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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流充电器插头.精品文档.第五章 充电器插头本章介绍一个比较简单的充电器插头制作，去除了两个金属插销，只构造塑料外壳。点云如图XX，已经调整为对称于X=0的平面。本例学习如何构建平面、利用点云拟合均匀曲面、曲线扫掠得到曲面，构造圆角、镜像复制等基本方法。5.1 反求思路1本零件是一对称体，如图XX，因此考虑只构造对称的一半曲面，然后镜像得到另一半。2右击点云，选用命令，框选出面1、2、3三块点云，面1点云选择命令【Uniform Surface】，拟合为均匀曲面，面2、3点云选择命令【Fit Plane】，分别拟合为一平面。右击点云，选用，在顶面
2、点云中提取两条直线点云，选择命令【Uniform Curve】，拟合成均匀曲线， 选择命令【Sweep】扫掠，得到顶面。3选择命令【Extend】，延伸所有曲面，调节各曲面控制点。选择命令【Fillet】倒圆角面。选择命令【Trim Surface】，剪裁曲面。4选择命令【Circle w/Center and 2 Points】画圆，投影到曲面后剪切圆孔。5选择命令【Mirror】，镜像复制所有曲面。6最后进行误差以及曲面光顺性分析5.2曲面构造首先将点云分块提取出来，再根据其特点，用不同的方法构造曲面。5.2.1 提取点云1. 观察点云充电器点云如图XX，首先将其多边形网格化显示，便于观察
3、零件形状。右击点云，选择，将点云进行三角网格定点着色（Gouraud-Shaded）处理，设置各项参数如图XX，原始点云名称为1。这里，相邻点距离Neighborhood Size取为3，根据经验，该值一般选取采样点云两点之间的距离的3倍左右。通过命令【Measure】/【Distance】/【Between Points】，测量得到点云中两点之间的距离为1mm左右。2对称剖切点云本点云已经调节为中心通过Y-Z轴，即X=0坐标平面的对称体。选择命令【Modify】/【Extract】/【Slice】，参数设置如图XX，将点云从中对称地剖切出右半边点云。重复步骤1，将右半边点云着色，选择命令【M
4、odify】/【Direction】/【Harmonize Polygon Normals】，使得网格法向一致。只须对此半边点云反求出曲面，然后利用镜像得到另一半即可。选择菜单栏上图层管理命令，观察点云形状。如图XX。注意，图层管理器【Layer Manager】中的【Show】选项，可以控制各图层，以及各图层中点云、曲线、曲面等图形的显示状态，当图形太多时，常用其显示或隐藏某些图形，使得界面简单清楚，更容易操作。3提取侧面点云将剖切出的点云旋转到一个适当的位置，利用点云上的反光勾勒出较好的平面点云，然后右击点云，选，设置如图XX，鼠标点选【Select Screen Points】后，开始提
5、取侧平面点云。注意，这里勾选了【Near Points Only】，当同一点云具有前后两层以上的部分，勾选此项，只提取当前视图所框选出的前面部分点云。勾选了【Keep Old Data】，保留原点云，用鼠标点击围成的点云成为新产生的点云。 同样方法，得到另两块点云，如图XX。5.2.2 拟合曲面1侧面点云拟合面观察发现，图XX中，点云1形状适合用曲面拟合，2和3可以用平面构建，下面分别得到各个面。点云1：选择命令【Construct】/【Surface from Cloud】/【Uniform Surface】，设置参数如图XX，拟合得到点云1的曲面。按下快捷键【Shift+Q】,比较拟合曲面
6、与点云误差，发现非常小，符合要求。右击图中空白处，选择，撤销比较结果。若发现误差较大，可右击曲面，选择，微调曲面控制点，使得曲面拟合更好一些。点云2与3：选择命令【Construct】/【Surface from Cloud】/【Fit Plane】，设置参数如图XX，将该点云2与3分别拟合为一平面。2顶面点云拟合面右击点云，选，设置如图XX，【Neighborhood Size】采用默认值，点选【Select Screen Lines】，然后用鼠标在顶面点云中选取两点，提取直线点云，这里得到的两条直线点云以刚好到点云圆角处为宜。如图XX。选择命令【Construct】/【Curve from
7、 Cloud】/【Uniform Curve】，将图中XX中点云1拟合成均匀曲线，选择设置参数如图XX，按下【Model】按钮，调节曲线段数【Span(s)】的值，曲线动态变化显示拟合点云的状况，当曲线与点云较好地拟合时终止。该值越大，曲线拟合越精确，但该值太大，将使得曲线节点较多，影响曲线的光滑程度，也将使得曲线及其生成的曲面编辑修改更困难。同样拟合点云2，如图XX。选择命令【Construct】/【Swept Surface】/【Sweep】，如图XX，点击【Path 1】，用鼠标在图中选择点云1拟合得到的曲线，点击【Generators 1】，用鼠标在图中选择点云2拟合得到的曲线，按下【
