薄壳零件反求加工

郑绍芸

（广东松山职业技术学院，广东韶关 512126）

0.引言

2017年全国职业院校技能大赛广东省选拔赛“三维建模数字化设计与制造”项目的比赛加工要求根据已有实体模型如图1所示，完成直升机外壳（右侧）的测绘及曲面反求；在反求曲面的基础上，完成直升机外壳的工程结构设计[1]，根据设计结果，加工制造其中直升机外壳（右侧）的金属样品，壁厚为2mm。需要解决的问题主要以下几个方面。

图1 直升机右外壳模型

（1）零件大部分为自由曲面，不利于标志点粘贴，数据采集也有一定的难度；

（2）曲面反求过程当中需要注意曲面创建的质量很多高，如做不到光顺，面与面之间的衔接光顺，在镜像后有可能出现不能加厚的问题；

（3）因为直升机外壳是一个薄壳类零件（壁厚为2mm），采用三轴数控铣床加工有一定的难度。

1.扫描技巧

由于三维天下Win3DD三维扫描仪需要借助三个标志点进行数据的拼接，为了方便数据的前后两面的拼接，我们需要在工件上粘贴标志点或者借助转盘上贴的点进行拼接，标志点不能贴在特征上，以免标志点因为特征原因变形造成扫描仪不能识别，而且把标志点粘贴在特征上也会对后期数据处理造成难度，同时我们还要注意不要把标志点粘贴成同一直线、等边三角形、等腰三角形，以免在拼接过程中出现拼接错误[2]。

扫描工件正面的时候，在转盘上粘贴标志点，在扫描的过程当中通过盘上的标志点进行拼接的同时，要扫描到工件上的三个标志点，不断的转动转盘直到扫完整正面的数据。

将转盘翻转在转盘另一面贴上另一组的标志点，并将工件翻转，在工件反面后第一次扫描时应注工件上的三个标志点一定要全部被扫描仪所识别，否则数据将无法拼接或者拼接错误，然后借助转盘上的点进行后续拼接，直到完全扫描完整。

2.数据处理、反求技巧

对点云数据点进行着色，点击着色，着色点云。其作用是对直升机外壳点云数据着色，在点云上开启照明和彩色效果，以帮助观察几何形状是否合理完整。

反求过程中许可偏差决定了拟合面片与所选领域数据的最大偏差，决定了面片的偏差精度；而平滑级别决定了，拟合面片的光顺程度。许可偏差和平滑是一对矛盾，许可偏差越小拟合面片偏差越小，但是面片相对不太光滑；而平滑越大，面片越光滑，但是面片偏差会相对增大。由于拟合出来的面片两两之间是分开的，我们可以通过修剪面片然后两两面片之间放样的方式来把零碎的面片成为一个整体，我们可以在草图上画直线以作为投影线用以修建曲面，通过选择与直线同侧的曲面，以直线为工具对象为曲面，保留与直线同侧的曲面。修剪后得出如下图2所示曲面。然后通过实体放样后曲面如图3所示。

图2 放样

图3 修剪

3.直升机外壳加工技巧

薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点。但壁厚相对较薄、刚性差、强度弱，给加工带来了各种技术上的问题这样增大了加工的难度，主要考验操作者对加工工艺的理解程度和对装夹位置的设计。做到如何防止变形，从而达到零件图纸各项技术指标和稳定性的要求。这里利用直升机飞机后翼与舷窗部分设计夹位，利用夹位可以更加方便快捷的加工直升机外壳的正面，在保证能够完整加工出直升机外壳的同时也防止了直升机外壳加工时的变形。在编程时合理的运用刀具几何参数和程序的编程能够更好的克服加工过程中出现的变形问题，保证加工精度[3]。

（1）夹正面，铣底面，去除底面余量，将设计好夹位铣出来，同时精光底面曲面至于尺寸要求；

（2）如下图4所示，夹底面两夹位，对正面曲面进行开粗，同时精光正面曲面至于尺寸要求；

图4 开粗

（3）如下图5所示，铣去夹位1，铣去夹位2。

图5 精铣

4.结语

逆向工程是一门新的再造技术，用于只有样品或实物模型，没有产品图纸的条件下实现产品的制造。由于有实际的模型参与各种试验，因此得到的结果相对于概念化推算和电脑虚拟模拟更接近真实，从而能迅速找到并确定产品的正确形态，能起到降低开发成本，缩短产品开发周期的作用。目前我国制造业进入了一个蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代制造技术的技术人才形成了巨大需求，因此，只有通过探索与实践，才能很好掌握这门技术。