昌河鈴木利亞納三廂尾燈的曲面造型與工裝設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p>

2、<p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2逆向工程的定義1</p><p>　　1.3逆向工程技術(shù)2</p><p>　　1.4 逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域3</p><p>　　1.

3、5 國內(nèi)外研究狀況的發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.6 課題研究的意義及主要內(nèi)容6</p><p>　　第2章 汽車尾燈概述8</p><p>　　2.1汽車尾燈的定義8</p><p>　　2.2汽車尾燈的設(shè)計原則8</p><p>　　2.3汽車尾燈的發(fā)展動向8</p><p&g

4、t;　　2.3.1光源的發(fā)展動向8</p><p>　　2.3.2光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展動向9</p><p>　　2.3.3外觀造型的發(fā)展動向11</p><p>　　第3章 曲面造型與工裝設(shè)計13</p><p>　　3.1 CAD軟件簡介13</p><p>　　3.1.1 CATIA軟件介紹13</p

5、><p>　　3.1.2 CAXA軟件介紹13</p><p>　　3.1.3 IMAGEWARE軟件介紹13</p><p>　　3.2曲面造型14</p><p>　　3.2.1設(shè)計目標(biāo)14</p><p>　　3.2.2設(shè)計內(nèi)容14</p><p>　　3.2.3設(shè)計方法14<

6、;/p><p>　　3.3材料的選擇15</p><p>　　3.4工裝設(shè)計16</p><p>　　3.4.1定義16</p><p>　　3.4.2工裝的類型17</p><p>　　3.4.3設(shè)計方法17</p><p>　　3.4.4方案的分析選擇17</p>&l

7、t;p>　　第4章 檢 測21</p><p>　　4.1模型的光順評價21</p><p>　　4.2分析結(jié)果21</p><p>　　第5章 圖 紙23</p><p>　　5.1曲面造型部分圖紙23</p><p>　　5.2工裝設(shè)計部分圖紙23</p><p><

8、b>　　總 結(jié)24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1引言</b><

9、/p><p>　　隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)作為新產(chǎn)品的開發(fā)、吸收先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的競爭力的重要手段，已然成為了各行各業(yè)工業(yè)設(shè)計開發(fā)工作中的重中之重。同樣，在汽車燈具行業(yè)無一例外，同樣占有舉足輕重的位置。</p><p>　　現(xiàn)如今，隨著社會機(jī)械化程度的不斷提高，新產(chǎn)品、新工藝的不斷涌現(xiàn)，汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車各個產(chǎn)業(yè)均呈現(xiàn)出了欣欣向榮的發(fā)展態(tài)勢，由此不斷的涌現(xiàn)出的具有高科技含量的汽

10、車產(chǎn)品?！芭c時俱進(jìn)，不斷推陳出新”成為了各行各業(yè)設(shè)計者們所追求的目標(biāo)與口號，并不僅僅是汽車產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　牛頓說過：如果我能比別人看得更遠(yuǎn)些，那是因為我站在前人肩膀上的緣故。對汽車車燈的設(shè)計開發(fā)來講，逆向工程技術(shù)便是這樣的一個順風(fēng)車。逆向工程技術(shù)在汽車燈具設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用，可大大縮短產(chǎn)品設(shè)計的周期、提高設(shè)計的效率以及產(chǎn)品的性能。</p><p>　　隨著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)日趨

11、完善，不僅可以在很大程度上幫助設(shè)計人員快速完成造型設(shè)計，而且還可以進(jìn)行相關(guān)的檢測以及對應(yīng)的加工組裝所需的工藝裝備。工藝裝備是制造業(yè)中不可缺少的技術(shù)設(shè)備，衡量產(chǎn)品的質(zhì)量高低。</p><p>　　本次的研究以計算機(jī)設(shè)計軟件為主進(jìn)行車燈的曲面造型和工裝設(shè)計，不同于了傳統(tǒng)的設(shè)計方式及傳統(tǒng)的夾具定位的誤差及復(fù)雜性，根據(jù)實物通過運用CAD技術(shù)繪制其三維模型，然后提取相關(guān)的定位面進(jìn)行工藝夾具的設(shè)計。通過逆向工程技術(shù)的工作流程

12、，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計效率以及工裝裝配精度，加快了設(shè)計周期。對于汽車燈具企業(yè)來講，逆向工程技術(shù)無疑是一條獲得利益最大化，提高企業(yè)創(chuàng)新競爭能力的一條“捷徑”。</p><p>　　1.2逆向工程的定義</p><p>　　逆向工程，也稱反求工程、反向工程，顧名思義，是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品或模型,通過一定的設(shè)備對其進(jìn)行測量,獲得三維輪廓點數(shù)據(jù);運用三維幾何建模方法重新構(gòu)建實物的CAD模型,從而在已

13、有的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。逆向工程技術(shù)是設(shè)計下游向設(shè)計上游反應(yīng)數(shù)據(jù)的回路。</p><p>　　傳統(tǒng)的設(shè)計過程是根據(jù)產(chǎn)品的圖樣生產(chǎn)實物，即正向工程或順向工程，而產(chǎn)品的逆向工程是根據(jù)實物生成圖樣，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造創(chuàng)新，再制造產(chǎn)品。它是一種以先進(jìn)的設(shè)備實物、樣件、軟件或影像等作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計方法學(xué)、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)的專業(yè)知識進(jìn)行系統(tǒng)額分析和研究，探索并掌握關(guān)鍵的技術(shù)，進(jìn)而開發(fā)出同類的更為先進(jìn)的產(chǎn)品

14、技術(shù)，是對模仿消化吸收先進(jìn)技術(shù)采取的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合，是模仿基礎(chǔ)上的再創(chuàng)新與完善[1]。</p><p>　　廣義的產(chǎn)品逆向工程的研究對象包括產(chǎn)品的實物、軟件（圖紙、程序、技術(shù)文件）或影響等，其最種產(chǎn)品出了實現(xiàn)形狀（幾何）的逆向外，還包括功能逆向、材料逆向等諸多方面。本文主要討論基于計算機(jī)輔助技術(shù)的逆向工程技術(shù)，研究的產(chǎn)品為實物，故為形狀逆向。</p><p><b&g

15、t;　　1.3逆向工程技術(shù)</b></p><p>　　逆向工程技術(shù)一般包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、曲面重構(gòu)及CAD建模，如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 基于實物模型重建的逆向工程技術(shù)流程圖</p><p>　　數(shù)據(jù)采集又稱模型數(shù)字化，通過測量或者掃描設(shè)備，獲取實物的相關(guān)外形數(shù)據(jù)（由于本</p><p>　　課題的研究

16、只設(shè)計外形逆向，故只談實物外形）通過測量實物模型的表面數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字離散化。其測量方法分為接觸式和非接觸式兩種。</p><p>　　圖1-2 實物數(shù)字化方法</p><p>　　數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分塊、數(shù)據(jù)光順、三角化、數(shù)據(jù)優(yōu)化。由于通過掃描機(jī)采集的數(shù)據(jù)非常多，存在很多重復(fù)雜亂的數(shù)據(jù)，同時由于環(huán)境的影響等因素，數(shù)據(jù)的采集會出現(xiàn)一部分誤差較大的數(shù)據(jù)，所以在數(shù)據(jù)處理之前必須進(jìn)行數(shù)據(jù)

17、的預(yù)處理。數(shù)據(jù)分塊即由于采集之后的數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，處理起來工作量大，所以必須將其分成多片，然后進(jìn)行擬合拼接。數(shù)據(jù)光順主要采用幾何法和能量法來實現(xiàn)。三角化，直接為RPM提供切片和為Bezier曲面造型奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)優(yōu)化即壓縮或去除非必要的數(shù)據(jù)信息，減少運算量，提高工作的效率。</p><p>　　曲面重構(gòu)，即根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息來回復(fù)原始的實物幾何模型。一般可以分為基本曲面重構(gòu)和自由曲面重構(gòu)?；厩嬷貥?gòu)即規(guī)則的表面；

