CN115982868A - 自动化冲压件设计 - Google Patents

Abstract

提供了一种冲压件设计方法，包括：提供具有由边界曲线边形成的3D边界曲线的第一B‑rep模型，以及提供表示g1连续性外推长度要求的第一值和表示g2连续性外推长度要求的第二值。该方法包括：确定第二B‑Rep模型，该第二B‑Rep模型包括对第一B‑Rep模型的外推，并且在等于第二值的外推补片的长度上呈现至少g2连续性，然后在等于第一值的外推补片的长度上呈现至少g1连续性。第二B‑Rep模型的确定包括将边界曲线边划分为第一组连续的第一边界曲线边和第二组连续的第二边界曲线边，并且将表面扩展算子应用于每个第一组并填充间隙。这形成了冲压件设计的改进的解决方案。

Description

自动化冲压件设计

技术领域

本公开涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地涉及用于设计具有一个或多个法兰(flange)的冲压件(stamping part)的方法、系统和程序，以及用于制造这种冲压件的工艺。

背景技术

市场上提供了用于对象的设计、工程和制造的许多系统和程序。CAD是Computer-Aided Design(计算机辅助设计)的缩写，例如，CAD涉及针对设计对象的软件解决方案。CAE是Computer-Aided Engineering(计算机辅助工程)的缩写，例如，CAE涉及针对仿真未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是Computer-Aided Manufacturing(计算机辅助制造)的缩写，例如，CAM涉及针对定义制造过程和操作的软件解决方案。在这种计算机辅助设计系统中，图形用户接口扮演关于技术的效率的重要的角色。这些技术可以嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM指代一种商业战略，其帮助公司共享产品数据、应用通用过程并且跨扩展企业的概念利用企业知识以进行产品从概念到其生命尽头的开发。达索系统(Dassault Systèmes)(以CATIA、ENOVIA和DELMIA为商标)提供的PLM解决方案提供了组织产品工程知识的工程中心、管理制造工程知识的制造中心以及实现企业集成以及到工程中心和制造中心两者的连接的企业中心。整个系统提供了链接产品、过程和资源以实现动态的、基于知识的产品创建和决策支持的开放的对象模型，该对象模型驱动优化的产品定义、制造准备、生产和服务。

在该上下文中，仍然需要一种用于设计冲压件的改进的方法。

发明内容

因此，提供了一种用于设计具有一个或多个法兰的冲压件的计算机实现的方法。该方法包括：提供第一边界表示(B-Rep)模型。该第一B-Rep模型表示不具有一个或多个法兰的冲压件。该第一B-Rep模型具有由一组边界曲线边形成的3D边界曲线。该方法还包括：提供表示g1连续性外推长度要求的第一值和表示g2连续性外推长度要求的第二值。该方法还包括：确定第二B-Rep模型，该第二B-Rep模型表示去除了额外材料以形成一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件。该第二B-Rep模型包括利用沿着3D边界曲线形成的外推补片(extrapolation patch)对第一B-Rep模型的外推。该第二B-Rep模型在等于第二值的外推补片的长度上呈现至少g2连续性，然后在等于第一值的外推补片的长度上呈现至少g1连续性。第二B-Rep模型的确定包括：将该组边界曲线边划分为：第一组，每个第一组是一个或多个连续的第一边界曲线边的组；以及第二组，每个第二组是一个或多个连续的第二边界曲线边的组。第二B-Rep模型的确定还包括：对每个第一组分别应用表面扩展算子，由此获得沿着3D边界曲线形成的并且由相应的间隙分隔的相应的第一外推补片。第二B-Rep模型的确定还包括：填充间隙，由此获得将第一外推补片连接在一起并且在相应的第二边界曲线边处与第一B-Rep连接的相应的第二外推补片。

该方法可以包括以下各项中的一项或多项：

-3D边界曲线包括一个或多个凹区域和一个或多个凸区域，至少一个凸区域包括长度高于第一阈值且低于第二阈值的至少一个边界曲线边，第二阈值高于第一阈值。每个这样的凸区域包括第二组；

-给定3D边界曲线的顶点到2D平面上的投影的2D凸边界曲线，如果3D边界曲线到2D平面上的投影位于2D凸边界曲线内，则每个边界曲线边属于3D边界曲线的凹区域，否则边界曲线边属于3D边界曲线的凸区域；

-2D平面实质上使第一B-Rep在平面上的投影的面积最大化；

-每个第一边界曲线边还满足针对边的标准的列表中的任何一个或标准的组合，标准包括：

a)边不界定可变圆角面(variable fillet face)或接头圆角面(joint filletface)，

b)边不界定具有低于预定阈值的面积的面，

c)边不接合呈现与边界曲线平行的内边。

d)边在其两个边界顶点处不接合两个内边，这两个内边在距第一B-Rep之外的3D边界曲线的阈值距离内呈现相交，

e)边不界定具有平行于第一边界曲线边的理论圆角的圆角面，

f)边不在补片区域中，

g)边在同一个边界顶点处不接合至少两个内边，以及

h)边的长度高于预定阈值；

-间隙的填充包括将表面连接算子应用于如下一个或多个第二组：

ο由不满足标准d)的至少一个边界曲线边组成，和/或

ο由至少一个边界曲线边组成，该至少一个边界曲线边属于3D边界曲线的凸区域，并且长度高于第一阈值且低于第二阈值；

-间隙的填充包括将圆角连接算子应用于一个或多个第二组，每个第二组包括：

ο界定平面(planar face)的边界曲线边、与边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链、以及与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链，第一圆角面和第二圆角面相对于平面成两两对称并且具有两两相似的圆角半径，边界曲线边、边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域；或者

ο不满足标准d)的边界曲线边、与边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链、以及与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链，第一圆角面和第二圆角面彼此两两相交并且具有相似的圆角半径，边界曲线边、边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域；

-通过应用圆角连接算子获得的每个第二外推补片由若干个面形成，每个面由至少一个第二边界曲线边和至少一个边来界定，该至少一个边在第一B-Rep模型之外并且接合3D边界曲线的两个顶点；

-将表面扩展算子应用于每个第一组受到在第一组的两个末端处的平面的约束，两两界定相应的第二组的平面各自取决于相应的第二组的几何形状并且取决于应用于所述相应的第二组的算子的类型而被定向；和/或

-第一值在10mm到50mm之间，并且第二值高于2mm和/或低于5mm。

还提供了一种用于制造具有一个或多个法兰的冲压件的过程。

该过程包括执行用于设计具有一个或多个法兰的冲压件的方法。该过程由此获得B-Rep模型，该B-Rep模型表示去除了额外材料以形成一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件。

该过程还包括使用所获得的B-Rep模型以生产具有额外材料的冲压件。

在示例中，该过程还包括通过去除额外材料来形成一个或多个法兰，和/或折叠一个或多个法兰。

还提供了一种包括用于执行该方法的指令的计算机程序。

还提供了一种其上记录有计算机程序的计算机可读存储介质。

还提供了一种系统，包括耦合到存储器的处理器，该存储器上记录有计算机程序。

附图说明

现在将参考附图描述非限制性示例，在附图中：

-图1A至图1C示出了用于制造冲压件的设备的示意图的示例和不同的冲压件的示例；

-图2至图5示出了该方法的示例的流程图；

-图6至图19示出了通过该方法划分一组边界曲线边的示例；

-图20至图23示出了通过该方法填充间隙的示例；

-图24至图41示出了该方法的示例实现方式；以及

-图42显示了系统的示例。

具体实施方式

提出了一种用于设计冲压件的计算机实现的方法。冲压件具有一个或多个法兰。法兰是从主体冲压件伸出的金属表面薄板。换言之，法兰对应于冲压件的一部分，该部分在制造冲压件时在冲头之后被弯曲。折叠一个或多个法兰以获得最终的冲压件(也可能称为“被冲压件”)。因此，一个或多个法兰包括可见部分和不可见部分，即，法兰的面向冲压件的主体的部分，以及面向外部并且因此可见的部分。冲压件本身可以呈现其主体的可见外部部分(例如，汽车引擎盖的外表面)和其主体的相对的内部不可见部分(例如，汽车引擎盖的内表面)。法兰可以沿着冲压件主体的外边界并且朝向冲压件主体的内部不可见部分折叠，使得折叠的法兰整体面向冲压件主体的不可见的内部部分。

