曲面质量检查标准.doc

曲面质量检查标准A/B/C三级曲面检查和定量分析标准前 言为了使公司在汽车曲面光顺技术规范化,做出本曲面光顺标准.内容：本标准对以下几个方面提出要求：1）A，B,C三级曲面的划分； 2）曲面光顺的评价; 3)曲面光顺的精度;目录1 综述12 数模精度误差可交付标63 曲面质量.。84 曲面连续均匀过渡与质量135 需符合工程制造标准的要求196 模具拔模的工程制造需符合的要求247 A/B/C级曲面的定量化评价和检测标准.。26181 综述1.1 A级曲面阐述 A级曲面： 对于高可见区零件(汽车全部外表面(槽孔少可见区小面可以为B级面）及仪表板上及前表面，门内饰板上部等)，曲面的质量要达到大的特征面及90的高反光面，特征面在分块线（分缝线)处在高可见区要2阶曲率及2阶曲率以上曲率连续，少可见区或不特别重要的零件分块线（缝隙处）区可小区域1阶曲率连续(如果是造型因素不连续也可以例外）。B级曲面: 少可见区域的曲面或达不到A级要求的较好曲面,称为B级曲面，如门框面及、仪表板下表面、顶棚、门内饰板下半部面等都属于B级面中的较好的面的95%部分。 B面中95%大面和明显区域特征面间拼接处位置偏差小于0。01mm， 角度偏差小于0.1度,且要1阶连续或1阶以上曲率连续。且必须为单片面(v和u 方向控制点不超过六个,过渡区域不超过八个）.C级曲面： 极少可见区域或不可见区域的曲面，称为C级曲面。 曲面的质量要达到如下所述的1阶连续或1阶以上连续,局部极少可见区或不可见区域要达到0阶连续或0阶以上连续。所有种类曲面，都要满足如下一些要求： 设计部门从美学角度通过的造型形状面数模要符合所有已知的结构工程、制造工程和人机工程标准及人类能力因素（Human Factors Criteria)，以及保持造型特征或属性不可变的性质，并保证不可丢失特征或加特征.并且要满足所有的模具制造工程和工装夹具的要求.但在不改变造型风格基础上或造型能忍受的情况下,要尽力放宽曲面与测量点云之间的变化范围 ，以获得较好的曲面质量。2 数模精度误差可交付标准2。1数模误差与输出标准2.1。1 较高要求的建模误差与标准（一般要求而不是最高要求）车身或曲面内板件(C/B级曲面）建模，距离及间隙尺寸误差Tol 为0。01mm和角度误差0.5度， 以便满足相邻零件曲面的设计要求.在高可见区曲面建模(A级曲面）， 建议UG等软件设定的建模系统误差小于等于0。005mm及角度误差为0.05度。 (实体件及机械精加工件（车，铣，刨,磨等）建模尺寸误差0.001mm和角度误差0.01度。 建议UG等软件设定的建模系统误差为0.001mm)。使用更严格的误差是允许的和必要的，但对满足以下的输出标准可能不是必须的.对特殊要求的零件可提高数量级。2。2.1零件的开发注意事项 ) 基本曲面应该建立到或超过理论的相交区域，这提供了更大的自由度用来对过渡面变化调整，实现曲面高质量控制和高光线控制.同时也可为模具和工装的设计提供工艺补充面。 ）曲面应该产生预期的延伸，延伸后没有任何不正常结果（例如猴尾巴或螺旋及曲面扭曲）.这允许下游的建模者产生延伸用来满足实体建模、设计修改、工艺补充面、钻模和夹具需要. )曲面应该修剪到内部边界并且能够缝合,要提供生成修剪实体的理想数据。） 曲面应该具有偏置额定材料厚度的性质，如果圆角半径比额定材料厚度小，将是例外情况，一般园角半径大于等于料厚。有造型外观要求的区域(如边缝处）一般园角半径取料厚值.3 曲面质量3.1 用来显示和审核的曲面网格划分 为了完成Ideas、UG、SURFSEG等软件的许多的显示功能，曲面数模需要被网格化（定义为一种多边形网络，它近似代替数模，是一种三角形网格）。