18、自由曲面重構(gòu)一般是有多個不規(guī)則的表面所構(gòu)成。在CATIA中，直接使用快速曲面重建（Quick Surface Reconstruction）簡稱QSR。在該模塊下，可以直接利用基本曲面重建功能實現(xiàn)規(guī)則曲面的重建。自由曲面耳朵重建要涉及到自由曲面設(shè)計的補面和橋接等命令的配合使用，難度之大可想而知，所以，它也是曲面重構(gòu)的一道瓶頸。</p><p>　　Tamasvarady在逆向工程文獻(xiàn)綜述中[2]，將逆向工程分為數(shù)

19、據(jù)測量、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分塊與曲面重構(gòu)、CAD模型構(gòu)造四個基本步驟。產(chǎn)品實物的逆向設(shè)計，首先通過測量掃描以及各種先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品實物信息，然后充分利用成熟的CAD/CAM技術(shù),快速、準(zhǔn)確地建立實體幾何模型,在工程分析的基礎(chǔ)上,通過數(shù)控加工出產(chǎn)品模具或樣品,最后制成產(chǎn)品,實現(xiàn)從實物──CAD模型——產(chǎn)品的整個生產(chǎn)流程，是一種模仿基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。</p><p>　　1.4 逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域</p&g

20、t;<p>　　逆向工程技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)的一條重要捷徑。</p><p>　　該技術(shù)一開始應(yīng)用于航天和汽車工業(yè)。因為這兩個領(lǐng)域在產(chǎn)品開發(fā)的初始階段需要著重考慮空氣動力性能要求甚為嚴(yán)格，故利用此技術(shù)可大大提高設(shè)計開發(fā)的效率。隨著高科技技術(shù)的不斷更新?lián)Q代及計算機(jī)應(yīng)用的普及，很多行業(yè)也紛紛采用逆向工程技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)。模具設(shè)計作為制造業(yè)的基礎(chǔ)，具有技術(shù)密集、低污染和高利益的特性。傳統(tǒng)的

21、模具制造工藝主要依靠人工完成，其效率和精度都無法滿足生產(chǎn)要求，而且阻礙了工程設(shè)計的發(fā)展創(chuàng)新?，F(xiàn)如今，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)成為了眾多行業(yè)工作中的關(guān)鍵捷徑，特別是在產(chǎn)品的開發(fā)和制造過程中，CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。產(chǎn)品設(shè)計過程是一個反復(fù)修改、反復(fù)設(shè)計的重復(fù)過程。逆向工程在設(shè)計產(chǎn)品的修改、再設(shè)計及制造的過程的橋梁[3]。正因如此，在設(shè)計與制造中引入逆向工程技術(shù)，可在設(shè)計開發(fā)中形成一個設(shè)計、制造、檢測的反

22、饋回路，加快產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，同時提高產(chǎn)品的精度，保證其質(zhì)量額同時大大減少成本的投入。所以，逆向工程技術(shù)對于企業(yè)來講，無疑是一個明智之選。</p><p>　　逆向工程的應(yīng)用非常廣泛。在航空航天、汽車制造、模具制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計、工裝設(shè)計電子商務(wù)、考古、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都著巨大的實用價值。主要有以下的應(yīng)用：</p><p>　　(1)現(xiàn)今，由于CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的不平衡及使用的

23、限制，在模具的設(shè)計制造中，往往沒有原始圖紙，制造者得到的原始數(shù)據(jù)為實物零件。這也就給零件的組裝過程帶來巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的夾具根本不可能滿足不規(guī)則零件額定位和夾緊。為此，利用CAD/CAM技術(shù)獲得零件的3維數(shù)據(jù)，然后根據(jù)模型設(shè)計相配合的夾具，打破了夾具的俠義應(yīng)用范圍，在生產(chǎn)實際中發(fā)揮著舉足輕重的作用。</p><p>　　(2)航天航空領(lǐng)域和汽車工業(yè)制造領(lǐng)域，當(dāng)在設(shè)計需要通過實驗才能定型的模型時，采用逆向工程技術(shù)，

24、不僅可以節(jié)約設(shè)計的時間，而且可以大大的提高設(shè)計的精度，所以在高精度的設(shè)計領(lǐng)域使用較為常見。通常這類零件往往具有復(fù)雜、不規(guī)則的自由曲面外型，如何將已有模型的外形數(shù)據(jù)精確地輸入計算機(jī)中，建立數(shù)學(xué)模型，即逆向工程的首要問題。</p><p>　　(3)盡管隨著CAD/CAM技術(shù)迅速發(fā)展，各種商業(yè)支持軟件的功能日益強(qiáng)大，但仍然無法滿足一些復(fù)雜曲面零件的造型設(shè)計要求，設(shè)計師或美學(xué)師一般會在設(shè)計之前，根據(jù)概念設(shè)計制造出泥塑或

25、泡沫的對應(yīng)比例模型，然后運用逆向工程技術(shù)將這些實物樣品轉(zhuǎn)換為CAD模型。</p><p>　　(4)伴隨著消費水平的不斷提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，在產(chǎn)品的使用過程中，為了更好的滿足消費者的使用需求和感官享受，在外形工藝、使用效果、整體線條等方面的性能要求也不多嚴(yán)格，設(shè)計者經(jīng)常要對己有的產(chǎn)品在外形或者性能方面做局部修改完善設(shè)計理念，但不需要全局的變動。在原始設(shè)計沒有三維模型的情況下，如果可以在實物模型的基礎(chǔ)上進(jìn)

26、行部分的改動，直到滿足設(shè)計的需求后，再利用逆向工程技術(shù)獲得CAD模型加工實物，則可以大幅度的提高生產(chǎn)的效率，而且可以節(jié)約成本。現(xiàn)以微軟生產(chǎn)鼠標(biāo)的例子說明。在設(shè)計初期，鼠標(biāo)的功能鍵只有三個，只需要滿足這個條件即可。可是如何使外形設(shè)計與功能鍵的設(shè)計相得益彰，而且符合人體工程學(xué)，不會給用戶的使用帶來不適或者疲勞感呢？因此微軟首先制作了幾個符合要求的模型，然后通過用戶的使用情況進(jìn)行評估，根據(jù)評估意見對模型直接進(jìn)行修改，最終采納使用者的意見不斷更

27、改，生成最終設(shè)計方案。通過逆向工程技術(shù)獲得數(shù)據(jù)，然后大批量生產(chǎn)。投入市場后，以其流暢的線條，使用的舒適感及功能鍵安排得當(dāng)，獲得了頗高的反響。</p><p>　　(5)當(dāng)在還原或修復(fù)缺乏供應(yīng)的零件或破損的藝術(shù)品時，不需要對整個產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)制，只需要獲得部分進(jìn)行修復(fù)。借助逆向工程技術(shù)，運用相關(guān)相關(guān)的技術(shù)提取需要修復(fù)還原的部分產(chǎn)品，可以大大的減少工作量。然后曲面重建模型，合成完整的造型。通過這一生成工序，不僅可以提高生

28、產(chǎn)效率、降低制造的成本，而且可以大幅度的減少修模量，提高產(chǎn)品修復(fù)的時間周期。</p><p>　　(6)在數(shù)字化模型檢測領(lǐng)域，對已加工后的產(chǎn)品通過逆向工程技術(shù)重構(gòu)出幾何模型，然后對已產(chǎn)生的模型與原始幾何模型在計算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，提高檢測精度及成品質(zhì)量。</p><p>　　（7）RPM在逆向工程中的應(yīng)用是一個核心技術(shù)的轉(zhuǎn)速。通過反向工程可以方便快速對制造的原型進(jìn)行準(zhǔn)確、快速地檢測。一方面