该方法包括提供第一边界表示(B-Rep)模型。第一B-Rep模型表示不具有一个或多个法兰的冲压件。即，第一B-Rep模型是要被制造的冲压件的主体的表示。第一B-Rep模型具有3D边界曲线。3D边界曲线由一组边界曲线边形成。因此，第一B-Rep模型是开放B-Rep。

因此，该方法操纵B-Rep，并且现在讨论该方法中涉及的B-Rep概念。

B-Rep模型包括拓扑实体和几何实体。拓扑实体是：面、边和顶点。几何实体是3D对象：表面、平面、曲线、线、点。根据定义，面是表面的有界部分，称为支撑表面。边是曲线的有界部分，称为支撑曲线。顶点是3D空间中的点。它们彼此相关如下。曲线的有界部分由位于曲线上的两个点(顶点)限定。表面的有界部分由其边界来限定，该边界是位于表面上的一组边。面的边界的边通过共享顶点连接在一起。面通过共享边连接在一起。根据定义，如果两个面共享一个边，则这两个面是相邻的。类似地，如果两个边共享一个顶点，则这两个边是相邻的。

B-Rep的内边正好由两个面共享。共享边的面被称为相互关联，或与共享(或公共)边关联。边界边不是共享的，它只界定一个面。边界面与至少一个边界边关联。如果B-Rep的所有边都是内边，则称B-Rep是封闭的。如果B-Rep包含边界边，则称B-Rep是开放的(或“开放皮肤”)。

该方法还包括提供表示g1连续性外推长度要求的第一值。换言之，第一值是用于外推第一B-rep所要求的外推长度，使得外推沿着该长度呈现g1连续性(即，是切线连续或可微分的)。此外，该方法包括提供表示g2连续性外推长度要求的第二值。换言之，第二值是用于外推第一B-rep所要求的外推长度，使得外推沿着该长度呈现g2连续性(即，是曲率连续的)。g1连续性和g2连续性的概念在制造CAD(即，用于设计和/或制造可制造产品的软件解决方案)领域是公知的。“长度”意味着物理长度(例如，毫米或厘米)，要在该长度上满足(g1或g2)连续性外推长度要求。第一值和/或第二值可以是预定的、由用户提供或由方法自动确定的(在这种情况下，方法可以包括自动确定第一值和/或第二值的步骤)，例如，作为冲压件的维度的函数。第一值和第二值表示针对冲压件的法兰的设计和制造的要求。实际上，g2连续性要求相当于要求每个法兰在零件主体的边界附近并沿着对应于第二值的长度是g2连续的，这允许在制造零件时对法兰进行折叠(例如，而不断裂)。g1连续性要求相当于要求在折叠法兰时法兰在其面向主体的部分上是g1连续的，并允许法兰的高质量。

该方法还包括确定第二B-Rep模型。第二B-Rep模型表示去除了额外材料以形成一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件。“未折叠状态”意味着法兰从冲压件的主体展开(由第一B-Rep模型表示)，并且因此与处于折叠法兰前的状态的冲压件相对应，但例如在切割额外材料之后。换言之，第二B-Rep模型利用表示一个或多个未折叠的法兰的参数化表面对第一B-Rep模型的表示进行外推。

第二B-Rep模型包括利用外推补片对第一B-Rep模型的外推，其中该外推补片沿着3D边界曲线形成。外推补片包括沿着现有边界曲线边的支撑面的一部分延伸的一个或多个面。因此，外推补片的面的至少一个边与3D边界曲线的边共享公共边。换言之，外推补片可以包括由3D边界曲线的至少一个边来界定的至少一个面。

第二B-Rep模型在等于第二值的外推补片的长度上呈现至少g2连续性，然后(即，在连续的长度上或在与第二值的长度相邻的长度上)在等于第一值的外推补片的长度上呈现至少g1连续性。“在长度上”意味着外推补片包括在物理长度上满足(g1或g2)连续性要求的一个或多个面。g2连续性是冲压过程中折叠法兰所要求的已知连续性约束。g1连续性是在不可见的法兰的部分中可能要求的另一种已知的连续性约束。在示例中，该方法可以根据标准参考系来定义长度。

第二B-Rep模型的确定包括将一组边界曲线边(例如，自动)划分为边界曲线边的不同组，即，识别边界曲线边的不同组的划分。这些组形成一组边界曲线边的分区，因此不重叠并一起覆盖整个组。换言之，边界曲线的每个边界曲线边属于一个且仅属于一个组，该组是由划分产生的。该分区由第一组和第二组组成。

每个第一组是一个或多个连续的第一边界曲线边的组。每个第二组是一个或多个连续的第二边界曲线边的组。“连续”意味着给定的(第一或第二)组中的每个第一边界曲线边彼此相邻，即，给定边界曲线边与同一给定组中的另一个第一边界曲线边共享一个顶点。因此，两个第一边界曲线边(其各自属于不同的(第一或第二)组)不共享任何顶点。换言之，对于每个给定组，存在链接所述组内所有第一边界边的唯一路径。

该方法还包括将表面扩展算子分别(例如，自动)应用于每个第一组。如已知的，表面扩展算子是取表面及其边界的一部分作为输入并且输出跨/位于/沿着所述边界的一部分的表面的外推的算子。在当前情况下，应用表面扩展算子，取第一B-Rep和相应的第一组作为输入，并且表面扩展算子的应用允许获得沿着相应的第一组形成的相应的第一外推补片作为输出。“第一外推补片”因此意味着这些补片都是经由表面扩展算子从第一组连续边外推的补片。第一外推补片由相应的间隙分隔。这意味着表面扩展算子不应用于属于第二组的边界边。

该方法还包括(例如，自动地并且在应用表面扩展算子之后)填充间隙。“填充”意味着为每个间隙(例如，为所有间隙或间隙中的一个或多个间隙自动地)创建由每个对应的间隙上覆盖的区域界定的参数化表面。因此，该方法获得将第一外推补片连接在一起并且在相应的第二边界曲线边处与第一B-Rep连接的相应的第二外推补片。因此，填充相当于将第一外推补片与第一B-Rep两两缝合，由此完成了第二B-Rep的确定，并因此在第一B-Rep周围提供了对第一B-Rep的外推(即，沿着整个3D边界曲线)。

这种方法改进了具有一个或多个法兰的冲压件的设计。实际上，所得到的冲压件的未折叠的法兰可以在被折叠的同时保持折叠的圆度，因此具有高质量，例如，折叠法兰不会损坏冲压件的主体。由于B-Rep模型在等于第二值的外推补片(沿着3D边界曲线形成)的长度上呈现至少g2连续性，因此呈现g2连续性的外推补片的区域接近冲压件主体的边界的在制造中折叠法兰的物理区域。由于g2连续性，以及折叠保持圆形这样的事实，因此折叠具有高质量。这是因为g2连续性允许冲压件(由第一B-Rep模型建模)和一个或多个法兰之间的平滑过渡(即，没有退化，例如，扭曲、断裂或尖角)。此外，由于外推补片在与满足g2连续性要求的长度连续的长度上，呈现在等于第一值的外推补片的长度上的g1连续性，因此法兰保持折叠(和不可见)的法兰的高制造质量。

除了允许对具有处于未折叠状态的法兰的冲压件进行高质量设计之外，该方法还允许设计对应的冲压机，因为处于未折叠状态的冲压件的几何形状允许推断用于制造冲压件的冲压机的所要求的几何形状。

