曲面延拓技术及其应用

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1、D吲讹D吲GNANDMANu队cT㈣NG数字化设计与制造曲面延拓技术及其应用SurfaceExtensiOnTechnologyandItsApplication南京航空航天大学机电学院何龙安鲁陵王小平王远峰[摘要】根据曲面延拓的实际应用以及CATIA二次开发技术，提出了一种曲面延拓的新策略：对于给定的曲面，自动检测出曲面上的角点，以角点划分原曲面的边界，再对划分好的曲面边界分别延拓。自动检测出边界上结合后可以延拓的最多拓扑曲线段进行延拓，并判断延拓后曲面片的延拓质量；剩余无法结合后延拓的曲线段，优先采用单独延拓，若无法成功，则用填充、扫

2、掠等操作代替。关键词：CATIA二次开发角点检测边界划分曲面延拓【ABSTRACT】AccordingtotheactualapplicationofsurfhceextensionandtheseconddeVelopmenttech-nologyofCATIA，anewmethodforsurfaceextensionisproposedthatisautomaticallydetecttheangularpointforagivensurf．ace，diVidetheboundaryoftheoriginalsurfacewithm

3、eangularpoint，andthenextendthesur

4、’acebound-a哆respectiVely：themethodautomaticallydetectthemostnumberofcombinedboundarycuⅣethatcanextend，andjudgethequalityofthesurf-aceextended．ForthosethatcannotbeextendedaRercombined，theywillbe丘rstex·tendeds印arately，iffails，theoperationsu

5、chasfillingandsweepingwinbeusedinstead．K．卵Vords：S即仰ddevel叩m蚰tofCA：IIADi幽nofang山arpI咖t跏咖darydi、，isionSurf．a∞extensionDoI：10．16080／i．issnl671．833x．2015．15．039曲面延拓广泛应用于检具设计中的模拟块设计、模具分型面设计和冲压工艺补充面设计等方面【Il。在复合材料成型模具设计过程中，模板的快速设计对提高模具设计效率十分重要。模板的原始设计依据是从产品上提取出的曲面，设计模板时需要对该曲面进行延

6、拓操作。由于提取出的曲面复杂程度差异大，若直接使用cAD软件已有功能对曲面进行延拓，受到的约束很多(如曲面外延趋势、延拓长度等)，很多情况下无法实现。目前国内外学者对于曲面延拓做了一定的研究【2。5】，但这些算法的应用范围有限，能够运用于实际设计过程的方法很少。本文作者在与航空制造企业合作过程中，针对复合材料模具设计中曲面延拓的问题，结合cATIA中曲面延拓的实际应用以及CATIA二次开发技术，提出了一种曲面延拓的新策略，具体如下：对于给定的曲面，自动检测出曲面的角点，以角点划分原曲面的边界，再对划分好的曲面边界分别延拓。自动检测出边界上

7、结合后可以延拓的最多曲线段进行延拓，对延拓后的曲面片判断延拓质量，对于结合后无法延拓的曲线段，优先使用单独延拓的方法，若不成功，则可以使用填充、扫掠等操作处理。1曲面边界的自动划分直接用CATIA的命令对整个边界延拓，对于大部分的曲面都是很难实现的。为此，需要对原始的整个边界进行划分。本文提出了一种通过自动检测曲面角点，自动划分曲面边界的方法。首先，设计角点自动检测算法。曲面在角点处是切向不连续的，但是曲面切向不连续对应的点不一定是角点。为此，提出角点检测的方法如下：Step1：用切线连续的方式分割整个边界，获取分割后的边界线段，将其存入

8、链表LISTl中；SteD2：遍历LISTl，获取LIsTl中所有边界线段的2个端点，存入链表LIsT2中，并且删去LIST2中的重复项；Step3：对于LIST2中每个端点P，必同时属于2条边界线段，分别过该端点作这2条曲线的切线厶、三：；Step4：测量￡．和￡2之间的夹角秒，对于给定的阈值s，比较口与s之间的关系，如果臼>占，说明端点P是角点；如果臼

9、很可能出现裂缝。自动检测出角点之后，只要在角点检测的基础上，做相应的修改，就能将原始整个边界按角点自动划分：如果LIST2中的点P不是角点，则提取出点P属于LIsTl中的2条曲线，将这2条曲线