本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種異形鈑金件三維建模方法。

背景技術(shù)：

異形鈑金件由多個(gè)空間鈑金平面組成，各鈑金平面有多種轉(zhuǎn)角，因其形狀不規(guī)則，展開圖不易確定，經(jīng)常采用分塊焊接的方法設(shè)計(jì)加工，生產(chǎn)效率低。中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?00710084693.7《具有三維形狀的鈑金制品的制造方法以及制品》，提出一種鈑金制品的制造方法，其將多個(gè)部件組合起來制造具有三維形狀的鈑金制品，但未給出三維形狀鈑金制品展開圖的繪制方法。中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?01210588106.9《鈑金件三維壓型模設(shè)計(jì)工藝》，使用CATIA三維鈑金設(shè)計(jì)軟件模塊，通過提取目標(biāo)鈑金零件表面、提取零件表面并繪制二維圖、對(duì)二維圖進(jìn)行拉伸的方法得到蓋板零件三維模型，該方法以已有鈑金件為模型，擬合得到鈑金件三維壓型模，但未給出三維鈑金件設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種方便加工，提高生產(chǎn)效率的異形鈑金件三維建模方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種異形鈑金件三維建模方法，該方法包括如下步驟：

(1)繪制異形鈑金件三維輪廓：

確定異形鈑金件的平面數(shù)量，繪制異形鈑金件三維輪廓；

(2)使各平面輪廓位于同一平面：

使異形鈑金件各平面輪廓位于同一平面；

(3)約束各平面轉(zhuǎn)角：

在三維空間標(biāo)注異形鈑金件各平面轉(zhuǎn)角；

(4)建立各平面實(shí)體：

以異形鈑金件平面輪廓為拉伸草圖，建立各平面實(shí)體，實(shí)體數(shù)量等于鈑金件的平面數(shù)量；

(5)合并為單一實(shí)體：

將各平面實(shí)體合并為單一實(shí)體；

(6)轉(zhuǎn)換為三維鈑金件：

設(shè)置鈑金厚度，選取各平面實(shí)體的平面交線為折彎邊線，生成鈑金件及其展開圖。

所述步驟(2)中，繪制異形鈑金件三維輪廓的具體方法如下：

三角形輪廓位于同一平面，不需約束；

對(duì)于大于三邊的多邊形輪廓，任選一個(gè)頂點(diǎn)A，除兩側(cè)鄰近頂點(diǎn)B、C之外，與其它所有頂點(diǎn)D₁、D₂、……、D_n建立構(gòu)造線AD₁、AD₂、……、AD_n，n≥1；在構(gòu)造線AD₁、AD₂、……、AD_n上建立點(diǎn)E₁、E₂、……、E_n；過頂點(diǎn)A兩側(cè)鄰近頂點(diǎn)建立構(gòu)造線BC；使E₁、E₂、……、E_n與BC重合，即使輪廓ABD₁D₂……D_nC位于同一平面。

所述步驟(3)中，約束各平面轉(zhuǎn)角的具體方法如下：

水平面XOZ繞X軸轉(zhuǎn)角α₁，在面外找一點(diǎn)G₁，G₁點(diǎn)沿Y軸、Z軸在面上的投影為G_Y、G_Z，標(biāo)注∠G₁G_ZG_Y＝α₁；

橫垂面XOY繞Y軸轉(zhuǎn)角α₂，在面外找一點(diǎn)G₂，G₂點(diǎn)沿X軸、Z軸在面上的投影為G_X、G_Z，標(biāo)注∠G₂G_XG_Z＝α₂；

縱垂面YOZ繞Z軸轉(zhuǎn)角α₃，在面外找一點(diǎn)G₃，G₃點(diǎn)沿Y軸、X軸在面上的投影為G_Y、G_X，標(biāo)注∠G₃G_YG_X＝α₃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明使用幾何約束和尺寸約束的方法得到空間任一鈑金平面，使用實(shí)體建模及鈑金轉(zhuǎn)換的方法得到異形鈑金件整體圖及展開圖，方便加工，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明異形鈑金件三維建模方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明使異形鈑金件平面輪廓位于同一平面的示意圖；

