基于CATIA的微型车驱动桥壳的逆向设计

王迪 杨敏 郑华 赵琪 吕德刚

摘 要：汽车驱动桥壳是汽车驱动桥的重大总成部分。汽车驱动桥壳在加工制造过程中，涉及多种工艺，如冲压、焊接、喷漆等，驱动桥壳体受到多种载荷，对驱动桥壳体进行建模分析，是解决驱动桥壳体受力不均衡的重要方法之一。对驱动桥壳体逆向建模，一般使用3D扫描仪进行扫描，然后导入软件生成三维模型。

关键词：驱动桥壳；CATIA；逆向设计；

1、前言

汽车驱动桥壳是汽车驱动桥的重要组成部件件，在汽车设计中占有重要的地位。通过逆向设计，可以对驱动桥壳体进行总体受力分析，将原产品结构进行改进，同时获得其数学模型，有利于后期虚拟装配和受力分析[1] [2]。

2、零件扫描过程：

本次逆向设计采用的3D扫描仪是加拿大Creaform HandySCAN 300TM型扫描仪，精度为0.030 毫米，分辨率为0.050 毫米，其主要优势在于：对环境条件、参数设置和用户技术能力要求不高，经过简单培训，一般都能实现高精确性的扫描。光源采取3束交叉激光线条，测量区域比较大，可以达到225毫米×250毫米，测量速率为205，000 次测量/秒，总体来说扫描速度也比较快，可以生成.dae、.fbx、.ma、.obj等多种输出格式。扫描仪外形图如图1所示，扫描过程如图2所示。

3、驱动桥壳零部件建模：

CATIA逆向工具是集成于CATIA软件中一个专用模块，具有良好的兼容性，能快速识别多种三维模型格式。一般都是把通过3D扫描仪获得的点云，导入CATIA逆向模块，选择和设置逆向模块中的命令，生成直接生成曲面，或者生成曲线后再生成的多个特征线，进入曲面模块拟合曲面，最终在实体模块中生成实体[3] [4]。首先进入逆向点群编辑模块，点击导入按钮，选择目标文件，导入点云文件，并对点云进行清理，删除扫描过程中生成的多余点云，检查点云质量，对点云进行修补、柔化等处理，为逆向工作做准备。

3.1点云的导入与修剪

重复之前的步骤将点云数据导入后，通过逆向点群编辑模块里的移除命令修剪多余的点云，最后结果如图1所示。

3.2模型的重建

进入快速曲面重建模块，选取YZ面为截面平面，点击平面截取命令，获取点云和平面相交轮廓线，然后单击开始菜单中的零件设计模块，选取截面所在平面，进入草图编辑器，通过直线、快速修剪等命令对点云截面轮廓线进行拟合。退出草图编辑器后单击旋转体命令，对所画的草图进行以Z轴为旋转轴的旋转如图2、图3所示。

隐藏旋转体后在点云的上平面处单击，选择平面创建命令，然后使用该平面切面命令再次截取点云，获得轮廓线。再次进入草图编辑器，对点云截面轮廓线进行拟合。退出草图编辑器后，运用凹槽命令移除多余实体部分。

进入快速曲面重建模块，单击平面生成命令选取侧面并创建平面，然后通过平面切面命令获取其轮廓线，将轮廓线投影到左侧新建的平面上，用“凸台”命令生成凸台。再按照点云的形状完成多余部分的移除，使用镜像命令生成驱动桥壳的对称部分。按照类似的方法生成安装座、两侧法兰盘等，最后对整个驱动桥壳体倒圆、倒角，在整个软件界面内隐藏点云，生成实体结果如4所示。

5、结语：

本文结合了逆向工程在工业中的实际应用，研究了逆向工程的关键性方法，解决了逆向技术实际应用中遇到的一些问题，实践证明，选择CATIA软件作为逆向工程的后处理软件，通过逆向工程重建汽车各种零部件的模型，能够获得较高质量的三维模型、缩短设计和制造周期、进行载荷及装配分析、有效提高设计精度，能够使高质量产品快速地进入市场，以提高企业竞争力。因此，逆向工程设计对于汽车零部件建模及再生产具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]许智钦，孙长库. 3D逆向工程技术[M].北京：中国计量出版社 2012.

[2]尤春风. CATIA V5曲面造型[M].北京：清华大学出版社 2012.

[3]李丰，惠延波，吴小晴. 多视数据拼合的三基准点精确选取技术研究[J].机械设计与制造，2010（1）：201-203.

[4]何偉.基于CATIA的逆向工程自由曲面重构技术[J]. 制造业自动化，2013，35（03）：114-116