高精度钣金件逆向数字化快速开发

发布日期：2021-7-4

　　钣金件逆向数字化开发过程长、影响因素 多，包括数据采集、模型重建、开发设计、模拟 仿真等，精度是成功的关键之一。精密钣金逆向工程在冲 压成形领域精度方面的研究取得了进展[1～5] ，钣金件数字化开发相关方面的研究较多[6～8] ，钣金件逆 向数字化开发相关方面的研究较少[9,10]。本文提出 了钣金件逆向数字化快速开发精度分配与控制方 法。以覆盖板为例，利用UG软件，通过合理分配 和控制精度的方法，实现了高精度逆向开发钣金 件数字化产品。

　　1 钣金件逆向数字化快速开发精度分析

　　产品逆向数字化模型构建是产品数字化模型 开发的重要方法之一。钣金件逆向数字化快速开 发过程中，总误差主要由逆向产品模型误差，再 设计误差，仿真分析误差，验收评估误差等四部 分组成。钣金件逆向数字化快速开发过程误差分 配，如图1所示。

　　2 实例 2.1 钣金件逆向数字化快速开发精度要求 通过ATOS三维光学扫描系统，获得的原始钣 金件点云如图2所示。通过利用UG软件，对其进行 逆向数字化快速开发全过程精度要求为0.10mm。

　　2.2 钣金件逆向产品模型阶段误差分析

　　2.2.1 数据采集误差 ATOS扫描系统扫描钣金件时,数据采集误差一 般控制在0.05mm左右。

　　2.2.2 模型重建误差 基于UG软件的钣金件点云划分区域，如图 3所示。其中，Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区为大面积曲面 片，Ⅳ区为小面积过渡曲面片。 图3 原始钣金件点云分区 基于UG软件的Ⅰ区曲面片构建如图4(a)所 示，Ⅰ区曲面片构建误差如图4b所示。由图4(b)可 知，△Ⅰ区曲面片构建为2.93×10-5mm。

　　Ⅱ区曲面片构建如图5(a)所示，Ⅱ区曲面片构 建误差如图5(b)所示。由图5(b)可知，△Ⅱ区曲面片构建 为2.91×10-5mm。

　　Ⅲ区曲面片构建如图6(a)所示，Ⅲ区曲面片构建误差如图6(b)所示。由图6(b)可知，△Ⅲ区曲面片构建 为2.85×10-5mm。

　　Ⅳ区曲面片构建如图7(a)所示，Ⅳ区曲面片构 建误差如图7(b)所示。由图7(b)可知，△Ⅳ区曲面片构建 为3.02×10-4mm。 曲面片构建误差计算方法如公式(1)所示。 △曲面片构建 =MAX(△Ⅰ区曲面片构建,△Ⅱ区曲面片构建,△Ⅲ区 曲面片构建,△Ⅳ区曲面片构建)

　　(1) 根据式(1)，曲面片构建误差为3.02×10-4mm。 Ⅰ区曲面片、Ⅱ区曲面片、Ⅲ区曲面片和 Ⅳ区曲面片的数字化拼接如图8(a)所示，拼接 误差如图8b所示。由图8(b)可知，拼接误差为 0.0085mm。根据图1，结合式(1)，模型重建误差 公式如式(2)所示。 △2 模型重建=△2 曲面片构建+△2 数字化拼接

　　(2) 将曲面片构建误差3.06×10-4mm，数字化拼 接误差0.0085mm，代入式(2)，模型重建误差为 8.51×10-3mm。由图8(a)可见，Ⅰ区域存在拼接褶皱 缺陷，Ⅱ区域存在拼接孔洞缺陷，需要进行局部修 改，消除该缺陷，改善钣金件整体的光顺效果。

　　2.2.3 逆向产品模型误差 模型创建误差公式如式(3)所示。 △2 模型创建=△2 数据采集+△2 模型重建 (3) 将数据采集误差0 . 0 5 m m，模型重建误差 8.51×10-3mm，代入式(3)，模型创建误差为 0.051mm。逆向产品模型误差公式如式(4)所示。 △2 逆向产品模型=△2 模型创建+△2 模型评估 (4) 将模型创建误差0.051mm，模型评估误差一般 控制在0.02mm左右，代入式(4)，逆向产品模型误 差为0.055mm。