29、是RPM制造簡潔的信息傳遞工具，另一方面可以充分利用先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計/再創(chuàng)新，通過現(xiàn)有產(chǎn)品原型CAD/CAE/CAM技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計中，重新設(shè)計的缺陷，在反復(fù)迭代設(shè)計中，可以讓產(chǎn)品更完美。</p><p>　?。?）在醫(yī)學(xué)上，可以通過對一些難以直接獲得的身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，利用CAD復(fù)制其結(jié)構(gòu)，然后用于臨床的治療中。例如，骨頭、關(guān)節(jié)等的復(fù)制，正是運用逆向工程技術(shù)的成果。此外，生成恰當(dāng)?shù)娜四樐Ｐ蛷亩a(chǎn)與人臉

30、配合的頭盔，滿足人體工程學(xué)。</p><p>　　(9)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，MRI和CT成像技術(shù)成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)界的主流技術(shù)。該技術(shù)主要通過設(shè)備掃描人體的組織和器官，從而醫(yī)生通過計算機(jī)顯示的所獲得的數(shù)據(jù)，識別病例組織和器官。該技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于全身各系統(tǒng)的成像診斷。效果最佳的是顱腦，及其脊髓、心臟大血管、關(guān)節(jié)骨骼、軟組織及盆腔等。對心血管疾病不但可以觀察各腔室、大血管及瓣膜的解剖變化，而且可作心室分析，進(jìn)行定性及半定量的診斷，可

31、作多個切面圖，空間分辨率較高，顯示心臟及病變?nèi)?，及其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，優(yōu)于其他X線成像、二維超聲、核素及CT檢查。在對腦脊髓病變診斷時，可作冠狀、矢狀及橫斷面像。逆向工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，對于患者可以說是一個福音。 </p><p>　　(l0)在激光雕塑行業(yè)，該技術(shù)實現(xiàn)了直接從手工制品到計算機(jī)模型的設(shè)計，然后將相關(guān)的修改指令輸入激光雕塑的儀器進(jìn)行內(nèi)雕[4]。</p><p>

32、　　逆向工程技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要包括下列內(nèi)容:1.新零件的開發(fā)，主要用于產(chǎn)品在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的改裝；2.對己有零件的復(fù)制，重現(xiàn)原產(chǎn)品的數(shù)據(jù)。3.部分損壞或磨損零件的還原，如考古中歷史文物的還原及仿造。4.數(shù)字化樣品檢測，如檢驗產(chǎn)品的受力變形分析、接觸面焊接質(zhì)量等，以及進(jìn)行改進(jìn)后模型的比較。實踐證明了該技術(shù)的研究應(yīng)用具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是對于增強(qiáng)我國航天、汽車、模具、航空等產(chǎn)品的造型設(shè)計與工藝制造競爭力，具有巨大的潛在價值。&l

33、t;/p><p>　　1.5 國內(nèi)外研究狀況的發(fā)展趨勢</p><p>　　近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在加工領(lǐng)域和工業(yè)設(shè)計中逐漸成為了工作的重中之重。作為新產(chǎn)品的開發(fā)、吸收先進(jìn)技術(shù)及提高競爭力的重要手段，逆向工程技術(shù)在20世紀(jì)初應(yīng)運而生。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，逆向工程技術(shù)被應(yīng)用到大幅度縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期和提高企業(yè)競爭力的重要位置上。美國、英國、法國、德國、日本、中國等，在

34、硬件和軟件上的逆向工程的研究中都做了大量的工作，取得了先進(jìn)的成果。</p><p>　　在逆向工程的設(shè)計，對三維數(shù)據(jù)的信息提取過程中的主體設(shè)備設(shè)計的基礎(chǔ)上，分析產(chǎn)品在三維逆向工程中獲得的信息，提供材料條件。目前在我國的制造業(yè)中，大多數(shù)廠家使用的是英國、意大利、德國的三維坐標(biāo)測量儀和由日本生產(chǎn)的三維掃描儀。測量頭的結(jié)構(gòu)原理，可分為接觸式和非接觸式兩種，非接觸式探頭很難測量，可接觸式測量頭是靈活的在測量被測物體的直接

35、接觸，從結(jié)構(gòu)中非接觸式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。測量頭是光學(xué)和激光原理的應(yīng)用。近年來，已增加多例掃描設(shè)備。例如，高速掃描儀雷尼紹cyclon2社會，可以在激光掃描頭和接觸式測量的互換性為0.05毫米的精密激光掃描測量頭，接觸式測量頭的掃描精度很容易達(dá)到0.02毫米。德國GOM公司使用ATOS掃描儀，在測量時可以自由地繞著被測量的物體移動，借助于光線的圖像數(shù)據(jù)處理器來獲得數(shù)據(jù)，從表面物理掃描，通過掃描設(shè)計的范圍是8mx8mo。 ATOS掃描不僅可以掃

36、描復(fù)雜型材，而且同樣可用于汽車、摩托車車外型的測量。此外，由日本羅蘭公司生產(chǎn)的PIX-30網(wǎng)點接觸掃描儀，英國泰勒·霍普深合生研究的150多個檢測掃描儀等，體現(xiàn)了高速檢測設(shè)備、低成本和多功能的特點[ 42 ]，以實現(xiàn)真正的-建立一個</p><p>　　根據(jù)測量對象的實際坐標(biāo)測量，通過掃描過程確定工作特性和設(shè)計要求和材料選擇。例如，剛性物體的質(zhì)量和形狀相對簡單，容易定位，應(yīng)盡量使用接觸掃描。儀器說明成本

37、相對較低，成本較低的材料，可在形式上方便掃描輸入數(shù)據(jù)。加工階段，但橡膠泥，人的頭部或物體的形式的薄層掃描，這是必要的。非接觸式測量方法，它是一種速度、距離的特性，對材料的要求是不需要的，但是設(shè)備的成本。</p><p>　　在國際市場上，有許多相關(guān)的逆向工程軟件系統(tǒng)。例如美國surfacer 7.1 Imageware產(chǎn)品；英國，法國Decalm Copy CAD工業(yè)產(chǎn)品；TDMSTRIM曲面重構(gòu)劃分；美國公司（

38、CRD）肖河公司。計算機(jī)輔助設(shè)計/凸輪集成系統(tǒng)在某些模式中同樣存在集成模塊，例如點云數(shù)據(jù)，Scantools。在cimatron90通用功能的軟件模塊，逆向工程的應(yīng)用更為自由。此外還有Decalm引物和逆向工程軟件STRIM。該系統(tǒng)的具體實施如下伊萬斯是一個系統(tǒng)的逆向工程，機(jī)械零件的識別系統(tǒng)，可用于檢測零尺寸和尺寸偏差，以創(chuàng)建一個在線的三維計算機(jī)輔助設(shè)計模型在逆向工程。該系統(tǒng)是一個組合的MMC和AutoCAD軟件包，每個點是由CMM測量

39、的數(shù)字化數(shù)據(jù)，一個存儲程序自動轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值是IGES。一種實時顯示功能的系統(tǒng)，隨著掃描時間動態(tài)監(jiān)測的過程，準(zhǔn)確的反饋給用戶。</p><p>　　1.6 課題研究的意義及主要內(nèi)容</p><p>　　本次課題圍繞逆向工程中基于特征約束的模型重建理論與方法,以昌河鈴木利亞納三廂尾燈作為研究的對象，展開相關(guān)的研究和開發(fā)設(shè)計，主要包括兩個方面的研究內(nèi)容：燈具的曲面造型及工裝設(shè)計。本次研究由于條件的

