[发明专利]一种零件关键工艺表面的创成式精细化表征方法

摘要

一种零件关键工艺表面的创成式精细化表征方法，先对表面进行网格划分形成离散点集合，并基于轮廓公差要求生成带随机偏差的新离散点集合；再将该离散点集合插值成为样条曲面，形成理想表面的一个带轮廓误差的实例；在轮廓误差表面上继续进行高密度网格划分形成离散点集合，并基于粗糙度要求生成带随机偏差的新离散点集合；继续将该离散点集合插值成为样条曲面，形成零件表面的一个带制造误差的精细化表征实例；用新的精细化表面替换零件名义模型上的原表面，可以生成一个原零件模型带制造误差的新实例，重复上述进程能够多次重建带制造误差的零件实例集，这些实例从整体上反映出该零件关键工艺表面的实际工程状态，具有高效、准确、低成本的优点。

主权项

一种零件关键工艺表面的创成式精细化表征方法，其特征在于：由一个计算机程序化、可自动执行的表面精细化操作的创成式模板实现，根据用户输入的工程参数，针对零件三维模型中的理想表面生成相应的带制造误差特征的精细化表达实例，具体包括以下步骤：步骤一：提取关键工艺表面1.1在CAD平台上载入零件的三维数字化模型；1.2选取零件上待进行精细化表征的关键工艺表面；1.3对此表面进行网格划分，网格尺度在5～15mm范围；1.4读取网格点的三维坐标，定义为表征表面的离散点P_i集合Ω={P_i|[x_i,y_i,z_i]}；步骤二：基于表面轮廓公差的特征重建2.1如零件存在轮廓度公差要求，设公差带为P_Zone，则针对点集合内各个点P_i以特征表面在当前点处的法线方向取一个服从正态分布Normal（0，P_Zone/6）的变动量ΔP_i，这个变动量是个矢量，其方向为特征表面在当前点处的法线方向，在三维空间上可以表征为[Δx_i,Δy_i,Δz_i]；2.2对Ω集合中的各个点P_i进行偏差累加：P_i+ΔP_i，形成新的点集合Ω'；2.3将Ω'集合中的点插值生成一个样条曲面Ω_surface，就构成了零件名义表面的一个带轮廓误差特征的实例；步骤三：基于表面粗糙度要求的特征重建3.1对此Ω_surface表面进行高密度的网格划分，网格尺度在0.5～1.0mm范围；3.2读取网格点的三维坐标，定义为表征表面的离散点P_Ri集合Ω_R={P_Ri|[x_i,y_i,z_i]}；3.3设零件的表面粗糙度指标R_a，则针对点集合内各个点P_Ri以特征表面在当前点处的法线方向取一个服从正态分布Normal（0，μ·R_a）的变动量ΔP_Ri，其中μ为一个基于零件实际工艺水平的调整系数，这个变动量是个矢量，其方向为特征表面在当前点处的法线方向，在三维空间上可以表征为[Δx_i,Δy_i,Δz_i]；3.4对Ω_R集合中的各个点P_Ri进行偏差累加：P_Ri+ΔP_Ri，形成新的点集合Ω'_R；3.5将Ω'_R集合中的点插值生成一个样条曲面Ω_R‑surface，就构成了零件名义表面的一个带制造误差特征的实例，制造误差包括轮廓误差和粗糙度误差；步骤四：基于新建精细化表面的实体重建4.1在三维CAD系统中，执行针对零件的几何操作：用新生成的精细化表面替换原有名义表面，重建几何实体；4.2新重建的实体构成了原零件的一个用以实现关键工艺表面精细化表征的实例；4.3前述零件的多次重建后形成多个带制造误差的零件实例，这些实例从整体上能反映出该零件关键工艺表面的实际工程状态。