基于蒙皮法的零件边界光顺方法.pdf

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1、第33卷第3期东北电力大学学报Vo1．33．No．32013年6月JournalofNortheastDianliUniversityJun．，2013文章编号：1005—2992(2013)03—0027—04基于蒙皮法的零件边界光顺方法狄驰，赵磊2(1．东北电力大学机械工程学院，吉林吉林132012；2．广州发展集团有限公司，广州510150)摘要：提出了对零件边界待光顺区域的参数化搜索方法，设计了滚柱映射算法生成光顺曲线，并利用零件边界轮廓线及光顺曲线应用蒙皮法生成光顺曲面来光顺零件边界，最后由数件汽车覆盖件零件的成功光顺证明了算法的有效

2、性，结果显示算法运行速度块，生成的曲面光顺度好。关键词：材料加工；冲压工艺设计；模面工程；参数化设计；边界光顺中图分类号：TG386文献标识码：A近年来，随着CAE技术的不断发展，基于成形过程仿真，面向CAE的汽车覆盖件工艺设计方法得到越来越广泛的研究和应用¨。其实质即是在实际模具制造之前，利用计算机模拟板料的塑性变形过程，预测板料的变形规律，以及是否产生缺陷；然后将模拟结果转化成对模具设计的修改意见，优化成形工艺参数，以此提高模具设计质量，降低模具开发时间。在这一设计过程中，为了尽可能的把原来覆盖件上不封闭的地方转变为封闭的型腔，并把原来深浅

3、不一的拉延深度变化为比较均匀的拉延深度，同时尽可能减少覆盖件边界上凹入区域的数量和凹入的深度，以保障后续工艺设计步骤的顺畅进行，对零件边界的光顺是其中必不可少的环节。因此研究对零件边界的光顺方法具有重要意义。目前针对模具工艺设计中零件边界光顺的研究主要集中在曲面的生成上J，而对于光顺本身的研究并不多。Schenk采用参数化方法建立薄板成形的可成形性的目标函数，并用进化算法优化模具型面的曲面设计；龚科家探讨了面向CAE的汽车覆盖件模面设计中光顺零件边界的几个关键技术，给出了零件边界需要光顺区域的判断依据和NURBS光顺曲线的生成方法和流程j。本文

4、提出了一种基于映射法的参数化方法搜索需光顺区域，设计了滚柱映射算法并应用NURBS技术生成光顺曲线，最后利用光顺曲线，零件边界轮廓曲线使用蒙皮技术快速生成光顺曲面，完成对零件边界的光顺。1边界光顺算法待光顺区域通常指零件边界上出现不封闭、深浅不一或者是凹人程度过大等现象的地方。对这些区域进行处理首先需要识别出这些区域的范围，并利用一定方法生成表示光顺边界的NURBS曲线，由此光顺曲线及另一条由零件边界轮廓线构成的复合曲线共同生成最终光顺曲面。1．1识别光顺区域首先必须识别出零件外轮廓线上需要光顺的区域，因此可以先将零件轮廓线投影到与冲压方向垂直

5、的平面上，然后用一个半径为(文中都由用户设定)的圆沿轮廓线滚动来搜索判断轮廓线上需要光顺的区域。算法描述如下：收稿日期：2013～O1—14基金项目：东北电力大学博士科研启动基金项目(BSJXM一200906)作者简介：狄驰(1979一)，男，湖北省襄阳市人，东北电力大学机械工程学院副教授，博士，主要研究方向：塑性加工与CAD／CAE28东北电力大学学报第33卷(1)获取零件轮廓线，将组成轮廓线的曲线边依次离散为点集A={A“，1

6、大于某个给定角度0(由用户指定)，则可将￡⋯始点作为滚柱起点，否则继续寻找。(3)对已知的零件边界轮廓线离散点集A={4．1，'2，⋯，A。A：，一，A，⋯，A⋯}，经过步骤二确定滚柱起点为A，并以直线A⋯A川。为切线，半径R做圆，设此圆心为O．J，循环A川，外的A∈，，，，计算长度d=dis(A，O，)，若所有d>R，则对点集A中下一点A川，继续本步骤的判断；如果仅搜索到一个点A，则表示以A⋯．，为起点，以A为终点的曲线段需要光顺；若搜索结果为点集{A∈l1

7、=dis(Aj，O)>R，且≠i，则点A⋯．，Ai即是当前需光顺曲线段的起点及终点，由此确定需光顺区域JS。(4)重复步骤三，直到确定所有待光顺区域{s。，5，⋯，5}。1．2光顺曲线生成方法零件边界光顺曲线的生成可以通过插值空问点列求得。计算此空间点列的方法可描述为：若当前需光顺区域始末点分别为4，，则首先以R为半径，过点A。，A做圆心为0的圆弧C，然后将弧c沿投影平面法线方向拉伸为柱面，将光顺区域内离散点集{A∈Al1

8、线即为所需的光顺曲线。其具体实现如下：第一步：已知当前需光顺区域s，区域内离散点集{∈AI1