CN105344108A - 汽车模型制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车模型制作方法，包括：输入汽车原型的设计数据；对该设计数据进行分解成多个数据组，其中每一个数据组对应于一个结构上独立的模型模块；根据加工限制或模型设计规范对该多个数据组中的一个或多个进行修正；为每一个模型模块选择加工模式，以及根据该修正后的相对应的数据组进行加工，以形成该模型。本发明的汽车模型制作方法通过对原型数据进行拆解可以适应不同类型的加工机床和加工模式，从而获得更好的加工效果。

Description

汽车模型制作方法

技术领域

本发明涉及一种模型加工工艺，尤其涉及一种适用于车模制造的汽车模型制作方法。

背景技术

随着工业4.0概念的提出，多功能的数控加工中心开始越来越为普通大众所熟悉。数控机床是工业4.0这一全新概念中的重要一环，但数控机床毕竟是专业性比较强的设备，人们对其的印象也大都停留在工业零件和模具的加工方面。由于这些加工产品很少能够直接接触，因此，大家对于数控加工中心高精度、高适应性的加工特性也就无从了解。

但数控机床的用途远远不仅如此。历经几代机床结构及操作系统的发展，配合先进的CAD/CAM技术，当今的数控机床完全能够胜任一些加工要求更高的产品，例如诸如车模的模型。

目前通常的车模加工过程中对数模不进行处理，直接加工，且车模底部也不做底盘数据，在加工过程中直接采用3+2轴的定角加工模式。这样的加工模式容易在后续进行型面划分和加工程序中接刀环节产生重复定位精度的差异而出现瑕疵，影响了车模的整体感官，而底盘造型的缺失，也使得车模的整体造型的逼真度明显下降，另外3+2轴的定角加工方式也会产生大角度环形面(例如前保险杠和后保险杠)上形成接刀痕迹。

发明内容

针对车模之类的更高加工要求的产品，本发明的发明人创作出了一种新颖的汽车模型制作方法。

为了避免各个角度的加工程序接刀对车模的影响，在编程前首先应对原始数据进行适当的调整，根据现有的数据，对车模底盘进行造型设计及其他区域进行合理的造型。在最初的数据处理环节就对后续的编程接刀问题进行考虑。对于无法划分的区域，考虑采用五轴联动的摆角加工方式。具体的，本发明提供了一种汽车模型制作方法，包括：

输入汽车原型的设计数据；

对该设计数据进行分解成多个数据组，其中每一个数据组对应于一个结构上独立的模型模块；

根据加工限制或模型设计规范对该多个数据组中的一个或多个进行修正；

为每一个模型模块选择加工模式，以及

根据该修正后的相对应的数据组进行加工，以形成该模型。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该加工限制包括机床的加工角度以及型面之间的接刀约束。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该修正包括按照比例进行缩放和/或对数据组内的设计数据进行调整和/或删减和/或对数据组内的设计数据进行拼接。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该为每一个模型模块选择加工模式包括：

对于需要一次完成所有加工面的模型模块，选择摆角加工模式，

其中，该摆角加工模式进一步包括：划分不同角度的加工面；同时为该不同角度的加工面进行加工并在相邻两个加工面的相接处拼缝。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该汽车模型模块至少包括该车模的外壳。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该为每一个汽车模型模块选择加工模式包括：

对于半环绕式的汽车模型模块，选择摆角和定角加工模式，其中，该加工模式进一步包括：对半环绕式的型面生成光顺面，在其光顺面的外侧构建一个适合摆角走势的导向面，以摆角加工模式沿着导向面的路径对型面进行初加工，再以定角加工模式完成整个型面的加工。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该导向面是在确定机床的摆角路径后对确定后的摆角路径进行轴向拉伸来设置。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该半环绕式的模型模块至少包括该车模的前保险杠的型面或/和后保险杠的型面。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该修正包括对该汽车模型的底部挖凹孔，在该汽车模型的底部安装一底盘盖板。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该修正还包括车身加工或/和车轮加工或/和底盘及反光镜的加工。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该车身加工包括将其车身主体进行两面加工，反面完成底部安装面和/或挖凹孔和/或定位销孔和/或安装螺孔和/或底盘配合轮廓的加工，且正面完成车身型面和/或轮罩轮廓和/或车轮轴承和/或反光镜安装孔的加工。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该车轮加工包括将车轮进行双面加工，反面加工车轮安装销孔以及正面加工轮毂造型。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该底盘及反光镜加工包括对底盘及反光镜采用压板装夹，该反光镜采用正反两次装夹定位。

