(shí)例探討了CATIA曲面造型設(shè)計(jì)的方法和要點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：CAD，曲面造型，汽車設(shè)計(jì) 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：100835X(1999)03005303 1 概述 CATIA是由法國Dassault公司開發(fā)的大型CAD/CAM應(yīng)用軟件，后被美國的IBM公司收購。該軟件運(yùn)行于IBM的工作站上，驅(qū)動系統(tǒng)為VM/CMS。與UG、EUCLID相比，該軟件在曲面造型方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因而廣泛應(yīng)用于航天、汽車等行業(yè)的復(fù)雜曲面造型設(shè)計(jì)中。 汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中很大部分零部件是由一系列復(fù)雜的空間曲面構(gòu)成的，這些曲面是由不同曲率的空間曲面相互連接而成，這種連接既要滿足零件功能、結(jié)構(gòu)的要求，又要光滑過渡，達(dá)到平順、和諧的效果。CATIA軟件的曲面造型技術(shù)為這類零部件的設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)、方便、快捷的手段，使汽車的設(shè)計(jì)更趨完美，設(shè)計(jì)周期越來越短，極大地提高了汽車開發(fā)效率。 2 CATIA曲面造型原理與方法 曲面造型原理 任意空間曲面可以看作是無數(shù)點(diǎn)的集合。如圖1所示，在V方向任意截面上選擇M+1個點(diǎn)為特征頂點(diǎn)，用最小二乘積逼近方法可生成一條曲線，該曲線即為B樣條曲線。同樣，在V方向的不同截面上可生成一組(N+1)條B樣條曲線。用同樣的方法在U方向的不同截面也生成一組(M+1)條B樣條曲線。兩組B樣條曲線的直積可求得B樣條曲面。該曲面即為我們要描述的任意復(fù)雜空間曲面。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 圖1 B樣條曲面 P(U,V)=PijNik(u)Nj1(V)［1］ B樣條曲線特征頂點(diǎn)越多、樣條曲線數(shù)量越多，B樣條曲面與實(shí)際曲面越接近，但同時計(jì)算量也越大［2］。CATIA曲面造型的原理就是基于上述曲面數(shù)學(xué)模型來描述任意空間曲面。在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，一般采用B樣條曲面為雙三次B樣條曲面。 CATIA主要曲面造型方法 CATIA曲面造型技術(shù)主要有規(guī)則曲面造型和復(fù)雜曲面造型兩種。規(guī)則曲面造型，如柱面、球面、管面由旋轉(zhuǎn)、拉伸等方式生成，相對簡單，此處不作介紹；復(fù)雜曲面的造型設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。CATIA軟件中復(fù)雜曲面造型即SURFFREE FORM DESIGN、PATCH、NET等功能提供了十幾種曲面造型方法，根據(jù)其曲面構(gòu)造的方式，分為以下幾類： 1)掃描曲面：發(fā)生線沿“脊線”運(yùn)動掃過形成的曲面； 2)截面驅(qū)動曲面：控制各截面形狀/面積，按“脊線”運(yùn)動形成的曲面； 3)連接曲面：以確定的控制線對兩個曲面倒圓形成的曲面； 4)填充曲面：在已有的曲面圍成的區(qū)域的空白處填充形成的曲面； 5)網(wǎng)格曲面：由一系列縱橫交錯的曲線逼近形成的曲面； 6)規(guī)律描述曲面：對構(gòu)成曲面的某一特征量如角度、半徑、面積等按定義的規(guī)律變化形成的曲面； 7)布爾運(yùn)算曲面：對幾個曲面的布爾運(yùn)算形成的曲面。 復(fù)雜曲面造型是以不同曲線、曲面及各種邊界為約束條件，由一組曲線按一定的規(guī)律運(yùn)動和變化產(chǎn)生的［3］。曲面的質(zhì)量即曲面的光順性取決于曲線的光順性，因此構(gòu)造高質(zhì)量的曲面，必須先構(gòu)造高質(zhì)量的曲線。CATIA提供了REFLECT、COMBINE，PROP等生成光順曲線的強(qiáng)大功能。通過光順處理的曲線構(gòu)造出的光順曲面還可進(jìn)一步借助于曲面上光著色等方法進(jìn)行檢驗(yàn)、修正，使之達(dá)到更滿意的效果。 3 曲面造型設(shè)計(jì)流程 CATIA曲面造型設(shè)計(jì)流程框圖： 下面結(jié)合汽車排氣歧管的設(shè)計(jì)，討論CATIA復(fù)雜曲面造型的過程和各步驟要點(diǎn)。 圖2為要求完成的排氣歧管。具體設(shè)計(jì)時，應(yīng)結(jié)合排氣歧管的功能和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行，步驟如下： 圖2 排氣歧管外型圖 (1)零件分析、曲面分解 按零部件的功能和結(jié)構(gòu)要求對零件進(jìn)行分析，將構(gòu)成零部件整體的曲面分解為基本曲面和過渡曲面?；厩鏋樾纬闪悴考饕喞那?，過渡曲面為配合面或結(jié)合面。排氣歧管整體曲面劃分為4個基本曲面1～4和一個過渡曲面5，如圖2所示。在曲面分解時，應(yīng)使分解的曲面數(shù)量盡可能少。 (2)曲面的設(shè)計(jì) 首先，根據(jù)功能的要求及結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇正確的曲面設(shè)計(jì)方法。其次，按曲面造型方法的要求，構(gòu)造“脊線”和其他約束曲線?！凹咕€”為曲面造型的方向約束線，其他約束線指形狀約束線和邊界條件。確定約束條件時應(yīng)注意：①“脊線”應(yīng)比要生成的曲面長些，以保證生成的曲面足夠大；②“脊線”盡量與其他約束線平行，生成曲面的質(zhì)量較好；③通過“脊線”上任何位置的法線與其他約束曲線的交點(diǎn)不應(yīng)多于2個。對這類封閉型管狀零件，可選其分模面與斷面的交點(diǎn)來生成約束線。對生成的各種約束曲線進(jìn)行評價，滿意后，用SURFNURBS等功能即可構(gòu)建曲面。曲面2的“脊線”和約束曲線如圖3所示。 圖3 曲面約束曲線 (3)曲面質(zhì)量評價 對生成的單個曲面進(jìn)行簡單的上光著色檢查，確認(rèn)生成的曲面平滑、無扭曲變形。 (4)曲面組合，構(gòu)造零部件整體曲面 將前述生成的曲面兩兩連接為一個整體。曲面連接時利用生成的曲面的邊界，用SURF2+FILLET功能作變半徑倒圓，實(shí)現(xiàn)曲面3與曲面4的光滑連接，見圖4所示。 圖4 曲面連接 (5)曲面整體的評價 光順的獨(dú)立曲面連接并不能保證一定能生成光順的整體曲面，因而對整體曲面的評價是保證設(shè)計(jì)零件光順的重要一步。 CATIA曲面造型技術(shù)應(yīng)用于汽車零件復(fù)雜曲面造型設(shè)計(jì)中，使設(shè)計(jì)過程簡化、快捷、精確，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期
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