与外推的其他方法相比，该方法在3D表面的正确位置获得了改进的外推解决方案，这要归功于将3D边界曲线划分为第一外推补片和第二外推补片。

此外，该方法改进了在复杂几何形状上创建法兰。该方法确实将第一B-rep的边界划分为组，这客观地提供了要应用表面扩展算子的区域(即，第一组)。这改进了法兰设计的效率和质量，因为法兰可以由此客观地在适当的位置被创建。表面扩展算子的划分和应用可以是自动的，由此允许在减少用户交互量的情况下进行法兰的高质量设计。因此，与手动定义处于未折叠状态的法兰相比，该方法改进了生产率。因此，该方法改进了设计效率，同时确保了法兰的高质量。

该方法可以被包括在用于制造具有一个或多个法兰的冲压件的过程中，该过程包括执行用于设计冲压件的方法。换言之，该过程包括：提供表示不具有一个或多个法兰的冲压件的第一B-Rep模型；提供表示g1连续性外推长度要求的第一值和表示g2连续性外推长度要求的第二值；以及根据该方法确定第二B-Rep模型。该过程由此获得B-Rep模型(即，确定的第二B-Rep)，其表示去除了额外材料以形成一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件。该过程还包括使用所获得的B-rep模型来生产对应于建模对象(即，具有额外材料的所述冲压件)的物理产品。由于该方法改进了冲压件的设计，该方法还改进了冲压件的制造，因此提高了冲压过程的生产率。

在示例中，该过程可以进一步包括通过去除额外材料(例如，从主体上切下它，除了法兰所在的部分)来形成一个或多个法兰，和/或折叠一个或多个法兰。

图1A示出了用于制造冲压件的设备100的示例的图示，并且该设备可以用于根据该过程生产冲压件。设备100包括上模座110、下模座120和冲头130。冲头130的形状对应于冲压件的形状，即，包括主体的形状并且包括额外材料和/或一个或多个法兰。诸如金属薄板140之类的材料可以被放置在模座之间，然后可以压靠在冲头上。由于冲头的形状与制造零件的形状相对应，因此当金属薄板压在其上时，它遵循预期的制造形状。该方法可以使用得到的B-rep模型对冲头的形状进行设计，以便通过将金属薄板压靠在冲头上来获得冲压件，该冲压件去除了额外材料以便形成一个或多个法兰的未折叠状态。图1B和图1C示出了可以根据该过程制造的冲压件的不同示例。

该方法是计算机实现的。这意味着该方法的步骤(或实质上所有步骤)由至少一个计算机或类似的任何系统执行。因此，该方法的步骤由计算机可能是全自动地执行或半自动地执行。在示例中，可以通过用户计算机交互来执行该方法的步骤中的至少一些步骤的触发。所要求的用户-计算机交互的级别可以取决于自动性预见的级别，并且与实现用户的设计意图的需要保持平衡。在示例中，该级别可以是用户定义的和/或预先定义的。

方法的计算机实现方式的典型示例是利用适合于该目的的系统来执行该方法。系统可以包括耦合到存储器的处理器，该存储器上记录有计算机程序，该计算机程序包括用于执行该方法的指令。该存储器是适合于这种存储的任何硬件，其可能包括若干物理上不同的部分(例如，一个部分用于程序)。

在示例中，3D边界曲线包括一个或多个凹区域和一个或多个凸区域。(一个或多个凹区域中的)至少一个凸区域包括长度高于第一阈值且低于第二阈值的至少一个边界曲线边。第二阈值高于第一阈值。第一阈值可以是预定距离，例如，在1mm到5mm之间，例如，2mm。第二阈值可以是预定距离，例如，在10mm到100mm之间，例如，50mm。该方法使用距离(可以以例如公制单位、英制单位提供)，并且可以执行任何种类的转换以使这些距离适应冲压件的第一B-Rep模型的3D维度，例如，通过考虑到冲压件在CAD系统中的维度的规范或通过参考参考轴系统。每个这样的凸区域包括第二组边界曲线边。因此，该方法允许分离第一组(例如，使第一组相邻或被间隙分隔)，使得第一组(相对于3D边界曲线的维度)不太大。这允许获得表面扩展算子的应用的改进结果。实际上，3D边界曲线可以经由第一组和第二组来拆分表面扩展算子的应用。即，表面扩展算子的应用相对于第一组和第二组的划分受限，从而产生规则的法兰。此外，由于凸区域包括长度高于第一阈值且低于第二阈值(高于第一阈值)的至少一个边界曲线边，因此该方法确保了表面扩展算子不应用于“太大”的区域(即，不应用于大于第一阈值与第二阈值之间的长度的边)并且不包含整个凹凸凹反转(concave-convex-concave inversion)，使得应用产生更好的结果。

在示例中，给定3D边界曲线的顶点到2D平面上的投影的2D凸边界曲线，如果3D边界曲线到2D平面上的投影位于2D凸边界曲线内，则每个边界曲线边属于3D边界曲线的凹区域。否则边界曲线边属于3D边界曲线的凸区域。

在示例中，2D平面实质上使第一B-Rep在平面上的投影的面积最大化。“实质上”意味着2D平面可以覆盖(或包围)第一B-Rep的投影在预定阈值以上的至少一个区域。例如，预定阈值可以是第一B-Rep模型的投影的总面积的至少50％被2D平面覆盖。该方法可以自动找到使投影面积最大化的2D平面。这允许自动获得3D边界曲线的最大可能投影。

现在讨论该方法的进一步示例。

该方法的一些示例对应于用于实现划分步骤的实现算法，并且该算法可以被称为“边界分析”。

该方法可以取轴系、3D边界曲线和表示冲压件的主体的3D表面模型(即第一B-Rep模型)作为输入。可替代地，也可以自动地确定轴系。

参考图6，该方法可以开始于计算3D边界曲线600在垂直于模型的轴系的z坐标的平面中的投影的2D凸边界曲线610。当该方法计算2D凸边界曲线时，输出曲线可以是凸的并且与3D边界曲线620相比可以偏移。该方法可以使用针对该2D凸边界曲线的偏移值0。

该方法可以使用0距离，使得2D凸边界曲线与3D投影边界曲线的边界曲线边相交。该相交确定了相对于2D凸边界曲线的凹度和/或凸度的改变。该数据可以用于后续步骤(例如：如果3D边界曲线的边界曲线边在分类表面扩展段中，并且其相邻边界曲线边也在同一分类中但在另一个凹区域上，则该方法跳过该边界曲线边)。

现在，该方法可以通过凹区域或凸区域获得边列表。该方法以链式方式对来自3D边界曲线的边列表执行检查，即，迭代通过在3D边界曲线上找到的边。例如，该方法可以迭代通过形成闭合边界的三个边，如，边1->边2->边3->边1，其中边1、边2和边3中的每一个形成闭合边界。

在示例中，每个第一边界曲线边还可以满足标准的列表中的任何一个或标准的任何组合。即，边界曲线边除了属于3D边界曲线的凹区域或凸区域之外，每个边可以满足来自标准的列表的任何标准，或其任何组合(例如，全部)。标准的列表包括：

a)边不界定可变圆角面或接头圆角面，

b)边不界定具有低于预定阈值的面积的面，

c)边不接合呈现与边界曲线平行的内边。

d)边在其两个边界顶点处不接合两个内边，这两个内边在距第一B-Rep之外的3D边界曲线的阈值距离内呈现相交(例如，边不满足标准d)和/或其边界面可以称为相交区域，可以在其上应用“连接表面”算子)，

e)边不界定具有平行于第一边界曲线边的理论圆角的圆角面，

f)边不在补片区域中，

g)边在同一个边界顶点处不接合至少两个内边(例如，不验证标准g)的边可以称为“紧密区域”)，并且

h)边的长度高于预定阈值。

在示例中，间隙的填充包括将表面连接算子应用于一个或多个第二组。每个这样的第二组可以包括可能不满足标准d)的至少一个边界曲线边。可替代地或另外地，所述每个这样的组可以包括属于3D边界曲线的凸区域的至少一个边界曲线边。所述至少一个边界曲线边的长度可以高于第一阈值(例如，高于2mm)并且低于第二阈值(例如，低于50mm)。因此，该方法简化了表面扩展算子的应用，因为该应用是更计算高效的，并且具有生成法兰的改进的质量。