圖3a為本發(fā)明標(biāo)注水平面轉(zhuǎn)角α₁的示意圖；

圖3b為本發(fā)明標(biāo)注橫垂面轉(zhuǎn)角α₂的示意圖；

圖3c為本發(fā)明標(biāo)注縱垂面轉(zhuǎn)角α₃的示意圖；

圖4a為本發(fā)明實(shí)施例全方位松土鏟的主視圖；

圖4b為本發(fā)明實(shí)施例全方位松土鏟的側(cè)視圖；

圖4c為圖4a的A-A向剖視圖；

圖5a為圖4a的單側(cè)松土鏟主視圖；

圖5b為圖4a的單側(cè)松土鏟側(cè)視圖；

圖6a為本發(fā)明實(shí)施例使掛接板輪廓4位于同一平面的示意圖；

圖6b為本發(fā)明實(shí)施例使側(cè)刀輪廓5位于同一平面的示意圖；

圖6c為本發(fā)明實(shí)施例使底刀輪廓6位于同一平面的示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)注底刀面轉(zhuǎn)角α的示意圖(底刀面?zhèn)纫晥D)；

圖8a為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)注側(cè)刀面轉(zhuǎn)角θ的示意圖(側(cè)刀主視圖)；

圖8b為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)注側(cè)刀面轉(zhuǎn)角γ的示意圖(側(cè)刀側(cè)視圖)；

圖8c為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)注側(cè)刀面轉(zhuǎn)角β的示意圖(側(cè)刀俯視圖)；

圖9a為本發(fā)明實(shí)施例單側(cè)松土鏟平面實(shí)體主視圖；

圖9b為本發(fā)明實(shí)施例單側(cè)松土鏟平面實(shí)體側(cè)視圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例全方位松土鏟鈑金件展開圖。

其中的附圖標(biāo)記為：

1掛接板 2側(cè)刀

3底刀 4掛接板輪廓

5側(cè)刀輪廓 6底刀輪廓

7掛接板實(shí)體 8側(cè)刀實(shí)體

9底刀實(shí)體 M折彎線

α底刀3起土角 β側(cè)刀2切土角

γ側(cè)刀2后傾角 θ側(cè)刀2在橫垂面內(nèi)的傾角

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明異形鈑金件三維建模方法包括如下步驟：

(1)繪制異形鈑金件三維輪廓

確定異形鈑金件的平面數(shù)量，繪制異形鈑金件三維輪廓。

(2)使各平面輪廓位于同一平面

使異形鈑金件各平面輪廓位于同一平面，具體方法如下：

三角形輪廓位于同一平面，不需約束。

對(duì)于大于三邊的多邊形輪廓，如圖2所示，任選一個(gè)頂點(diǎn)A，除兩側(cè)鄰近頂點(diǎn)B、C之外，與其它所有頂點(diǎn)D₁、D₂、……、D_n建立構(gòu)造線AD₁、AD₂、……、AD_n，n≥1；在構(gòu)造線AD₁、AD₂、……、AD_n上建立點(diǎn)E₁、E₂、……、E_n；過頂點(diǎn)A兩側(cè)鄰近頂點(diǎn)建立構(gòu)造線BC；使E₁、E₂、……、E_n與BC重合，即使輪廓ABD₁D₂……D_nC位于同一平面。

(3)約束各平面轉(zhuǎn)角

在三維空間標(biāo)注異形鈑金件各平面轉(zhuǎn)角，具體方法如下：

如圖3a所示，水平面XOZ繞X軸轉(zhuǎn)角α₁，在面外找一點(diǎn)G₁，G₁點(diǎn)沿Y軸、Z軸在面上的投影為G_Y、G_Z，標(biāo)注∠G₁G_ZG_Y＝α₁。

如圖3b所示，橫垂面XOY繞Y軸轉(zhuǎn)角α₂，在面外找一點(diǎn)G₂，G₂點(diǎn)沿X軸、Z軸在面上的投影為G_X、G_Z，標(biāo)注∠G₂G_XG_Z＝α₂。

如圖3c所示，縱垂面YOZ繞Z軸轉(zhuǎn)角α₃，在面外找一點(diǎn)G₃，G₃點(diǎn)沿Y軸、X軸在面上的投影為G_Y、G_X，標(biāo)注∠G₃G_YG_X＝α₃。

