基于逆向工程的汽车覆盖件设计与制造

摘要

覆盖件作为汽车的重要组成部分,具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高等特点,是汽车的整体性能和形象的最重要的决定因素之一,它的设计和生产更是汽车整个开发过程的关键,很大程度上决定了开发周期和成本。为此,本文将逆向工程技术、汽车有限元分析与汽车覆盖件成形过程仿真技术结合,对汽车覆盖件——某汽车后背门外板的逆向造型与结构优化设计和冲压成形过程CAE仿真技术进行系统地研究,为缩短汽车研发周期、提高汽车覆盖件和汽车的整体质量提供技术上的支持。　　文章首先论述了逆向工程技术的概念和研究现状,着重研究了覆盖件逆向工程技术的两大环节:测量和后处理。测量是逆向工程的首要任务,本文采用Faro便携式激光扫描测量系统对后背门进行扫描得到其点云数据,以用于车门的模型重建;随后对点云数据进行多视对齐、坐标系调整、删除噪声点等预处理,和曲线、曲面的拟合、构建等后处理;最后经过曲面光顺性分析、连续性检查、可加工性检测,得到了相对质量较高的曲面。本文运用目前最流行、运用最广泛的逆向工程软件——Imageware对扫描得到的点云数据进行模型重建;然后通过对逆向工程建立的后背门模型进行结构性能分析,获得零件在应力应变方面的性能数据,再把数据结果反馈到设计,进行优化,提高覆盖件的质量。　　完成后背门曲面重构和结构优化后,将其模型数据导入板料成形模拟软件——Dynaform中。通过对后背门进行曲面网格封闭性检查,压料面及工艺补充面设计,建立后背门模拟的凸凹模形状,设定合理的边界条件,对后背门成形过程进行了模拟。在后处理中,对可能出现的缺陷,提出合理的工艺改进方案,为工件的优化设计及其工艺、模具设计提供依据。　　本文研究的将逆向工程技术和CAE/CAM技术相结合的方法,实现了对汽车覆盖件产品的再设计,获得了一个与前面产品结构外形不完全相同的零件,最终达到产品设计创新的目的。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 逆向工程的含义与国内外研究现状

1.3 CAD逆向/CAE/CAM技术在汽车覆盖件中的联合应用

1.4 汽车覆盖件的实例选择

1.5 论文研究的内容、目标、意义和技术路线

1.6 本章小结

第二章 汽车覆盖件表面数据测量

2.1 引言

2.2本文采用的点云扫描设备

2.3后背门模型数字化

2.4 Imageware逆向数据处理

2.5本章小结

第三章 覆盖件数据处理与模型重构

3.1 引言

3.2 覆盖件数据处理技术

3.3 覆盖件模型重构

3.4后背门曲面光顺度评价

3.5本章小结

第四章 覆盖件有限元分析

4.1 引言

4.2 板壳有限元刚度基础

4.3 后背门有限元模型建立

4.4 后背门静态性能计算与分析

4.5本章小结

第五章 覆盖件成形

5.1 引言

5.2 板料成形过程分析概述

5.3 有限元网格划分技术

5.4 汽车覆盖件冲压技术

5.5基于Dynaform的后背门模具成形

5.6数值结果模拟与改进

5.7快速原型与数控加工

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果