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1、基于MDT平台的汽车覆盖件曲面造型L引言基于MDT平台的汽车覆盖件曲面造型尤飞戴国洪施晓芳学州技术l币范学豌机械工程系,江苏常州213001现代汽车车身造型技术日趋成熟,车身造型必须充分考虑空气动力学与美学要求,不仅要使汽车外观赋予浓郁的时代感,而且要使表面光滑,美观,因此,对汽车覆盖件的曲面造型提出了更高的要求.汽车覆盖件的特点是材质薄,形状复杂(多为空间曲面),结构尺寸太,表面质量高,所以覆盖件的曲面造型相当复杂.在达到车身美观的同时,还要使覆盖件有一定的刚度,就要在覆盖件上设计棱线,筋,凸包等,这就更增加了型面的复杂性.曲面造型质量的好坏直接影响到覆盖件的冲压性能,以
2、及冲压模具的数控加工质量.在汽车覆盖件模具CAD/CAM的曲面造型中,经常出现对实际型面理解不透,而选用了不合理的造型方法.熊构造的曲面不符合实际要求甚至会在后续的数控加工中,出现加工过切和扎刀等重大问题.这既影响到汽车覆盖件的质量和整车的美观.又影响车辆在行驶过程中所受的阻力太小.传统的车身设计方法是利用模型修配样板,将曲线按样板绘到车身主图板上:所取样板在主图板上确定空间表面时,要在三个视图方向上依据一般投影原理反复多次修正逼近,以求得比较光滑的曲线显然这种光顺车身曲线曲面的方法工作量太,而且精度差,设计周期长.随着计算机辅助几何造型技术的发展,及其在车身设计中的广泛应
3、用.采用三坐标自动测量技术直接将汽车模型的外表面若干离散点的坐标值测出,然后将测量数据用于建立数学模型,利用计算机辅助造型进行曲面设计.这样,不仅可以减少工作量,提高精度,而且可以缩短设计周期.2覆盖件的曲面造型2.1MDT的曲面造型功能MDT3.0软件是AcTODESK公司的CAD产品,包括AutoCADR14,曲面造型,零件造型和部件装配四大功能模块,可以进行三维实体造型,三维曲面的设计以及零件的装配.MDT软件提供了可在PC机上运行的,先进的曲面造型工具,结合了NURBS非均匀有理B样条)技术,可以迅速地构造出流畅的,连续的曲面.特别对于汽车覆盖件这样复杂的曲面,通过
4、曲面片的划分,再对曲面片进行缝合和拼接,来实现复杂空间曲面的设计MDT软件三堆曲面造型功能可以构造出拉伸曲面,旋转曲面,扫掠曲面,直纹曲面,U向放样曲面,UV向放样曲面,圆角曲面和偏移曲面等.其编辑方式有打断,截交剪切,曲面缝合,延展雠面,比例缩放和全面编辑等:22曲面造型的原理曲面造型的重点在于由给出的离散点数据构造出光滑过渡的曲面,使这些曲面通过或逼近离散点.目前应用最广泛的是双参数曲面,就是将参数曲面看成是由一条变曲线=(u)按某参数运动形成的轨迹.在CAD/CAM系统中比较流行的几种参数曲面有Bezier,B样条,CoonsNURBS等:曲面造型的方法有两种:一是母
5、线法,即将曲面看成一条变曲线按某参数运动形成的轨迹,主要用于简单曲面的构造,包括过渡面,偏移面,扫描面,直纹面,旋转面,放样面等;二是曲面片法,即把曲面分成许多小的曲面片进行简单曲面的造型,再进行拼接缝合而形成复杂的曲面.汽车覆盖件都是复杂的空间曲面,不能用简单的一个曲面来构造.首先,必颁根据覆盖件的形状和型值点的位置,进行曲面片的划分.然后将每一个曲面片拟合成形,再将曲面片进行拼接缝合,才能形成完整的覆盖件型面:2.3覆盖件的曲面片划分和拼接的原则汽车覆盖件的形状相当复杂,无法进行整体的三维曲面造型.必须先将这些外形复杂的覆盖件表面分割成一定数量的曲面片进行造型,然后再把
6、造好型的曲面片按～定的约束条件进行拼接,从而得到完整的覆盖件曲面.由于覆盖件曲面形状都是复杂的空间曲面,而且要符合流线型和审美观的设计,因而很难用一个比较固定的原则将其分割成相应的曲面片:即使对同一个覆盖件曲面的设计,也往往因造型者的风格各异而产生多种划分方式.所以,作者通过基于MDT平台覆盖件曲面造型的长期实践,提出了对覆盖件曲面划分曲面片的原则和拼接方法.曲面片划分原则包括四个方面:(1)一片曲面片的曲率变化应尽量均匀,以提高生2002年第5成曲面的质量.尤其对曲率急剧变化的部位,必须做分割处理.否则,按照已知型值点进行三次样条拟合时,就会把曲率不连续的地方.强行按照二
7、阶导数连续的法则连接起来,这样形成的曲面必然出现波浪或皱折.(2)简化相邻曲面边界的对应关系,以简化后续拼接工作(3)使分块后的型值点越少越好.当然要保证控制曲面的形状.(4)尽可能用四边形区域分割整个曲面.曲面片的拼接就是遵循一定的数学法则.把曲面片一一拼合起来,再现设计者的曲面造型意图.在覆盖件的曲面造型中.主要采取以下方法进行拼接:(1)两两拼接对于具有公共边界的两张曲面,包括带有不等长边界的所谓"品"字型形式.我们规定第一张曲而不变,把第一张曲面的跨界导矢赋于第二张曲面,以导矢数值和边界线作为已知条件,拟合
