一种变厚度曲面零件内形面的三维建模方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业设计领域，具体涉及变厚度曲面零件内形面的三维建模方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在使用三维建模软件进行变厚度曲面零件三维建模时，设计师们发现，由于曲面零件的外形曲面曲率变化经常是不规则的，因此要建立厚度均匀变化的零件内形面非常困难。所以，在过去的很长一段时间内，如何准确合理定义曲面变厚度零件模型已成为困扰结构设计师的重要问题。现在一般采用的建模方法有以下两种:
[0003]1.厚度阶梯式分布建模。其缺点主要是重量增加，其次是强度上，在厚度变化过渡区会产生应力集中，容易造成零件的破坏。
[0004]2.在零件外形曲面范围内通过平行平面组与曲面相交得到一组外形截面线。分别对应外形截面线建立内形样条线，保证样条线在多个厚度控制点处与外形截面线距离要求，最后将所有内形样条线依次连接生成内形曲面。其缺点是在控制点间厚度变化不均匀，部分区域可能出现厚度波浪起伏变化，甚至造成零件不满足强度要求报废。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种变厚度曲面零件内形面的建模方法，使用户可以在零件设计允许的容差范围内，精确地建立厚度均匀变化的曲面零件内形面。
[0006]本发明的技术方案是:
[0007]1.一种变厚度曲面零件内形面的三维建模方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0008]第四，在外形曲面范围内，通过平行平面组与外形曲面相交得到一组外形截面线.-^4 ，
[0009]第五，在每个平面内，建立与其外形截面线对应的内形截面线；
[0010]内形截面线的建立方法如下:
[0011]I)对外形截面线和厚度控制点进行二维展开映射处理:沿外形截面线方向，以外形截面线长度为变量将其映射到X轴上，再将对应的厚度控制点映射为坐标系中的映射控制点，其X坐标为其对应外形截面线长度值，y坐标为对应厚度值；
[0012]2)使用样条曲线依次连接以上映射控制点，并控制样条曲线在控制点处切线方向平行于X轴，得到一条曲率连续曲线，即二维展开内形截面线；
[0013]3)将X轴与二维展开内形截面线间的距离关系映射回原外形截面线，得到其对应内形截面线；
[0014]第六，将所有内形截面曲线依次连接成内形曲面；
[0015]在进行完上述三个步骤后，检查内形曲面与外形曲面间的距离是否满足设计要求，如果偏差过大，可以在局部增加相交平面，并重复上面步骤直至内形曲面的偏差减小到满足要求。
[0016]本发明的优点是:建立的零件厚度变化均匀，内形曲面曲率光顺，完全解决了变厚度曲面零件厚度变化不均匀的问题。
【附图说明】
[0017]图1是外形曲面、外形截面线和控制点
[0018]图2是外形截面线与对应厚度控制点关系示意图
[0019]图3是二维展开内形截面线与对应映射控制点关系示意图
[0020]图4是建立法则示意图
[0021]图5是平移建立内形截面线不意图
[0022]图6是连接各内形截面线得到内形曲面
[0023]图7是增加一个截平面
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0025]实施例:本例是某加强框段变厚度外缘条内形曲面建立的具体思路:
[0026]第一，按图1所示，将框平面1、二个缘条宽度边界平面2与外形曲面3相交，得到3条外形截面线4，在每条外形截面线上有4个厚度控制点5 ；
[0027]第二，依次建立3条内形截面线。具体建立方法如下:
[0028]I)按图2，测量外形截面线I在各控制点2间的曲线长度，3是缘条在各厚度控制点处的厚度。
[0029]2)按图3，选择任意平面将外形截面线在X轴上展开，并将各厚度控制点I映射在平面内，控制点的坐标X和y对应其展开长度和厚度值，分别为(0，2)、(30，5)、(70，3)、(105,2.5)。用CATIA样条曲线2连接各映射控制线点I，得到一条曲率连续的二维展开内形截面线，并保证其在厚度控制点处切线平行于水平的X轴线。
[0030]3)按图4，使用CATIA法则曲线功能，将二维展开内形截面线与x轴间的距离关系保存为一个法则(即距离关系)；
[0031]4)按图5在截面平面中，使用上面的法则(即距离关系)平移外形截面线，得到内形截面线。
[0032]第三，依次连接3条内形截面线的到内形曲面，如图6。
[0033]第四，检查得到的内形曲面偏差太大，不满足设计要求，在偏差大处的两个截面间再增加一个截平面I (见图7)，重复上面的步骤，得到偏差更小的内形曲面，检查是否满足设计要求。如果满足，则完成建模。否则重复以上步骤直至满足设计要求为止。
【主权项】
1.一种变厚度曲面零件内形面的三维建模方法，其特征在于，其包括以下步骤: 第一，在外形曲面范围内，通过平行平面组与外形曲面相交得到一组外形截面线； 第二，在每个平面内，建立与其外形截面线对应的内形截面线； 内形截面线的建立方法如下: 1)对外形截面线和厚度控制点进行二维展开映射处理:沿外形截面线方向，以外形截面线长度为变量将其映射到X轴上，再将对应的厚度控制点映射为坐标系中的映射控制点，其X坐标为其对应外形截面线长度值，I坐标为对应厚度值； 2)使用样条曲线依次连接以上映射控制点，并控制样条曲线在控制点处切线方向平行于X轴，得到一条曲率连续曲线，即二维展开内形截面线； 3)将X轴与二维展开内形截面线间的距离关系映射回原外形截面线，得到其对应内形截面线； 第三，将所有内形截面曲线依次连接成内形曲面。
2.根据权利要求1所述的变厚度曲面零件内形面的三维建模方法，其特征在于，在进行完上述三个步骤后，检查内形曲面与外形曲面间的距离是否满足设计要求，如果偏差过大，可以在局部增加相交平面，并重复上述步骤直至内形曲面的偏差减小到满足要求。
【专利摘要】本发明属于工业设计领域，具体涉及变厚度曲面零件内形面的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：在外形曲面范围内，通过平行平面组与外形曲面相交得到一组外形截面线；在每个平面内，建立与其外形截面线对应的内形截面线；将所有内形截面曲线依次连接成内形曲面；检查内形曲面与外形曲面间的距离是否满足设计要求，如果偏差过大，可以在局部增加相交平面，并重复上面步骤直至内形曲面的偏差减小到满足要求。采用本发明技术方案建立的零件厚度变化均匀，内形曲面曲率光顺，完全解决了变厚度曲面零件厚度变化不均匀的问题。
【IPC分类】G06T17-00, G06F17-50
【公开号】CN104750892
【申请号】CN201310744502
【发明人】樊海东, 强博, 孙茜, 苏智星
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日