摘  要
基于CATIA软件的 “数字化外形编辑器”模块可以快速、方便地对测量点云进行处理，勾勒出零件原型的轮廓特征线。“快速曲面重建”模块可以在点云上建立并处理特征线，拟合出满足一定要求的曲面，“创成式曲面设计”模块可以在已建立的轮廓特征线及基本曲面上进一步进行处理，生成更高质量的曲面。从而完成汽车前门外板的逆向设计。车门作为一个综合的转动部件和车厢一起构成了乘员舱的空间界面，设计的车门应具有足够大的强度、刚度和良好的振动特性，以满足车门闭合时耐冲击性及与侧碰时的耐撞性等各项性能的要求。本设计在参考了多种车门结构形式的基础上，具体设计了一个分体式前车门。
本设计说明书主要介绍以CATIA软件为设计平台，运用逆向工程方法完成汽车前门外板逆向设计，并对该零部件制造工艺分析。由数据采集、数据处理、逆向设计，三大部分对该零部件CAD模型构建。在设计过程中涉及到：基于studio点云的过滤、点云整理，然后对点云进行网格化；利用CATIA曲面重构，主要利用3D曲线和扫描线等命令编辑车门轮廓，利用曲面拟合和多截面曲面命令生成曲面。Studio点云处理功能强大，CATIA在曲面的处理上具有更强的优势。对于复杂的曲面，通过Studio和CATIA软件结合，可以达到更好的建模效果。在建模过程中，运用正逆向设计的思维，多种方法对汽车前门外板3D建模，并进行精度比较，最后选取本次设计方法。
关键词：分体式；轿车前车门外板；逆向设计
Abstract
The "Digital shape Editor" module based on CATIA software can process the measurement point cloud quickly and conveniently, and draw out the contour feature line of the part prototype. The "fast surface reconstruction" module can set up and process the feature lines on the point cloud and fit the surfaces that meet certain requirements. The "creating surface design" module can be further processed on the established contour feature lines and basic surfaces. Creates higher quality surfaces. In order to complete the reverse design of the outer panel of the front door of the automobile. The door, as an integrated rotating component, together with the car, constitutes the space interface of the cabin. The design of the door should be of sufficient strength. , stiffness and good vibration characteristics to meet the requirements of impact resistance of door closure and impact resistance with side impact. On the basis of referring to many kinds of door structure, a separate front door is designed.
This design specification mainly introduces the reverse design of the outer panel of the front door of the automobile based on the CATIA software and the analysis of the manufacturing process of the parts. Data acquisition, data processing, reverse design, three parts of the part of the CAD model construction. In the process of design, it involves: filtering point cloud based on studio, sorting point cloud, then gridding point cloud, reconstructing CATIA surface, editing the outline of door by using 3D curve and scanning line, etc. Using surface fitting and multi-section curved surface command to generate surface. Studio point cloud processing function is powerful. ATIA has more advantages in surface processing. For complex surfaces, a better modeling effect can be achieved through the combination of Studio and CATIA software. In the process of modeling, using the thinking of positive and reverse design, many methods are used to model the front door outer panel 3D, and the precision is compared. Finally, this design method is selected.
Keywords : split type ;Car front door outer panel ;reverse design
目   录
 
1 逆向工程技术概述 1
1.1 逆向工程定义及应用 1
1.1.1 正向概念 1
1.1.2 逆向工程概念 1
1.1.3 逆向工程的应用 2
1.2 逆向工程系统 3
1.2.1典型逆向工程流程 4
1.2.2 逆向工程总览 5
1.3 逆向工程软件 8
1.4 逆向工程中一些应该注意的问题 9
1.5 逆向工程设计前的准备工作 10
2 CATIA V5介绍 11
2.1 CATIA V5概貌 11
2.2 逆向工程的软硬件条件 13
2.2.1 逆向工程的硬件条件 13
2.2.2 逆向工程的软件条件 13
2.3 CATIA 在汽车零件逆向开发中的应用 14
2.3.1 零件表面数字化 14
2.3.2 点云预数据处理 14
2.3.3 特征线提取 15
2.3.4 曲面重构 16
2.3.5 曲面品质评定 17
3 逆向工程软件Geomagic Studio介绍 18
3.1 四大逆向软件介绍 18
3.1.1 Imageware 18
3.1.2 Geomagic Studio 18
3.1.3 CopyCAD 19
3.1.4 RapidForm 19
3.2 Geomagic Studio介绍 20
3.2.1 Geomagic Studio简介 20
3.2.2 Geomagic Studio功能介绍 21
3.2.3 Geomagic Studio特点 22
4 三维数据采集和点云处理技术 23
4.1 三维数据采集方法 23
4.1.1 接触式测量系统 24
4.1.2 非接触式测量系统 26
4.1.3 本课题采用的测量系统 27
4.2 点云数据去噪原理 28
5 汽车前门外板逆向设计过程 30
5.1 Studio点云的处理 30
5.1.1 离散点处理 30
5.1.2 点云减少噪音 32
5.1.3 点云稀释 32
5.1.4 点云封装 33
5.1.5 封装后处理 34
5.2 汽车前门外板数字建模过程 37
5.2.1 截取把手点云 39
5.2.2 创建空间曲线 40
5.2.3 创建曲面及其与点云贴合度分析 41
5.3 在点云网格面上对车门整体外形创建曲面 42
5.3.1 对车门整体外形创建3D曲线 43
5.3.2 创建车门整体曲面及其与点云贴合度分析 44
5.3.3 桥接并接合车门内各曲面 45
5.3.4 综合分析车门整体曲面及 46
5.4 曲面加厚 47
6 汽车前门外板的制造工艺初步分析 49
6.1 汽车前门外板成形工艺分析 49
6.2 汽车前门外板总体工艺方案确定 50
6.3 汽车前门外板成形工艺关键技术 53
6.3.1 冲压方向的确定 53
6.3.2 工艺补充的确定 54
6.3.3 压料面的确定 54
6.3.4 拉深件侧壁形状的确定 55
6.3.5 工艺圆角确定 56
6.3.6 拉深筋设计 56
结束语 58
致 谢 59
参考文献 60