完成这种转换以后，速度加快了。曲面形状和曲率变化越复杂，网格划分应该越精确.这样的例子在以下后翼子板上显示. 对曲面质量不正确解释有时是网格划分不合适造成的。如果在曲面之间一个曲面或边界条件有问题，为了对曲面质量作出切实判断，精确的网格划分是必要的.网格划分指南（Surfseg、Ideas）所要的分析网格划分外部件和内部高光可见区域0.02mm内部装饰和织物零件0.05mm拉延/拔模斜角检查或干涉/间隙检查0。15mm3.2 曲面分析工具 每一个曲面在创建期间或之后都应该被评价,有许多适合的诊断工具用来审查曲面内在和边界的质量，但是不能依靠一种分析来显示所有的缺陷。所以要求这些工具结合起来完成一个曲面的彻底的审查。以下是一些建议使用的工具：1）追踪高光线固定或移动光源。2)实体表面或曲面颜色曲率图高斯曲率（分辨率要大于600，常用10002000)最大最小曲率平均曲率截面线U或V方向斜率或拔模方向 3）反射线、地平线照片（hoto Horizon）或纹理图视 4）用曲率梳进行截面分析 5）控制顶点网格6) 最小曲率半径测量和曲面偏置3。3 曲面分析步骤可以采用一些基本的步骤来评价一个曲面的内部质量)渲染曲面,查找任何不正常（非特征)鼓起、波纹、扭曲或不连续的高光线。移动光源或旋转零件,许多初始缺陷能被鉴别。)在曲面的U、V方向产生或运行通过曲面的动态的曲率梳截面,寻找任何差异的曲率梳显示:多个尖点或不想要（不是特征）的波折。其他的截面产生方法,如放射状或垂直与一条曲线，对发现开口周围区域的问题是有帮助的。)查看曲面上的控制顶点网格来决定是否曲面构架是连续的和均匀变化的.）使用U和V方向曲面分析工具来识别或支持U和V截面相切工具发现的任何问题。3.4 致力于曲面的改正当一个曲面的问题被确定,需要针对曲面重构的最大最小范围作出一个决定。并且需要考虑做修改需要的时间和改正是否有更大的价值.局部的改变通常是容易解决的,但是有时微小的改变会涉及整个面片和它的曲面的大部分，通常当一个初始曲面作了改变，它将驱动几个曲面的改变.曲面缺陷的位置也应该被考虑.如果问题在一个很低的可见区域或极少见区域，曲面的修改可以不做，或更多的注意力用在修改位于高可见区域的曲面上。3。5 曲面内在质量分析-A柱外表面 以下视图显示了几种不同类型的曲面分析方法，这些方法都支持判定一种曲面内在质量.导入这个区域的相邻曲面具有可接受的质量。在附近的这个结果显示了从A柱的底部到后视镜罩上部区域高光线流动或过渡的不连续。分析渲染模型的高光线不能显示曲面其他分析显示的问题。用高斯评价注意分辨率高于1000较好.表面区相交线的形状直接影响倒圆的形状。应优先的更多注意苛刻的相交线是否合适，而不是去注意倒圆的开发。注意：最好的构造相交边界线将为将来倒圆的变化提供较大的弹性。相交线的形状直接影响倒圆的形状。应优先的更多注意苛刻的相交线是否合适，而不是去注意倒圆的开发。注意：最好的构造相交边界线将为将来倒圆的变化提供较大的弹性。精密的反射线显示模拟水平线显示精密的反射线色彩显示 曲率半径的不连续的色谱图反映了上面反射线的显示3.6 生成曲面的样条曲线高质量曲面生成的基础在于开始时构造较好的样条曲线,这里有一些样条曲线的通用规则。1） 用于曲面的构造曲线的样条曲线应该是单段曲线来帮助降低曲面的复杂性，使用不同阶次不同段数的曲线组通常在单一一个特征曲面中将产生高的复杂性，结果是，投影到这个曲面的任何曲线将产生更复杂的曲面(更多段数)。这将产生曲线段数不能减小、曲线必须使用这种情况的错误的例子。2） 3到5阶（曲线自身阶数，并非是曲率的阶数）的样条曲线通常具有足够的自由度来合单一特征曲面生成的大多数形状。