CN114193759A - 一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法及系统、汽车机舱验证模型 - Google Patents

一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法及系统、汽车机舱验证模型 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法及系统、汽车机舱验证模型。该方法包括以下步骤：S01：获取机舱验证模型（1）的部分实体数据；S02：将机舱验证模型数据主体结构（1）的部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的部分实体表面薄壳，模型主体结构的部分实体表面薄壳内部填充网格；S03：将S02中经过抽壳处理的部分实体数据处理为切片数据；S04：使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据切片数据制造机舱验证模型（1）的部分实体；S05：控制五轴加工设备对S04中的部分实体进行精细加工。本发明优点：缩短制造周期；提升原材料利用率，防止产生大量废屑和粉尘。

Description

一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法 及系统、汽车机舱验证模型
技术领域
本发明涉及汽车机舱制造技术领域，具体涉及基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型各部分实体的制造技术。
背景技术
汽车的机舱验证模型主要用于验证机舱前期的架构尺寸和人机工程尺寸的合理性。在汽车机舱开发过程中，常常需要制造机舱验证模型用于验证机舱内各部件的布置情况、装配工艺、零件质量、美观性等问题。
如图1和图3所示，现有技术中，机舱验证模型1按照下述步骤进行制造：
第一步，首先在CATIA软件中，按减材加工工艺进行碎片化设计，主要将机舱验证模型1设计为15个零件7，即分为15个部分进行设计；
第二步，在UG软件中编写工件加工程序；
第三步，调用工件加工程序，装配树脂板材原材料进行加工；
第四步，因树脂板材原材料厚度限制，在加工过程中，加工完机舱验证模型1的各部分实体时，需先粘接树脂板材原材料，再继续加工；
第五步，在对加工完成好的多个部分实体进行组装；
第六步，然后对组装好的机舱验证模型1进行三坐标检查，检查合格即得到机舱验证模型成品。
由上述方法可知，该制造机舱验证模型1的方式存在以下缺陷：
第一，结构设计碎片化，加工操作时装配、粘接次数多，增加加工周期和人力资源；
第二，只采用减材加工的方式，对长方体形状的树脂板材原材料进行铣削加工，产生大量的粉尘和废料，原材料的有效利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法及系统、汽车机舱验证模型，解决的技术问题：现有技术中制造机舱验证模型存在以下缺陷：
第一，结构设计碎片化，加工操作时装配、粘接次数多，增加加工周期和人力资源；
第二，只采用减材加工的方式，对长方形形状的树脂板材原材料进行铣削加工，产生大量的粉尘和废料，原材料的有效利用率低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，包括以下步骤：
S01：获取机舱验证模型的各部分实体数据；
S02：将所述机舱验证模型的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格；
S03：将所述S02中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据；
S04：使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据所述切片数据制造所述机舱验证模型的各部分实体；
S05：控制五轴加工设备对所述S04中的各部分实体进行精细加工。
优选地，还包括：将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
优选地，所述机舱验证模型的各部分实体包括前壁板、右轮毂包、右纵梁、左轮毂包及左纵梁。
优选地，
所述S01中的机舱验证模型的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为所述机舱验证模型的Z向投影在Z向底面内；
生成的所述机舱验证模型的各部分实体数据为STL格式。
优选地，
在所述S02中，通过magics软件对所述机舱验证模型的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm。
优选地，
在所述S04中，制造所述机舱验证模型的各部分实体时，以所述S01中设计机舱验证模型的各部分实体时选定的所述底面为打印基础面。
优选地，
通过在UG软件中编写的五轴加工程序控制所述五轴加工设备执行所述S05中的精细加工任务；
优选地，在所述五轴加工程序中设定铣削所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的深度为5mm。
本发明还提供一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，包括：
获取模块，用于获取机舱验证模型的各部分实体数据；
第一处理模块，用于将所述机舱验证模型的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格；
第二处理模块，用于将所述第一处理模块中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据；
制造模块，用于使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据所述切片数据制造所述机舱验证模型的各部分实体；
加工模块，用于控制五轴加工设备对所述制造模块中的各部分实体进行精细加工。
优选地，还包括组装模块，用于将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
优选地，所述机舱验证模型的各部分实体包括前壁板、右轮毂包、右纵梁、左轮毂包及左纵梁。
优选地，
所述获取模块中的机舱验证模型的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为所述机舱验证模型的Z向投影在Z向底面内；
生成的所述机舱验证模型的各部分实体数据为STL格式。
优选地，
在所述第一处理模块中，通过magics软件对所述机舱验证模型的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm；
在所述制造模块中，制造所述机舱验证模型的各部分实体时，以所述获取模块中设计机舱验证模块主体结构的各部分实体时选定的所述底面为打印基础面。
本发明还提供一种汽车机舱验证模型，包括由上述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法制造的前壁板、右轮毂包、右纵梁、左轮毂包及左纵梁；所述左轮毂包、左纵梁及右轮毂包、右纵梁皆通过AB胶固定为一体，固定为一体的左轮毂包、左纵梁与右轮毂包、右纵梁分别通过螺栓与前壁板固定连接为一体形成汽车机舱验证模型。
通过采用上述技术方案，本发明可达到的有益技术效果为：
