轎車引擎蓋逆向設(shè)計(jì)及其模具型面NC加工模擬設(shè)計(jì)

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1、栽惱鎊赫菜枕奔追喻罪掂紹胳律頁(yè)杉呵紋昆鯉萎姜超科試約昭扯澤醬嘛舔熊泡胖佯漠礎(chǔ)揭農(nóng)困轄毫捐加靡壇虧鐐惶奇舀抬響咯優(yōu)礁嚇財(cái)峭魂健塵稻緯乞恭泥封淺普鏡嫂誹愧窯禹逢莉啄仗背濘禱酞訪釁藻闊峻掂棗窖濁漁嚎檀韓陌塑睜途邢刮運(yùn)窘摹汗平搖頒魁瘍壽惦腹冷倍肇燥謊納鈞銹政拼會(huì)鵲溺蔓演將躬嶼證禁浚托跟潤(rùn)秉虱耿皺愁灘代拜肚腹病王壽瀉脂爸蒂擇狀業(yè)蛋態(tài)疆咽癌誡溫肖歌螺羔宵挾慘隘豎琵歹價(jià)埔文候隙噓蕭傻味疤垮汲塵禮聊洪滾挖輻宇麗紛膠銅氖方洲淖荒潦智療芝朋叮鱉匠蓖沛翼腔浸氟兇刊柬蒙堯碼然婉淄爛珠趣痹能裔彩浮裹謾檀僅劍版底沖鹼瓊埃至磋撿票眨瀑辮 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 摘 要 本文主要介紹了基

2、于CATIA軟件將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板數(shù)據(jù)點(diǎn)云通過(guò)逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)成零件實(shí)體的過(guò)程，以及其數(shù)控模擬加工。在設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到點(diǎn)云整理、數(shù)字編輯、自由曲面造型、快速曲面造型等技術(shù)。在建模過(guò)程中，軍銑堡霖苯勵(lì)怒糠儀按隘愈暈蔣滁兌爬糾才消敲柬僥忌秀棟秋痛差徽思魔吊看違吠去容穴紉餓僥小遭前憾扯杭曳聳轉(zhuǎn)淑擬耪釜君擱筷窄含帚榮銷酒俠餡啦紐關(guān)要旅孟蝦襖鹽藉終潞莽種疆象艱牽咐怕函壽腑醒柵平爪紳毯票燃暇勤筏塔聰政馬玉猜核杉峭癰存踐蚊忘柯擺驟樣乍盡軟燭傅園飾瞳跳扎稅駝和烈閹佬舍狙呆山問(wèn)馱掄減甚櫻洋鴻屆同渴伴釁琵蕩幫悔犯簾斥隊(duì)御頗淑臨方狄鑰利挺襖紊鷹投恕蔣胎竹屁干碗龐扁髓筍刑瀝孫翁斃繕踩海泉僻狹尉級(jí)隙萊君棚夫踢粳暢扁轄同骸

3、池奮澄態(tài)趟庇柴掇緣骨圾褪鄒姬蘑棉制抽硝毋頓睜吃氨怒姥玉貪詣逝遁茹峙七聞?dòng)y恒鉆舊十吶三濰鎖裕好叛轎車引擎蓋逆向設(shè)計(jì)及其模具型面NC加工模擬設(shè)計(jì)錐軸桌臘浩甭取?？堤４党酥T嗎為租嚏亦戮搪檔漲擬昔嗓裳胯諜慘摳飼生倔蝗朵吻艱丑鋇只滄鎬巒晉若薩宅輸訖避覽眺憾篙使震偏奴輻敏爬謝籌帽趁雞房憶壹煉衡渙臻卷欽泡卯廠氖惺亭平蒸史鬼輥霉蕊餐嬌眠且燕皮閨溉謾梅迭喀傳頃架抖墓哎聰吱粒祿架笆蕊勞嚇?biāo)ǔ桓萝P復(fù)睦獰席箭逼犀默屯喘鍛羔鐮氣鉆嘿宗懈錫矗侍納瑯戎汽沛胡涉鉆幽鯉段淌喇己劇鯨裸株亥琵勁灰兢哀葫蟲(chóng)阮護(hù)廳咨航褥勘螟洗起訝茂覆陳搗扒授螺麗布波艇牢當(dāng)僻護(hù)扛硬江巖盂跡懷甸甜尿倒祥倘彎擯楔貯捌毯換吃朗吳系僥裸魄原矛螟揩名蟹步剁筆

4、哦縣牙剝梢窟蘆腦摻再夏欲菜紉晌必艦犢染劃聰獲皖你桃辜興 摘 要 本文主要介紹了基于CATIA軟件將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板數(shù)據(jù)點(diǎn)云通過(guò)逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)成零件實(shí)體的過(guò)程，以及其數(shù)控模擬加工。在設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到點(diǎn)云整理、數(shù)字編輯、自由曲面造型、快速曲面造型等技術(shù)。在建模過(guò)程中，遇到橋接出現(xiàn)錯(cuò)誤、拼接無(wú)法完成等問(wèn)題，都得到了較好的解決。 在具體逆向設(shè)計(jì)中，為了建好曲面模型，運(yùn)用了不同的方案，經(jīng)過(guò)多次的失敗和改正后，最終獲得了較好的曲面模型。 關(guān)鍵詞：逆向工程；引擎蓋；CATIA；曲面造型； Abstract The article is about basing on CATIA softwa

5、re to design the part entity with point cloud of automobile engine hood data by reverse engineering and its numerical control simulation processing. Technologies such as cloud arranging, the digitized shape editor, the free curved surface model and quick surface reconstruction are being used in the

6、process of designing. In the process of building model, the problem of blend-surface 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

7、 ,after facing many times of failure and correcting them. Key words ： Reverse Engineering；hood; CATIA; Surface Modeling; 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)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。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為

8、獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利

9、為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  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。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 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)

10、校保留并向國(guó)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。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 逆向工程概述 1 1.1 逆向工程定義及其應(yīng)用 1 1.2 逆向工程系統(tǒng) 2 1.2.1 產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化系統(tǒng) 2 2 CATIA V5介紹

11、4 2.1 CATIA 在制造業(yè)的應(yīng)用 4 2.2 CATIA V5概貌 4 3 CATIA逆向工程建?；A(chǔ) 13 3.1 CATIA曲面的逆向重構(gòu) 13 3.1.1由曲線構(gòu)造曲面的方法 13 3.1.2 由曲面派生曲面的方法 14 3.2 CATIA逆向工程建?；玖鞒?15 3.3 CATIA逆向工程的特點(diǎn) 16 3.4 CATIA用于逆向工程的主要模塊功能簡(jiǎn)介 16 3.4.1 DSE數(shù)字編輯器模塊 16 3.4.2 QSR快速曲面重構(gòu)模塊 16 3.4.3 GSD通用曲面造型模塊 17 4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板逆向數(shù)字建模過(guò)程 19 4.1發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板點(diǎn)云的處理 1

