模具型面设计中曲面快速延拓技术研究.pdfVIP

2014年 4月 机械设计与制造工程 Apr．2014 第43卷 第4期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vol_43No．4 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．04．007 模具型面设计 中曲面快速延拓技术研究 王远峰 ，卫 炜 ，孙建华 ，安鲁陵 (1．南京航空航天大学 机 电学院，江苏 南京 210016) (2．江苏苏美达五金工具有限公司，江苏 南京 210061) 摘要：针对飞机零部件模具设计过程 中遇到的曲面延拓困难 问题，提 出了以B样条双向蒙皮造型 技术对曲面进行重构，进而实现曲面快速延拓的新方法 ，并基于 CATIA开发 了钣金模具型面辅助 设计工具，实现了复杂曲面的快速延拓，可提高航空钣金件模具的设计效率。 关键词：曲面快速延拓；曲面重构；双向蒙皮曲面；B样条曲线重构；二次开发 中图分类号：TP391 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2014)04—0025—07 在航空制造业 中往往会遇到较多具有 自由曲 所普遍采用的生成曲面的方法，其主要思路为拟合 面的零件 ，主要为钣金件或曲面类复合材料零件 ， 一 张曲面，使其能够通过一组有序的空间曲线 j。 这些类型零件常采用模具成型的方法进行加工，其 双 向蒙皮造型技术则是 由定义在 曲面两个参数方 模具型面的设计是整个模具设计的核心。一般情 向上的两族相交曲线拟合生成 自由曲面的技术，其 况下，模具的型面要求与零件表面贴合，范围大于 原理为分别 以两族 曲线作为截面线各 自生成单 向 零件表面，边界较为规整并具有 良好的光顺性。企 蒙皮曲面，再以两族 曲线的交点为型值点插值生成 业工装设计人员通常采用基于产品模型的设计方 张量积 曲面，对 3张曲面做 曲面的布尔和运算以生 法，利用 CAD曲面建模技术对零件数模上提取的 成新曲面。这一技术 目前 已经受到研究人员的关 原始曲面进行修补、延拓、裁剪等处理 以生成模具 注，并作出了相应的理论与应用可行性方面的研 型面，其中曲面延拓是主要的处理手段之一，一些 究 J。本文即采用B样条双向蒙皮曲面来构造延 研究人员对此已做 了相关的研究并开发出了实用 拓面。 的曲面延拓方法 ¨I2J。但 日前仍有一部分 曲面的 B样条方法是 CAD领域中描述曲面 曲线的重 延拓处理较为困难 ，特别是具有复杂边界的自由曲 要方法，国际标准组织 (ISO)颁布的工业产品数据 面，其延拓操作往往非常繁琐，有些甚至无法进行 交换 STEP国际标准中，定义工业产品几何形状的 符合模具设计要求的延拓 。本文针对此类模具型 数学方法 NURBS(非均匀有理 B样条)即为 B样 面设计中的曲面延拓问题，提出一种基于双 向蒙皮 条方法的推广。对于不能用初等解析 曲面表达 的 造型技术的曲面快速延拓方法，以重构 曲面的方式 自由曲线曲面而言，B样条成功地解决了其形状描 生成符合要求的延拓面，并依据这一方法，利用 述问题，能够满足模具型面的构造要求 。B样条曲 CATIA二次开发技术开发了钣金模具型面辅助设 面由一组控制顶点定义，其方程可写为 ： n m 计工具，经过曲面重构所得到的具有规则边界的延 s(“，)= N (“) ，()