汽车发动机进气歧管逆向设计及快速成型关键技术研究
发布时间：2021-09-02 14:47
近些年来我国汽车保有量的迅速增加带动了汽车零部件产业的迅猛发展,同时随着材料科学的多样化发展以及个性化时代的来临,使得传统的制作工艺已无法满足客户的特定需求。将逆向工程技术和快速成型技术应用于汽车零部件的生产和研发之中,可达到缩短研发周期、提高生产效率的目的,还可以降低成本、简化制作工艺,生产出精度更高的汽车零部件,为汽车行业的发展和进步贡献力量。本课题主要研究某型号汽车的四缸发动机进气歧管,应用逆向工程和快速成型技术,对进气歧管的逆向设计和快速成型过程进行深入的分析和研究,以求寻找一种快速、高效且满足精度要求的进气歧管设计和制造方法。通过对点云数据的获取方法和进气歧管的外形结构进行深入的分析和研究,采用手持式激光扫描仪对进气歧管铸件进行扫描并获取点云数据;对比分析不同点云数据的特征,详细介绍点云数据预处理相关技术的理论知识和方法,结合进气歧管的结构特征和数据精简、噪音点去除等技术的理论知识,借助Geomagic Wrap软件完成数据的预处理工作;再使用Geomagic Design X软件对处理过的数据进行逆向重构;借助Geomagic Control软件以原始点云数据模型为参考从二...
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１进气歧管铸件制作工艺流程图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｉｎｔａｋｅ?ｍａｎｉｆｏｌｄ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??
端有一个柔性探头，这个探头和工件表面不同位置接触会受到不同的力，然后将力的大小通过位??移的方式显示出来，再确定位移的方向和大小，这个点的空间坐标就能够确定，无数个点的位置??就形成了模型的完整空间数据［３１１。机械式三坐标测量机的结构如图１．３所示，除了三个相互垂直??的测量轴之外，还包括对应的系统以及外置的计算机和测量探头等。这种设备发展最早、最成熟，??精度高、重复性好，主要包括触发式和连续式数据采集两种方式［３２］。??触发式数据采集需要接触工件表面，通过探针尖发生的微小变形控制开关记录对应点的空间??坐标，然后移动探针尖，接触被测表面不同位置，最终组成模型的全部空间数据。需要注意的是??探针和开关的位置离的很近，为了避免探针损坏，换点测量时必须注意方向和力度，以免影响数??据采集的速度和质量［３３］。??连续式扫描同样是使用探针，但是通过由弹簧位移量转化而成电容或电感的变化来确定点的??三维空间坐标。探针移动，弹簧的伸缩量就会发生变化，进而引起不同位置坐标电压和电流信息??的变化，因此可以实现连续采集，速度比触发式采集要快的多。除此之外，相比于触发式扫描这??种方式可以采用直径更小的探针，探针越小，接触面积越小，同等面积的区域可采集的点的数量??就越多，所以精度就更高。??接触式测量仪由于发展时间长，技术更成熟，使用稳定、可靠；直接接触的方式可以更好的??显示工件的表面特性和外观形状；测量过程中需要固定工件，对于面、圆、圆柱、圆锥等基本形??状的识别更加精准。缺点是对于不同的工件要求各式各样的夹具从而导致成本增加；探头随着使??用次数的增多会不可避免的形成磨损，需要定期校正或更换；速度慢且操作困难，难以保证数据?