多特征可以每一个特征面单独建模（有单一特征的样条曲线)然后再连接或用过渡特征面连接,以获得复杂结构特征,但单一特征面采用3到5阶的样条曲线就够了.太多的阶数将使曲面（线)不易光顺，导致面的质量很差。曲面的特征该分解的分解，该合并的合并，原则上曲率突然增加的区域必须分开成另一个特征面并与该面三阶导数连续。4 曲面连续均匀过渡与质量4。1 曲线连续下面几幅曲率梳图像，有助于我们比较两条曲线的曲率关系.最好的情况是曲率连续关系.在有些情况下，只能做到相切连续也是可以的.两直线直接连接的连续相交(G0)可接受切线（G1）不相交最理想的曲率（G3）理想的曲率 (G2)两直线桥接的连续相交（G0）相切（G1）最理想的曲率（G2）理想的曲率（G2） 4.2 相邻曲面连续 曲面的面片之间有四种连续级别1） 曲率连续（G2高斯2阶和G3高斯3阶）-最佳(高可见区域的曲面如外表面及内饰易见面即为高可见区域,这类区域要求采用三阶连续（如上图中G3)极少部分采2阶曲率连续(G2)， 一般单一特征的大曲面片应达到G3连续和光顺;少可见区域（如仪表板下表面,A,B，C,D柱外面）可以用2阶连续（如上图中G2）极少部分采用1阶连续（G1),极少见区域如发动机罩内板及后行李箱盖内板及大的不可见冲压件为了冲压成型材料流动容易等一般用G1个别用G2；对于未见小零件可以用一阶连续（如上图中G1）。)2） 相切连续（G11阶）-有些情况下可以接受，如不可见及极少可见区域零件或成型比较容易的小零件.3） 相交（G00阶）-表达最初的设计意图和快速面可以接受,粗设计阶段可以暂用此面，精确设计阶段要提升到G1，G2，及G3曲面.4） 不相交任何设计都不允许，除非故意设计或在不重要的缝隙处。相切连续和曲率连续的实例：使用斑马线和截面线曲率梳来检查连续情况是很好的。S形曲率连续Z形相切连续 相交表面（The mating surfaces ）的连续约束是由设计意图来决定的，不一定是曲率连续，但是能做到曲率连续是最好的。然而，利用曲面边界约束来达到相切或曲率连续,却以牺牲曲面内在质量为代价是不可取的.可以考虑牺牲部分边界连续性如可以考虑部分边界改变或降低边界的连续的阶数。相临表面的约束引起了表面边界的紊乱4.3 曲面片 曲面必须避免太多的面片(有时多也是无奈的除外),否则，随着曲率连续的变化，它会引起问题的增加，如：相邻曲面检查，缝隙，亮区断开，曲面片间及曲面中间可能的振动和不连续问题.多重表面彩色斑马线显示曲面之间不一致的趋势模型着色后显示曲面片分裂高斯分析显示仪表板内部曲率半径的变化水平仿真显示曲面片之间的反射断裂数控加工模型是一种有效的设计检测工具,它可以帮助鉴别出表面缺陷。但是它不能暴露出精细表面质量的问题,这种问题成为模具切削加工阶段的主要问题。要详细采用不同评价方法进行反复比较和检查，以便获得好的A级曲面.4。4 二阶圆角面的质量和连续 二阶曲面应该是曲率连续的，但是，如果该处比较简单，相切连续的圆角也是可以的。 下面几种数模只能生成相切连续的圆角，而不能生成曲率连续的圆角，也可以使用：1） 两相切线生成圆角的尺寸和宽度一般小圆角只需相切连续（R小于5mm）2） 主曲面的方向 如果主面上曲线的方向与生成圆角的方向一致,那它比较容易生成曲率连续的圆角3）圆角的引入线 相切圆角上有长的引入线，有助于面的过渡和高亮更加柔和.4)可视区域截面曲线的曲率梳显示主要和圆角面的连续性(高斯2阶连续)。高斯分析彩色反射线彩色斑马线用于检查一些细小的或主要表面与相邻面是否裂开。高斯彩色图谱用于检查曲面内部形状和横跨相切圆角面的流动趋势。 如果圆角面位于少可见区域或未见区域,那就没有必要用更多的时间和精力去让它曲率连续,只满足1阶连续便可以。4。