一種變厚度曲面零件內形面的三維建模方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業設計領域，具體涉及變厚度曲面零件內形面的三維建模方法。
【背景技術】
[0002]近年來，在使用三維建模軟件進行變厚度曲面零件三維建模時，設計師們發現，由于曲面零件的外形曲面曲率變化經常是不規則的，因此要建立厚度均勻變化的零件內形面非常困難。所以，在過去的很長一段時間內，如何準確合理定義曲面變厚度零件模型已成為困擾結構設計師的重要問題。現在一般采用的建模方法有以下兩種:
[0003]1.厚度階梯式分布建模。其缺點主要是重量增加，其次是強度上，在厚度變化過渡區會產生應力集中，容易造成零件的破壞。
[0004]2.在零件外形曲面范圍內通過平行平面組與曲面相交得到一組外形截面線。分別對應外形截面線建立內形樣條線，保證樣條線在多個厚度控制點處與外形截面線距離要求，最后將所有內形樣條線依次連接生成內形曲面。其缺點是在控制點間厚度變化不均勻，部分區域可能出現厚度波浪起伏變化，甚至造成零件不滿足強度要求報廢。

【發明內容】

[0005]本發明的目的就是為了解決以上問題，提供一種變厚度曲面零件內形面的建模方法，使用戶可以在零件設計允許的容差范圍內，精確地建立厚度均勻變化的曲面零件內形面。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]1.一種變厚度曲面零件內形面的三維建模方法，其特征在于，其包括以下步驟:
[0008]第四，在外形曲面范圍內，通過平行平面組與外形曲面相交得到一組外形截面線.-^4 ，
[0009]第五，在每個平面內，建立與其外形截面線對應的內形截面線；
[0010]內形截面線的建立方法如下:
[0011]I)對外形截面線和厚度控制點進行二維展開映射處理:沿外形截面線方向，以外形截面線長度為變量將其映射到X軸上，再將對應的厚度控制點映射為坐標系中的映射控制點，其X坐標為其對應外形截面線長度值，y坐標為對應厚度值；
[0012]2)使用樣條曲線依次連接以上映射控制點，并控制樣條曲線在控制點處切線方向平行于X軸，得到一條曲率連續曲線，即二維展開內形截面線；
[0013]3)將X軸與二維展開內形截面線間的距離關系映射回原外形截面線，得到其對應內形截面線；
[0014]第六，將所有內形截面曲線依次連接成內形曲面；
[0015]在進行完上述三個步驟后，檢查內形曲面與外形曲面間的距離是否滿足設計要求，如果偏差過大，可以在局部增加相交平面，并重復上面步驟直至內形曲面的偏差減小到滿足要求。
[0016]本發明的優點是:建立的零件厚度變化均勻，內形曲面曲率光順，完全解決了變厚度曲面零件厚度變化不均勻的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1是外形曲面、外形截面線和控制點
[0018]圖2是外形截面線與對應厚度控制點關系示意圖
[0019]圖3是二維展開內形截面線與對應映射控制點關系示意圖
[0020]圖4是建立法則示意圖
[0021]圖5是平移建立內形截面線不意圖
[0022]圖6是連接各內形截面線得到內形曲面
[0023]圖7是增加一個截平面
【具體實施方式】
[0024]下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
[0025]實施例:本例是某加強框段變厚度外緣條內形曲面建立的具體思路:
[0026]第一，按圖1所示，將框平面1、二個緣條寬度邊界平面2與外形曲面3相交，得到3條外形截面線4，在每條外形截面線上有4個厚度控制點5 ；
[0027]第二，依次建立3條內形截面線。具體建立方法如下:
[0028]I)按圖2，測量外形截面線I在各控制點2間的曲線長度，3是緣條在各厚度控制點處的厚度。
[0029]2)按圖3，選擇任意平面將外形截面線在X軸上展開，并將各厚度控制點I映射在平面內，控制點的坐標X和y對應其展開長度和厚度值，分別為(0，2)、(30，5)、(70，3)、(105,2.5)。用CATIA樣條曲線2連接各映射控制線點I，得到一條曲率連續的二維展開內形截面線，并保證其在厚度控制點處切線平行于水平的X軸線。
[0030]3)按圖4，使用CATIA法則曲線功能，將二維展開內形截面線與x軸間的距離關系保存為一個法則(即距離關系)；
[0031]4)按圖5在截面平面中，使用上面的法則(即距離關系)平移外形截面線，得到內形截面線。
[0032]第三，依次連接3條內形截面線的到內形曲面，如圖6。
[0033]第四，檢查得到的內形曲面偏差太大，不滿足設計要求，在偏差大處的兩個截面間再增加一個截平面I (見圖7)，重復上面的步驟，得到偏差更小的內形曲面，檢查是否滿足設計要求。如果滿足，則完成建模。否則重復以上步驟直至滿足設計要求為止。
【主權項】
1.一種變厚度曲面零件內形面的三維建模方法，其特征在于，其包括以下步驟: 第一，在外形曲面范圍內，通過平行平面組與外形曲面相交得到一組外形截面線； 第二，在每個平面內，建立與其外形截面線對應的內形截面線； 內形截面線的建立方法如下: 1)對外形截面線和厚度控制點進行二維展開映射處理:沿外形截面線方向，以外形截面線長度為變量將其映射到X軸上，再將對應的厚度控制點映射為坐標系中的映射控制點，其X坐標為其對應外形截面線長度值，I坐標為對應厚度值； 2)使用樣條曲線依次連接以上映射控制點，并控制樣條曲線在控制點處切線方向平行于X軸，得到一條曲率連續曲線，即二維展開內形截面線； 3)將X軸與二維展開內形截面線間的距離關系映射回原外形截面線，得到其對應內形截面線； 第三，將所有內形截面曲線依次連接成內形曲面。
2.根據權利要求1所述的變厚度曲面零件內形面的三維建模方法，其特征在于，在進行完上述三個步驟后，檢查內形曲面與外形曲面間的距離是否滿足設計要求，如果偏差過大，可以在局部增加相交平面，并重復上述步驟直至內形曲面的偏差減小到滿足要求。
【專利摘要】本發明屬于工業設計領域，具體涉及變厚度曲面零件內形面的三維建模方法，其特征在于，包括以下步驟：在外形曲面范圍內，通過平行平面組與外形曲面相交得到一組外形截面線；在每個平面內，建立與其外形截面線對應的內形截面線；將所有內形截面曲線依次連接成內形曲面；檢查內形曲面與外形曲面間的距離是否滿足設計要求，如果偏差過大，可以在局部增加相交平面，并重復上面步驟直至內形曲面的偏差減小到滿足要求。采用本發明技術方案建立的零件厚度變化均勻，內形曲面曲率光順，完全解決了變厚度曲面零件厚度變化不均勻的問題。
【IPC分類】G06T17-00, G06F17-50
【公開號】CN104750892
【申請號】CN201310744502
【發明人】樊海東, 強博, 孫茜, 蘇智星
【申請人】中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日