Ｆｏｒｍ。??这些软件发明于不同的国家和时期，虽然在处理点云数据的方法和技术有些差异，但处理过??程大同小异，都遵循“从点到线、从线到面”的基本流程，而且处理后的三维模型数据也都有标准??的格式，以ｌｇｅｓ、ｄｘｆ和ｓｔｌ为主，然后再导入正向设计软件中进行直接设计或者进行仿真力学等??各种分析。??根据现有的条件和软件各自的优劣性，我们最终选用Ｇｅｏｍａｇｉｃ?Ｗｒａｐ和Ｇｅｏｍａｇｉｃ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ｘ相??结合的方式对汽车发动机进气歧管进行数据的获娶处理和逆向设计。我们需要对相关的技术做??深入的理论分析，以便于后续工作的顺利进行。??１．４．３点云数据的分类??根据点云分布特征的不同，可以分为四种［４＜）］：??（１）散乱点云??这种点云数据的分布没有规律性，呈随机、散乱的状态，一般造成这种结果是利用三坐标测??量仪进行随机测量或者多次激光测量数据叠加而成的，如图１．４所示。??（２）网格化点云??这种点云数据分布均匀且像网格一样一一对应，这样的数据特征通常是网格化插值处理过的，??如图１．５所示。??（３）扫面线点云??这种点云数据的特征是由一组组的扫描线构成的，一般是利用结构光扫描仪测量所得的，如??图１．６所示。??（４）三角化点云??这种点云数据的点都是某些三角形的顶点，通常是对扫描得到的数据进行三角化处理所得到??的，如图１．７所示。??＿國??图１．４散乱点云数据?图１．５网格化点云数据??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ?Ｆｉｇ．?１．５?Ｍｅｓｈｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术发展现状及其前景[J]. 韩刚. 山东工业技术. 2019(04)
[2]快速成型技术在铸造模具制造中的应用[J]. 范伟. 科技风. 2019(04)
[3]逆向工程对勺轮式排种器的三维模型优化[J]. 张秀丽,侯朝鹏,叶芳,仝振伟,吴亚文. 中国农机化学报. 2019(01)
[4]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[5]3D打印在模具制造中的应用展望[J]. 范兴平. 粉末冶金工业. 2018(06)
[6]气力推进艇螺旋桨叶片逆向建模及误差分析[J]. 马荣影,储江伟,李宏刚,高伟健,管湘源. 机械工程与自动化. 2018(06)
[7]汽车设计制造中数字化技术的应用[J]. 曹纯儒. 时代汽车. 2018(11)
[8]基于Geomagic Studio的三维快速建模研究[J]. 朱曙光,余平洋. 内江科技. 2018(09)
[9]非接触三维扫描测量数据的处理研究[J]. 李国栋. 工程建设与设计. 2018(14)
[10]逆向工程中关键技术的研究[J]. 周建钊,杜文超,颜雨吉. 装备制造技术. 2018(06)
硕士论文
[1]汽车转向节的快速成型技术研究[D]. 崔飞飞.吉林大学 2017
[2]逆向工程点云数据预处理技术研究[D]. 邹学州.哈尔滨理工大学 2017
[3]基于面结构光的航空零部件三维测量和精度检测[D]. 王秀鹏.华中科技大学 2012
[4]三维激光扫描系统的误差分析与标定技术的研究[D]. 覃遵涛.东北林业大学 2010
[5]车身设计中逆向工程技术应用研究[D]. 姚楠.武汉理工大学 2007
[6]逆向工程中数据测量和数据处理技术研究[D]. 李进亮.江南大学 2005
本文编号：3379204
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１进气歧管铸件制作工艺流程图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｉｎｔａｋｅ?ｍａｎｉｆｏｌｄ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??
端有一个柔性探头，这个探头和工件表面不同位置接触会受到不同的力，然后将力的大小通过位??移的方式显示出来，再确定位移的方向和大小，这个点的空间坐标就能够确定，无数个点的位置??就形成了模型的完整空间数据［３１１。机械式三坐标测量机的结构如图１．３所示，除了三个相互垂直??的测量轴之外，还包括对应的系统以及外置的计算机和测量探头等。这种设备发展最早、最成熟，??精度高、重复性好，主要包括触发式和连续式数据采集两种方式［３２］。??触发式数据采集需要接触工件表面，通过探针尖发生的微小变形控制开关记录对应点的空间??坐标，然后移动探针尖，接触被测表面不同位置，最终组成模型的全部空间数据。需要注意的是??探针和开关的位置离的很近，为了避免探针损坏，换点测量时必须注意方向和力度，以免影响数??据采集的速度和质量［３３］。??连续式扫描同样是使用探针，但是通过由弹簧位移量转化而成电容或电感的变化来确定点的??三维空间坐标。探针移动，弹簧的伸缩量就会发生变化，进而引起不同位置坐标电压和电流信息??的变化，因此可以实现连续采集，速度比触发式采集要快的多。除此之外，相比于触发式扫描这??种方式可以采用直径更小的探针，探针越小，接触面积越小，同等面积的区域可采集的点的数量??就越多，所以精度就更高。??接触式测量仪由于发展时间长，技术更成熟，使用稳定、可靠；直接接触的方式可以更好的??显示工件的表面特性和外观形状；测量过程中需要固定工件，对于面、圆、圆柱、圆锥等基本形??状的识别更加精准。缺点是对于不同的工件要求各式各样的夹具从而导致成本增加；探头随着使??用次数的增多会不可避免的形成磨损，需要定期校正或更换；速度慢且操作困难，难以保证数据?