40、限制，沒有經(jīng)過數(shù)據(jù)的采集，直接已知燈罩面和一個實體尾燈，然后繪制三維模型并進(jìn)行相關(guān)的研究。該尾燈的裝配如圖1-3所示。</p><p>　　圖1-3 尾燈裝配圖</p><p>　　曲面造型部分，運用逆向工程技術(shù)對已有的燈面進(jìn)行掃描，然后通過逆向軟件Imageware進(jìn)行面處理，然后運用CATIA軟件，通過對實物的相關(guān)尺寸進(jìn)行測量，確定各個部件的拔模方向及深度——拔模的深度和脫模角度、表面

41、處理有很大的關(guān)系，所以設(shè)計過程中綜合各種因素，確定拔模深度、角度，保證產(chǎn)品不會拉是哪個，或收縮時受到影響。各部件的三維造型完成后，與計算機(jī)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、光順評價等檢測。經(jīng)過不斷的修改之后尺寸要求盡可能的與實物誤差小，然后進(jìn)行整燈的裝配，利用CATIA V5軟件繪制車燈的三維模型導(dǎo)出二維圖紙，運用CAXA軟件進(jìn)行修改完善，并在總圖中標(biāo)明該尾燈在車身上的安裝位置。 </p><p>　　工裝設(shè)計部分，運

42、用CATIA軟件根據(jù)繪制的3維模型，設(shè)計工裝夾具，主要以提高組裝過程的精度為衡量標(biāo)準(zhǔn)。其主要內(nèi)容是設(shè)計車燈組裝過程所需的若干夾具。生產(chǎn)組裝過程流程，鎖裝飾圈——熱板焊接——退火——裝線束、燈泡、鎖線卡——氣密檢測——鎖安裝螺釘、裝透氣塞——驗光——整燈檢查——貼保護(hù)膜——該日期章——成品打包——檢查入庫——出貨——運輸——倉儲 。對應(yīng)的治具：1.鎖裝飾圈夾具2.鎖安裝螺釘夾具3.氣密夾具4.驗光夾具。任務(wù)要求有：1.鎖螺釘夾具和鎖安裝螺

43、釘夾具：要求垂直鎖入，防止螺釘在燈具內(nèi)部滑牙造成燈具部件不良或者位置安裝不準(zhǔn)確；2.焊接：這里指通過熱板焊接燈殼和燈罩，使其相互配合不存在間隙，以使燈殼內(nèi)部處于密封狀態(tài)；3.整燈氣密：檢測焊接面是否存在漏氣，以防止燈具使用過程中進(jìn)水；4.點燈：主要是為了檢測燈泡能否正常發(fā)光、線束的安裝是否正確，防止使用過程中導(dǎo)致其他車輛不能識別燈語造成事故。</p><p>　　產(chǎn)品的開發(fā)一般經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計階段、工藝設(shè)計階段、工裝

44、設(shè)計階段、制造階段。在本課題的研究中，主要以逆向工程技術(shù)中的曲面重建為主，通過計算機(jī)設(shè)計軟件CATIA，對汽車尾燈進(jìn)行曲面造型和工裝設(shè)計，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方式。在工裝部分直接根據(jù)數(shù)字化三維模型進(jìn)行夾具的設(shè)計，突破了復(fù)雜曲面的傳統(tǒng)定位方式，改變了傳統(tǒng)夾具的形式。通過面的配合實現(xiàn)工件的定位和夾緊，突破了拘泥于傳統(tǒng)夾具定位的誤差和復(fù)雜性。根據(jù)實物通過運用CAD技術(shù)繪制的三維模型，然后提取相關(guān)的定位面進(jìn)行工藝夾具的設(shè)計。通過逆向工程技術(shù)的工作流

45、程，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計效率以及工裝裝配精度，加快了設(shè)計周期。而且在各部件的組裝過程中，不僅解放了人手，而且裝夾準(zhǔn)確。所以，逆向工程技術(shù)的應(yīng)用，對于汽車燈具企業(yè)來講，無疑是一條獲得利益最大化，提高企業(yè)創(chuàng)新競爭能力的一條“捷徑”。</p><p>　　第2章 汽車尾燈概述</p><p>　　2.1汽車尾燈的定義</p><p>　　汽車尾燈即安裝于汽車尾部的燈源，用以

46、向后方的車輛傳遞燈語，并顯示兩車的距離。具體包括示寬燈、剎車燈（制動燈）、轉(zhuǎn)向燈及倒車燈，</p><p>　　示廓燈也稱示寬燈，俗名小燈，是一種警示標(biāo)志的車燈。用來提醒其它車輛注意的示意燈。示廓燈分為前示廓燈和后示廓燈。尾燈部位的示廓燈屬于后示廓燈，用以在行車過程中，如晚上或霧霾天氣光線不足或能見度不高的情況下，方便對方車輛根據(jù)示廓燈清楚的判斷你車身的寬度和車子的位置。光源一般為紅色，增加光源的穿透性，方便后車

47、在視線不清晰的情況下更容易發(fā)現(xiàn)前車，避免發(fā)生車禍。示廊燈的作用并不僅是用來美觀的，而是用來提高車輛的辨識度，好讓其他司機(jī)能看清楚有一輛車正要開過來了，主要是在夜間、雨天、霧天光線不充足的情況下使用。</p><p>　　轉(zhuǎn)向燈是車輛在轉(zhuǎn)彎時，給其他車輛及行人具有提醒功能的警示燈。轉(zhuǎn)向燈開啟時會不停的閃爍，引起對方車輛的注意，以免發(fā)生事故。轉(zhuǎn)向燈是日常生活中經(jīng)常會使用到的燈光，明確提示周圍車輛你即將行駛的方向。在掉

48、頭、超車、駛離環(huán)向、變道、靠邊停車時提前開啟，以給后面的司機(jī)有足夠的反應(yīng)時間。</p><p>　　剎車燈，一般安裝在車輛尾部。光源主體顏色為紅色，增加光源的穿透性，即使是在能見度很低的情況下，后車能夠根據(jù)燈光的示意判斷前方車輛即將停車，起到了防止追尾事故發(fā)生的作用。</p><p>　　倒車燈，用于在倒車時照亮車后的路面，起到警示車后的車輛和行人避讓的作用。燈光為白色。</p>

49、;<p>　　2.2汽車尾燈的設(shè)計原則</p><p>　　汽車尾燈的設(shè)計基本原則包括：1.具有足夠的發(fā)光強(qiáng)度，使得汽車尾燈即使在明亮的光線下，其他車輛也可以根據(jù)燈光的指示辨別相關(guān)的燈語信號。2、在能見度較低或者是光線較暗的情況下，例如夜間行駛、霧天、雨天，尾燈發(fā)出的光不會過亮，對其他車輛的駕駛員或行人產(chǎn)生不舒服和不炫光的感覺。此外，汽車尾燈的設(shè)計除了滿足基本的配光性能以外，還應(yīng)滿足外觀設(shè)計的要求，

50、符合車身整體流線型設(shè)計，不至于太突兀，與車身的造型格格不入。</p><p>　　2.3汽車尾燈的發(fā)展動向</p><p>　　2.3.1光源的發(fā)展動向</p><p>　　目前，汽車尾燈所使用的光源主要為白熾燈泡。此外隨著技術(shù)的不斷提高，也出現(xiàn)了一些新光源，如LED(發(fā)光二極管)和霓虹燈等。以下對這幾種光源進(jìn)行介紹：</p><p>　　白