现在讨论该方法的进一步示例。

参考图2，该方法可以迭代通过边界曲线边。该方法可以取回(或获取、获得)由边来界定的面。该方法可以识别边界曲线边是否满足对应于当前迭代并且对边进行分类以应用表面扩展算子或填充对应的间隙。该方法可以迭代通过下面检查列表中的边。图2示出了每个标准都通过二元条件成链。该方法可以对与迭代相对应的边进行分类，如果确定是肯定的，则继续到下一个边：

·确定3D边界曲线是否包含一个或多个凹区域和一个或多个凸区域，

·确定边界曲线边是否界定平面，

·确定边是否不界定可变圆角面或接头圆角面，

·确定边是否不界定具有低于预定阈值的面积的面，

·确定边是否不接合呈现与边界曲线平行的内边，

·确定边是否在其两个边界顶点处不接合两个内边，这两个内边在距第一B-Rep之外的3D边界曲线的阈值距离内呈现相交，

·确定边是否不界定具有平行于第一边界曲线边的理论圆角的圆角面，

·确定边是否不在补片区域中，

·确定边是否在同一个边界顶点处不接合至少两个内边。

该方法还可以确定所谓的全局标准的列表。这些全局标准(稍后将详细说明)可以是：

·确定可以连接在一起的圆角区域。图3和图4示出了说明确定可以连接在一起的圆角区域的流程图。图3示出了说明确定对称圆角连接区域的流程图。图4示出了说明确定相交的圆角连接区域的流程图。

·从不满足条件h)的边中确定细边；

·分割3D边界曲线的凸区域。图5示出了例示3D边界曲线的分割的流程图。

·计算段末端处的平面。

现在讨论确定3D边界曲线是否包括一个或多个凹区域和一个或多个凸区域的实现方式：

该方法可以使用边的中心(它是具有3D坐标的点)来检查边是否属于凹区域。该方法可以沿着凹区域或凸区域在边上进行迭代，即，在属于3D边界曲线的凹区域或凸区域的边界曲线边上进行迭代。图7示出了取回凹区域710的示例。该方法可以存储边属于凹区域的对应数据并且可以存储对应区域(其可以包括多个边)。数据可以存储在列表720中。

现在参考图8讨论确定边界曲线边是否界定平面的实现方式。

对于每个边810，该方法可以取回其边界面820。边界面可以具有多个顶点(811-814)。如果面的固有定义是平面，则该方法可以确定面是平坦区域。该方法可以存储该对边/平坦面。如果面的固有定义不是平面，则该方法可以使用顶点来确定面的平坦度。该方法可以在顶点(811-814)中的每个顶点处计算面820的法线方向和面820的中心处的法线方向。如果所有法线方向在距面中心的特定阈值内(例如，在5度或更小的角度内，例如，2度)相同，该方法可以将该对边/面存储为平坦区域。

参考图9，示出了确定边不界定可变圆角面或接头圆角面的实现方式。

对于每个边910，该方法可以取回其边界面920。

如在CAD领域中已知的，圆角面可以是通过在其上滚动球而生成的面，球在两个相邻面之间切线地滚动到要倒圆角的边。通过这样做，如果球在到达边末端之前到达相邻面的界限，则圆角创建会被中断。当要倒圆角的边周围的形状显示锐角时，尤其会发生这种情况。返回参考图9，该方法确定面920是圆角面，并且该方法可以存储包括边910和圆角面920的对。该方法还可以定义圆角的类型：恒定、可变或接头圆角。例如，对应于接头圆角面的接合的边界曲线边可以自动被包括在分段类型的复杂边界中。由于外推这种接头圆角面的复杂度，可以以这种方式执行分类。

现在参考图10讨论确定边是否不界定具有低于预定阈值的面积的面(即，边对应于薄面)的实现方式。

该方法可以取回要检查的边界曲线边的边界面。如果边界面的面积低于特定阈值(低于0.05mm²，例如，0.01mm²)，则该面被自动推断为薄面。该方法可以自动将边界曲线边包括为分段类型的复杂边界。因此，该方法避免了产生由薄面引起的退化外推。图10示出了说明边界曲线边1010和被分类为薄面的对应的边界面1020的屏幕截图。

现在讨论确定边是否不接合呈现与边界曲线平行的内边的实现方式。

对于给定的边界曲线边，该方法可以取回与该边界曲线边相邻的内边。参考图11，图11示出了边界曲线边1110和与边界曲线边1110相邻的内边1111。如果内边局部平行于3D边界曲线的边，如在边界曲线边1110和内边1111的情况下，该方法可以存储所述平行性的数据。该方法不外推所述边界曲线边。该方法可以包括边界曲线边作为复杂边界段。

现在讨论确定相交区域的实现方式，即边界曲线边在其两个边界顶点处不接合两个内边，这两个内边在距第一B-Rep之外的3D边界曲线的阈值距离内呈现相交。

对于界定特定面的边界曲线边，该方法可以取回面。

参考图12。该方法可以取回面的内边。例如，对于边界曲线边1210，该方法可以取回面1220。该方法可以计算到3D表面模型外部定向的两个内边的切线1211、1212。利用这些切线1211、1212，该方法可以计算半无限线。该方法可以使用这些无限线计算具有垂直于3D表面模型的方向的挤出表面1213、1214。然后，该方法可以使两个挤出表面1213和1214相交。两个挤出表面的相交产生一条线。该线可以与根据切线1211、1212计算出的半无限线中的一条相交。相交可以产生点1215。为了计算法线，该方法可以使每条半无限线与每条对应的内边相交。利用由所述相交产生的点1215，该方法可以计算该点与面1220的边界曲线边之间的最小距离。如果该距离低于阈值(例如，低于12mm或10mm)，则面被定义为相交区域。该方法可以包括相交区域作为连接表面段。

现在讨论确定边是否平行于圆角的理论边(如果边对应于圆角)的实现方式。

对于界定特定面的边界曲线边，该方法可以取回面。

如果面对应于圆角，则该方法可以取回边。参考图13A和图13B。该方法可以取回边1311和1312。理论边(或圆角之前的锐边)是在两个边1311和1312之间的中间的边。该方法可以计算3D边界曲线上在边1311的中间点处的切线和在边1312的中间点处的切线。如果两个切线之间的角度实质上接近180度，则该方法确定两个角度之间的区域为水平圆角区域。“实质上接近”意味着两条切线之间的角度可以从180度变化直到预定阈值，例如，该方法可以允许在180度左右变化例如30度(“左右”意味着两条切线之间的角度可以是150度到210度之间的任何角度)。这种类型的区域可能包含在复杂边界段中。图13B示出了外推这种区域的效果。如果该区域被外推，则该外推可能会创建圆柱表面1301，这对用户来说是无用的。因此，该方法避免了外推圆柱表面1301。

现在讨论确定边是否在补片区域中的实现方式。

对于界定特定面的边界曲线边，该方法可以取回面。

该方法可以取回面的内边，并搜索到内边的切线。参考图14。该方法可以计算3D边界曲线与面1420的每一侧的内边1411、1412之间的点处的切线。然后该方法可以计算两个切线之间的角度。如果该角度实质上接近90度(即，允许大约90度直到预定阈值(例如，30度)的可变性)，则该方法确定面1420是补片面。该补片区域标准与相交标准的区别在于没有考虑相交与3D边界曲线之间的距离。该方法可以包括被确定为补片区域的面作为复杂边界段。