5 边界曲线的相切连续和曲率连续红色曲线代表曲率连续当生成一个曲率连续的圆角时，延长或偏置相切曲线，对获得曲率连续和保持形状是有必要的。两相交面获得理论交线后再进行倒角或搭桥是必需的方法。黄色曲线代表相切连续相切连续斑马线显示使用彩色边界线构成相切圆角面的结果.斑马线显示使用彩色曲线生成曲率连续圆角面和生成相切圆角形状的结果,斑马纹光顺,连续粗细变化均匀.曲率连续4。6 高可见区域高可见区域一定是曲率连续的.为了获得曲率连续,考虑到更多的引入线能生成更好的过渡特征，需要延长相切线（或曲率线）。AAA-A 截面曲率连续的圆角拐点拐点 少可见区域（如仪表板里边、门框、护膝垫下端、车身内部曲面,只需相切连续（一阶连续G1）。在下述图例里,截面曲线显示延长相切线或改变圆角形状可以获得曲率连续.高可见区后侧围板渲染后的图象。具有很好的光顺质量斑马线显示曲率连续的圆角面的光滑过渡一般在该显示区域S形状斑马线是比较理想的。属2阶以上连续，如形状象Z形就是1阶或以下连续，必须优化。下图显示了车身轮缘开口处曲率的连续5 需符合工程制造标准的要求1.5 毫米间隙2.0毫米间隙典型的间隙、偏移和拔模需求2.0 毫米偏移如果要得到高质量的数模输出结果且避免重复劳动，将所有获知的标准组成一个产品设计版本就显得很有必要。保证零件制造与组装所要求的详细程度是一个主要的适时因素。10-20%的表面细节工作占整个设计和工程工作量的8090。把时间花在不典型的断面设计上等于浪费时间.为了保证以后产品设计的设计进度，这样的情况必须消除。下面的例子显示了如果所有必须的条件不满足,设计中该达到何种详细程度.5.0 度斜度7.0 度斜度典型的间隙、偏移和拔模需求2.0 毫米间隙5.0 度斜度7.0度斜度2.0 毫米间隙2.0毫米偏移5.0 度斜度3.0 度斜度2.0 毫米间隙适合生产要求的运用考虑到制造要求的断面。改变设计的详细程度会影响零件的高亮区和设计时间正确错误无制造关系的设计情况7.0 度斜度5.0 度斜度本图是考虑冲压拉延工序的拔模斜度设计，不是产品设计边界，除非没有整形工艺和卷边工艺。本图是考虑冲压拉延工序的拔模斜度设计，不是产品设计边界，除非没有整形工艺和卷边工艺。但对于绝大多数设计焊接面,是由翻边模完成，可不考虑拔模斜度，但对于个别焊接翻边面为拉延成型边，因此在这类焊接翻边处应考虑拔模斜度,但要考虑到尽力使另一块板翻边面平行，以便于焊接，设计时不能留任何间隙，才能确保焊接尺寸链，因为冲压件和塑料件都有一定的变形,焊装时可以回弹回来,因此不需留间隙，翻边斜度可以在设计模具时再考虑。以上图中内容考虑的是对于个别特殊情况下需要考虑的斜度和间隙。定位安装面处最好不要留有间隙，以便不影响外观.下图显示了对产品生产版本有影响的符合最后设计标准的局部视图。如果需求不满足，许多相关表面不得不按照设计部门要求重新设计。这些断面和视图反映了每个平台设计工程部门中产品工程的设计要求。注意，行李箱盖调整在后侧围下以隐藏侧视角中的轮廓线,后尾灯建构在后侧围下以防止装配时的表面干涉。但实际设计时，也常常考虑做成一个曲面，再切割出缝隙，但在微调分块面时可以按照此规律设计调整.图49上偏移量太大,设计时希望以同一曲面设计，分块后在调整和光顺时可按照如上图规律调整，但数值可控制在0。1mm以下,个别0.5mm以下为好.且趋势与上图相同.后牌照板上段凸缘设计在行李箱表面以下。所有相邻部件之间的间隙构成了工程必须的典型断面。复杂需求影响了行李箱盖表面的轮廓线。所有符合要求的凸台和翻边都需要板件的拉延与合适的拔摸角度，在后尾灯与行李箱盖之间的锥化导角形成了变化的偏置尺寸。留的间隙主要考虑拔模斜度原因及尺寸链校合因素。