第一，本发明提供的制造机舱验证模型的方法是基于熔融堆积成型原理，机舱验证模型一共分为五个部分的实体，即前壁板、右轮毂包、右纵梁、左轮毂包及左纵梁，相比于现有技术，无需进行过于碎片化设计，有效减少装配卸载次数，减少工作量，缩短制造周期。
第二，本发明提供的制造机舱验证模型的方法是基于熔融堆积成型原理，熔融堆积成型的原理是热塑性材料加热熔化成半液态，然后由喷头挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成轮廓，之后工作台下降或喷头上升一定高度再进行下一层的溶覆，直至形成三维产品（部分实体），本发明采用增材工艺进行加工，大大增加对原材料的利用率，并且在使用五轴加工程序控制五轴加工设备对机舱验证模型的各部分实体（各部分实体指的是前壁板、右轮毂包、右纵梁、左轮毂包或左纵梁）进行精细加工时，防止产生大量废屑和粉尘。
附图说明
图1为机舱验证模型主要结构示意图；
图2为现机舱验证模型设计结构爆炸示意图；
图3为原机舱验证模型设计结构爆炸示意图；
图中：1—机舱验证模型；2—前壁板；3—右轮毂包；4—右纵梁；5—左轮毂包；6—左纵梁；7—零件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供的技术的核心思想基于两个点，第一点，基于熔融堆积成型工艺；第二个点，将机舱验证模型1拆分为五部分（即五个部分实体）进行设计、制造。
如图2所示，在本实施例中，机舱验证模型1包括五个部分实体，分别为前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5及左纵梁6，先对上述五部分实体分别进行制造，然后进行组装，最后三维坐标检查，检查合格即得到成品。主要采取下述思路进行制造：通过三维数据设计软件设计机舱验证模型1的部分实体得到部分实体数据，使用软件将部分实体数据设计为3D打印设备能够识别的切片数据，对熔融堆积成型的机舱验证模型1的部分实体进行精细加工处理，对加工完成的五个部分实体组装形成机舱验证模型1，最后对机舱验证模型1进行三维检测，合格即得成品。
具体地，在本实施例中，提供一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型部分实体的制造方法，包括以下步骤：
S01：获取机舱验证模型1的各部分实体数据。
S02：将机舱验证模型1的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格。
具体地，模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格的目的是增加各部分实体的强度。
S03：将S02中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据。
S04：使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据切片数据制造机舱验证模型1的各部分实体。
S05：控制五轴加工设备对S04中的各部分实体进行精细加工。
具体地，还包括：将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
具体地，机舱验证模型1的各部分实体包括前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5及左纵梁6。
具体地，
S01中的机舱验证模型1的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为机舱验证模型1的Z向投影在Z向底面内,未在投影内的部分将会生成相应支撑，增加材料的无效使用，降低材料的利用率；
生成的机舱验证模型1的各部分实体数据为STL格式。
在S02中，通过magics软件对机舱验证模型1的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm。
具体地，
在S04中，制造机舱验证模型1的各部分实体时，以S01中设计机舱验证模型1的各部分实体时选定的底面为打印基础面。
具体地，
通过在UG软件中编写的五轴加工程序控制五轴加工设备执行S05中的精细加工任务；
优选地，在五轴加工程序中设定铣削模型主体结构的各部分实体表面薄壳的深度为5mm。
进一步，具体地，设定铣削模型主体结构表面薄壳的深度为5mm的原因为：因熔融堆积成型的3D打印是从喷头均匀的挤出直径为10mm的圆柱材料，从下至上一层一层堆积成型，每一层材料之间并不是完全贴合；通过铣削可得到光滑的机舱验证模型表面。
在本实施例中，将精细加工完成后的前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5或左纵梁6组装，得到机舱验证模型1，初步检查。
具体地，右轮毂包3与右纵梁4通过AB胶粘接，左轮毂包5与左纵梁6通过AB胶粘接为一体，并在前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5、左纵梁6都设预埋螺母，前壁板通过螺栓与右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5及左纵梁6连接为一体形成机舱验证模型1。
然后对机舱验证模型1进行三坐标检查，如合格即得成品。
本发明还提供一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，包括：
获取模块，用于获取机舱验证模型1的各部分实体数据；
第一处理模块，用于将机舱验证模型1的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格；
第二处理模块，用于将第一处理模块中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据；
制造模块，用于使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据切片数据制造机舱验证模型1的各部分实体；
加工模块，用于控制五轴加工设备对制造模块中的各部分实体进行精细加工。
具体地，还包括组装模块，用于将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
具体地，机舱验证模型1的各部分实体包括前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包及左纵梁6。
具体地，
获取模块中的机舱验证模型1的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为机舱验证模型1的Z向投影在Z向底面内；
生成的机舱验证模型1的各部分实体数据为STL格式。
具体地，
在第一处理模块中，通过magics软件对机舱验证模型1的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm；
在制造模块中，制造机舱验证模型1的各部分实体时，以获取模块中设计机舱验证模块主体结构1的各部分实体时选定的底面为打印基础面。
本发明还提供一种汽车机舱验证模型，包括由上述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法制造的前壁板2、右轮毂包3、右纵梁4、左轮毂包5及左纵梁6；左轮毂包5、左纵梁6及右轮毂包3、右纵梁4皆通过AB胶固定为一体，固定为一体的左轮毂包5、左纵梁6与右轮毂包3、右纵梁4分别通过螺栓与前壁板2固定连接为一体形成汽车机舱验证模型。