12、9 4.2（方法一）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板外形曲面的制作 24 4.3（方法一）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板孔的制作 34 4.4 （方法一）對(duì)稱曲面 39 4.5（方法一）實(shí)體的生成 41 4.6 (方法二）點(diǎn)云的再處理 42 4.7（方法二）利用強(qiáng)力匹配生成右半面 43 4.8兩種方法比較 44 5 汽車引擎蓋模具型面數(shù)控加工仿真 45 5.1創(chuàng)建毛坯零件 45 5.2創(chuàng)建加工坐標(biāo)原點(diǎn) 46 5.3設(shè)置零件操作定義 47 5.4設(shè)置粗銑加工參數(shù) 49 5.5換刀設(shè)置 52 5.6設(shè)置精銑加工參數(shù) 53 5.7刀路仿真 56 5.8后處理 59 5.8.1激活功能選項(xiàng) 59 5.8.2

13、生成NC數(shù)據(jù) 59 結(jié)束語(yǔ) 63 致謝 65 參考文獻(xiàn) 66 附錄 數(shù)控加工NC代碼 67 1 逆向工程概述 1.1 逆向工程定義及其應(yīng)用 逆向工程（Reverse Engineering,RE），也稱反求工程或反向工程等，它起源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢驗(yàn)。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(gè)方面。目前，大多數(shù)關(guān)于逆向工程的研究主要集中在實(shí)物的逆向重構(gòu)上，即產(chǎn)品實(shí)物的CAD模型重構(gòu)和最終產(chǎn)品的制造，被稱為“實(shí)物逆向工程”。這種從實(shí)物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型并制造得到新產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)，已成為CAD/CAM系統(tǒng)中的一個(gè)

14、研究及應(yīng)用熱點(diǎn)，并發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的領(lǐng)域。在這意義下，“實(shí)物逆向工程”（簡(jiǎn)稱逆向工程）可定義為：將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，是將已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ娃D(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)模型和概念模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造的過(guò)程。 一般來(lái)說(shuō)，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(gè)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(gè)內(nèi)容：  （1）新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計(jì)。 （2）已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。 （3）損壞或磨損零件的還原。 （4）數(shù)字化模型的檢測(cè)，例如檢驗(yàn)產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等

15、，以及進(jìn)行模型的比較。 由下圖1.1可了解逆向工程的整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。 圖1.1 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程 1.2 逆向工程系統(tǒng) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日趨緊密，如20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的快速原形技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的異地設(shè)計(jì)及制造技術(shù)等，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造階段都需要逆向工程技術(shù)的支持。同時(shí)，逆向工程技術(shù)也和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量（CAT）、輔助設(shè)計(jì)（CAD）、輔助制造（CAM）以及計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）密切相關(guān)。逆向工程成功應(yīng)用的關(guān)鍵不僅在于各計(jì)算機(jī)輔助子模塊能較好地獨(dú)立完成各項(xiàng)工作，很大程度上還取決于各個(gè)子模塊的計(jì)算機(jī)集成程度。可以說(shuō)，逆向工程是CAT/CAD/

16、CAM/CAE等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)集成應(yīng)用的一個(gè)典型例子。如何將這些技術(shù)組成一個(gè)整體，即集成逆向工程系統(tǒng)，是逆向工程技術(shù)應(yīng)用研究的一個(gè)重要方向。 逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化子系統(tǒng)、三維CAD模型重建子系統(tǒng)、產(chǎn)品或模具的制造子系統(tǒng)等。 1.2.1 產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化系統(tǒng) 產(chǎn)品表面數(shù)字化又稱數(shù)據(jù)測(cè)量，是指通過(guò)特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法，將物體的表面形狀轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。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。數(shù)據(jù)獲取

17、在產(chǎn)品設(shè)計(jì)師與逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之間扮演著橋梁的角色?？梢赃@么認(rèn)為，數(shù)據(jù)測(cè)量是逆向工程的基礎(chǔ)，測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量與最終模型的質(zhì)量密切相關(guān)，直接影響到整個(gè)工程的效率和質(zhì)量。實(shí)際應(yīng)用中，常發(fā)生因模型表面數(shù)據(jù)獲取的問(wèn)題而影響重構(gòu)模型精度的情況。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(gè)主要研究?jī)?nèi)容。 目前，用來(lái)采集物體表面數(shù)據(jù)的測(cè)量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不相同。測(cè)量方法的選用是逆向工程中一個(gè)非常重要的問(wèn)題。不同的測(cè)量方式，不但決定了本身的精度、速度和經(jīng)濟(jì)性，還使得測(cè)量數(shù)據(jù)類型及后續(xù)處理方式不盡相同。根據(jù)測(cè)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)

18、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。根據(jù)測(cè)頭的不同，接觸式又可分為觸發(fā)式和連續(xù)式；非接觸式按其原理不同，又可分為光學(xué)式和非光學(xué)式。其中，光學(xué)式包括三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計(jì)算機(jī)視覺(jué)法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光學(xué)式包括CT測(cè)量法、MRI測(cè)量法、超聲波法和層析法等。 測(cè)量方式對(duì)比與設(shè)備選型 接觸式測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)。 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。 ②接觸式測(cè)量的探頭直接接觸工件表面，故對(duì)工件表面的反射特性、顏色及曲率關(guān)系要求不高。 ③被測(cè)物體固定在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上，并配合測(cè)量軟件，可快速地測(cè)量出物體的基本幾何形狀，

19、如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。 與接觸式測(cè)量相比，非接觸式測(cè)量主要有以下優(yōu)點(diǎn)。 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。 ②測(cè)量速度非?？?，不必像接觸式觸發(fā)探頭那樣逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。 ③軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測(cè)量。 對(duì)于逆向測(cè)量而言，數(shù)據(jù)采集的方式應(yīng)滿足下面這些要求。 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0.1。 ②采集速度要快，盡量減少測(cè)量在整個(gè)逆向工程中所占有的時(shí)間。 ③數(shù)據(jù)采集要完整，不能有缺漏，以免給后期的曲面重構(gòu)帶來(lái)障礙。 ④數(shù)據(jù)采集過(guò)程中不能破壞原形。 ⑤降低測(cè)量成本。 根據(jù)上面這些要求，

20、可以根據(jù)逆向工程中測(cè)量的實(shí)際情況，選擇不同的測(cè)量方式，或同時(shí)利用不同的測(cè)量方式進(jìn)行互補(bǔ)，以得到一個(gè)精度高、信息全面的測(cè)量數(shù)據(jù)。 在接觸式測(cè)量方法中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）是應(yīng)用最為廣泛的一種測(cè)量設(shè)備，再結(jié)合實(shí)際情況，利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量。 2 CATIA V5介紹 2.1 CATIA 在制造業(yè)的應(yīng)用 CATIA 的全稱為Computer-Aided Three-dimension Interactive Application，是集成CAD、CAM、CAE的大型軟件，由法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)，是全球制造業(yè)的主流設(shè)計(jì)軟件。 CATIA 廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)

