[發(fā)明專利]一種變厚度曲面零件內(nèi)形面的三維建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310744502.0
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN104750892A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊海東;強(qiáng)博;孫茜;蘇智星
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及變厚度曲面零件內(nèi)形面的三維建模方法。

背景技術(shù)

近年來，在使用三維建模軟件進(jìn)行變厚度曲面零件三維建模時，設(shè)計師們發(fā)現(xiàn)，由于曲面零件的外形曲面曲率變化經(jīng)常是不規(guī)則的，因此要建立厚度均勻變化的零件內(nèi)形面非常困難。所以，在過去的很長一段時間內(nèi)，如何準(zhǔn)確合理定義曲面變厚度零件模型已成為困擾結(jié)構(gòu)設(shè)計師的重要問題?，F(xiàn)在一般采用的建模方法有以下兩種：

1.厚度階梯式分布建模。其缺點(diǎn)主要是重量增加，其次是強(qiáng)度上，在厚度變化過渡區(qū)會產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易造成零件的破壞。

2.在零件外形曲面范圍內(nèi)通過平行平面組與曲面相交得到一組外形截面線。分別對應(yīng)外形截面線建立內(nèi)形樣條線，保證樣條線在多個厚度控制點(diǎn)處與外形截面線距離要求，最后將所有內(nèi)形樣條線依次連接生成內(nèi)形曲面。其缺點(diǎn)是在控制點(diǎn)間厚度變化不均勻，部分區(qū)域可能出現(xiàn)厚度波浪起伏變化，甚至造成零件不滿足強(qiáng)度要求報廢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決以上問題，提供一種變厚度曲面零件內(nèi)形面的建模方法，使用戶可以在零件設(shè)計允許的容差范圍內(nèi)，精確地建立厚度均勻變化的曲面零件內(nèi)形面。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

1.一種變厚度曲面零件內(nèi)形面的三維建模方法，其特征在于，其包括以下步驟：

第四，在外形曲面范圍內(nèi)，通過平行平面組與外形曲面相交得到一組外形截面線；

第五，在每個平面內(nèi)，建立與其外形截面線對應(yīng)的內(nèi)形截面線；

內(nèi)形截面線的建立方法如下：

1)對外形截面線和厚度控制點(diǎn)進(jìn)行二維展開映射處理：沿外形截面線方向，以外形截面線長度為變量將其映射到x軸上，再將對應(yīng)的厚度控制點(diǎn)映射為坐標(biāo)系中的映射控制點(diǎn)，其x坐標(biāo)為其對應(yīng)外形截面線長度值，y坐標(biāo)為對應(yīng)厚度值；

2)使用樣條曲線依次連接以上映射控制點(diǎn)，并控制樣條曲線在控制點(diǎn)處切線方向平行于x軸，得到一條曲率連續(xù)曲線，即二維展開內(nèi)形截面線；

3)將x軸與二維展開內(nèi)形截面線間的距離關(guān)系映射回原外形截面線，得到其對應(yīng)內(nèi)形截面線；

第六，將所有內(nèi)形截面曲線依次連接成內(nèi)形曲面；

在進(jìn)行完上述三個步驟后，檢查內(nèi)形曲面與外形曲面間的距離是否滿足設(shè)計要求，如果偏差過大，可以在局部增加相交平面，并重復(fù)上面步驟直至內(nèi)形曲面的偏差減小到滿足要求。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：建立的零件厚度變化均勻，內(nèi)形曲面曲率光順，完全解決了變厚度曲面零件厚度變化不均勻的問題。

附圖說明

圖1是外形曲面、外形截面線和控制點(diǎn)

圖2是外形截面線與對應(yīng)厚度控制點(diǎn)關(guān)系示意圖

圖3是二維展開內(nèi)形截面線與對應(yīng)映射控制點(diǎn)關(guān)系示意圖

圖4是建立法則示意圖

圖5是平移建立內(nèi)形截面線示意圖

圖6是連接各內(nèi)形截面線得到內(nèi)形曲面

圖7是增加一個截平面

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例：本例是某加強(qiáng)框段變厚度外緣條內(nèi)形曲面建立的具體思路：

第一，按圖1所示，將框平面1、二個緣條寬度邊界平面2與外形曲面3相交，得到3條外形截面線4，在每條外形截面線上有4個厚度控制點(diǎn)5；

第二，依次建立3條內(nèi)形截面線。具體建立方法如下：

1)按圖2，測量外形截面線1在各控制點(diǎn)2間的曲線長度，3是緣條在各厚度控制點(diǎn)處的厚度。

2)按圖3，選擇任意平面將外形截面線在x軸上展開，并將各厚度控制點(diǎn)1映射在平面內(nèi)，控制點(diǎn)的坐標(biāo)x和y對應(yīng)其展開長度和厚度值，分別為(0，2)、(30，5)、(70，3)、(105，2.5)。用CATIA樣條曲線2連接各映射控制線點(diǎn)1，得到一條曲率連續(xù)的二維展開內(nèi)形截面線，并保證其在厚度控制點(diǎn)處切線平行于水平的x軸線。

3)按圖4，使用CATIA法則曲線功能，將二維展開內(nèi)形截面線與x軸間的距離關(guān)系保存為一個法則(即距離關(guān)系)；

4)按圖5在截面平面中，使用上面的法則(即距離關(guān)系)平移外形截面線，得到內(nèi)形截面線。

第三，依次連接3條內(nèi)形截面線的到內(nèi)形曲面，如圖6。

第四，檢查得到的內(nèi)形曲面偏差太大，不滿足設(shè)計要求，在偏差大處的兩個截面間再增加一個截平面1(見圖7)，重復(fù)上面的步驟，得到偏差更小的內(nèi)形曲面，檢查是否滿足設(shè)計要求。如果滿足，則完成建模。否則重復(fù)以上步驟直至滿足設(shè)計要求為止。