基于逆向工程的踏板滑塊數(shù)字化快速開發(fā)與評估

【摘要】 本文基于踏板滑塊點云數(shù)據(jù)，通過PRO/E軟件的逆向造型功能，逆向構(gòu)建出滑塊模型。在此基礎上，基于對該零件的工作條件和功能分析，對其改進方案進行確定。利用PRO/E軟件，對該模型進行參數(shù)化修改。基于MOLDFLOW軟件，對數(shù)字化設計結(jié)果進行分析與評估。

【關鍵詞】 逆向工程 數(shù)字化設計 快速開發(fā)

引言

由于數(shù)字化技術(shù)可以提高現(xiàn)代產(chǎn)品的設計質(zhì)量、縮短研發(fā)周期、降低制造費用，數(shù)字化研發(fā)方面的文獻較多[1-3]。隨著逆向工程技術(shù)的廣泛應用，數(shù)字化研發(fā)過程中引入了逆向工程技術(shù)，但是這方面的文獻較少[4-5]。本文基于逆向工程技術(shù)，通過PRO/E軟件的逆向參數(shù)化設計和MOLDFLOW軟件的數(shù)字化評估，實現(xiàn)踏板滑塊的數(shù)字化快速開發(fā)。

一、數(shù)據(jù)采集

通過三維結(jié)構(gòu)光柵式光學掃描儀，獲取到的踏板滑塊點云數(shù)據(jù)，如圖1所示。

二、逆向建模

將滑塊點云導入到PRO/E軟件中，剔除點云中的粗大噪聲點。尋找出點云數(shù)據(jù)中破洞的地方，通過填充操作，實現(xiàn)破損點云區(qū)域的修補。對處理過的數(shù)據(jù)點進行包絡，達到三角平面處理效果。粗調(diào)后，小平面進入精整階段，精調(diào)能提供更為精細的三角平面。最后，將基于滑塊點云構(gòu)建的滑塊曲面，轉(zhuǎn)化為三維實體，即三維曲面的實體化。基于PRO/E軟件的滑塊逆向建模，如圖2所示。

三、改進方案設定

逆向模型滑軌，如圖3所示。由圖3可以知道，由于滑塊在底座內(nèi)壁經(jīng)常做滑動，同時受到底座內(nèi)壁的沖擊和碰撞，導致踏板滑塊的階梯型滑軌部分，出現(xiàn)了鋸齒形態(tài)的特征，造成滑軌部分曲面不完整，嚴重影響踏板滑塊在底座內(nèi)壁的正常滑動。

為了恢復踏板滑塊的滑動功能，對逆向模型的滑軌進行參數(shù)化修改與優(yōu)化。針對鋸齒形態(tài)的特征，通過參數(shù)化修改，把鋸齒形態(tài)的滑軌改為完整曲面形態(tài)的滑軌。改進方案滑軌，如圖4所示。

四、模擬分析

基于MOLDFLOW軟件，逆向模型偏差分析，如圖5所示。由圖5可知，逆向模型的偏差程度為0.1374mm，逆向模型的成型件誤差較高，精度較低。基于MOLDFLOW軟件，改進方案偏差分析，如圖6所示。由圖6可知，改進方案的偏差程度為0.1343mm，改進方案的成型件誤差較低，精度較高。顯然，改進方案的成型偏差比逆向模型的成型偏差小，改進方案的成型精度高于逆向模型的成型精度。改進方案是對逆向模型的優(yōu)化。

五、評估定型

逆向模型與改進方案的模擬分析數(shù)據(jù)對比表，如表1所示。由表1可知：①逆向模型的填充時間為2.210秒，而改進方案的填充時間為2.117秒；顯然，改進方案的填充時間比逆向模型的填充時間短。②逆向模型的冷卻時間為19.16秒，而改進方案的冷卻時間為18.91秒；顯然，改進方案的冷卻時間比逆向模型的冷卻時間短。③逆向模型的氣穴數(shù)量為30處，而改進方案的氣穴數(shù)量為23秒；顯然，改進方案的氣穴數(shù)量比逆向模型的氣穴數(shù)量少，改進方案的潛在氣穴危害程度會低于逆向模型的潛在氣穴危害程度。

綜上所述，由于改進方案的填充時間、冷卻時間、氣穴數(shù)量均優(yōu)于逆向模型的相應參數(shù)，踏板滑塊數(shù)字化模型得到了優(yōu)化，優(yōu)化效果良好。

六、結(jié)論

隨著數(shù)字化快速開發(fā)技術(shù)的成熟，逆向工程技術(shù)與數(shù)字化開發(fā)技術(shù)的結(jié)合將更加緊密。本文研究基于逆向工程的踏板滑塊數(shù)字化快速開發(fā)與評估過程的實現(xiàn)方法，有助于降低汽車零部件研發(fā)成本，縮短汽車零部件的制造周期，對于未來汽車零部件的數(shù)字化快速研發(fā)具有重要的參考價值。

參 考 文 獻

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