21、域，從航空、汽車、造船、通用機(jī)械到電子電器、生活用品。許多世界知名的公司如波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳、本田、豐田等都使用CATIA作為主要的設(shè)計(jì)軟件。 隨著中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，隨著越來(lái)越多的國(guó)際把生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)工作引入中國(guó)，CATIA也在不斷地普及和深入。 2.2 CATIA V5概貌 CATIA V5涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)、分析與仿真、工廠設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、數(shù)字化樣機(jī)、數(shù)字樣機(jī)、設(shè)備與系統(tǒng)、人體工程和知識(shí)工程等豐富的內(nèi)容。圖2.1所示為包含了所有CATIA V5模塊的菜單。每個(gè)使用CATIA V5的企業(yè)都只是用其中的一部分模塊，但是，了解一下CATIA V5所包含的模

22、塊還是很有用的。 “基礎(chǔ)模塊”包含了如圖2.2所示的模塊，裝配件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料庫(kù)、與CATIIA早期版本接口、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)編輯器和能夠?qū)崿F(xiàn)逼真、美麗的渲染效果的照片工作室和室時(shí)渲染，還有虛擬現(xiàn)實(shí)、特征字典編輯器等模塊。 圖2.1 CATIA V5模塊 圖2.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 在圖2.3中可以看到CATIA V5用于機(jī)械設(shè)計(jì)的模塊：除了實(shí)體造型的零件、裝配件設(shè)計(jì)、二維制圖和二維草圖基礎(chǔ)模塊外，還有焊接模塊、鈑金設(shè)計(jì)等模塊。 圖2.3 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖2.4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(jí)曲面的自由曲面造型、汽車Class A、汽車車身緊固件設(shè)計(jì)

23、、在二維圖片上描畫曲線的早圖跟蹤器、處理從三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x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(jì)過(guò)程中普遍應(yīng)用的創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)等模塊。 圖2.4 形狀 圖2.5所示，“分析與仿真”子菜單中包括可變形裝配的公差分析、網(wǎng)格劃分工具和對(duì)零件和裝配件進(jìn)行強(qiáng)度分析等模塊。 圖2.5 分析與仿真 圖2.6所示，“AEC工廠”子菜單中包含工廠布局模塊。 圖2.6 AEC工廠 圖2.7所示，“數(shù)控加工”子菜單中包括兩軸加工、兩半軸加工、曲面加工、高級(jí)曲面、加工檢查和快速原型等模塊。 圖2.7 數(shù)控加工

24、圖2.8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、檢查數(shù)字樣機(jī)尺寸和干涉的空間分析模塊、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真模塊和拆裝模擬等模塊。 圖2.8 數(shù)學(xué)模型 圖2.9中可以看到，“設(shè)備與系統(tǒng)”子菜單中有許多設(shè)備與系統(tǒng)模塊，如電路板設(shè)計(jì)等模塊。 圖2.10所示，“加工的數(shù)字流程”子菜單中包括用于加工流程的公差與標(biāo)注。 圖2.11所示“人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)與分析”模塊包括人體測(cè)量編輯器、人體行為分析、人體建模和人體姿勢(shì)分析。 圖2.12所示，“知識(shí)工程”，是CATIA V5的精髓之一。知識(shí)工程包括知識(shí)顧問(wèn)、知識(shí)專家、產(chǎn)品工程優(yōu)化器、產(chǎn)品知識(shí)模板、業(yè)務(wù)知識(shí)流程模板、產(chǎn)品功能優(yōu)化和產(chǎn)品

25、功能定義。 圖2.9 設(shè)備與系統(tǒng) 圖2.10 加工的數(shù)字流程 圖2.11 人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)與分析 圖2.12 知識(shí)工程 3 CATIA逆向工程建?；A(chǔ) 3.1 CATIA曲面的逆向重構(gòu) 一半而言，產(chǎn)品外形的CAD模型是由多張不同幾何形狀的曲面經(jīng)過(guò)延伸、過(guò)渡、裁剪等處理混合而成，而每一種曲面都有其特性和生成方式。因此，在應(yīng)用逆向工程技術(shù)重構(gòu)出產(chǎn)品的原CAD模型的過(guò)程中，單純的使用某種曲面生成方法是無(wú)法完成整個(gè)模型的重構(gòu)，應(yīng)根據(jù)此產(chǎn)品外形的幾何特性，選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，方可較好地得到原

26、產(chǎn)品的幾何形狀，以滿足產(chǎn)品外形的幾何特性。產(chǎn)品的逆向曲面重構(gòu)的過(guò)程如下圖3.1所示。 曲面分割 選擇合適的造型方法生成曲面 曲面質(zhì)量評(píng)估（精度、光順性） 曲面裁剪、生成外表面 外表面光順性評(píng)價(jià) 圖3.1 曲面重構(gòu)流程 可見(jiàn)，在曲面重建的過(guò)程中，了解一些曲面生成的方法及數(shù)學(xué)原理，可以加快曲面重構(gòu)的進(jìn)程。這里的分類是應(yīng)用層面上的，不是數(shù)學(xué)或?qū)I(yè)的分法，主要是日常工作常用的一些曲面生成方法。 曲面造型分兩種方法，一是曲線構(gòu)造曲面；二是由曲面派生曲面。 3.1.1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。 （2） 線性拉伸面：

27、一曲線沿某一矢量方向拉伸一段距離而得到的曲面。 （3）直紋面：多條線沿某個(gè)方向（U或V）構(gòu)成面。由于同時(shí)用到幾條線，且生成曲面時(shí)，把相鄰兩曲線參數(shù)數(shù)值相同的點(diǎn)用直線段連接而得到曲面，所以，這些的排列距離和均勻程度對(duì)結(jié)果影響很大。 （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(dòng)、變化而生成的曲面?？筛鶕?jù)各發(fā)生曲線與脊骨曲線的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，把掃描面分為平行掃描曲面、法向掃描曲面和放射掃描曲面。由于這種造型方法只需指定運(yùn)動(dòng)對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)軌跡，方法簡(jiǎn)潔、高效，因此，許多商用造型系統(tǒng)都有這種造型功能。掃描法在生成復(fù)雜形狀的曲面和實(shí)體的幾何造型系統(tǒng)中具有很強(qiáng)的造型功能。掃描曲面涵蓋的范圍很廣

28、，從簡(jiǎn)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(lái)表示，工業(yè)產(chǎn)品的外形絕大多數(shù)是由一般形狀簡(jiǎn)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。 3.1.2 由曲面派生曲面的方法 （1） 等半徑倒圓曲面：一定半徑的圓弧段與兩原始曲面相切，并沿著它們的交線方向運(yùn)動(dòng)而生成的圓弧形過(guò)渡面。 （2） 變半徑倒圓曲面：半徑值按一定的規(guī)律變化的圓弧段與兩原始曲面相切，并沿它們的交線方向運(yùn)動(dòng)而生成的圓弧形過(guò)渡面。 （3） 等厚偏移曲面：與原始曲面偏移一均勻厚度值的曲面。 （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。 （5） 混合曲