8、Apply】，得到顶面点云拟合曲面，如图XX。选择命令【Modify】/【Extend】，如图XX，按下【Model】按钮，鼠标选择曲面一条边或几条边，或勾选【All Sides】，选择曲面的所有边，调节【Distance】按钮滑块，延伸曲面，如图XX，由于曲面的四条边均要做剪裁，延伸的距离不需要很精确，以便于和其他曲面配合为宜，如图XX。同样地，将他曲面显示出来并加以延伸，使得曲面较所覆盖的点云略大，并能在两曲面之间顺利地切出倒角。延伸前各曲面如图XX。延伸后各曲面如图XX。3调节各曲面控制点曲面构造完毕，为了使曲面拟合的精度更高，光顺性更好，有必要调节各曲面控制点。以图XX中曲面4为例，按
9、下快捷键【Shift+L】，选择曲面4和点云，隐藏其他图形，只显示选中者，如图XX。也可在图层管理器【Layer Manager】中的【Show】选项中控制图形的显示。右击曲面4，选择改变曲面的着色显示状况。再次右击曲面4，选择，弹出曲面编辑对话框，如图XX， 选择【Norm】，调节曲面控制点的法向距离，当拟合情况比较好时，选中【Step】复选框，设定一个较小的值，微调曲面控制点。 调节曲面控制点时，要注意几点：（1） 不要仅仅只注意曲面与点云的拟合精度，还要照顾到曲面的光顺性。因此，要时刻注意所调控制点在曲面U、V方向线上和其他控制点的相互位置关系，尽可能使其形状光滑。（2） 曲面边界形状要
10、仔细调节，使其与点云圆角形状相符，这样曲面之间倒的圆角精度才高。（3） 若发现曲面控制点较少，难以与点云较好吻合，可右击该曲面，选择，如图XX，增加曲面U或V方向上的段数【Step(s)】或阶次【Order】，使得曲面控制点增加。一般曲面U V方向阶次【Order】上大多均采用4，平面为2。曲面控制点多将增加曲面调接的难度，一般是先取较小的值，调节到比较吻合的时候，再增加。（4） 一般先延伸曲面后，再编辑调节曲面。本例中，下面数据供参考：曲面1的 U V方向阶次【Order】均为4 ，U V方向段数【Step(s)】均为1。曲面2 和3为平面，U V方向阶次【Order】均为2 ，U V方向段
11、数【Step(s)】均为1。曲面4 U V方向阶次【Order】均为4 ，长U方向段数【Step(s)】为15，宽V方向段数【Step(s)】为1。5.2.3倒圆角首先构造曲面1和2之间的圆角面。选择命令【Construct】/【Fillet】/【Surface】，勾选【Trim】，选择【B-spline】，如图XX。倒圆角面时，应显示出点云，根据拟合情况，决定倒角的大小，也可用【Measure】/【Radius Of Curvature】/【Cloud】命令初步测量点云圆角半径。其余类似几个面倒圆角如图XX。前端两斜面倒角，可利用镜像对称得到曲面圆角。选择命令【Modify】/【Orient
12、】/【Mirror】，参数设置如图XX，以X平面为对称面，镜像复制端面平面，选择命令【Construct】/【Fillet】/【Surface】，将两平面倒圆角，如图XX。倒圆角面设置需注意以下几点：1. 使得两曲面的法线均指向圆角中心方向，如图XX。勾选【Trim】，倒圆角同时剪切掉两倒角面的边，否则只是多产生一个倒角面。2.【Base Radius】填写大致的圆角半径，按下【Model】按钮，调节，改变圆角半径，使其与点云圆角匹配。若不出现倒角图形，则说明【Base Radius】所填值误差较大。3.若需要变半径倒角，可拖动代表两端圆角的滑块条，使得圆角曲面沿长度方向具有不同半径。4.选择
13、【B-spline】可获得长度方向单一的圆角曲面。5.2.4三圆角曲面汇交两曲面之间倒圆角比较简单，后面剩下三圆角曲面汇交处的曲面需要处理。1.剪裁底面获得的几块曲面均超过了点云底部，先把这部分剪裁掉。用法线为Y轴方向的平面，与各曲面相交，求出曲面交线，再用区域剪裁，去掉不需要的部分。选择命令【Construct】/【Intersection】/【With Planes】，如图XX，选择【Selected All】，选取所以曲面，这里只是为了方便，有的曲面并不参与相交。鼠标点击选择【Start Point】，打开工具条上的捕捉按钮，选择捕捉点云，鼠标选择点云的底部，显示出相交平面，如图XX，其
14、余参数设置如图，按下【Apply】，求得7条曲面交线。选择命令【Modify】/【Trim】/【Trim Surface】，或按下快捷键【Ctrl+T】，如图XX，选择【Selected All】，点选【Region Points】，然后用鼠标在图中点取各曲面需要保留部分，剪裁曲面。2三圆角曲面汇交 如图XX，F1、F2、F3三圆角曲面汇交为一个曲面，这是一个比较常见的问题，下面详细说明构建过程。（1）把图形旋转到一个恰当的位置，使得圆角面F1的两条边可以在当前视图中投影到F2、F3圆角面，并且将其分割成两部分。如图XX。选择命令【Construct】/【Curve on Surface】/【
