車空調管路檢測——正逆向設計篇

  非凡士三維科技

  汽車制造是一個距離我們日常生活看似比較遠卻又天天接觸其最終產品的行業，對該行業的接觸和服務，多年來也累積出自身獨有的經驗和技術。

  前期有合作伙伴提出新的項目訴求：對現有的汽車空調建路的檢測工作加以提升。隨即相關服務部門派專業設計師對接該項目，并結合客戶操作中的實際使用精度和感受，設計并加工屬于客戶的專屬檢測工裝。如下圖：

  從圖中我們可以看出該管路檢測工裝完美契合其檢測的汽車空調線路，保障了精度等標準要求。

  以下我們將簡述一下該項目的開展過程，大致分為三個步驟：

  ①.數據采集

  ②.正逆向設計

  ③.3D打印（傳統制造對比）

  設計師通過掃描設備進行數據采樣，得到三角網格數據。（如下圖）

  經以上原始空調管路模型數據的掃描和采集，設計師會開展第二步工作正逆向設計。首先我們開展數據的處理，目的是得到完整的，便于后期設計的相對較齊全的數據。大致的處理過程如下：

  設計師通過使用裁剪功能去除與掃描樣件無關的部分；

  流形命令可以去除與目標體不相連的部分；

  使用對齊命令將樣件對齊到全局，即重設坐標原點；

  填充孔命令可以填補數據采集時缺失的部分；

  延伸邊界將裁剪掉目標數據的部分進行還原；

  使用偏移命令將目標數據沿法線法相偏移（1mm）。

  通過以上數據的修復和還原隨即客棧下一步的正逆向設計，目的為制作專用檢具三維數據模型。應用軟件為：Geo ** gic Design X（其他正向建模軟件均可）。

  具體執行步驟如下：

   將處理好的目標數據導入正向設計軟件中

   在xy平面上，描繪其外部輪廓線

   拉伸局部輪廓至覆蓋要檢測區域

   將CAD模型轉為多邊形網格數據

   在空調管數字模型上通過擬合圓柱部分軸線并兩軸平均的方法創建三個平面，用三個平面對兩組數據統一進行裁剪。

   通過布爾運算減去空調管部分模型數據，并刪去不需要的部分數據。

   使用填充孔命令中的平面填充將數據封閉起來，模型制作完成并保存為stl格式就可以在打印機中打印出來了。

  以下為3D打印過程記錄：

  3D打印與傳統制作的對比

  針對該項目，通過3D打印方式大致上述已表述七八，另外我們對比了傳統制造和3D打印在該檢具制造過程中優略勢。兩種類型均通過設計和優化后，經彎管機折彎并產出原始汽車空調管路，不同的接下來傳統制造會通過高精度機床來保證數控加工，后裝配及細節的調整和改進。

  如下圖：

  3D打印優勢：

  1.節省成本，相比傳統檢具制作方法，從材料至加工費用整體成本節省約90%；

  2.節省時間，從掃描到打印結束整個過程相比傳統制造快約85%；

  3.一次成型，打印完是一個整體，不需要再去調整位置；

  4.保密性，不存在外包泄露產品信息的問題。

  3D打印缺點：

  1.相對于機加工件，3D打印得到的工件精度較差，只有0.1mm左右；

  2.不同材料對打印出的工件性能影響較大，主要在耐溫及強度方面。

  匯總以上情況而講，使用3D打印制作空調管路專用檢具工裝與傳統制作檢具工作相比，對使用者利大于弊。采用3D打印的制作方法，無論從成本投入，加工時間，人力消耗以及保密性方面都有不可比擬的優勢，而它的缺點在空調管檢具工裝這個新方向與它的優勢相比就顯得不值一提了。