51、熾燈的實質(zhì)是一種熱輻射光源。其發(fā)光原理是將燈絲通電，經(jīng)過一段時間后將燈絲加熱到白熾狀態(tài)，然后利用熱輻射發(fā)出可見光。該可見光為連續(xù)的光譜。由白熾燈為主要光源的汽車尾燈包括四部分：單一拋物面反射鏡、白熾光源、配光鏡及濾光片。由白熾燈光源設(shè)計的尾燈具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、輸出穩(wěn)定及隨環(huán)境溫度的變化而變化。</p><p>　　LED，即發(fā)光二極管，具有單向?qū)щ娦?，可以將電能轉(zhuǎn)化為光能，是半導(dǎo)體的其中的一種。其構(gòu)造原理如圖

52、2-1所示。LED具有能耗低、質(zhì)量高、發(fā)光效果好、使用壽命長、無需熱啟動時間，響應(yīng)速度快等優(yōu)點。而且因為其體積小，設(shè)計者的創(chuàng)新施展空間大，成為了現(xiàn)如今汽車車燈的主流趨勢。相較于白熾燈而言，在光效的性能上，LED發(fā)光強(qiáng)度大，照射范圍廣；發(fā)熱方面，熱量產(chǎn)生少，對燈具的影響微乎其微，話句話說也就是保護(hù)了燈具的各部件不受溫度的影響；對比于白熾燈，LED最大的優(yōu)點就是單色性好，無需濾光片。因為其的輻射光譜為窄光，所以光通量大，光的利用率高。據(jù)相關(guān)

53、的研究統(tǒng)計表明：LED的經(jīng)濟(jì)性、使用性能都要由于白熾燈，只是由于現(xiàn)在國內(nèi)的燈具企業(yè)的光源一般是外購，缺乏自主的光源生產(chǎn)線，所以LED的成本要高。但是隨著自主設(shè)備技術(shù)的不斷改進(jìn)及外來先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，LED必然會取代白熾燈的應(yīng)用，在燈具市場占有一席之地。</p><p>　　圖2-1 發(fā)光二極管的構(gòu)造</p><p>　　霓虹光源現(xiàn)在在市場上的應(yīng)用較為少見。其通過在放電管內(nèi)充入惰性氣體，從而在

54、電場的磁效應(yīng)下，使放電管的兩端產(chǎn)生電壓，發(fā)生連續(xù)放電的現(xiàn)象。正如我們?nèi)粘Ｋ姷?，霓虹燈光是五顏六色的，主要是因為在其?nèi)部的惰性氣體在激發(fā)狀態(tài)下不同額光譜所決定的，所以就形成了我們所常見的霓虹燈。發(fā)光原理是在充有惰性氣體的放電管兩端加以電場，使其產(chǎn)生連續(xù)放電。由于其在汽車使用成本較為高昂，適用于高檔轎車，所以該技術(shù)未普及，只占有很小一部分市場份額。</p><p>　　2.3.2光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展動向</p>

55、;<p>　　汽車尾燈近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，其光學(xué)系統(tǒng)也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。主要包括環(huán)形多拋物面反射鏡光學(xué)系統(tǒng)、直接照明型光學(xué)系統(tǒng)及新型尾燈反射系統(tǒng)三個階段。</p><p>　　環(huán)形多剖面反射鏡光學(xué)系統(tǒng)[5]，如圖2-1，即當(dāng)燈具在厚度較小的情況下，滿足大面積照明的要求。</p><p>　　該系統(tǒng)將反射器劃分為不同的拋物面，當(dāng)光線照在各拋物面后會形成不同程度的反射

56、（假設(shè)各拋物面不透光，不考慮光的折射的影響）。由于各拋物面的弧度存在差異，所以會造成光反射的重疊，不可避免的存在階梯。同時為了降低這一影響，使得燈具反射鏡的形狀太過復(fù)雜，且影響反射光的均勻性。此外，由于照明陰影的存在，使得部分反射面成為反射的盲區(qū)，降低了反射鏡的利用率，而且影響了反射效率。</p><p>　　圖2-2 環(huán)形多剖面反射鏡光學(xué)系統(tǒng)</p><p>　　直接照明型光學(xué)系統(tǒng)，最

57、具有代表性的是內(nèi)嵌棱鏡式。該系統(tǒng)通過內(nèi)嵌的棱鏡反射光源的光線，使光線能夠按照一定方向射出，效果相較反射鏡光學(xué)系統(tǒng)而言，燈具的內(nèi)部空間利用率增加。同時，使用該系統(tǒng)的燈具形狀較為平坦，同時照明面積大。但是其缺點就是因為增加了棱鏡的使用，提高了燈具的制作成本。由于其成本較高，所以現(xiàn)在市場上的燈具基本已經(jīng)不再使用該光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-3 直接照明型光學(xué)系統(tǒng)</p>&

58、lt;p>　　光滑曲面多層面光學(xué)系統(tǒng)是一種新型尾燈反射系統(tǒng)，其原理見圖2-3。由于其結(jié)構(gòu)簡單、光源利用率高的特點，已經(jīng)成為現(xiàn)如今市場尾燈的設(shè)計主流。前述兩種系統(tǒng)分別是以同心式、旋轉(zhuǎn)式曲面進(jìn)行光的反射。而本光源系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計理念，設(shè)計出了在光滑曲面上的多層連續(xù)性反射。目前市場上的尾燈全部采用此系統(tǒng)。</p><p>　　圖2-4 光滑曲面多層面光學(xué)系統(tǒng)</p><p>　　2.3

59、.3外觀造型的發(fā)展動向</p><p>　　近年來，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化。人們在追求物質(zhì)生活之時，不再滿足其能否提供最基本的用途，在實用性之外，更加看重于能否帶來身體感官的享受。由此，汽車尾燈的造型隨著社會的進(jìn)步也發(fā)生了日新月異的變化。</p><p>　　最初尾燈的設(shè)計，只是為了滿足最基本的照明功能，結(jié)構(gòu)簡單。談到這個，想必大家仍然記得美國福特公司于20世

60、紀(jì)90年代生產(chǎn)的A型車，還有承載了一代美國人滿滿記憶的T型車，如圖2-5所示。而且對于上一輩的美國人來講，亨利·福特及T型車就是福特汽車公司的代名詞。在圖中，我們也注意到了，當(dāng)時的尾燈采用環(huán)形多剖面反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，以白熾燈為其光源，雖然結(jié)構(gòu)簡單沒有任何流線型可言，但是整體搭配起來也正是恰到好處，與現(xiàn)在的車燈相比而言更具厚重感、高貴感。福特不僅僅是一代人的回憶，其實也是一個時代的象征，一個改變世界、改變我們的生活、改變我們的生存

61、理念、改變我們文化的劃時代的象征。</p><p>　　圖2-5 福特T型車</p><p>　　之后，為了滿足消費者不斷提高的審美觀，同時滿足汽車外形空氣動力學(xué)的要求，汽車尾燈采用流線型的設(shè)計，形狀趨于一體化的尾燈越來越受到廣大消費者的歡迎。與此同時，也給設(shè)計者帶來了一定的難度與挑戰(zhàn)。如圖2-6白熾燈尾燈。</p><p>　　圖2-6 白熾燈尾燈</p&g

62、t;<p>　　現(xiàn)如今，汽車尾燈已經(jīng)完全實現(xiàn)了一體化。將剎車燈、霧燈、轉(zhuǎn)向燈、示寬燈、位置燈等全部組合于一個燈具中。在結(jié)構(gòu)方面的要求更為嚴(yán)格，設(shè)計者們設(shè)計我尾燈之時不僅要考慮到配光要求，其次還要考慮各燈的安裝位置及空間，盡可能的減少尾燈所占用汽車后廂的范圍。此外，還需考慮安裝是否方便等因素。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷應(yīng)用，汽車尾燈造型的不斷改進(jìn)，其性能與外形的相互作用相互制約的矛盾日益凸顯，同時對于汽車的整體造型有提出了更高的要求