现在讨论确定边是否在同一个边界顶点处不接合至少两个内边(即，如果该边不在所谓的紧密区域中)的实现方式。

对于界定特定面的边界曲线边，该方法可以取回面。

参考图15，示出了满足标准的边界曲线的示例。边1510具有三个相邻的边。一个边也是3D边界曲线的一部分。另外两个边是内边1511和1512。这些内边具有一个共同的顶点1520。因此，该方法不外推在3D边界曲线上共享顶点1520的两个边。即，该方法可以将两个边包括在复杂边界段中。

如上面所提到的，该方法还可以确定可以用于填充间隙的全局标准的列表。

在示例中，间隙的填充包括将圆角连接算子应用于一个或多个第二组。每个这样的第二组可以包括界定平面的边界曲线边、与边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链、以及与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链，第一圆角面和第二圆角面相对于平面成两两对称。第一圆角面和第二圆角面具有两两相似的圆角半径。“相似”意味着第一圆角面和第二圆角面中的每一个的圆角半径可以在半径长度上变化直到预定阈值，例如，0.15毫米和2.5毫米。边界曲线边、边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域。

可替代地，每个这样的第二组可以包括不满足标准d)的边界曲线边、与边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链。第二组还包括与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链。第一圆角面和第二圆角面彼此两两相交并且具有相似的圆角半径。边界曲线边、边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域。

现在讨论通过检查可以连接在一起的圆角区域来确定一个或多个第二组以应用圆角连接算子的实现方式。

对于3D边界曲线的每个边，在该实现方式中查找接合圆角面的方法如下：

·取回界定边界曲线边的面

·该方法找到与取回到的面相邻的面。这两个面必须是圆角。如果不是这种情况，该方法可以继续到另一个边界曲线边。

该方法可以执行两个条件来找到对称接头圆角或不对称接头圆角。

用于查找对称接头圆角的第一条件是：

·如果当前边的面是平面且圆角面是对称的且半径几乎相同(即，达到在0.15毫米和2.5毫米之间的阈值)，并且两个面属于同一凹区域或凸区域，或者

·如果当前边的面在相交区域中并且两个圆角面彼此相交且半径几乎相同(达到例如0.15毫米的阈值，半径称为“对称半径”)，并且两个面属于同一凹区域或凸区域。

该方法可以将满足先前评估的面视为接头圆角的第一级。该方法可以通过取回与满足第一条件的两个圆角面相邻的面来继续。该方法可以避开当前边的面。该方法因此可以继续第二级。该方法可以通过测试具有相同第一条件的相邻面来检查它是否可以被视为第二级。该方法可以重复相同的过程直到达到第四级。

参考图3，示出了用于检查第一条件的流程图。

用于查找不对称接头圆角的另一条件是，如果当前边的面是相交区域并且圆角面彼此相交，并且(另外地)两个面的半径几乎相同(即，达到例如2.5毫米的阈值，称为“非对称半径”，比第一条件的半径大得多)并且两个面属于同一凹区域或凸区域。

与先前条件一样，该方法可以将满足其他条件的面视为第一级。之后，相对于先前的第一条件存在区别：该方法允许在添加面(即，“圆角图案”)时，在圆角面和非圆角面之间进行连接，只要该圆角面和非圆角面相交。即，该方法可以以与第一级相同的方式执行对面的第二级的检测。对于第三级，该方法仅检查面中的一个面是否为圆角。

参考图4，示出了用于检查第二条件的流程图。

参考图16，示出了包括圆角面的接头面的四个示例(图16，a)-d))。四个示例a)-d)对应于不同的接头圆角面。例如，图16的a)和c)是包括不对称圆角面的接头圆角面，其中圆角的内边朝向中心相交。“朝向中心相交”意味着可能存在相交的外推线，该外推线被限定在到3D边界曲线的向外方向上的内边处。即，边的内边不直接相交，而是理论上的外推线。图16的b)和d)包括对称的接头圆角面。图17示出了可能的外推结果(用变暗的面示出)。

图18示出了查找接头圆角面的示例。

现在讨论用于查找小边的检查的实现方式。

在已经分派特定分类内的所有边之后，该方法可以遍历被分类用于表面扩展的边界曲线边。如果剩余的边界曲线边没有经过上述检查处理，则该方法可以将剩余的边界曲线边自动分类用于表面扩展。如果给定边界曲线边的长度小于特定阈值(例如，小于0.25mm)，则该方法将边界曲线边分类为紧密区域，因此被包含在复杂边界段内。

图19示出了小边的示例。

现在讨论按凸区域分割的实现方式。

如先前所提到的，如果应用表面扩展算子的3D边界曲线的面积不太大，则应用该算子的成功率更高。因此，该方法可以分割在3D表面模型上可能存在凹凸反转的段。

对于凸区域中的每一个，该方法可以在属于对应的凸区域的内边界曲线边上循环。该方法可以取每个边界曲线边的中点。如果边界曲线边中间的点与2D凸边界曲线的距离为零，则该方法确定边的长度。因此，该方法相对于2D凸边界曲线重复验证边的凹度或凸度，然而，仅对第一边界曲线边重复验证(即，被分类用于应用表面扩展)。这是实现方式的问题，因为该方法已经确定每个边界曲线边是否属于3D边界曲线的凹区域。因此，该方法可以可替代地不重复验证而直接验证当前边的长度。如果所述边的长度在预定阈值内，例如，低于50mm且高于2mm。如果是这种情况，则该方法可以将边分类为连接表面。

在示例实现方式中，该方法可以按应用以生成补片的算子的类型对边界曲线边进行分类，例如：

·表面扩展，

·连接表面，

·圆角连接，

·复杂。

在示例中，通过应用圆角连接算子获得的每个第二外推补片可以由若干个面形成。面中的每一个可以由至少一个第二边界曲线边和至少一个边来界定，该至少一个边在第一B-Rep模型之外并且接合3D边界曲线的两个顶点。

在示例中，将表面扩展算子应用于每个第一组可能受到第一组的两个末端处的平面的约束。平面可以两两界定相应的第二组。相应的第二组中的每一个可以取决于相应的第二组的几何形状和应用于所述相应的第二组的算子的类型而定向。

这导致在没有诸如扭曲、啁啾或扭转之类的缺陷的情况下在第一组和第二组的边界边之间的外推，因为间隙在被平面约束的同时被填充。即，由于平面设置的约束，第二外推补片连接了第一外推补片，同时避免了与第一外推补片相交。

在执行最后一个标准之前，该方法可以继续创建外推。在所有先前的步骤之后，该方法可以获得其中具有边的多个列表。

对于进入同一类型的段内的每个列表，该方法可以重新组合它们并计算装配(assembly)。装配是允许基于边界曲线边创建多个分组的曲线的计算。例如：如果两个边之间的距离小于0.001mm，则它们可能会连接在一起。如果不是这种情况，它们可能会断开连接。装配之后，该方法可以获得一组分组的曲线。对于每条分组的曲线，该方法可以创建具有以下数据的数据结构(例如，c++项)：类型(例如，表面延伸边界、连接表面、圆角连接或复杂中的一个)、分组的曲线(重新分组的边界曲线边)、对应的面和相邻的分组的曲线。这可以针对每种类型的段进行。最后，该方法可以获得数据结构，对于每条分组的曲线，该数据结构指示其左邻居和右邻居，如下所示：