15、Project Curve to Surface】，如图XX，按住【Crlt】键，点选【Surface（s）】，在图中选择F2、F3圆角面，点选【Curve（s）】，在图中选择F1圆角面的两条边。投影方向【Project】选择沿视图方向【View Vector】，得到两条投影曲线，如图XX。选择命令【Modify】/【Trim】/【Trim Surface】，剪裁F2，F3曲面，得到B、D两条曲线，如图XX，然后选择【Construct】/【Blend】/【Curve】，将F2，F3曲面两条边线桥接起来，得到A、C两条曲线。选择命令【Construct】/【Curve on Surface】/
16、【Project Curve to Surface】，将曲线A沿法向【Normal to Surface】投影到圆角面F1，曲线C投影到曲面4。选择命令【Modify】/【Trim】/【Trim Surface】，剪裁掉曲线A上面部分曲面，以及曲线C外面部分曲面。选择命令【Construct】/【Surface】/【Surface by Boundary】，分别选择图中四条曲线，这里，选择对话框中的【Tan】，使得该曲线相邻的两曲面相切连续。最终得到的曲面如图XX。同理构造另一个三圆角曲面汇交曲面。如果构造曲面不能完成，出现图XX所示错误提示，则需要检查四条边是否连接在一起。如图，发现D这条边
17、由两部分组成，接近下面A边处，有一条很短的线，使得D、A两边存在缺口，如图XX。因此，需要将其合并为一条。选择【Construct】/【Curve from Surface】/【3D Curve from Surface】，提取D边1、2两条曲线，如图XX。选择【Modify】/【Continuity】/【Match 2 Curves】，将提取得到的两条3D曲线融合为一条，参数设置如图XX，注意鼠标选取线段时，要靠近两线交点处选取，得到正确的线段端点。做完则这些工作后，再用【Construct】/【Surface】/【Surface by Boundary】四边围成一个曲面。如图XX。注意，若
18、所选择四条曲线不能构造曲面，如图XX，此时，可按住鼠标左键在曲线上停留片刻，将出现一个下拉列表，另外选择正确的曲线。3对称面上倒角选择命令【Construct】/【Intersection】/【With Planes】，如图XX，用X=0的平面与各曲面相交，选择所有曲面【Selected All】，得到各交线，按下快捷键【Ctrl+T】，将所有用X=0平面右边的曲面剪掉或删除。下面构建图XX中圈出部分对称面上倒角。如图XX，选择【Construct】/【Blend】/【Curve】，均设置为曲率连续【Curvature】，将曲线X1和X2桥接起来，得到Blend曲线B1 ，曲线X3和X4桥接起
19、来，得到Blend曲线B2 。选择命令【Construct】/【Curve on Surface】/【Project Curve to Surface】，将曲线B2投影到曲面S，方向【Project】选择沿曲面法向【Normal to Surface】。按下快捷键【Ctrl+T】，修剪曲面，如图XX。选择命令【Construct】/【Surface】/【Surface by Boundary】，选择四条边，得到对称面上倒角，如图XX。 5.2.5剪切圆孔点云上还有个圆孔，由于此处点云质量不足以用拟合的方法获得精确的圆，这里采用取点画圆。同时显示曲面和点云，选择命令【Create】/【Curve
20、 Primitive】/【Circle w/Center and 2 Points】。打开工具条上的，捕捉曲面上的点，注意，【Center】的X坐标为零。选择命令【Construct】/【Curve on Surface】/【Project Curve to Surface】，将圆沿法向【Normal to Surface】投影到曲面上，然后按下快捷键【Ctrl+T】，在曲面修剪出圆孔，如图XX。5.2.6镜像获得对称曲面选择命令【Modify】/【Continuity】/【Make Edge Curvature Symmetric】，选择对称面上的边，如图XX。选择命令【Modify】/【O
21、rient】/【Mirror】，如图XX，选择【Selected All】，镜像对象为所有曲面，最终结果如图XX。5.3误差与光顺性分析同时显示全部曲面和点云，选择【Measure】/【Surface to】/【Cloud Difference】，或按下快捷键【Shift+Q】，如图XX，选择【Selected All】，比较所有曲面和点云。彩色云图和数据显示，最大误差发生在对称面的倒圆角处。可以用Excel表格输出曲面各点与点云的误差详细报告，如图XX。如果去掉对称的一边，比较误差，发现误差范围变小了，如图XX，说明进一步仔细调节点云对称性，可以减低整体误差。另一个原因，也可能是塑料原件本身存在的误差，造成点云不完全对称。选择命令【Evaluate】/【Surface Flow】/【Reflection Lines】，或按下快捷键【Ctrl +E】，选择【Selected All】，观察主要曲面反射线状态下的光顺性，旋转图形动态观察，可见反射线均匀光滑，曲面光顺性良好，如图XX。