63、。對于現(xiàn)代汽車品牌而言，汽車尾燈無疑是品牌最好的體現(xiàn)。對于整體車身而言，尾燈的造型必須與車身渾然一體，相輔相成，從美學(xué)的角度整體應(yīng)給人協(xié)調(diào)之感[6]。此外，不同的尾燈線條設(shè)計及不同的功能燈位置、不同的安裝位置都是一個汽車品牌深入人心的標(biāo)志。隨著LED在尾燈領(lǐng)域的應(yīng)用，給設(shè)計者帶來了巨大的遐想空間，從而也促使現(xiàn)今的尾燈造型方面線條更為流暢、銜接自然。如圖2-7所示.</p><p>　　圖2-7 LED尾燈<

64、;/p><p>　　第3章 曲面造型與工裝設(shè)計</p><p>　　3.1 CAD軟件簡介</p><p>　　3.1.1 CATIA軟件介紹</p><p>　　CATIA軟件是一個可進(jìn)行模塊化設(shè)計的軟件。其強(qiáng)大的功能可以為設(shè)計者提供產(chǎn)品的外形設(shè)計、風(fēng)格設(shè)計、機(jī)械自動化設(shè)計、數(shù)字樣機(jī)的管理、自動化制造、Ansysis分析、動畫模擬等多種功能模塊

65、，覆蓋了整個產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)及檢測加工。CATIA擁有新進(jìn)的曲面混合技術(shù)，而且所有模塊均具有相關(guān)性，并行設(shè)計的模塊化可以使產(chǎn)品的周期大大縮短。其曲面設(shè)計模塊功能包括：零件設(shè)計、自由曲面設(shè)計、創(chuàng)成式外形設(shè)計、工程制圖、Shape Sculpter、Quick Surface Reconstruction、Digitized Shape Editor、Healing Assistant等。此外還支持?jǐn)?shù)控的檢測與刀路的設(shè)計、人體工程學(xué)設(shè)計、電氣

66、電路的設(shè)計與布置等等。</p><p>　　CATIA系列產(chǎn)品以其強(qiáng)大的設(shè)計理念，在航空航天、建筑、機(jī)械制造設(shè)計、電氣、廠房設(shè)計、汽車設(shè)計、造船、消費品八大領(lǐng)域內(nèi)運用最為廣泛。</p><p>　　3.1.2 CAXA軟件介紹</p><p>　　CAXA是由我國自主研發(fā)的一款工業(yè)設(shè)計軟件，同時也是中國首個“中國工業(yè)云服務(wù)平臺”。主要提供數(shù)字化制造（MES）、數(shù)字化

67、設(shè)計（CAD）、產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）和工業(yè)云服務(wù)?？蛇M(jìn)行二維/三維CAD設(shè)計。在本次的課題研究中，主要使用了其二維設(shè)計。</p><p>　　3.1.3 IMAGEWARE軟件介紹</p><p>　　Imageware 是一款著名的逆向工程設(shè)計軟件。其功能包括點云讀取和曲面生成。該軟件具有強(qiáng)大的點云處理能力、復(fù)雜曲面的重建能力、曲面造型設(shè)計能力的特點。故廣泛的應(yīng)用于航空航天和計算

68、機(jī)零部件及汽車領(lǐng)域。在本次的設(shè)計中，該軟件的正確使用是三維模型與二維模型連接的關(guān)鍵，也是最為復(fù)雜的一個環(huán)節(jié)。</p><p>　　設(shè)計中主要用于對曲面接合光順度的檢測。Imageware 檢測曲面時，需要考慮到下列內(nèi)容[8]：</p><p>　　要求建立的曲面需要按照特征方向構(gòu)造，而且同一方向的曲面曲線曲率幅度相似；</p><p>　　在保證精度的情況下，要盡量

69、減少曲面構(gòu)建的數(shù)量，以防止多曲面重合或者交叉，給后續(xù)的修改工作帶來不必要的工作量。</p><p>　　嚴(yán)格控制曲線的偏差范圍，增加曲面的可調(diào)整性。靈活的設(shè)置曲線的布置密度，在曲率較大的地方可適當(dāng)?shù)脑黾忧€密度，以提高精確度；相反，在曲率較小的表面即面較為平坦，則減少曲線密度，以減少非必要曲線引起的雜亂。</p><p>　　曲線的繪制、曲面的構(gòu)建要保證光順性。</p>&l

70、t;p><b>　　3.2曲面造型</b></p><p><b>　　3.2.1設(shè)計目標(biāo)</b></p><p>　　本次研究主要探討白熾燈尾燈的設(shè)計，并且根據(jù)白熾燈的發(fā)光原理，研究熱愛和實現(xiàn)尾燈的光學(xué)性能及散熱設(shè)計。該尾燈的光學(xué)設(shè)計需要滿足的法規(guī)有：《GB/17509-1998轉(zhuǎn)向燈配光性能》、《GB5920-1999位置、制動、示廓燈

71、性能》、《GB15235-2007汽車及掛車倒車燈配光性能》。此外，滿足安全性能及可裝配性能，對應(yīng)各功能燈具選用合適的光源型號。造型方面滿足其線條流暢的要求，與車身的配合渾然一體[9]。</p><p><b>　　3.2.2設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　該部分的設(shè)計主要是通過CATIA軟件進(jìn)行尾燈各部件的設(shè)計，包括燈罩、燈殼、裝飾圈A、裝飾圈B（內(nèi)罩）、定位

72、圈、安裝螺釘、線束、燈泡、燈座等的造型。標(biāo)準(zhǔn)型號的部件，通過其型號查詢具體的實物尺寸，然后按照相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制，如燈泡、螺釘。諸如燈座、安裝螺釘按照公司所設(shè)計的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。對于燈殼、燈罩、內(nèi)罩則是主要通過對實物的實際測量，其拔模的壁厚要保證至少1mm，拔模方向如圖3- 所示。待各部件三維造型完成后，與計算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，修改誤差較大的尺寸，保證誤差范圍在0.3-0.6之內(nèi)。修改完成后進(jìn)行整燈的裝配,如圖3-1所示。</p>

73、;<p>　　圖3-1 整燈裝配總圖</p><p><b>　　3.2.3設(shè)計方法</b></p><p>　　運用CATIA的創(chuàng)成式外形設(shè)計模塊，首先確定各光源的位置，安排布局。然后根據(jù)已知的燈罩面確定拔模方向，如圖3-2所示。然后根據(jù)實物測量的深度進(jìn)行拔模。拔模的角度一般為2°-5°。拔模的深度是本次設(shè)計中的難點。由于實物人工測

74、量的數(shù)據(jù)與實際尺寸誤差較大，而且拔模的深度與拔模的角度有一定的關(guān)系，現(xiàn)在沒有書籍資料對此有過相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以在設(shè)計中主要憑經(jīng)驗確定相關(guān)的拔模數(shù)據(jù)，不斷的向?qū)熣埥?。面基本形成后通過橋接或者補面進(jìn)行縫補，使分散的面形成一個整體。最后將各部位倒圓角，一般為R3，一方面為了注塑的方便，其次可以消除應(yīng)力集中提高燈具整體的性能。</p><p>　　圖3-2 燈罩面（拔模方向視圖）</p><p&g

75、t;<b>　　3.3材料的選擇</b></p><p>　　在查閱相關(guān)的材料介紹、文獻(xiàn)資料以及市場的調(diào)研之后，確定尾燈各部件的材料選擇如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 尾燈各部件材料的選擇</p><p>　　PMMA是一種有機(jī)合成的化學(xué)材料，全名聚甲基丙烯酸甲酯,其分子結(jié)構(gòu)式如圖3-3所示。PMMA是一種新型的綠色環(huán)保材料。該

