薄殼零件反求加工

鄭紹蕓

（廣東松山職業技術學院，廣東韶關 512126）

0.引言

2017年全國職業院校技能大賽廣東省選拔賽“三維建模數字化設計與制造”項目的比賽加工要求根據已有實體模型如圖1所示，完成直升機外殼（右側）的測繪及曲面反求；在反求曲面的基礎上，完成直升機外殼的工程結構設計[1]，根據設計結果，加工制造其中直升機外殼（右側）的金屬樣品，壁厚為2mm。需要解決的問題主要以下幾個方面。

圖1 直升機右外殼模型

（1）零件大部分為自由曲面，不利于標志點粘貼，數據采集也有一定的難度；

（2）曲面反求過程當中需要注意曲面創建的質量很多高，如做不到光順，面與面之間的銜接光順，在鏡像后有可能出現不能加厚的問題；

（3）因為直升機外殼是一個薄殼類零件（壁厚為2mm），采用三軸數控銑床加工有一定的難度。

1.掃描技巧

由于三維天下Win3DD三維掃描儀需要借助三個標志點進行數據的拼接，為了方便數據的前后兩面的拼接，我們需要在工件上粘貼標志點或者借助轉盤上貼的點進行拼接，標志點不能貼在特征上，以免標志點因為特征原因變形造成掃描儀不能識別，而且把標志點粘貼在特征上也會對后期數據處理造成難度，同時我們還要注意不要把標志點粘貼成同一直線、等邊三角形、等腰三角形，以免在拼接過程中出現拼接錯誤[2]。

掃描工件正面的時候，在轉盤上粘貼標志點，在掃描的過程當中通過盤上的標志點進行拼接的同時，要掃描到工件上的三個標志點，不斷的轉動轉盤直到掃完整正面的數據。

將轉盤翻轉在轉盤另一面貼上另一組的標志點，并將工件翻轉，在工件反面后第一次掃描時應注工件上的三個標志點一定要全部被掃描儀所識別，否則數據將無法拼接或者拼接錯誤，然后借助轉盤上的點進行后續拼接，直到完全掃描完整。

2.數據處理、反求技巧

對點云數據點進行著色，點擊著色，著色點云。其作用是對直升機外殼點云數據著色，在點云上開啟照明和彩色效果，以幫助觀察幾何形狀是否合理完整。

反求過程中許可偏差決定了擬合面片與所選領域數據的最大偏差，決定了面片的偏差精度；而平滑級別決定了，擬合面片的光順程度。許可偏差和平滑是一對矛盾，許可偏差越小擬合面片偏差越小，但是面片相對不太光滑；而平滑越大，面片越光滑，但是面片偏差會相對增大。由于擬合出來的面片兩兩之間是分開的，我們可以通過修剪面片然后兩兩面片之間放樣的方式來把零碎的面片成為一個整體，我們可以在草圖上畫直線以作為投影線用以修建曲面，通過選擇與直線同側的曲面，以直線為工具對象為曲面，保留與直線同側的曲面。修剪后得出如下圖2所示曲面。然后通過實體放樣后曲面如圖3所示。

圖2 放樣

圖3 修剪

3.直升機外殼加工技巧

薄壁零件已日益廣泛地應用在各工業部門，具有重量輕、節約材料、結構緊湊等特點。但壁厚相對較薄、剛性差、強度弱，給加工帶來了各種技術上的問題這樣增大了加工的難度，主要考驗操作者對加工工藝的理解程度和對裝夾位置的設計。做到如何防止變形，從而達到零件圖紙各項技術指標和穩定性的要求。這里利用直升機飛機后翼與舷窗部分設計夾位，利用夾位可以更加方便快捷的加工直升機外殼的正面，在保證能夠完整加工出直升機外殼的同時也防止了直升機外殼加工時的變形。在編程時合理的運用刀具幾何參數和程序的編程能夠更好的克服加工過程中出現的變形問題，保證加工精度[3]。

（1）夾正面，銑底面，去除底面余量，將設計好夾位銑出來，同時精光底面曲面至于尺寸要求；

（2）如下圖4所示，夾底面兩夾位，對正面曲面進行開粗，同時精光正面曲面至于尺寸要求；

圖4 開粗

（3）如下圖5所示，銑去夾位1，銑去夾位2。

圖5 精銑

4.結語

逆向工程是一門新的再造技術，用于只有樣品或實物模型，沒有產品圖紙的條件下實現產品的制造。由于有實際的模型參與各種試驗，因此得到的結果相對于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實，從而能迅速找到并確定產品的正確形態，能起到降低開發成本，縮短產品開發周期的作用。目前我國制造業進入了一個蓬勃發展的新時期，這必然對掌握現代制造技術的技術人才形成了巨大需求，因此，只有通過探索與實踐，才能很好掌握這門技術。