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汽车风扇叶的逆向造型与分析
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汽车风扇叶的逆向造型与分析

文章出处:大城县科远塑料制品厂 发表时间:2020-07-15

汽车风扇叶的逆向造型与分析,河北省任丘市发达风扇塑料制品厂主要生产:汽车风扇叶、汽车护封圈产品、汽车付水箱、刹车油杯 、汽车风扇带、组合货架等塑料产品。风扇型号已达到百余种,可满足各种汽车车型的需要。

逆向工程是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它是以产品或设备的实物、软件或影像作为研究对象,应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究,探索掌握其关键技术,进而开发出同类的先进产品。目前,大多数关于逆向工程技术的研究主要集中在实物的逆向重构上,即重建产品实物的CAD模型和最终产品的制造方面。

本研究对象为一汽车发动机冷却风扇,这种风扇用在型号为NJ7180ZR名爵等汽车上。因为叶片等实体表面一般由复杂的自由曲线、曲面构成,通用的CAD平台,仅提供通用的几种造型功能,对有复杂结构,自由型曲线、曲面等叶片来说,造型相对困难和麻烦,而且造型时间长,可修改性也差。若采用逆向工程技术测量出符合要求的叶片并反求出数字模型,在重复制造叶片时就可以运用这一数字模型生成加工程序,可大大提高生产效率,降低制造成本。本论文对此发动机风扇进行了反求设计与分析。

1 光学式表面数字化

逆向工程中物体表面三维数据的获取方法可分为接触式和非接触式两大类。

本研究运用了ATOS测量系统对风扇进行数字化。它是基于相位光栅投影的结构光法的光学式测量方法,它的工作原理是采用可见光,将特定的光栅条纹投影到测量工件表面,借助2个高解析度的CCD数码相机,采用光栅干涉条纹进行拍照,利用光学拍照定位技术和光栅测量原理,在较短的时间内获得复杂工件表面的完整点云。

ATOS的点云数据拼合采用了独创的参考点技术,即将两次采集到的点云数据通过共有的3个及以上的参考点进行拼合。在测量前,需要在风扇叶片表面定义点云数据拼合的参考点,以便于计算机对多幅照片点云的精确拼合。为了使多幅扫描的点云合并到统一的坐标系统,在扫描时要求每一幅照片都至少要看到不在同一直线上的3点,且后一幅照片必须要看到前一幅照片的至少3个参考点。

扫描完毕后形成的点云数据利用仪器自带的系统处理,提取工件表面的特征,进行拼合、对齐、三角网格化、错误消除、消除碎片、光顺、过滤等计算,生成三角网格数据。工件扫描完毕后,stl格式文件以小平面特征导入Pro/ENGINEER 2.0软件。

2 三角网格数据预处理

风扇在结构上呈轮辐状,并且6个叶片在空间呈均匀分布,选取_个叶片作为研究对象。

小平面模型中有着孔洞而且三角片数目很大。在进行曲面重建之前应进行孔洞的修补和三角网格的简化等预处理。

本研究中叶片的孔洞是由于叶片复杂性导致测量盲区而产生的,ATOS在边界处理方面不太好,因此形成的孔洞在叶片边界处。

对于叶片三角网格模型中的孔洞,采用基于曲率的Fill hole功能进行修补。因为叶片孔洞比较大,修复时采用了分段填充的方法。为使填充的区域平滑,在填充之前对孔洞边界进行预处理。孔洞预处理的原则是根据原始模型几何形状,能使孔洞的特征多边形的顶点法矢方向一致,向量夹角不大。使孔洞成为简单孔洞。否则有时填充不了,或者翘曲非常严重。孔洞边界处理时用添加、删除小三角片等操作,同时结合分割边操作消除狭长三角形。这样填充的效果比较好。

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