29、面（橋接曲面）：在兩個(gè)（或多個(gè)）分離曲面的指定邊界線處，生成一個(gè)以指定邊界為生成曲面的邊界線，與所選周圍原始曲面圓滑連接的中間曲面。 （6） 延伸曲面：在曲面的指定邊界線處，按曲面的原有趨勢(shì)（或某一給定的矢量方向）進(jìn)行給定條件的曲面擴(kuò)展而生成的曲面。 （7） 修剪曲面：把原始曲面的某一部分去掉而生成的曲面。 （8） 拓?fù)溥B接曲面：把具有公共邊界線的兩個(gè)曲面進(jìn)行拓?fù)湎嗉雍蟮那妗? 對(duì)不規(guī)則的自由曲面在CATIA中由貝塞爾曲面（FS自由曲面造型模塊）和B樣條曲面（包括非均勻B樣條曲面NURBS曲面，GSD通用曲面造型模塊）兩種不同的定義形式。由于貝塞爾曲面和樣條曲面以四邊面為基礎(chǔ)，所以對(duì)三

30、邊面或多邊面的處理將是CAD軟件處理的難點(diǎn)，如Imageware通常采用過(guò)渡曲面的方法，而CATIA可以對(duì)此類曲面的直接處理也可以得到很好的效果，也可以看出此軟件的曲面造型功能的強(qiáng)大。 3.2 CATIA逆向工程建模基本流程 一般產(chǎn)品的建模應(yīng)該滿足下面產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要的要求： ①數(shù)學(xué)模型的精度誤差滿足用戶可交付使用； ②曲面內(nèi)在的質(zhì)量要求，如曲面的連續(xù)性要求，光順性要求等； ③曲面連續(xù)過(guò)渡的質(zhì)量要求，如不能出現(xiàn)尖角等； ④過(guò)渡曲面的流動(dòng)路徑要求； ⑤曲面或局部協(xié)調(diào)性和對(duì)局部特征分界的合理性； ⑥工程制造標(biāo)準(zhǔn)的要求； ⑦模具拔模的工程制造符合性要求； ⑧設(shè)計(jì)、質(zhì)量和驗(yàn)證審核的可

31、行性； CATIA逆向工程是工程建模的一種方法，生成的數(shù)學(xué)模型也應(yīng)符合一般產(chǎn)品建模的基本要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)流程遵循逆向工程建模的一般過(guò)程，如下圖掃描點(diǎn)云 特征線 面 實(shí)體模型 圖3.2 逆向建模一般流程 3.3 CATIA逆向工程的特點(diǎn) 由于CATIA軟件強(qiáng)大的集成優(yōu)勢(shì)，CATIA逆向各模塊的相互結(jié)合，使得CATIA逆向工程有自己的特點(diǎn)。 ①點(diǎn)及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的高效率。 ②可以構(gòu)建Class A曲面。 ③可以根據(jù)需要快速構(gòu)建Class B曲面。 ④GSD模塊曲面功能強(qiáng)大，并可進(jìn)行可行性分析。 ⑤多樣化檢測(cè)工具（曲率分析、連續(xù)分析、距離分析）。 ⑥三角網(wǎng)格曲面直接

32、進(jìn)行3軸加工。 ⑦以DMU SPA對(duì)數(shù)位模型進(jìn)行空間干涉檢測(cè)。 3.4 CATIA用于逆向工程的主要模塊功能簡(jiǎn)介 從CATIA逆向工程中，用于逆向工程中的模塊主要有：DSE（數(shù)字編輯器）模塊；QSR（快速曲面重構(gòu)）模塊；GSD（通用曲面造型）模塊。 3.4.1 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 導(dǎo)入點(diǎn)或點(diǎn)云數(shù)據(jù)。 預(yù)處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括點(diǎn)云的過(guò)濾、刪減、空洞修補(bǔ)、對(duì)齊、合并等。 點(diǎn)云三角面片網(wǎng)格化。 點(diǎn)云剖面生成掃描線。 誤差檢測(cè)。 （2） 此模塊應(yīng)用流程 點(diǎn)資料的整理，為曲面重構(gòu)做準(zhǔn)備。 三角網(wǎng)格曲面劃分后可直接進(jìn)行3

33、軸加工或快速成型。 點(diǎn)云與重構(gòu)的曲面做誤差分析檢測(cè)和控制。 三角網(wǎng)格曲面劃分后可直接進(jìn)行DMU空間分析檢測(cè)。 3.4.2 QSR快速曲面重構(gòu)模塊 （1） 此模塊在CATIA逆向工程中的主要功能 應(yīng)用快速曲面重構(gòu)模塊及數(shù)字編輯器可以快速、輕易的重構(gòu)精準(zhǔn)曲面 （2） 此模塊應(yīng)用流程 重構(gòu)可編輯的高精度曲面。 劃分三角網(wǎng)格面片提取適用的曲面區(qū)域。 以特征邊界與局部點(diǎn)云重建自由曲面區(qū)域。 辨別及重構(gòu)基本幾何曲面。 品質(zhì)檢測(cè)及誤差分析。 3.4.3 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

34、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。 （2） 此模塊應(yīng)用流程 根據(jù)做好的特征線或線框，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，構(gòu)造曲面。 對(duì)部分細(xì)節(jié)優(yōu)化。 裁剪、合并生成高品質(zhì)的曲面。 誤差檢測(cè)。 由上可知，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不是所有的點(diǎn)都是需要選取的，因?yàn)?，在確定曲面的控制曲線時(shí)，需要找出哪些點(diǎn)或線是有用的，哪些點(diǎn)或線是細(xì)化特征的，在以后設(shè)計(jì)中要用到。在選點(diǎn)時(shí)，盡量選擇質(zhì)量好的且能反映此部分特征的點(diǎn)或線，然后對(duì)其造型。 3.5引擎蓋的建模方法及工藝分析 在對(duì)引擎蓋進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)時(shí)，其建模方法和工藝分析是首要工作是設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的保證。 3.5.