6 模具拔模的工程制造需符合的要求要满足冲压与拉延，拔摸角度与分模线是零部件设计中至关重要的一步，它提供了表面原形与包装件的信息。工程和生产决定了钣金件、塑料件，织物件所要求的冲压与拉延，拔摸角度。许多CAD软件在模具设计方面的模块（例如UG的Modelwizard）功能已经相当完善，关于分模线以及拔模斜度已经提供了相应的检测功能,因此在这里不详加叙述。方向盘例子注意：在设计之前，先确认织物结构，绘制角度依赖于它.对织物材质的选择与织物结构的更改将影响最终的设计。轮缘断面平面分模线拉延矢量轮辐断面平面轮缘和轮辐断面5度斜度5度斜度分模线轮辐断面轮缘断面7 A/B/C级曲面的定量化评价和检测标准7。1 输出数模应满足如下要求：）数模精度误差及设计中心的可交付要求）曲面内在质量）曲面连续过渡与质量）过渡曲面的流动路径）曲面或局部协调性和对局部特征分界面需考虑的项目)工程制造标准需符合的要求）模具拔模的工程制造需符合的要求）设计、质量和验证审核）标准检查列表7。2误差定义1) 对于给定的TOL，当出现应该相交的两条不同线段的两个相邻端点A和B之间的距离大于TOL时，我们认为两条线段不相交。即误差定义为:当2) 结构件曲面建模尺寸误差0.01mm和角度误差0。5度将有助于满足相邻曲面的输出要求。高可见区要有更高的精度，一般小于0。001(0。005），具体详见下表（1)所述.2） 所有数模输出以UG、CATIA、ProE，Ideas等文件提供.3）曲面数据应有利于构造实体.7。3 曲面分析要求1）曲面应被网格化划分。2)曲面的审查应用多种分析工具结合分析.3)曲面分析应遵守7个步骤。4）曲面的更改及样条曲线的通用规则。7.4 曲面连续应注意的问题。祥见如上曲面评价及下表(1)所述。7。5 为了在主要曲面和倒圆面上控制倒圆的流动路径及高亮度显示区域,创建相交线是重要的一步。7.6 曲面的审查需经过三步评估过程：第一步-曲面板和特征连续性检查。第二步-相邻表面及表面内部的连续性。第三步-全面检查。如表(1）A/B/C级曲面数模质量检查DFMEA确认表所示：A/B/C级曲面数模质量检查DFMEA确认表(1）序号标准A级曲面B级曲面C级曲面单位是否检测1微小曲线长度小于0。010。02005mm2微小曲线段长度小于0.010。02005mm3微小边界曲线长度小于0。010.02005mm4微小边界曲线段长度小于0。010。02005mm5绝对微小面片边长小于0.010。02005mm6相对微小面片边长小于0。01或者10.02005mm7微小特征曲面边长小于0.010.02005mm8微小修剪曲面边长小于0。010。02005mm9微小曲面片边长小于0。010.02005mm10微小实体边长小于0.010。02005mm11微小体单元边长小于0.01002005mm12重复曲线段长小于0。0010002001mm13重复特征曲面段长小于0.0010002001mm14重复修剪曲面段长小于0.0010002001mm15重复实体边长小于0。0010002001mm16曲线间隙（0阶位置连续TOL值)小于大面0。005局部0.01大面0.01局部0。02大面0.02局部0.03少量0。05mm17边间隙（0阶位置连续TOL值)小于大面0.005局部0。01大面0。01局部0。02大面0。02局部0。03少量0.05mm18边界曲面间隙（0阶位置连续TOL值)小于大面0.005局部0。01大面0.01局部0。02大面0。02局部0.03少量0.05mm19两个特征曲线分块连接处相切角（相切连续角误差（一阶连续GC1）TOL值）小于大面0.02,局部0.03度大面005局部0.1大面01局部0。5少数1。020曲线曲率连续（三阶连续）CAD软件设定误差TOL小于0.005，不重要面0。