Ｆｏｒｍ。??这些软件发明于不同的国家和时期，虽然在处理点云数据的方法和技术有些差异，但处理过??程大同小异，都遵循“从点到线、从线到面”的基本流程，而且处理后的三维模型数据也都有标准??的格式，以ｌｇｅｓ、ｄｘｆ和ｓｔｌ为主，然后再导入正向设计软件中进行直接设计或者进行仿真力学等??各种分析。??根据现有的条件和软件各自的优劣性，我们最终选用Ｇｅｏｍａｇｉｃ?Ｗｒａｐ和Ｇｅｏｍａｇｉｃ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ｘ相??结合的方式对汽车发动机进气歧管进行数据的获娶处理和逆向设计。我们需要对相关的技术做??深入的理论分析，以便于后续工作的顺利进行。??１．４．３点云数据的分类??根据点云分布特征的不同，可以分为四种［４＜）］：??（１）散乱点云??这种点云数据的分布没有规律性，呈随机、散乱的状态，一般造成这种结果是利用三坐标测??量仪进行随机测量或者多次激光测量数据叠加而成的，如图１．４所示。??（２）网格化点云??这种点云数据分布均匀且像网格一样一一对应，这样的数据特征通常是网格化插值处理过的，??如图１．５所示。??（３）扫面线点云??这种点云数据的特征是由一组组的扫描线构成的，一般是利用结构光扫描仪测量所得的，如??图１．６所示。??（４）三角化点云??这种点云数据的点都是某些三角形的顶点，通常是对扫描得到的数据进行三角化处理所得到??的，如图１．７所示。??＿國??图１．４散乱点云数据?图１．５网格化点云数据??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ?Ｆｉｇ．?１．５?Ｍｅｓｈｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术发展现状及其前景[J]. 韩刚. 山东工业技术. 2019(04)
[2]快速成型技术在铸造模具制造中的应用[J]. 范伟. 科技风. 2019(04)
[3]逆向工程对勺轮式排种器的三维模型优化[J]. 张秀丽,侯朝鹏,叶芳,仝振伟,吴亚文. 中国农机化学报. 2019(01)
[4]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[5]3D打印在模具制造中的应用展望[J]. 范兴平. 粉末冶金工业. 2018(06)
[6]气力推进艇螺旋桨叶片逆向建模及误差分析[J]. 马荣影,储江伟,李宏刚,高伟健,管湘源. 机械工程与自动化. 2018(06)
[7]汽车设计制造中数字化技术的应用[J]. 曹纯儒. 时代汽车. 2018(11)
[8]基于Geomagic Studio的三维快速建模研究[J]. 朱曙光,余平洋. 内江科技. 2018(09)
[9]非接触三维扫描测量数据的处理研究[J]. 李国栋. 工程建设与设计. 2018(14)
[10]逆向工程中关键技术的研究[J]. 周建钊,杜文超,颜雨吉. 装备制造技术. 2018(06)
硕士论文
[1]汽车转向节的快速成型技术研究[D]. 崔飞飞.吉林大学 2017
[2]逆向工程点云数据预处理技术研究[D]. 邹学州.哈尔滨理工大学 2017
[3]基于面结构光的航空零部件三维测量和精度检测[D]. 王秀鹏.华中科技大学 2012
[4]三维激光扫描系统的误差分析与标定技术的研究[D]. 覃遵涛.东北林业大学 2010
[5]车身设计中逆向工程技术应用研究[D]. 姚楠.武汉理工大学 2007
[6]逆向工程中数据测量和数据处理技术研究[D]. 李进亮.江南大学 2005
本文编号：3379204
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