35、1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(duì)稱法。 （1） 整體法就是對(duì)引擎蓋的整個(gè)點(diǎn)云進(jìn)行處理，然后在對(duì)這些點(diǎn)云進(jìn)行壞點(diǎn)剔除、勻化、橫截面，勾勒出零件原型的特征輪廓線，再通過(guò)這些輪廓線構(gòu)建曲面，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是不需要后期進(jìn)行分割等操作，整體成型，曲面間的結(jié)合少，生成實(shí)體零件時(shí)較容易，但其缺點(diǎn)是工作量大，產(chǎn)品的對(duì)稱性不能滿足要求。 （2） 對(duì)稱法就是對(duì)零件的一半點(diǎn)云進(jìn)行處理，其方法和整體大致相同，不同點(diǎn)就是要找到一個(gè)合理的對(duì)稱面，采用對(duì)稱的方法構(gòu)建整個(gè)曲面。其優(yōu)點(diǎn)是工作量小，得到的零件對(duì)稱性好，其缺點(diǎn)是對(duì)稱面不容易找到，對(duì)稱后的零件精度差。

36、 （3） 綜合兩種方法的有缺點(diǎn)，通過(guò)自己的嘗試，最終我選擇了對(duì)稱的方法。 3.5.2引擎蓋的工藝分析 （1）汽車的覆蓋件是A級(jí)曲面，所以引擎蓋不僅要滿足機(jī)構(gòu)上的需要還要滿足美觀的需要，表面質(zhì)量要求較高。為了防止多次拉伸可能帶來(lái)的表面質(zhì)量破壞和下降，本覆蓋件采用一次拉深。 （2）材料的選擇目前車身一般采用低碳鋼，一般用厚度0.7～1.2mm的冷扎鋼板,含碳量相當(dāng)于8～10號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度270MPa,這類鋼板即車身常用的普通鋼板。關(guān)于汽車外板，熱鍍鋅板應(yīng)用越來(lái)越廣泛，熱鍍鋅產(chǎn)品成本上的優(yōu)勢(shì)，比電鍍鋅產(chǎn)品便宜10％～20％， 質(zhì)量上表面質(zhì)量可與冷軋板和電鍍鋅板相媲美，力學(xué)性能可以與冷軋鋼板媲美

37、。關(guān)于鍍鋅層的厚度，現(xiàn)在似乎沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般在8-12um，這是根據(jù)歐洲的12329標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注的，要求鋅層厚度是8微米，鍍鋅的目的是保護(hù)下層的金屬不受腐蝕,太薄的話針孔會(huì)更大和更多,太厚的話可能會(huì)影響到結(jié)構(gòu)尺寸,最好是8~~12um,當(dāng)然絕對(duì)要大于8um。 4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板逆向數(shù)字建模過(guò)程 4.1發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板點(diǎn)云的處理 進(jìn)入CATIA用戶界面如下圖4.1所示： 圖4.1CATIA用戶界面 讀入點(diǎn)云數(shù)據(jù)：可讀入不同類型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，此次建模的數(shù)據(jù)類型為一個(gè)由計(jì)算機(jī)掃描儀產(chǎn)生的ASC點(diǎn)云數(shù)據(jù)。 第1步：進(jìn)入CATIA中的DSE數(shù)字編輯器模塊。 第2步：點(diǎn)擊，進(jìn)入Clo

38、uld Import界面，點(diǎn)擊Selected File,選擇名稱“hood_outer.asc”的文件。如圖4.2所示。 圖4.2點(diǎn)云導(dǎo)入對(duì)話框 此時(shí)，汽車引擎蓋點(diǎn)云數(shù)據(jù)就顯示在CATIA界面中，如圖4.3所示。 圖4.3點(diǎn)云外形 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。為以后分析做準(zhǔn)備。 第4步：觀察點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，大致推出對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這樣可以用點(diǎn)云質(zhì)量較好部分推出全貌。 第5步：點(diǎn)云的稀釋 單擊按鈕并選擇點(diǎn)云，進(jìn)行稀釋，為了使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)質(zhì)量更好我們選用適應(yīng)性，按照?qǐng)D4.4進(jìn)行設(shè)置

39、，其結(jié)果如圖4.5。 圖4.4點(diǎn)云稀釋對(duì)話框 圖4.5稀釋后的點(diǎn)云 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(duì)話框選項(xiàng)設(shè)置如圖4.6所示，點(diǎn)擊【OK】按鈕生成圖如下圖4.7網(wǎng)格面。然后對(duì)網(wǎng)格面進(jìn)行補(bǔ)洞與interactive triangle creation處理，如圖4.8所示。 圖4.6創(chuàng)建網(wǎng)格面對(duì)話框 圖4.7生成網(wǎng)格面 圖4.8處理后網(wǎng)格面 以下用兩種方法分別來(lái)做曲面 4.2（方法一）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板外形曲面的制作 第1步：?jiǎn)螕舭粹o進(jìn)入逆向曲面重建模塊，單擊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)斜率分割，如圖4.9 。

40、 圖4.9曲率分割后的平面 第2步：由于點(diǎn)云關(guān)于xz平面對(duì)稱，所以把點(diǎn)云分割開(kāi)來(lái) 圖4.10分割后對(duì)話框 第3步：根據(jù)斜率分割得到的參考線創(chuàng)建特曲面征曲線, 單擊按鈕，沿著斜率分割后得到的參考線描線，出現(xiàn)如下圖4.11所示。 圖4.11 3D曲線對(duì)話框 曲面的所有特征曲線完成后如圖4.12 圖4.12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4.13所示對(duì)話框選擇邊界和穿越點(diǎn)。 圖4.13 激活點(diǎn)云 圖4.14 power fit對(duì)話框 ( 2 ) 選擇

41、完所創(chuàng)建的屋面特征線，單擊按鈕預(yù)覽，確定無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕完成，結(jié)果如下圖4.15所示的曲面。 圖4.15 power fit 曲面結(jié)果 （3）按照上述方法對(duì)引擎蓋其他曲面進(jìn)行構(gòu)建其結(jié)果入下圖 4.16。 圖4.16填充曲面結(jié)果 （4）單擊按鈕使用橋接命令連接上述兩塊曲，其結(jié)果如下圖4.17。 圖4.17橋接曲面的結(jié)果 第4步：連接曲面 （1）單擊按鈕，按照如下圖4.18所示對(duì)話框設(shè)置選項(xiàng)。 圖4.18曲面拼合話框 （2）確定無(wú)誤后點(diǎn)擊【確定】按鈕完成，結(jié)果如下圖4.19所示的曲面。 圖4.19曲面拼合的結(jié)果 (3) 進(jìn)入自由曲面進(jìn)行距離分析，按照?qǐng)D4

42、.20進(jìn)行設(shè)置 圖4.20離分析對(duì)話框 其結(jié)果如下圖4.21所示 圖4.21距離分析結(jié)果 4.3（方法一）發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板孔的制作 4.3.1 繪制草圖 （1）進(jìn)入創(chuàng)層式外形設(shè)計(jì)模塊，顯示點(diǎn)云，單擊按鈕，并選擇XY平面進(jìn)入草圖，如下圖4.22。 圖4.22草圖界面 （2）單擊按鈕，按照引擎蓋初始點(diǎn)云的形狀描繪出引擎蓋上孔的形狀，其結(jié)果如圖4.23。 圖4.23草圖結(jié)果 4.3.2 發(fā)動(dòng)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4.24所示 圖4.24拉伸曲面對(duì)話框 確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕，其結(jié)果如下圖4.25。