较佳地，在上述的汽车模型制作方法中，该修正还包括型面划分，将划分后的型面用不同的颜色标注，确定各个型面的加工范围和接刀位置，其接刀位置位于两个相邻型面的接缝处。

综上，本发明的汽车模型制作方法通过对原型数据进行拆解可以适应不同类型的加工机床和加工模式，从而获得更好的加工效果。此外，通过为不同的模型模块选择更适应的加工模式可以提高加工效率、降低加工成本并提高最终产品的品质和美观度。最后，本发明通过将3+2轴的定角加工模式与五轴联动的动角加工模式相结合的方法既保留了定轴加工的简便，又发挥了五轴联动的灵活。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了根据本发明的汽车模型制作方法的基本步骤的流程图。

图2示出了加工型面和摆角路径之间的关系。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1示出了根据本发明的汽车模型制作方法的基本步骤的流程图。如图所示，本发明的汽车模型制作方法100主要包括以下几个步骤：

步骤101：输入汽车原型的设计数据；

步骤102：对该设计数据进行分解成多个数据组，其中每一个数据组对应于一个结构上独立的模型模块；

步骤103：根据加工限制或模型设计规范对该多个数据组中的一个或多个进行修正；

步骤104：为每一个模型模块选择加工模式；以及

步骤105：根据该修正后的相对应的数据组进行加工，以形成该车模。

以下结合一个铝合金车模的加工实例来详细讨论本发明的具体实施方式。但，需要理解的是，本发明并不限于以下讨论的加工实例。本领域的技术人员可以根据本发明的原理和精神将该汽车模型制作方法应用于其他产品或其他加工领域。

对于车模来说，一般首选需要获得汽车原型的设计数据(步骤101)，例如一个可以直接用来加工的汽车数模。

但，由于必须对原始设计数据进行一系列额调整和修改，因此需要对该设计数据进行分解成多个数据组，其中每一个数据组对应于一个结构上独立的模型模块(步骤102)。例如，以车模为例，可以将设计数据分解成分别对应于车身、车轮、底盘、反光镜等模型模块的多个数据组。

在一个实施例中，原始数据的调整包括对前进气格栅面进行调整，将其底部抬高，避免了小尺寸刀具在狭小空间因加工深度太大而造成断刀现象。门把手造型调整，对于门把手处比例缩放后无法完成加工的细节进行简化，保留主要特征。排气管造型调整：将排气管造型融合到车身整体结构中，并进行适当的造型，使之更符合加工需要。车身底部造型：根据车身形态，对车底进行造型设计，并与底盘数据进行拼接。

汽车的结构有自己的脉络，在对其进行加工工艺安排之前，首先应该根据机床的加工特性以及汽车车身组成部件等因素，对加工数据进行区域的划分，使得后续使用CAM软件编程时能够根据车身各部分的造型特征以最适宜的加工策略来进行加工。

接着，根据加工限制或模型设计规范对该多个数据组中的一个或多个进行修正(步骤103)。该加工限制可以包括机床的加工角度以及型面之间的接刀约束，且该修正包括按照比例进行缩放和/或对数据组内的设计数据进行调整和/或删减和/或对数据组内的设计数据进行拼接。比如，在进行型面划分时，应充分考虑机床的加工角度，后续使用的加工策略，以及型面之间的接刀问题。完成划分的型面可用不同的颜色进行标注，加以区别。完成型面划分的车模数据就可以按比例进行缩放操作(例如缩放比例可以是1：18)，从而达到最终所需的尺寸。