Claims (13)

1.一种基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：获取机舱验证模型（1）的各部分实体数据；
S02：将所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格；
S03：将所述S02中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据；
S04：使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据所述切片数据制造所述机舱验证模型（1）的各部分实体；
S05：控制五轴加工设备对所述S04中的各部分实体进行精细加工。
2.根据权利要求1所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，还包括：将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
3.根据权利要求1所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，所述机舱验证模型（1）的各部分实体包括前壁板（2）、右轮毂包（3）、右纵梁（4）、左轮毂包（5）及左纵梁（6）。
4.根据权利要求1所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，
所述S01中的机舱验证模型（1）的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为所述机舱验证模型（1）的Z向投影在Z向底面内；
生成的所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据为STL格式。
5.根据权利要求1所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，
在所述S02中，通过magics软件对所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm。
6.根据权利要求4所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，
在所述S04中，制造所述机舱验证模型（1）的各部分实体时，以所述S01中设计机舱验证模型（1）的各部分实体时选定的所述底面为打印基础面。
7.根据权利要求1所述的基于熔融堆积工艺的汽车机舱验证模型的制造方法，其特征在于，
通过在UG软件中编写的五轴加工程序控制所述五轴加工设备执行所述S05中的精细加工任务；
优选地，在所述五轴加工程序中设定铣削所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的深度为5mm。
8.一种基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取机舱验证模型（1）的各部分实体数据；
第一处理模块，用于将所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据进行抽壳处理，形成模型主体结构的各部分实体表面薄壳，所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳内部填充网格；
第二处理模块，用于将所述第一处理模块中经过抽壳处理的各部分实体数据处理为切片数据；
制造模块，用于使用熔融堆积成型工艺的3D打印设备根据所述切片数据制造所述机舱验证模型（1）的各部分实体；
加工模块，用于控制五轴加工设备对所述制造模块中的各部分实体进行精细加工。
9.根据权利要求8所述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，其特征在于，还包括组装模块，用于将精细加工完成后的各部分实体进行组装，检查合格即得机舱验证模型成品。
10.根据权利要求8所述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，其特征在于，所述机舱验证模型（1）的各部分实体包括前壁板（2）、右轮毂包（3）、右纵梁（4）、左轮毂包（5）及左纵梁（6）。
11.根据权利要求8所述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，其特征在于，
所述获取模块中的机舱验证模型（1）的各部分实体数据是通过CATIA软件设计生成，设计的依据为所述机舱验证模型（1）的Z向投影在Z向底面内；
生成的所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据为STL格式。
12.根据权利要求8所述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造系统，其特征在于，
在所述第一处理模块中，通过magics软件对所述机舱验证模型（1）的各部分实体数据进行抽壳处理，形成的所述模型主体结构的各部分实体表面薄壳的厚度为20mm；
在所述制造模块中，制造所述机舱验证模型（1）的各部分实体时，以所述获取模块中设计机舱验证模块主体结构（1）的各部分实体时选定的所述底面为打印基础面。
13.一种汽车机舱验证模型，其特征在于，包括由权利要求1至7任一项所述的基于熔融堆积成型工艺的汽车机舱验证模型的制造方法制造的前壁板（2）、右轮毂包（3）、右纵梁（4）、左轮毂包（5）及左纵梁（6）；所述左轮毂包（5）、左纵梁（6）及右轮毂包（3）、右纵梁（4）皆通过AB胶固定为一体，固定为一体的左轮毂包（5）、左纵梁（6）与右轮毂包（3）、右纵梁（4）分别通过螺栓与前壁板（2）固定连接为一体形成汽车机舱验证模型。
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