010。01001或0.025421两个特征曲线分块连接处光顺相切角CAD软件设定误差值TOL小于0。050。10。522边界面与面一阶GC1相切连续角度值误差TOL小于大面0.05,局部0。1度大面0。1局部0.2大面01局部0.5少数1.023边界过渡曲率二阶连续GC2相邻曲率梳长短比小于1。1121324边界过渡曲率三阶连续GC3相邻曲率梳长短比小于105111225大面上两面相连处切角光顺CAD软件设定误差值TOL小于0。0050。010。05度26大面上曲率三阶连续光顺CAD设定误差值TOL小于0。005，个别区域0.0127单特征面曲线GC1连续(相切连续角度公差TOL值）（度)小于00100501度28单特征面曲线GC2连续（曲率相等连续公差TOL值）小于0.005/29二阶连续G2值0。1/30三阶连续G3值0.5/31曲线最高阶次f=f（x,y，z）=aXn+.。的n56少8少1232曲线最低阶次f=f（x，y,z）=aXn+.。的n11133边最高阶次f=f(x，y,z）=aXn+。.的n581234边最低阶次f=f（x,y,z)=aXn+.。.的n11135曲线波动NONO36面波动NONO37曲线重复节点大于(以便可删掉）0.01002500538边重复接点大于（以便可删掉）0。01002500539特征曲面重复节点大于（以便可删掉)0。01002500540曲线自相交小于0。00100101mm41曲线相交尖角最小夹角（大于）2度2242可更新边界YESYESYES43曲线最小半径大于0.1 mm0。20544曲面顶点夹角大于2度2245法线张角小于17817817846最大面片数量patches小于等于1205047自相交边界曲面小于0。00500101mm48特征曲面边界曲线与面的距离小于0。00500101mm49闭环NONONO50边界最多曲线段数8105051有无重复用边界NONONO52反向法线NONONO53边界曲面尖角大于2度2度254顶点与边的距离小于0。00500101mm55顶点与边界曲面的距离小于0。00500101mm56非法镂空NONONO57有缝隙相邻两零件的两曲面相切角度误差TOL值小于大面0。05,局部0。1度大面0。1局部0.2大面0.2局部0。5少数1。058有缝隙的两零件的两曲面位置连续GC0误差TOL值小于大面0。005局部0。01大面0。01局部0。02大面0。02局部0。03少量0。05Mm59有缝隙的两零件的两曲面曲率二阶连续GC2曲率梳大比小1。1一般1。2，个别局部1.31.360曲面分析七步骤做否YESYESYES或NO61过渡曲面的流动路径及高亮度显示区域检查否YESYESYES 或NO62曲面分析工具检查否YESYESYES63工程制造标准提出的设计要求合乎否YESYESYES64三维数模输出标准合乎否YESYESYES65曲面数据是否有利于构造实体模型-确认否YESYESYES66渲染曲面，查找任何不正常鼓起、波纹、扭曲或不连续的高光线确认否YESYESYES67在曲面的U、V方向产生或运行通过曲面的动态的曲率梳截面，检查是否有多个尖点或不想要的波折-确认否YESYESYES68曲面上的控制顶点网格确定曲面构架是否连续和均衡-确认否YESYESYES69使用U和V方向曲面分析工具来识别或支持UV截面相切工具检查有无问题确认否YESYESYES70使用高斯曲率、最小和最大曲率半径及平均曲率检查有无问题确认否YESYESYES71使用最小曲率半径检查识别导致曲面偏置问题的曲率半径确认否YESYESYES72使用斜率或拔模方向检查模具的锁止确认否YESYESYES