例如，上述的修正可以包括对该汽车模型的底部挖凹孔，在该汽车模型的底部安装一底盘盖板。

或者，上述的修正还可以包括车身加工、车轮加工或/和底盘及反光镜的加工。

其中，该车身加工包括将其车身主体进行两面加工，反面完成底部安装面和/或挖凹孔和/或定位销孔和/或安装螺孔和/或底盘配合轮廓的加工，且正面完成车身型面和/或轮罩轮廓和/或车轮轴承和/或反光镜安装孔的加工。

其中，该车轮加工包括将车轮进行双面加工、反面加工车轮安装销孔以及正面加工轮毂造型。

其中，该底盘及反光镜加工包括对底盘及反光镜采用压板装夹，该反光镜采用正反两次装夹定位。

此外，该修正还可以包括型面划分，因为汽车的结构有自己的脉络，在对其进行加工工艺安排之前，首先应该根据机床的加工特性以及汽车车身组成部件等因素，对加工数据进行区域的划分，使得后续使用CAM软件编程时能够根据车身各部分的造型特征以最适宜的加工策略来进行加工。在进行型面划分时，应充分考虑机床的加工角度，后续使用的加工策略，以及型面之间的接刀问题，所以可以先将划分后的型面用不同的颜色标注，确定各个型面的加工范围和接刀位置，将其接刀位置位于两个相邻型面的接缝处，利用接缝位置的接刀可以避免由于重复定位误差而产生的车体表面的接刀痕迹。

举例来说，为避免小尺寸刀具在狭小空间因加工深度太大而造成断刀现象，可以将前进气格栅面底部抬高；或者，可以对于门把手处比例缩放后无法完成加工的细节进行简化，保留主要特征。或者，可以将排气管造型融合到车身整体结构中，并进行适当的造型，使之更符合加工需要。车身底部造型；或者可以根据车身形态，对车底进行造型，并与底盘数据进行拼接。

然后，就可以为每一个模型模块选择加工模式(步骤104)。

对于需要一次完成所有加工面的汽车模型模块(例如车模的外壳需要在一次装夹下，完成所有加工面的加工。因此必须对各个不同角度的加工面进行摆角加工)，选择摆角加工模式，其中，该摆角加工模式进一步包括：划分不同角度的加工面；同时为该不同角度的加工面进行加工并在相邻两个加工面的相接处拼缝。

例如，五轴联动的摆角加工是最常见的摆角加工方法。使用这个方法可以应对处安装面外所有加工面的加工需求。然而，受机床摆角以及重复定位精度的影响，两个不同加工角度的程序在彼此的衔接上不可避免会产生接刀痕迹。因此，在车模的加工前期，通常会将不同角度的加工面进行区分。对于不同角度的程序拼接位置，也尽量选在实际汽车的外板件拼缝上，这样安排，可以在后续的拼缝刻线过程中，将实际产生的程序接刀痕迹去除，不会影响车模的整体感观。当然，为了避免产生接刀痕迹，此方法也同样适用于3+2轴的定角加工。

对于半环绕式的模型模块，选择摆角和定角加工模式，其中，该加工模式进一步包括：对半环绕式的型面生成光顺面，在其光顺面的外侧构建一个适合摆角走势的导向面，以摆角加工模式沿着导向面的路径对型面进行初加工，再以定角加工模式完成整个型面的加工。较佳地，该半环绕式的模型模块至少包括该车模的前保险杠的型面或/和后保险杠的型面。

以前保险杠型面为例：由于保险杠内嵌的进气格栅面造型相对比较复杂，也不利于五轴加工刀路的运算。对于这类型面，可以自行构面，将原有的进气格栅面包起来，使得整个加工型面区域保持相对的光顺，这样既方便刀路的计算，也使得加工程序在运行时避免频繁的抖动，影响表面质量。

为使五轴联动加工时，机床摆角能够按照预先设想的方向来进行。必须为五轴刀路设置一个导向面，由它来规定五轴摆角的走势。对于前、后保险杠这类的型面，优先考虑以自身型面201的走势为基础同时考虑机床的摆角路径202来构建导向面，如图2所示。前后保型面在摆角路径要求上不算复杂，可以通过确定后的摆角路径进行轴向拉伸来获取导向面。

