車空調(diào)管路檢測——正逆向設計篇

  非凡士三維科技

  汽車制造是一個距離我們?nèi)粘Ｉ羁此票容^遠卻又天天接觸其最終產(chǎn)品的行業(yè)，對該行業(yè)的接觸和服務，多年來也累積出自身獨有的經(jīng)驗和技術(shù)。

  前期有合作伙伴提出新的項目訴求：對現(xiàn)有的汽車空調(diào)建路的檢測工作加以提升。隨即相關(guān)服務部門派專業(yè)設計師對接該項目，并結(jié)合客戶操作中的實際使用精度和感受，設計并加工屬于客戶的專屬檢測工裝。如下圖：

  從圖中我們可以看出該管路檢測工裝完美契合其檢測的汽車空調(diào)線路，保障了精度等標準要求。

  以下我們將簡述一下該項目的開展過程，大致分為三個步驟：

  ①.數(shù)據(jù)采集

  ②.正逆向設計

  ③.3D打?。▊鹘y(tǒng)制造對比）

  設計師通過掃描設備進行數(shù)據(jù)采樣，得到三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)。（如下圖）

  經(jīng)以上原始空調(diào)管路模型數(shù)據(jù)的掃描和采集，設計師會開展第二步工作正逆向設計。首先我們開展數(shù)據(jù)的處理，目的是得到完整的，便于后期設計的相對較齊全的數(shù)據(jù)。大致的處理過程如下：

  設計師通過使用裁剪功能去除與掃描樣件無關(guān)的部分；

  流形命令可以去除與目標體不相連的部分；

  使用對齊命令將樣件對齊到全局，即重設坐標原點；

  填充孔命令可以填補數(shù)據(jù)采集時缺失的部分；

  延伸邊界將裁剪掉目標數(shù)據(jù)的部分進行還原；

  使用偏移命令將目標數(shù)據(jù)沿法線法相偏移（1mm）。

  通過以上數(shù)據(jù)的修復和還原隨即客棧下一步的正逆向設計，目的為制作專用檢具三維數(shù)據(jù)模型。應用軟件為：Geo ** gic Design X（其他正向建模軟件均可）。

  具體執(zhí)行步驟如下：

   將處理好的目標數(shù)據(jù)導入正向設計軟件中

   在xy平面上，描繪其外部輪廓線

   拉伸局部輪廓至覆蓋要檢測區(qū)域

   將CAD模型轉(zhuǎn)為多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)

   在空調(diào)管數(shù)字模型上通過擬合圓柱部分軸線并兩軸平均的方法創(chuàng)建三個平面，用三個平面對兩組數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行裁剪。

   通過布爾運算減去空調(diào)管部分模型數(shù)據(jù)，并刪去不需要的部分數(shù)據(jù)。

   使用填充孔命令中的平面填充將數(shù)據(jù)封閉起來，模型制作完成并保存為stl格式就可以在打印機中打印出來了。

  以下為3D打印過程記錄：

  3D打印與傳統(tǒng)制作的對比

  針對該項目，通過3D打印方式大致上述已表述七八，另外我們對比了傳統(tǒng)制造和3D打印在該檢具制造過程中優(yōu)略勢。兩種類型均通過設計和優(yōu)化后，經(jīng)彎管機折彎并產(chǎn)出原始汽車空調(diào)管路，不同的接下來傳統(tǒng)制造會通過高精度機床來保證數(shù)控加工，后裝配及細節(jié)的調(diào)整和改進。

  如下圖：

  3D打印優(yōu)勢：

  1.節(jié)省成本，相比傳統(tǒng)檢具制作方法，從材料至加工費用整體成本節(jié)省約90%；

  2.節(jié)省時間，從掃描到打印結(jié)束整個過程相比傳統(tǒng)制造快約85%；

  3.一次成型，打印完是一個整體，不需要再去調(diào)整位置；

  4.保密性，不存在外包泄露產(chǎn)品信息的問題。

  3D打印缺點：

  1.相對于機加工件，3D打印得到的工件精度較差，只有0.1mm左右；

  2.不同材料對打印出的工件性能影響較大，主要在耐溫及強度方面。

  匯總以上情況而講，使用3D打印制作空調(diào)管路專用檢具工裝與傳統(tǒng)制作檢具工作相比，對使用者利大于弊。采用3D打印的制作方法，無論從成本投入，加工時間，人力消耗以及保密性方面都有不可比擬的優(yōu)勢，而它的缺點在空調(diào)管檢具工裝這個新方向與它的優(yōu)勢相比就顯得不值一提了。