Технология компьютерного проектирования функциональных поверхностей технических изделий на основе массива точек

Abstract

Разработка технологии проектирования компьютерных моделей поверхностей, заданных массивом точек, и программ их обработки на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Методика. Основное требование к поверхностям изделий, взаимодействующих со средой, – обеспечение заданного характера их обтекания. Функциональные качества поверхности обеспечиваются ее геометрическими характеристиками. Ламинарный характер обтекания поверхностей можно обеспечить за счет монотонного изменения значений кривизны, кручения, радиусов соприкасающихся сфер вдоль линий, входящих в определитель поверхности. Исходными данными для формирования линейных элементов каркаса поверхности является исходный точечный ряд и геометрические свойства кривой. Разработаны методы формирования плоских и пространственных кривых с закономерным изменением характеристик на основе произвольного точечного ряда. На каждом участке, ограниченном последовательными точками, определяется область, внутри которой расположены все кривые линии, отвечающие условиям задачи. Полученная кривая, представленная новым точечным рядом, состоящим из сколь угодно большого числа точек, считается сформированной в случае, когда область ее возможного расположения не превышает заданной величины. Практическое применение предложенной технологии продемонстрировано на примере проектирования поверхностей межлопаточного канала рабочего колеса турбокомпрессора и рабочей поверхности дисковой фрезы для рыхления почвы. Результаты. Разработанная технология проектирования поверхностей сложных технических изделий включает в себя создание геометрических моделей поверхностей и управляющих программ для их обработки на станках с ЧПУ. Из исходного массива точек выделяются подмножества – точечные ряды, на основе которых формируются линейные элементы каркаса поверхности. Компьютерная модель поверхности создается на основе дискретного линейчатого каркаса, представленного семействами образующих и направляющих кривых линий. Управляющая программа создается в автоматизированном режиме с использованием CAM- пакетов на основе трехмерной компьютерной модели, сформированной в пакете трехмерного параметрического моделирования SolidWorks. Научная новизна. Разработана технология создания с заданной точностью компьютерных моделей поверхностей, представленных массивом точек. Функциональные качества поверхности обеспечивают заданные геометрические характеристики линейных элементов модели. Практическая значимость. Использование разработанной технологии позволяет уменьшить время создания компьютерной модели изделия и программы для обработки на станках с ЧПУ, улучшить функциональные качества поверхностей, которые ограничивают изделие