最后，根据该修正后的相对应的数据组进行加工，以形成该车模(步骤105)。

综上所述，本发明的汽车模型制作方法通过对原型数据进行拆解可以适应不同类型的加工机床和加工模式，从而获得更好的加工效果。通过为不同的模型模块选择更适应的加工模式可以提高加工效率、降低加工成本并提高最终产品的品质和美观度。

本发明通过将3+2轴定角加工模式与五轴联动的动角加工模式相结合的方法既保留了定轴加工的简便，又发挥了五轴联动的灵活，使数控机床的实用效率达到最大。设计数据的预先处理，加工区域的划分着色，使后续的加工接刀有了很大改观。

此外，通过一系列的工艺设计(例如车轮和车身的双面加工、底盘数据的造型与装配结构等)，提升了车模的真实感。加工程序的走刀方法，避免了大范围型面的不同角度的接刀而产生的大角度环形面(例如前保险杠和后保险杠)的接刀痕迹。

所选方案从数据设计角度考虑了车模的整体感观与结构，各个部件的拆分与装配，解决了局部难以一次加工成型的问题，内部的挖空减重，也使全金属的车模不至于太过笨重。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (14)

1.一种汽车模型制作方法，其特征在于，包括：

输入汽车原型的设计数据；

对所述设计数据进行分解成多个数据组，其中每一个数据组对应于一个结构上独立的模型模块；

根据加工限制或模型设计规范对所述多个数据组中的一个或多个进行修正；

为每一个模型模块选择加工模式，以及

根据所述修正后的相对应的数据组进行加工，以形成所述模型。

2.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述加工限制包括机床的加工角度以及型面之间的接刀约束。

3.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述修正包括按照比例进行缩放和/或对数据组内的设计数据进行调整和/或删减和/或对数据组内的设计数据进行拼接。

4.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述为每一个模型模块选择加工模式包括：

对于需要一次完成所有加工面的模型模块，选择摆角加工模式，

其中，所述摆角加工模式进一步包括：划分不同角度的加工面；同时为所述不同角度的加工面进行加工并在相邻两个加工面的相接处拼缝。

5.如权利要求4所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述汽车模型模块至少包括所述车模的外壳。

6.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述为每一个汽车模型模块选择加工模式包括：

对于半环绕式的汽车模型模块，选择摆角和定角加工模式，其中，所述加工模式进一步包括：对半环绕式的型面生成光顺面，在其光顺面的外侧构建一个适合摆角走势的导向面，以摆角加工模式沿着导向面的路径对型面进行初加工，再以定角加工模式完成整个型面的加工。

7.如权利要求6所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述导向面是在确定机床的摆角路径后对确定后的摆角路径进行轴向拉伸来设置。

8.如权利要求6所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述半环绕式的模型模块至少包括所述车模的前保险杠的型面或/和后保险杠的型面。

9.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述修正包括对所述汽车模型的底部挖凹孔，在所述汽车模型的底部安装一底盘盖板。

10.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述修正还包括车身加工和/或车轮加工或/和底盘及反光镜的加工。

11.如权利要求10所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述车身加工包括将其车身主体进行两面加工，反面完成底部安装面和/或挖凹孔和/或定位销孔和/或安装螺孔和/或底盘配合轮廓的加工，且正面完成车身型面和/或轮罩轮廓和/或车轮轴承和/或反光镜安装孔的加工。

12.如权利要求10所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述车轮加工包括将车轮进行双面加工，反面加工车轮安装销孔以及正面加工轮毂造型。

13.如权利要求10所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述底盘及反光镜加工包括对底盘及反光镜采用压板装夹，所述反光镜采用正反两次装夹定位。

14.如权利要求1所述的汽车模型制作方法，其特征在于，所述修正还包括型面划分，将划分后的型面用不同的颜色标注，确定各个型面的加工范围和接刀位置，其接刀位置位于两个相邻型面的接缝处。