通過約束三維空間異形鈑金件輪廓的平面性、空間平面轉(zhuǎn)角大小，即可確定三維空間任一異形鈑金件平面輪廓。

(4)建立各平面實(shí)體

以異形鈑金件平面輪廓為拉伸草圖，建立各平面實(shí)體，實(shí)體數(shù)量等于鈑金件的平面數(shù)量。

(5)合并為單一實(shí)體

將各平面實(shí)體合并為單一實(shí)體。

(6)轉(zhuǎn)換為三維鈑金件

設(shè)置鈑金厚度，選取各平面實(shí)體的平面交線為折彎邊線，生成鈑金件及其展開圖。

實(shí)施例

以用于農(nóng)業(yè)耕作的全方位松土鏟(圖4a至圖4c)為例，需約束角度參數(shù)：底刀3起土角α、側(cè)刀2切土角β、側(cè)刀2后傾角γ、側(cè)刀2在橫垂面內(nèi)的傾角θ。

按以下步驟建立全方位松土鏟鈑金模型：

(1)因松土鏟為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，只需建立單側(cè)模型，然后做單側(cè)模型的鏡像，得到另一側(cè)模型，最后將二者合并為單一實(shí)體。

單側(cè)松土鏟有三個(gè)平面輪廓：底刀輪廓6、側(cè)刀輪廓5、掛接板輪廓4。繪制單側(cè)松土鏟輪廓，包括三個(gè)平面輪廓，如圖5a和圖5b所示。

(2)使各平面輪廓位于同一平面。

如圖6a所示，連接B₁C₁、B₂C₂；在構(gòu)造線B₁C₁上建立點(diǎn)E₄；使E₄與B₂C₂重合，使掛接板輪廓4(輪廓B₁B₂C₁C₂)位于同一平面。

如圖6b所示，連接A₁B₁、A₂B₂；在構(gòu)造線A₁B₁上建立點(diǎn)E₃；使E₃與A₂B₂重合，使側(cè)刀輪廓5(輪廓A₁A₂B₁B₂)位于同一平面。

如圖6c所示，連接A₁A₃、A₁A₄、A₂A₅；在構(gòu)造線A₁A₃、A₁A₄上建立點(diǎn)E₁、E₂；使E₁、E₂與A₂A₅重合，使底刀輪廓6(輪廓A₁A₂A₃A₄A₅)位于同一平面。

(3)約束各平面轉(zhuǎn)角

對(duì)于底刀面，如圖7所示，在側(cè)視圖YOZ中，建立直角三角形G₁A₅A₄，G₁A₅沿Y軸、G₁A₄沿Z軸，標(biāo)注∠G₁A₄A₅＝α。

對(duì)于側(cè)刀面：

如圖8a所示，在主視圖XOY中，建立直角三角形G₂A₂B₁，G₂A₂沿X軸、G₂B₁沿Y軸，標(biāo)注∠G₂B₃B₄＝θ。

如圖8b所示，在側(cè)視圖YOZ中，建立直角三角形G₃B₁B₃，G₃B₁沿Y軸、G₃B₃沿Z軸，B₃在直線B₁A₂上，標(biāo)注∠G₃B₁B₃＝γ。

如圖8c所示，在俯視圖XOZ中，建立直角三角形G₄B₅B₄，G₄B₄沿X軸、G₄B₅沿Z軸，B₄、B₅在輪廓面A₁A₂B₁B₂上，標(biāo)注∠G₄B₅B₄＝β。

掛接板面與縱垂面YOZ重合，無轉(zhuǎn)角。

(4)建立各平面實(shí)體

分別以輪廓A₁A₂A₃A₄A₅、A₁A₂B₁B₂、B₁B₂C₁C₂為拉伸草圖，建立底刀實(shí)體9、側(cè)刀實(shí)體8、掛接板實(shí)體7，如圖9a和圖9b所示。

(5)合并為單一實(shí)體

建立另一側(cè)模型，將各平面實(shí)體合并為單一實(shí)體。

(6)轉(zhuǎn)換為鈑金件

設(shè)置鈑金厚度為8mm，選取邊線A₁A₂、B₁B₂以及二者的鏡像邊線A₁’A₂’、B₁’B₂’為折彎邊線，生成鈑金件全方位松土鏟(圖4a至圖4c)及其展開圖(圖10)。

本發(fā)明實(shí)施例使用SolidWorks，其中，步驟(1)使用“鏡像”和“3D草圖”工具；步驟(2)使用“構(gòu)造線”和“幾何約束”工具；步驟(3)使用“尺寸約束”工具；步驟(4)使用“拉伸”工具；步驟(5)使用“鏡像”和“組合”工具；步驟(6)使用“轉(zhuǎn)換到鈑金”工具。