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为了适应日益激烈的市场竞争,在新产品的开发过程中,产品外形设计越来越得到重视。自由曲面在满足功能要求和美观外形要求的设计中得到广泛的应用,如汽车、轮船和飞机的外形设计,从而如何分析评估设计出的形体是否符合设计要求成为关键,这就要求用计算机对所设计的产品外形进行快速评估。另外,自由形状的钣金曲面的广泛应用,对其加工制造精度要求也越来越高,下料精度的高低很大程度上取决于钣金曲面近似展开精度,如何提高自由曲面的近似展开精度,在理论研究和实际生产中都是一个很有意义的课题。
鉴于曲面的等曲率线分布情况能够很好地反映曲面的光顺情况,本文主要以曲面曲率信息的提取为基础,通过绘制各种等曲率线的方法对曲面的光顺性进行了评价,在分析了现有CAD软件在这方面存在的问题的基础上主要做了以下几个方面的工作:
(1)自由曲面信息的提取方面,将自由曲面按照参数进行了均匀网格划分,利用节点的参数信息得到了网格节点处详细的几何信息。
(2)提出并实现了一种简便快捷等值曲线的绘制方法。重点解决了信息曲线的二三维映射和整张曲面的遍历问题,对这种等曲率线绘制方法的精度和影响因素进行了研究并得出了相应的结论。
(3)在借鉴其它文献中相对长度和面积误差评价方法的同时,提出了一种新的形状误差评价方法,能够很好地衡量曲面展开的形状保持精度。综合曲面近似展开三方面的相对误差建立了曲面展开误差综合评价数学模型,通过综合误差数学模型可以对不同网格划分以及展开基点位置对展平结果的影响进行分析,能够更加准确合理地对自由曲面的近似展开精度进行评价。
(4)本文对自由曲面近似展开过程机理进行了分析,得到了其展开精度影响因素,针对这些影响因素对多个曲面展开试验结果进行了统计分析,在自由曲面展开最佳展开基点的分布规律方面进行了深入的研究,得出了相应的规律。
上述功能的实现是以UG Nx3.0软件作为平台,综合运用UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler、UG/Open API和VC++6.0等UG二次开发工具,开发建立了自由曲面信息提取及其展开应用系统。