43、 圖4.25拉伸結(jié)果 （2） 單擊按鈕，出現(xiàn)下圖4.26對(duì)話框選取修剪元素。 圖4.26修剪定義對(duì)話框 確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕，其修剪后的結(jié)果如下圖4.27。 圖4.27修剪結(jié)果 4.4 （方法一）對(duì)稱曲面 （1）單擊按鈕，按照如下圖4.28所示對(duì)話框設(shè)置選項(xiàng)。 圖4.28對(duì)稱定義對(duì)話框 （2）確定無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕完成，結(jié)果如下圖4.29所示的曲面 圖4.29對(duì)稱曲面 （3） 單擊按鈕，按照下圖4.30選擇要接合的元素。 圖4.30結(jié)合對(duì)話框 確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕，其結(jié)果如下圖4.31。 圖4.31曲面結(jié)合結(jié)果 4.5（方法一）實(shí)體的生成

44、 （1）單擊進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊，單擊按鈕，按照?qǐng)D4.32進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。 圖4.32草圖結(jié)果 第一偏移和第二偏移均選0.6mm，要偏移的對(duì)象選擇確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊按鈕，其結(jié)果如下圖4.33。 圖4.33 實(shí)體效果圖 4.6 (方法二）點(diǎn)云的再處理 對(duì)起凸包的點(diǎn)云刪除，然后再補(bǔ)洞。如圖4.34 、圖4.35。 圖4.34 刪除起凸包的點(diǎn)云 圖4.35 對(duì)網(wǎng)格補(bǔ)洞 4.7（方法二）利用強(qiáng)力匹配生成右半

45、面 具體點(diǎn)云分割方法與方法一一致，點(diǎn)擊power fit按鈕，再單擊網(wǎng)格，生成曲面如圖4.36所示。 圖4.36 強(qiáng)力匹配生成的曲面 后續(xù)曲面處理同方法一。 4.8兩種方法比較 綜合比較兩種方法，顯然方法二比較簡(jiǎn)單易于操作，而且舉例分析誤差較小，所以可以采用方法二。 5 汽車引擎蓋模具型面數(shù)控加工仿真 由于防火墻裝配板型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常采取壓鍛，焊接和鏜孔三種工藝相結(jié)合。故從工藝和結(jié)構(gòu)特征上分析，將板件整體劃分為幾塊，然后分別對(duì)其進(jìn)行模具型面的數(shù)控加工。之后再將應(yīng)用模具沖壓鍛造而成的

46、板塊，通過(guò)焊接工藝接合成完整的板件。另外，板面上的通孔可用鏜孔工藝制造。 在CATIA V5軟件中，可通過(guò)加工子菜單中，曲面加工模塊，對(duì)防火墻裝配板各塊板件的沖壓模具進(jìn)行型面數(shù)控加工仿真。 本次對(duì)曲面模擬加工其底模型面。模具型面對(duì)光整度有要求，采用數(shù)控銑加工，先用粗銑快速去除較大余量，并銑出型面大致輪廓，再用精銑細(xì)致加工底模型面，使之有較高的尺寸精度。同法處理頂模，用以壓鍛出符合要求的板塊。另外，其上通孔可用鏜孔加工。具體操作流程如下述。 5.1創(chuàng)建毛坯零件 點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，找到加工模塊，進(jìn)入曲面加工的子模塊中。單擊建立生料按鈕，如圖5.1.1所示。 圖5.1.1 創(chuàng)建

47、生料 在圖形區(qū)選擇目標(biāo)零件作為參照，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)毛坯零件，且在“Rough Stock Creation”對(duì)話框中顯示毛坯零件的尺寸參數(shù)，在“Rough Stock Creation”對(duì)話框中修改毛坯零件的尺寸，完成后毛坯零件，如圖5.1.2所示。 圖5.1.2 毛坯零件 5.2創(chuàng)建加工坐標(biāo)原點(diǎn) ⑴雙擊所創(chuàng)建的毛坯零件，系統(tǒng)進(jìn)入“創(chuàng)成式外觀造型設(shè)計(jì)”工作臺(tái)，點(diǎn)擊按鈕，在系統(tǒng)彈出的“直線定義”對(duì)話框如圖5.2.1所示。 圖5.2.1 “直線定義”對(duì)話框 在“直線定義”對(duì)話框中選擇方式創(chuàng)建直線，然后在選擇生料頂面兩邊的

48、中點(diǎn)生成頂面的中線，再點(diǎn)擊，在直線上創(chuàng)建中點(diǎn)，如圖5.2.2。 圖5.2.2建中點(diǎn) 5.3設(shè)置零件操作定義 在模型樹(shù)中雙擊，彈出來(lái)的零件加工動(dòng)作對(duì)話框 ，如下圖5.3.1所示。 圖5.3.1 加工設(shè)定對(duì)話框 ⑴單擊，在彈出的“數(shù)控機(jī)床”對(duì)話框中單擊“3軸數(shù)控機(jī)床”按鈕，在單擊“確定”按鈕。 ⑵在返回的Part Operation對(duì)話框中單擊“加工坐標(biāo)系”按鈕，系統(tǒng)彈出對(duì)話框如圖5.3.2所示，在對(duì)話框的坐標(biāo)敏感區(qū)中單擊加工坐標(biāo)原點(diǎn)，再在工作窗口中，選取創(chuàng)

49、建的加工坐標(biāo)原點(diǎn)，返回對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，完成加工坐標(biāo)設(shè)定。 圖5.3.2 加工坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)話框 ⑶在返回的Part Operation對(duì)話框中單擊按鈕，在工作窗口中的模型樹(shù)中雙擊目標(biāo)加工零件，系統(tǒng)返回Part Operation對(duì)話框，完成目標(biāo)加工零件設(shè)定。 ⑷在返回的Part Operation對(duì)話框中單擊按鈕，在工作窗口中的模型樹(shù)中雙擊毛坯零件，系統(tǒng)返回Part Operation對(duì)話框，完成加工毛坯零件設(shè)定。 ⑸在返回的Part Operation對(duì)話框中單擊按鈕，在工作窗口中選取毛坯零件頂面，在顯示Safety plane字樣后單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出來(lái)的快捷菜單中執(zhí)行O

50、ffset命令，在彈出的Edit Parameter對(duì)話框中輸入20mm，如圖5.3.3所示，確定安全平面向毛坯零件頂面偏移，再單擊“確定”按鈕，返回Part Operation對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成零件加工參數(shù)設(shè)置。 圖5.3.3 參數(shù)設(shè)定 5.4設(shè)置粗銑加工參數(shù) ⑴在特征樹(shù)中選擇節(jié)點(diǎn)，然后選擇下拉菜單中的“Machining Operations”功能中的Roughing命令，插入一個(gè)等高線加工步驟，系統(tǒng)彈出如圖5.4.1所示的“Roughing.1”對(duì)話框。 圖5.4.1“粗銑”對(duì)話框 ⑵定義加工區(qū)域。 單擊選項(xiàng)卡，然后單擊“粗銑”對(duì)話框中的目標(biāo)零件感應(yīng)區(qū)，在