76、材料是迄今為止合成材料中透明度最高的，俗稱有機(jī)玻璃。除了代替玻璃使用外，在汽車工業(yè)的應(yīng)用較為廣泛。其具有良好的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度，而且光學(xué)性能佳，熱變形溫度為80℃，彎曲度110Mpa。PMMA采用澆鑄、注塑、擠出、熱成型等工藝加工，并且具有良好的后加工性能。汽車燈罩選用PMMA材料，可以提高其使用壽命，燈面不易產(chǎn)生劃痕，而且具有良好的絕緣性能和耐老化性。最終，綜合各方面因素?zé)粽值牟牧线x用PMMA。</p><p>

77、;　　圖3-3 PMMA分子結(jié)構(gòu)式</p><p>　　PC，全稱聚碳酸酯，是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。該材料具有無色透明、耐熱較高的強(qiáng)度、耐沖性能佳、對光的折射率高、無需添加劑即有阻燃性能等優(yōu)點。對于汽車尾燈而言，最重要的性能即配光性能。所以車燈的各部件中，裝飾圈及內(nèi)罩是決定配光性能最關(guān)鍵的設(shè)計，所以采用PC材料，不僅可以使燈具具有耐老化性能，耐電弧性達(dá)到120s。介電系數(shù)達(dá)到3

78、.0-3.2，此外還具有耐熱老化性，大大的提高了燈具整體的使用壽命，增強(qiáng)后的UL溫度指數(shù)達(dá)到120-140℃。尾燈在使用過程中由于燈光發(fā)光會產(chǎn)生熱度，選用PC材料的內(nèi)罩不會由于熱變形應(yīng)力產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。PC的缺點是成本比PMMA高。燈罩之所以未所用該材料，因為燈罩的要求不及內(nèi)罩的要求嚴(yán)格，而且其體積較大，PMMA可以滿足其性能的要求，所以綜合多方面因素未選用PC材料，選擇了PC。</p><p>　　圖3-4 PC

79、分子結(jié)構(gòu)式</p><p>　　PP，全稱聚丙烯，是由丙烯聚合而成的一種熱塑性樹脂材料，其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。該材料具有良好的耐熱性，成型加工性能佳、力學(xué)性能良好，此外，還具有地透明度、低光澤度、低剛性。PP的擊強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。燈殼選用PP材料，可以提高表面的剛度和抗劃痕性能。其缺點是著色性差、韌性差、耐寒性差。燈殼由于是安裝與汽車內(nèi)部，且因為有內(nèi)罩的原因不會與光源直接

80、接觸，所以PP的缺點不會影響到尾燈整體的性能。其次，PP最大的優(yōu)點就是相對密度小，是塑料中最輕的材料之一，所以可以大大減輕車燈的重量。所以，綜合多方面的因素最終燈殼額材料選用PP。</p><p>　　圖3-5 PP3D模型</p><p><b>　　3.4工裝設(shè)計</b></p><p><b>　　3.4.1定義</b&g

81、t;</p><p>　　工裝設(shè)計即設(shè)計零件加工或者裝配環(huán)節(jié)定位夾緊的設(shè)備，是制造業(yè)中不可或缺的部分。在工裝設(shè)計中，零件的裝夾是工藝設(shè)計的重要內(nèi)容，包括定位面、定位基準(zhǔn)、裝夾面的選擇以及合理的裝夾順序制定。傳統(tǒng)的工裝夾具的設(shè)計存在裝夾不穩(wěn)定、定位精度達(dá)不到要求或者定位干涉等問題。</p><p>　　隨著CAD技術(shù)的日趨完善，計算機(jī)輔助設(shè)計程序大大的加快了工裝設(shè)計的周期。因此，工裝快速設(shè)計

82、可以從多方面提高工裝設(shè)計的效益。參考設(shè)計的經(jīng)典案例，我們會發(fā)現(xiàn)其設(shè)計有一個共同的方法：首先將工裝模塊化，設(shè)計流程規(guī)范化，從而快速響應(yīng)設(shè)計的要求。其設(shè)計的基本要求有：1.提高裝夾或加工的精度；2.提高生產(chǎn)的效率；3.工藝性好；4.經(jīng)濟(jì)性好；5拆卸方便[11]。通常，工裝夾具的設(shè)計要求隨著產(chǎn)品的復(fù)雜程度和批量視情況決定，沒有以一概全的標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　在零件的加工組裝過程中，質(zhì)量的優(yōu)劣涉及多種因素，夾

83、具的設(shè)計是這些因素中的的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。產(chǎn)品組裝的合理性，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和整個工藝過程的效率和效益。針對各工序的具體內(nèi)容設(shè)計相關(guān)的夾具，考慮其實用性和經(jīng)濟(jì)性，實現(xiàn)效益與成本的最大化。</p><p>　　3.4.2工裝的類型</p><p>　　工裝的類型包括：裝配工裝、檢驗工裝、焊接工裝。本次的設(shè)計，主要是對裝配工裝的設(shè)計。其內(nèi)容包括尾燈在組裝過程所需的若干工裝夾具。</p&g

84、t;<p>　　其生產(chǎn)組裝過程流程：鎖裝飾圈——熱板焊接——退火——裝線束、燈泡、鎖線卡——氣密檢測——鎖安裝螺釘、裝透氣塞——驗光——整燈檢查——貼保護(hù)膜——該日期章——成品打包——檢查入庫——出貨——運輸——倉儲 。</p><p>　　所需設(shè)計的夾具有：1.鎖裝飾圈夾具；2.鎖安裝螺釘夾具；3.氣密夾具；4驗光夾具。設(shè)計中需要滿足的要求有：1.鎖螺釘夾具：螺釘垂直鎖入，防止螺釘在燈具內(nèi)部滑牙造

85、成燈具部件不良；2.焊接：燈殼和燈罩密封；3.整燈氣密：檢測焊接面是否存在漏氣現(xiàn)象，防止燈具使用過程中進(jìn)水；4.點燈：防止使用過程中燈泡或線束接觸不良，導(dǎo)致車燈不能使用。</p><p><b>　　3.4.3設(shè)計方法</b></p><p>　　本部分的設(shè)計主要通過CATIA軟件創(chuàng)成式曲面設(shè)計模塊進(jìn)行設(shè)計。首先要插入已經(jīng)設(shè)計好的整燈，然后確定所涉及夾具的裝配面、定位

86、基面，然后對所固定的面進(jìn)行面提取。由于曲面的不規(guī)則和復(fù)雜性，往往提取的面會有很多縫隙、面交叉，所以通過修剪面填充進(jìn)行修復(fù)，其工作量很大。面提取完成后，新建一個與裝配面處于平行關(guān)系的基面，進(jìn)行面的投影，這樣設(shè)計出來的夾具能夠滿足相應(yīng)的安裝要求。其次設(shè)計時還要考慮到夾具的復(fù)雜性，因為燈具在加工的過程中必然會有一定的誤差，所以夾具設(shè)計之時盡量減少工件與夾具的接觸面，以提高其裝配的精度，但是還要考慮到裝夾的穩(wěn)定性，面面俱到不可能，盡量從中取得最

87、優(yōu)的選擇方案。</p><p>　　3.4.4方案的分析選擇</p><p>　　首先確定了氣密夾具，方案只有一種，如圖3-6所示。</p><p><b>　　圖3-6氣密夾具</b></p><p>　　關(guān)于鎖安裝螺釘夾具、鎖裝飾圈夾具、驗光夾具有兩種方案：</p><p>　　方案一:驗光夾