·数据1：表面扩展边界：左邻0右邻数据2

·数据2：连接表面边界：左邻数据1右邻数据3

·数据3：表面扩展边界：左邻数据2右邻数据4

·数据4：复杂边界：左邻数据3右邻数据5

·数据5：表面扩展边界：左邻数据4右邻数据6

·数据6：圆角连接边界：左邻数据5右邻数据7

·数据7：表面扩展边界：左邻数据6右邻0或数据1是输入3D边界曲线是闭合的。

现在讨论创建平面的实现方式。

该方法可以在创建的数据上循环以在与被分类为表面扩展的边界曲线边相对应的分组的曲线的末端处构建平面。该方法可以添加具有以下条件的数据(其中符号“＝＝”表示“等于”或“是”)：

·如果左邻居＝＝表面扩展且右邻居＝＝表面扩展且数据当前＝＝连接表面边界

·如果左邻居＝＝表面扩展且右邻居＝＝表面扩展且数据当前＝＝复杂边界

·如果左邻居＝＝表面扩展且右邻居＝＝表面扩展且数据当前＝＝圆角连接边界

该方法可以构造平行平面，对于连接表面的情况，如果与分组的曲线相对应的面是满的，则该方法可以构造平行平面(这意味着该分组的曲线来自相交区域，因此，该方法避免在进一步的表面中的相交)。这些平面可以与表面相切并垂直于曲线。

如果曲线不完全在面上(无法基于曲线取回内边)，则该方法可以计算与表面相切且垂直于曲线的平面。但是如果找到内边，该方法可以授权将平面与该内边相切。该方法可以构建和定向平面。

图20A示出了用于定义平面的第一示例。如果3D边界曲线2010a不完全在面2020a上(即，该方法不能基于曲线取回内边)，则该方法可以计算与表面相切且与曲线垂直的平面。但是如果找到内边2011a，则该方法授权将平面与该内边2011a相切。

图20B示出了接头圆角面2020b的情况(其中圆角连接用作算子来填充间隙)。该方法定义平面以避免它们之间的交叉。因此，该方法旋转平面2030b直到阻碍外推的相交。

图20C示出了用于定义平面的第二示例。其示出了该方法可以允许平面改变其定向。

当该方法计算平面时，这些平面可以被设置在分类为表面扩展边界的数据上。即，这些平面不用于分类为连接表面或圆角连接的边界曲线边。换言之，这些平面专用于表面扩展算子的应用，即使这些平面是由连接表面或圆角连接段构建的。

而且，平面可以朝向表面扩展边界的内侧略微旋转0.5度。这种在容差下的旋转可以允许外推在来自其他CAD的模型上更具容错性。

对于复杂边界类型，平面可能与表面相切且垂直于曲线。图21示出了说明是复杂边界的边以及在紧密顶点中计算的切平面的屏幕截图。

该方法可以为所有数据创建具有对应于数据的类型(例如，对象模型)的类型并具有到其邻居的链接(在特征级别)的特定特征。这些数据可以添加到称为边界分析的主特征，以管理所有特定特征的更新。图22示出了包括对应于数据的类型的不同类型的图像的示例，例如，虚线边界对应于复杂类型的边界曲线边。

下面的示例描述了一种实现算法，用于准备要应用表面扩展算子的组。该算法可以称为“表面扩展管理器”。

该实现方式中用于表面扩展的输入是在先前检查中执行的边界分析。即，表面扩展算子接收包括经分类的边、由该方法计算出的平面的所有数据。表面扩展算子还可以接收表示冲压件主体的轴系、3D边界曲线和3D表面模型(即，第一B-Rep模型)。可替代地，也可以自动确定轴系。

通过输入，该方法可以获得具有(在表面扩展、圆角连接、连接表面和复杂中的)特定类型的段列表。该方法可以首先识别是否存在相邻段具有相同类型的可能性。例如，如果存在三个相邻的表面扩展段，则该方法可能只构建一个外推表面。

·在第一组外推表面上应用表面扩展算子。

·可选地，该方法可以根据曲率标准验证外推表面(可选)。例如，该方法可以验证外推面相互的曲率。

·该方法可以通过在相应的第二组上应用连接表面算子来填充间隙。因此，连接表面填充了对应的间隙。

·可选地，该方法可以根据曲率标准验证填充的间隙。

·该方法可以将圆角连接算子应用于相应的第二组。因此，圆角连接将接头圆角面连接在一起。

·可选地，该方法可以根据曲率标准验证外推表面。

·可选地，该方法可以通过在相应的第二边界曲线边上应用圆角连接或连接表面算子，在被分类为复杂边界段的第二边界曲线边上创建外推表面。

·该方法最终可以将所有解组装，由此获得外推模型。

专用功能可能会作为表面扩展管理器的用户接口呈现，从而处理所有这些特征的更新。图23示出了说明表面扩展管理器的示例的屏幕截图，从而示出了不同边的分类。

在示例中，第一值可以被设置在10mm和50mm之间(例如，由用户提供或自动提供)。第二值可以高于2mm和/或低于5mm(同样，例如，由用户提供或自动提供)。这对应于具有高质量的法兰，法兰可以沿着零件的边界弯曲。这要归功于g2连续性允许在法兰弯曲的区域(该区域现在定义为高于2mm和/或低于5mm)处在冲压件与法兰之间的平滑过渡，而g1连续性保持满足制造规范的质量。这些值可以简单地以公制距离设置，并且该方法可以相对于建模冲压件的参考系调整第二(分别为第一)值。

表面扩展算子可以是在CAD系统上实现的任何种类的算子，它可以沿着现有边界曲线边的支撑表面添加面。表面扩展算子可以沿着第一边界组边的组(尤其是包括满足凹度标准但不限于的第一边界曲线边的第一组，但不限于此)的外部顶点来限定界定部分。表面扩展算子可以添加与第一边界组边的给定组相邻的第一面。第一面可以由给定组的极值边来界定。第一面可以具有第一长度并且在第一长度内满足g2连续性。表面扩展算子可以添加与第一面相邻的第二面。换言之，第二面可以与第一面共享边。第二面可以具有第二长度并且在第一长度内满足g1连续性。

表面连接算子可以是在CAD系统上实现的任何种类的算子，其创建两个对象：沿着间隙的“填充(fill)”和“混合(blend)”。填充对应于拟合到间隙的边界的NURBS表面。混合通常是扫掠表面(swept surface)。扫掠表面可以被定义为通过在垂直于样条曲线的平面中扫出轮廓同时考虑其他用户定义的参数(例如，引导曲线和参考元素)而获得的表面。可以在给定的边界曲线边附近添加第一混合。第一混合可以具有第一长度。第一混合沿着第一长度是g2连续的。表面连接算子可以添加第二混合。第二混合可以具有沿着第二长度是g1连续的第二混合。表面连接算子可以沿着间隙接合填充和混合。填充可以理解为界定混合，从而将其约束在间隙中。

圆角连接算子可以是在CAD系统上实现的任何种类的算子，其创建两个对象：“填充”和“样条线(spline)”。圆角连接算子可以选择接头圆角的起始面(可以是平面)。圆角连接算子可以利用样条线来接合由间隙分隔的圆角面(属于接头圆角)的内边。圆角连接算子可以在由样条线和起始面约束的空间中添加填充。圆角连接算子可以迭代地继续这个过程，直到用尽由间隙分隔的接头圆角的所有面为止。

进一步讨论了示例实现方式。

示例实现方式是模面设计(Die Face Design)过程的扩展的示例。然而，该方法对于型芯和型腔分离(Core and Cavity Separation)过程是相同的。示例实现方式提供了一种可以产生高效且稳定的外推的解决方案，否则这将涉及冲压件的边界的手动外推和手动分析，这将非常耗时。

在该示例中，已经修改多个命令以支持这种面向用户的外推过程。以下命令已经被修改：

·表面扩展，

·连接表面，以及

·边界分区。

该实现方式还创建以下命令：

·分析边界，

·表面扩展管理器。

现在讨论命令的功能。

分析边界命令创建特征管理器，该特征管理器产生子特征或不同类型的类型化(或分类的)边界。管理器特征分析边界以外推和创建不同类型的边界。类型可以是表面扩展边界、或连接表面边界、复杂边界或圆角连接边界。