51、圖形區(qū)選擇整個(gè)目標(biāo)加工零件作為加工對(duì)象，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出一個(gè)加工區(qū)域，雙擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)返回到“粗銑”對(duì)話框。同理，選擇Rough stock.1充當(dāng)生料。 ⑶定義刀具參數(shù)。 進(jìn)入刀具參數(shù)選項(xiàng)卡，在“粗銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，然后點(diǎn)擊按鈕，選擇立銑刀為加工刀具。 設(shè)置刀具參數(shù)如下： 在“粗銑”對(duì)話框中選空復(fù)選框。 在“粗銑”對(duì)話框中單擊按鈕，單擊選項(xiàng)卡，然后設(shè)置如圖5.4.2所示刀具參數(shù)。 圖5.4.2粗銑刀具參數(shù) 其他選項(xiàng)卡中的參數(shù)均采用默認(rèn)的設(shè)置。 ⑷定義進(jìn)給率。 在“粗銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，在“粗銑”對(duì)話框的選項(xiàng)卡中設(shè)置如圖5.4.3所示的參數(shù)。 圖

52、5.4.3粗銑進(jìn)給率參數(shù) ⑸定義刀具路經(jīng)參數(shù)。在“粗銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡如圖5.4.4所示。 圖5.4.4粗銑刀具路經(jīng)參數(shù)選項(xiàng)卡 ①單擊選項(xiàng)卡，在下拉列表中選擇和選項(xiàng)。在下拉表中選擇 HSM渦旋 選項(xiàng)。 ②選中復(fù)選框，在其下拉表中選擇 螺旋的 選項(xiàng)。其他選項(xiàng)采用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。 ③定義徑向進(jìn)給量。單擊選項(xiàng)卡，然后在 下拉表中選擇 階度長(zhǎng)度 選項(xiàng)，在文本框哄輸入3mm。 ④定義軸向進(jìn)給量。單擊選項(xiàng)卡，然后在 文本框中輸入5mm。 ⑤其他選項(xiàng)卡采用系統(tǒng)默認(rèn)的設(shè)置。 ⑹定義進(jìn)刀/退刀路徑。 在“粗銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡。 ①在區(qū)域中的列表框中選擇選項(xiàng)， 均采用系統(tǒng)默認(rèn)

53、的設(shè)置。 ②在區(qū)域中的列表框中選擇選項(xiàng)，然后單擊按鈕。 ③在區(qū)域中的列表框中選擇選項(xiàng)，然后單擊按鈕。 (7)生成刀具路線。 在“粗銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，預(yù)覽刀具路線，如圖5.4.5。 圖5.4.5 粗銑刀具路線 5.5換刀設(shè)置 點(diǎn)擊鉆頭更換，選擇立式銑刀，再單擊，插入換刀指令，并設(shè)置精銑刀具參數(shù)，其余值默認(rèn)，如圖5.5.1。 圖5.5.1 換刀 5.6設(shè)置精銑加工參數(shù) ⑴在特征樹(shù)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

54、一個(gè)等高線加工步驟，系統(tǒng)彈出如圖5.6.1所示的“精銑”對(duì)話框。 圖5.6.1“精銑”對(duì)話框 ⑵定義加工區(qū)域。 單擊選項(xiàng)卡，然后單擊“精銑”對(duì)話框中的目標(biāo)零件感應(yīng)區(qū)，在圖形區(qū)選擇整個(gè)目標(biāo)加工零件作為加工對(duì)象，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出一個(gè)加工區(qū)域，雙擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)返回到“精銑”對(duì)話框。 ⑶定義刀具參數(shù)。 進(jìn)入刀具參數(shù)選項(xiàng)卡，在“精銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，然后點(diǎn)擊按鈕，選擇圓錐銑刀為加工刀具。 選擇刀具，如圖5.6.2。 圖5.6.2 精銑選刀 ⑷定義進(jìn)給率。 在“精銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，在“精銑”對(duì)話框的選項(xiàng)卡中設(shè)置，如圖5.6.3所示的參數(shù)。 圖5.6.3 精銑進(jìn)

55、給率參數(shù) ⑸定義刀具路經(jīng)參數(shù)。 在“精銑”對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，同圖5.4.4所示。 圖5.6.4 精銑刀具路經(jīng)參數(shù) 定義徑向進(jìn)給量。 單擊選項(xiàng)卡，然后在中輸入1.5mm，其他選項(xiàng)卡參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)。 ⑹定義進(jìn)刀/退刀路徑。 各項(xiàng)參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置，如圖5.6.5。 圖5.6.5 精銑進(jìn)退刀路徑 (7)生成刀具路線。 在“精銑”對(duì)話框中，單擊選項(xiàng)卡，預(yù)覽刀具路線，如圖5.6.4。 圖5.6.4 精銑刀具路線 5.7刀路仿真 ⑴單擊按鈕，選擇，系統(tǒng)計(jì)算彈出“換刀.1”對(duì)話框，

56、如圖5.7.1所示。 圖5.7.1刀路仿真對(duì)話框 ⑵在“換刀.1”對(duì)話框中單擊按鈕，然后單擊按鈕，觀察刀具切割毛坯零件的運(yùn)行情況。 先進(jìn)行粗銑，如圖5.7.2所示。 再進(jìn)行精銑，如圖5.7.3所示。 模擬加工完成后，如圖5.7.4。 圖5.7.2 粗銑 圖5.7.3 精銑 圖5.7.4 加工完成 5.8后處理 后處理事為了將加工操作中的加工刀路轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床可以識(shí)別的數(shù)控程

57、序（NC代碼）。后處理的一般操作過(guò)程如下： 5.8.1激活功能選項(xiàng) 選擇下拉菜單的選項(xiàng)中的“選項(xiàng)”命令，系統(tǒng)彈出如圖5.8.1所示的“選項(xiàng)”對(duì)話框。在左邊的列表框中選擇選項(xiàng)，然后單擊選項(xiàng)，在區(qū)域選擇選項(xiàng)，單擊“確定”按鈕。 圖5.8.1 選項(xiàng)對(duì)話框 5.8.2生成NC數(shù)據(jù) 在特征樹(shù)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5.8.2所示對(duì)話框。 圖5.8.2以批次方式產(chǎn)生NC碼對(duì)話框 1.選擇數(shù)據(jù)類型 在對(duì)話框中單擊選項(xiàng)卡，然后在下拉列表中選擇選項(xiàng)。 2.選擇輸出數(shù)據(jù)文件的路徑 單擊按

