車空調(diào)管路檢測(cè)——正逆向設(shè)計(jì)篇

  非凡士三維科技

  汽車制造是一個(gè)距離我們?nèi)粘Ｉ羁此票容^遠(yuǎn)卻又天天接觸其最終產(chǎn)品的行業(yè)，對(duì)該行業(yè)的接觸和服務(wù)，多年來(lái)也累積出自身獨(dú)有的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

  前期有合作伙伴提出新的項(xiàng)目訴求：對(duì)現(xiàn)有的汽車空調(diào)建路的檢測(cè)工作加以提升。隨即相關(guān)服務(wù)部門派專業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)接該項(xiàng)目，并結(jié)合客戶操作中的實(shí)際使用精度和感受，設(shè)計(jì)并加工屬于客戶的專屬檢測(cè)工裝。如下圖：

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

  以下我們將簡(jiǎn)述一下該項(xiàng)目的開展過(guò)程，大致分為三個(gè)步驟：

  ①.數(shù)據(jù)采集

  ②.正逆向設(shè)計(jì)

  ③.3D打印（傳統(tǒng)制造對(duì)比）

  設(shè)計(jì)師通過(guò)掃描設(shè)備進(jìn)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(shè)計(jì)師會(huì)開展第二步工作正逆向設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)的相對(duì)較齊全的數(shù)據(jù)。大致的處理過(guò)程如下：

  設(shè)計(jì)師通過(guò)使用裁剪功能去除與掃描樣件無(wú)關(guān)的部分；

  流形命令可以去除與目標(biāo)體不相連的部分；

  使用對(duì)齊命令將樣件對(duì)齊到全局，即重設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)；

  填充孔命令可以填補(bǔ)數(shù)據(jù)采集時(shí)缺失的部分；

  延伸邊界將裁剪掉目標(biāo)數(shù)據(jù)的部分進(jìn)行還原；

  使用偏移命令將目標(biāo)數(shù)據(jù)沿法線法相偏移（1mm）。

  通過(guò)以上數(shù)據(jù)的修復(fù)和還原隨即客棧下一步的正逆向設(shè)計(jì)，目的為制作專用檢具三維數(shù)據(jù)模型。應(yīng)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(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入正向設(shè)計(jì)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(cè)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(guò)擬合圓柱部分軸線并兩軸平均的方法創(chuàng)建三個(gè)平面，用三個(gè)平面對(duì)兩組數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行裁剪。

   通過(guò)布爾運(yùn)算減去空調(diào)管部分模型數(shù)據(jù)，并刪去不需要的部分?jǐn)?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(lái)，模型制作完成并保存為stl格式就可以在打印機(jī)中打印出來(lái)了。

  以下為3D打印過(guò)程記錄：

  3D打印與傳統(tǒng)制作的對(duì)比

  針對(duì)該項(xiàng)目，通過(guò)3D打印方式大致上述已表述七八，另外我們對(duì)比了傳統(tǒng)制造和3D打印在該檢具制造過(guò)程中優(yōu)略勢(shì)。兩種類型均通過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化后，經(jīng)彎管機(jī)折彎并產(chǎn)出原始汽車空調(diào)管路，不同的接下來(lái)傳統(tǒng)制造會(huì)通過(guò)高精度機(jī)床來(lái)保證數(shù)控加工，后裝配及細(xì)節(jié)的調(diào)整和改進(jìn)。

  如下圖：

  3D打印優(yōu)勢(shì)：

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

  2.節(jié)省時(shí)間，從掃描到打印結(jié)束整個(gè)過(guò)程相比傳統(tǒng)制造快約85%；

  3.一次成型，打印完是一個(gè)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(wèn)題。

  3D打印缺點(diǎn)：

  1.相對(duì)于機(jī)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(duì)打印出的工件性能影響較大，主要在耐溫及強(qiáng)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(duì)使用者利大于弊。采用3D打印的制作方法，無(wú)論從成本投入，加工時(shí)間，人力消耗以及保密性方面都有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，而它的缺點(diǎn)在空調(diào)管檢具工裝這個(gè)新方向與它的優(yōu)勢(shì)相比就顯得不值一提了。