如先前所提到的，以前用户必须手动分析边界。分析边界命令自动为用户执行分析。图24示出了说明分析边界命令的界面的屏幕截图。

分析边界命令可以取以下各项作为输入：

·输入方向，

·用于外推的输入表面，

·用于外推的输入边界，

·切割元素(如果用户想要分割子分析边界)。

在规范树中，用户可以具有诸如图25之类的示例。图25示出了说明规范树分析边界的屏幕截图。如图25所示，表面扩展边界包含轴轮廓。这些轴轮廓与用于表面扩展命令的相同。例如，可以从边界取回平面。这些平面是由分析创建的，因为这些平面的定向方式使表面扩展平滑地工作，并且连接表面填充了两个表面扩展之间的间隙。例如，在这种类型的配置中，平面可以像图26中那样定向。

在分析边界命令中，用户可以修改边界的类型：从过渡边界(连接表面解决方案或圆角连接解决方案)到表面扩展边界。以这种方式，平面可以被自动计算，但不被自动定向。图27示出了可以在平面上执行的一种类型的定向修改(从左图像到右图像)。如果平面以其他方式从表面扩展边界到另一个定向，则这些平面可能会被破坏。如先前所提到的，用户可以选择分割元素来分割表面扩展边界。切割元素可以是俯视图上的草图。图28示出了切割元素。

用户也可以选择两个未连接的外壳。图29示出了说明两个外壳的屏幕截图。

在分析边界之后执行外推。提供了一种名为自动导航(Auto-Pilot)的新选项。UI已经被重新设计，以便面向自动导航且更简单。图30a和图30b示出了说明新的表面扩展UI的屏幕截图，该UI被重新设计为面向自动导航。如前所述，用于执行外推的现有解决方案是表面扩展。然而，表面扩展使用起来很复杂。它要求手动键入多个参数。自动导航使外推变得更加容易，因为它只要求设置所需的最小长度并单击确认(OK)。默认情况下，自动导航已激活。图30b将参数显示为灰色，因为这些参数由自动导航处理。用户可以输入所要求的最小长度，并且命令可以创建最小为2mm的G2连续性(如果可能)。如果没有，它可能会创建G1扩展。由算法内部使用的所有参数都可以设置为特征，因此它们是可重用的。在自动导航中，可以计算面对面(未修剪)。如果用户想要手动修改参数并具有与标准表面扩展相同的行为，则用户可以单击“定制扩展(Customize Extension)”。

既然表面扩展能够自动管理输入参数，它可能被提供有更加用户友好(即，自动化)的连接表面。以前，用户必须选择零件，然后用正确的点创建两条稳定的分割曲线；通常很难以正确的方式快速完成。该实现方式改进了选择。用户现在能够仅单击两个表面扩展进行连接。新功能会自动选择正确的参数以提供结果(即，外推)并将参数放置在正确的位置。如果需要，用户可以访问先前的用户体验。该实现方式为之前的用户体验增加了另一种选择方式：用户可以选择两个边进行连接。而且，用户现在可以修改计算出的外部混合的张力。图31示出了说明边表面扩展的屏幕截图。图32示出了说明表面扩展连接表面的屏幕截图。图33示出了说明在执行表面扩展时自动选择边的屏幕截图。

这些功能可以在称为表面扩展管理器的特征上实现。该特征的目标是使用所有先前公开的功能来提供一种简单且高效的方式来计算外推。该功能可以通过表面扩展管理器命令完成。

图34示出了说明表面扩展管理器命令的实现方式的屏幕截图。

表面扩展管理器命令可以取边界分析作为输入，包括计算外推所需的所有信息(例如，轴、表面、边界、平面等)。表面扩展管理器也可以取全局分割元素(例如，凸多边形(Convex Polygon))作为第二输入。表面扩展管理器命令可以提供其他选项，例如，检查相切和重叠(Check Tangency and Overlapping)(如果检测到这些错误，则会进行抛出(throw))。

在表面扩展管理器命令中的两个参数是可用的：

·最小G1和G2长度：可以在自动导航模式下计算扩展，对g1连续性和g2连续性有最小长度要求。

·曲率阈值：该可选参数可以用于所得到的外推的一种曲率映射。如果最大曲率超出该参数，则拒绝扩展。这提供了具有正确表面质量的最大结果，例如，表面扩展的张力可能太强，这对金属不利。

表面扩展管理器命令可以计算连接表面(Connect Surface)或圆角连接(FilletConnect)(即分段填充变体)，以保证高质量(例如，在“过渡边界”上)。因为边界被划分为多个“表面扩展边界”，所以表面扩展管理器命令会填充剩余的间隙，以便拥有完整的表面带。用户可以具有确定填充类型的选项，通过利用“填充复杂间隙(Fill Complex Gaps)”选项强制扩展之间的填充：

·利用连接表面，

·利用圆角连接。

用户可以访问规范树，例如，图35中所示的屏幕截图的规范树。

利用规范树的数据模型，用户可以通过命令表面扩展管理器命令编辑每个特征：表面扩展、连接表面、圆角连接。表面扩展管理器命令可以将修改考虑在内以进行最终连接。子特征(例如，聚合表面扩展、连接表面)只是它们对应的解决方案的接合。图36示出了所得到的扩展的示例。

在表面扩展管理器命令中，用户可以决定将三个相邻的边界设置为“表面扩展边界(Surface Extension Boundary)”。表面扩展管理器取与正确平面的三个边界作为输入，计算唯一的表面扩展结果(Surface Extension Result)。图37示出了说明根据三个相邻边界计算表面扩展的示例的屏幕截图。

可以修改分析边界的类型以获得扩展或其他解决方案。此外，如果需要，用户可以忽略某些结果。用户还可以在针对“填充复杂间隙”选项的边界上施加特定解决方案，而不是全局解决方案类型。

例如，用户可以单击表面扩展管理器命令上的表面扩展类型的边界。这允许可以显示本地修改平面。对于连接表面(表面扩展管理器可能显示点的操纵器)和圆角连接(表面扩展管理器可能显示样条张力的操纵器)的行为可能相同。

现在讨论关于自动化质量测试的示例。

测试验证了分析边界的质量。

分析边界的测试协议如下：

1)打开3DXml

2)进入模面设计

3)启动分析边界

4)在表面选择器中选择唯一的表面

5)单击确定(OK)。

测试在图38的零件上进行。图38示出了说明测试结果的屏幕截图，产生了28个边界结果。

也对表面扩展管理器进行了测试。

表面扩展管理器的测试协议如下：

1)打开3DXml

2)进入模面设计

3)启动分析边界

4)在表面选择器中选择唯一的表面

5)单击确定(OK)

6)启动表面扩展管理器

7)选择分析边界

8)单击确定(OK)。

图39示出了说明测试结果的屏幕截图，产生了20个扩展结果。

也对自动导航进行了测试。

自动导航的测试协议如下：

1)打开3DXml

2)进入模面设计

3)启动分析边界

4)在表面选择器中选择唯一的表面

5)单击确定(OK)

6)启动表面扩展

7)选择表面扩展边界.15(Surface Extension Boundary.15)并取消选中定制扩展

8)单击确定(OK)

9)启动表面扩展

10)选择表面扩展边界.17或表面扩展边界.13(Surface Extension Boundary.17或Surface Extension Boundary.13)并取消选中定制扩展

11)单击确定(OK)

图40示出了测试结果。

也对连接表面进行了测试。

连接表面的测试协议如下：

1)打开3DXml

2)进入模面设计

3)启动分析边界

4)在表面选择器中选择唯一的表面

5)单击确定(OK)

6)启动表面扩展

7)表面扩展边界.15(Surface Extension Boundary.15)并取消选中定制扩展

8)单击确定(OK)