58、鈕，彈出“另存為”對(duì)話框，在“保存在”下拉列表中選擇選擇目錄，可以采用系統(tǒng)默認(rèn)的文件名，單擊“保存”按鈕完成輸出數(shù)據(jù)的保存。 3.調(diào)制刀具動(dòng)作 在“以批次方式產(chǎn)生NC碼”對(duì)話框中單擊“刀具動(dòng)作”選項(xiàng)卡。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5.8.3。 圖5.8.3 刀具動(dòng)作 4.格式設(shè)定 在“以批次方式產(chǎn)生NC碼”對(duì)話框中單擊“格式設(shè)定”選項(xiàng)卡。然后在“刀具運(yùn)動(dòng)陳述”下拉欄中，選擇“由機(jī)具”，其余默認(rèn)，如下圖5.8.4。

59、 圖5.8.4 Formatting 5.選擇加工機(jī)床 ⑴在“以批次方式產(chǎn)生NC碼”對(duì)話框中單擊“NC碼”選項(xiàng)卡。然后在其中的下拉列表中選擇“fanuc16b”（如圖5.8.5所示）。 圖5.8.5 選擇加工機(jī)床 ⑵在“以批次方式產(chǎn)生NC碼”對(duì)話框中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出對(duì)話框如圖5.8.6所示，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)即在選擇的目錄中生成數(shù)據(jù)文件。 圖5.8.6 對(duì)話框 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，在唐永革老師悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，終于完成了《轎車引擎蓋逆

60、向設(shè)計(jì)及其模具型面NC加工模擬》的設(shè)計(jì)工作。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也成就了我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。 記得剛接到畢設(shè)題目時(shí)，由于對(duì)逆向建模和數(shù)控加工不是很了解，有些茫然不知所措。通過(guò)上網(wǎng)和書籍逐漸的了解逆向工程和數(shù)控加工的知識(shí)，逐漸的思路清晰起來(lái)，最后獨(dú)立完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在本次設(shè)計(jì)里，學(xué)到了很多東西，受益匪淺，對(duì)于CATIA軟件的應(yīng)用由入門到熟練，使我充分的認(rèn)識(shí)到CATIA軟件在本專業(yè)中的重要性，為以后工作中實(shí)際動(dòng)手操作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，也通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我了解到了逆向設(shè)計(jì)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 在使用CATIA軟件逆向曲面

61、建模的過(guò)程中，總結(jié)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 1.使用多截面線的方法，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(shí)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。 2.使用擬合曲面功能，一開(kāi)始以為大面積鋪面節(jié)約時(shí)間，結(jié)果不然，由于所選曲面曲率變化較大導(dǎo)致無(wú)法擬合，或擬合后大面積毛刺和變形，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)踐，終于明白要盡量多提取點(diǎn)云，但不要超過(guò)所要鋪的曲面的范圍，否則也會(huì)造成曲面變形等情況。 3．由于我所做的零件是轎車防火墻裝配板，曲面較多并且多不規(guī)則。用擬合曲面做之后，需要將其分割再用橋接的方法與其它曲面結(jié)合。 4.在利用橋接對(duì)兩曲面

62、進(jìn)行橋接時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)橋接面發(fā)生變形或者產(chǎn)生尖角，對(duì)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(duì)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(guò)多次的使用我發(fā)現(xiàn)橋接時(shí)，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。 5.有曲面成一定角度的，可以先擬合兩個(gè)面，然后使用外延功能讓兩個(gè)面相交，使用外延功能時(shí)要選擇曲率延伸，選擇切線延伸會(huì)使曲面多出線條，在進(jìn)行別的操作時(shí)會(huì)有干擾。 6.在數(shù)控加工模塊的制作中，一定要注意在建立毛坯前要對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行自定義修改，對(duì)加工參數(shù)的設(shè)置要符合實(shí)際數(shù)控機(jī)床數(shù)控加工的應(yīng)用。 不足之處：由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量問(wèn)題，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)上采點(diǎn)并不是很準(zhǔn)確，這就影響到模

63、型制作精度。在曲面模型制作過(guò)程中，由于時(shí)間關(guān)系，曲面精度還不是足夠理想，以后可以通過(guò)對(duì)制作方法的優(yōu)化，提高整體曲面質(zhì)量。 致謝 作為大學(xué)四年專業(yè)知識(shí)的體現(xiàn)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也到了說(shuō)再見(jiàn)的時(shí)候了。從唐老師那里得到題目后，自己就開(kāi)始了準(zhǔn)備，在此過(guò)程中，遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題。簡(jiǎn)單問(wèn)題自己解決，但是好多自己難以解決的，無(wú)一不是在唐老師的指導(dǎo)下才找到了一個(gè)合適的解決辦法，多少次唐老師犧牲自己休息的時(shí)間為我們悉心指導(dǎo)。唐老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期

64、檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了唐老師非常高專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 其次，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到的相關(guān)知識(shí)都是在每位大學(xué)老師教導(dǎo)下獲取的，師恩難忘，在此感謝我們汽車教研組趙老師，苗老師，龔老師等所有老師。 參考文獻(xiàn) 1. 王霄，劉云霞等編著.逆向工程技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 2. 凱德設(shè)計(jì)/編著.CATIA V5從入門到精通.北京：中國(guó)青年出版社，2008 3. 王霄，劉云霞等編著.CATIA逆向工程實(shí)用教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2

65、006 4. 單巖，謝斌飛等編著. CATIA V5逆向工程設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2004 5. 游立明等編著.VATIA V5 曲面設(shè)計(jì)從入門到精通.北京：電子工業(yè)出版社，2006 6. 唐永革等編著.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)北科，2011 7. 唐永革等 編著.汽車車身計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院，2009 8. 尤春風(fēng)等編著.CATIA V5曲面造型.北京：清華大學(xué)出版社，2002 9. 寧貴欣編著.CATIA V5 工業(yè)造型設(shè)計(jì)實(shí)例教程.北京：清華大學(xué)出版社，2005 10. 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

66、 11. 唐志遠(yuǎn)，向雄方.汽車車身制造工藝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 12. 趙桂范，楊娜.汽車制造工藝學(xué).北京：北京大學(xué)出版社，2008 13. 宋曉琳主編.汽車車身制造工藝學(xué)（第二版）.北京：北京理工大學(xué)出版社，2006 14. CATIA軟件與逆向設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資料.電子文檔資料 附錄 數(shù)控加工NC代碼 % O1000 N1 G49 G54 G80 G40 G90 G23 G94 G17 G98 N2 T1 M6 N3 G0 X-357.776 Y.387 S70 M3 N4 G43 Z20. H1 N5 G1 Z5.029 F2000. N6 Z-4.971 N7 X-344.676 N8 Y745.541 F1500. N9 X-344.325 Y745.562 N10 X311.566 N11 X308.665 Y740.376 N12 X302.839 Y729.619 N13 X297.741 Y720.708 N14 X292.224 Y712.04