88、具和鎖安裝螺釘夾具共用一個夾具，可同時滿足其裝配要求，其夾具如圖3-7所示。鎖裝飾圈夾具如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-7 鎖安裝螺釘夾具/驗光夾具</p><p>　　圖3-8 鎖裝飾圈夾具</p><p>　　方案二：鎖裝飾圈夾具和鎖螺釘夾具共用一個夾具，可同時滿足其裝配要求。其夾具如圖3-9所示。驗光夾具同方案一，不改動。</p>&

89、lt;p>　　圖3-9 鎖安裝螺釘夾具/鎖裝飾圈夾具</p><p><b>　　方案的選擇：</b></p><p>　　1.鎖安裝螺釘夾具的選擇：方案一中，所安裝螺釘夾具與驗光夾具相同，設(shè)計之時主要考慮到螺釘安裝時是垂直打入的，不會造成滑牙現(xiàn)象的發(fā)生。而驗光環(huán)節(jié)對的位置沒有要求，沒有外力附加于燈具，只要夾具能夠固定燈具即可。但是忽略了螺釘打入時在垂直方向會對

90、燈具產(chǎn)生作用力，而且實際在組裝過程中，鎖螺釘是由人工使用鎖螺釘設(shè)備螺絲機(jī)打入的，力量很難控制在一定的范圍內(nèi)。在燈具薄弱的部分，如圖3-10所示，假定力量超過燈具的承受范圍則會使燈具發(fā)生產(chǎn)生裂紋或直接斷裂（由于燈具是脆性材料，不存在受力變形）。</p><p>　　圖3-10 尾燈薄弱部位</p><p>　　而方案二中鎖螺釘夾具的改進(jìn)則巧妙的解決了這個缺點。在燈具薄弱的位置用夾具支撐，在面

91、積較大且受力小的部位不做支撐，可以大大減少夾具在后期磨合尺寸的工作量，分散了工裝所受的反作用力。同時也滿足螺釘鎖入的方向。其改進(jìn)部位如圖3-11所示.</p><p>　　圖3-11 鎖安裝螺釘夾具改進(jìn)部分</p><p>　　鎖裝飾圈夾具的選擇：方案一中，其夾具的設(shè)計穩(wěn)定性好，但是基準(zhǔn)面選擇錯誤，底板與鎖入裝飾圈的理論方向非垂直約束，會造成安裝的困難，嚴(yán)重者會是燈具損壞報廢，其示意圖如圖

92、3-12所示。</p><p>　　圖3-12 鎖裝飾圈方案一夾具受力分析</p><p>　　而方案二中夾具定位準(zhǔn)確，燈具受力均勻，減少不必要部位的支撐，達(dá)到了整體的優(yōu)化。且考慮到鎖裝飾圈與鎖安裝螺釘?shù)陌惭b方向一致。所以，鎖裝飾圈選擇方案二，且與鎖安裝螺釘夾具共用同一個夾具，減少了設(shè)計的工作量。</p><p>　　綜合以上分析，最終的設(shè)計選用方案二。</p

93、><p><b>　　檢 測</b></p><p>　　4.1模型的光順評價</p><p>　　曲面造型完成后，需要借助軟件Imageware進(jìn)行曲面精度、曲面連續(xù)性、曲面光順度的檢查。這一步是必須要進(jìn)行的，以此檢測分析三維模型與實物存在的誤差[17]。由于本次設(shè)計中尾燈的主要面為復(fù)雜曲面，所以必須進(jìn)行檢測。把CATIA中的三維模型以格式igs

94、輸出，保存為片體，如圖4-1所示。然后與計算機(jī)存儲的實物數(shù)據(jù)導(dǎo)入Imageware中，進(jìn)行比對分析，通過顏色的對比顯示了誤差的大小，其分析結(jié)果如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-1 片體結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　4.2分析結(jié)果</b></p><p><b>　　圖4-2 分析結(jié)果

95、</b></p><p>　　如圖4-2分析結(jié)果顯示，曲面的最大誤差為0.2063，負(fù)向誤差為-0.2063誤差范圍較大，不滿足曲面光順度、連續(xù)性的要求。通過更改誤差較大曲面的數(shù)據(jù)，然后再次進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4-3 分析結(jié)果</b></p><p>　　本次的分析最大的正向誤差為0.0

96、100，最大的負(fù)向誤差為-0.0100，滿足精度要求。</p><p><b>　　第5章 圖 紙</b></p><p>　　5.1曲面造型部分圖紙</p><p>　　該部分包括：總裝配圖、燈罩零件圖、燈殼零件圖、裝飾圈B零件圖、安裝螺釘A/B零件圖。圖紙見附件。</p><p>　　5.2工裝設(shè)計部分圖紙</

97、p><p>　　該部分包括：鎖裝飾圈夾具（鎖安裝螺釘夾具）零件圖、氣密夾具裝配圖及零件圖、驗光夾具零件圖。圖紙見附件</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計（論文）研究了尾燈自由曲面及工裝的設(shè)計。以昌河鈴木利亞納的三廂尾燈為研究對象，采用逆向工程技術(shù)中的曲面重建思維，通過軟件CATIA的使用，設(shè)計了尾燈的復(fù)雜曲面

98、造型及組裝過程中所用到的夾具。三維建模完成后，在設(shè)計生產(chǎn)可行性方面，通過Imageware 進(jìn)行誤差分析；在產(chǎn)品性能方面，評估其拔模深度與角度、安裝角的處理、加強(qiáng)筋的布置等是否符合國家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。通過本次研究，證明了本文中運用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法對產(chǎn)品的外形設(shè)計，尤其是工裝設(shè)計方面的可行性，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法。對于產(chǎn)品的設(shè)計及加工裝配方面，可大幅度的提高產(chǎn)品的設(shè)計及組裝的精度，縮短產(chǎn)品設(shè)計的周期，提高產(chǎn)品開發(fā)的效率。</p>

99、<p>　　本文的主要研研究內(nèi)容如下：</p><p>　　課題的背景和逆向工程技術(shù)的發(fā)展；</p><p>　　汽車尾燈的發(fā)展的介紹，從而掌握尾燈各部件的結(jié)構(gòu)及性能；</p><p><b>　　尾燈的曲面造型；</b></p><p><b>　　尾燈的工裝設(shè)計；</b></

100、p><p>　　三維模型的曲面誤差分析；</p><p><b>　　繪制二維圖紙。</b></p><p>　　在本次設(shè)計中主要是CATIA軟件的使用，本次設(shè)計的成功與否的關(guān)鍵就是該軟件的操作。在前面的介紹中對其功能一一做了簡單的介紹，略顯蒼白。但是其真正的魅力只有使用了才會感受的到，是一種只可意會不可言傳的美。在設(shè)計中不僅震撼與其強(qiáng)大便捷的功能

101、設(shè)計理念，同時會對開發(fā)者的聰明才智產(chǎn)生欽佩之感。同時也為車燈設(shè)計提供了一個可行的思路方法：首先通過掃描設(shè)備獲得實物的數(shù)據(jù)，然后充分利用CAD技術(shù)對其進(jìn)行處理、曲面重建、誤差分析等。同時可快速地對產(chǎn)品進(jìn)行工裝設(shè)計。最后加工出產(chǎn)品模具。實現(xiàn)產(chǎn)品——設(shè)計——產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計流程，可極大的縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，CAD/CAM在各領(lǐng)域應(yīng)用的不斷滲透，設(shè)計者們將會有更大的設(shè)計空間。所

102、以，我們有理由相信，未來車燈的設(shè)計將會更加的實用、科學(xué)，線條將更加的流暢，同時又不失美感，將會帶來一場視覺的享受。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李剛.基于逆向工程的自由曲面重構(gòu)技術(shù)研究[E].山東:山東大學(xué),2009.</p><p>　　Tamas Varady,Ralph R Martin,Jordan

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