9)启动表面扩展

10)选择表面扩展边界.17或表面扩展边界.13(Surface Extension Boundary.17或Surface Extension Boundary.13)并取消选中定制扩展

11)单击确定(OK)

12)启动连接表面

13)选择表面扩展.1(Surface Extension.1)和表面扩展.2(SurfaceExtension.2)

图41示出了测试结果。

图42示出了系统的示例，其中该系统是客户端计算机系统，例如，用户的工作站。

该示例的客户端计算机包括连接至内部通信总线1000的中央处理单元(CPU)1010、也连接至总线的随机存取存储器(RAM)1070。客户端计算机还被提供有图形处理单元(GPU)1110，该GPU 1110与连接到总线的视频随机存取存储器1100相关联。视频RAM 1100在本领域中也被称为帧缓冲器。大容量存储设备控制器1020管理对大容量存储器设备(例如，硬盘驱动器1030)的访问。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的大容量存储器设备包括所有形式的非易失性存储器，通过示例的方式，大容量存储器设备包括：半导体存储器设备，例如，EPROM、EEPROM和闪速存储器设备；磁盘，例如，内部硬盘和可移除盘；磁光盘；和CD-ROM盘1040。前述内容中的任一项可以通过专门设计的ASIC(专用集成电路)进行补充或并入专门设计的ASIC。网络适配器1050管理对网络1060的访问。客户端计算机还可以包括触觉设备1090，例如，光标控制设备、键盘等。在客户端计算机中使用光标控制设备以允许用户将光标选择性地定位在显示器1080上的任何期望位置。另外地，光标控制设备允许用户选择各种命令并且输入控制信号。光标控制设备包括用于将控制信号输入到系统的多个信号生成设备。典型地，光标控制设备可以是鼠标，该鼠标的按钮用于生成信号。可替代地或另外地，客户端计算机系统可以包括敏感垫和/或敏感屏幕。

计算机程序可以包括可由计算机执行的指令，该指令包括用于使得上面的系统执行方法的单元。程序可以是可记录在任何数据存储介质(包括系统的存储器)上的。程序可以例如以数字电子电路装置或计算机硬件、固件、软件或其组合来实现。程序可以被实现为装置，例如，有形地体现在机器可读存储设备中以由可编程处理器执行的产品。方法步骤可以这样执行：通过可编程处理器执行指令程序以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行方法的功能。因此，处理器可以是可编程的并且被耦合以从数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令，并且向数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备发送数据和指令。如果期望的话，可以以高级过程语言或面向对象的编程语言或汇编或机器语言来实现应用程序。在任何情况下，语言可以是编译语言或解释语言。程序可以是完整的安装程序或更新程序。在任何情况下，程序在系统上的应用会导致用于执行方法的指令。

Claims (15)

1.一种用于设计具有一个或多个法兰的冲压件的计算机实现的方法，所述方法包括：

提供第一边界表示(B-Rep)模型，所述第一B-Rep模型表示不具有所述一个或多个法兰的冲压件，所述第一B-Rep模型具有由一组边界曲线边形成的3D边界曲线；

提供表示g1连续性外推长度要求的第一值和表示g2连续性外推长度要求的第二值；

确定第二B-Rep模型，所述第二B-Rep模型表示去除了额外材料以形成所述一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件，所述第二B-Rep模型包括利用沿着所述3D边界曲线形成的外推补片对所述第一B-Rep模型的外推，所述第二B-Rep模型在等于所述第二值的外推补片的长度上呈现至少g2连续性，然后在等于所述第一值的外推补片的长度上呈现至少g1连续性，所述第二B-Rep模型的确定包括：

·将所述一组边界曲线边划分为：

ο第一组，每个第一组是一个或多个连续的第一边界曲线边的组，以及

ο第二组，每个第二组是一个或多个连续的第二边界曲线边的组；

·对每个第一组分别应用表面扩展算子，由此获得沿着所述3D边界曲线形成的并且由相应的间隙分隔的相应的第一外推补片；

·填充所述间隙，由此获得将所述第一外推补片连接在一起并且在相应的第二边界曲线边处与所述第一B-Rep连接的相应的第二外推补片。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述3D边界曲线包括一个或多个凹区域和一个或多个凸区域，至少一个凸区域包括长度高于第一阈值且低于第二阈值的至少一个边界曲线边，所述第二阈值高于所述第一阈值，每个这样的凸区域包括第二组。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，给定所述3D边界曲线的顶点到2D平面上的投影的2D凸边界曲线，如果所述3D边界曲线到所述2D平面上的投影位于所述2D凸边界曲线内，则每个边界曲线边属于所述3D边界曲线的凹区域，否则所述边界曲线边属于所述3D边界曲线的凸区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述2D平面实质上使所述第一B-Rep在平面上的投影的面积最大化。

5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，每个第一边界曲线边还满足针对边的标准的列表中的任何一个或标准的任何组合，所述标准包括：

a)所述边不界定可变圆角面或接头圆角面，

b)所述边不界定具有低于预定阈值的面积的面，

c)所述边不接合呈现与所述边界曲线平行的内边。

d)所述边在其两个边界顶点处不接合两个内边，所述两个内边在距所述第一B-Rep之外的所述3D边界曲线的阈值距离内呈现相交，

e)所述边不界定具有平行于所述第一边界曲线边的理论圆角的圆角面，

f)所述边不在补片区域中，

g)所述边在同一个边界顶点处不接合至少两个内边，并且

h)所述边的长度高于预定阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述间隙的填充包括将表面连接算子应用于如下一个或多个第二组：

·由不满足标准d)的至少一个边界曲线边组成，和/或

·由至少一个边界曲线边组成，所述至少一个边界曲线边属于所述3D边界曲线的凸区域，并且长度高于所述第一阈值且低于所述第二阈值。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述间隙的填充包括将圆角连接算子应用于一个或多个第二组，每个第二组包括：

·界定平面的边界曲线边、与所述边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链、以及与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链，所述第一圆角面和所述第二圆角面相对于所述平面成两两对称并且具有两两相似的圆角半径，所述边界曲线边、所述边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域；或者

·不满足标准d)的边界曲线边、与所述边界曲线边相邻且分别界定第一圆角面的边界曲线边的第一链、以及与边界边相邻且分别界定第二圆角面的边界曲线边的第二链，所述第一圆角面和所述第二圆角面彼此两两相交并且具有相似的圆角半径，所述边界曲线边、所述边的第一链和第二组边属于同一凹区域或凸区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过应用圆角连接算子获得的每个第二外推补片由若干个面形成，每个面由至少一个第二边界曲线边和至少一个边来界定，所述至少一个边在所述第一B-Rep模型之外并且接合所述3D边界曲线的两个顶点。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述表面扩展算子应用于每个第一组受到在所述第一组的两个末端处的平面的约束，两两界定相应的第二组的平面各自取决于所述相应的第二组的几何形状并且取决于应用于所述相应的第二组的算子的类型而被定向。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第一值在10mm到50mm之间，并且所述第二值高于2mm和/或低于5mm。

11.一种用于制造具有一个或多个法兰的冲压件的过程，所述过程包括：

执行根据权利要求1至10中任一项所述的用于设计所述冲压件的方法，由此获得B-Rep模型，所述B-Rep模型表示去除了额外材料以形成所述一个或多个法兰的未折叠状态的冲压件；以及

使用所获得的B-Rep模型以生产具有所述额外材料的冲压件。

12.根据权利要求11所述的过程，其中，所述过程还包括：通过去除所述额外材料来形成所述一个或多个法兰，和/或折叠所述一个或多个法兰。

13.一种计算机程序，包括用于执行根据权利要求1-10中任一项所述的方法的指令。

14.一种计算机可读存储介质，其上记录有根据权利要求13所述的计算机程序。

15.一种系统，包括耦合到存储器的处理器，所述存储器上记录有根据权利要求13所述的计算机程序。

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