异质零件的静态建模方法

2021-10-19杨继全施建平唐文来

机械设计与制造工程 2021年9期

杨继全，李娜，施建平，唐文来，张钢

(南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏南京 210023)

传统的CAD模型侧重于零件的几何及空间拓扑描述，零件通常认为由单一、均匀材料组成。与传统的CAD建模方法不同，异质零件建模将零件的材料种类及分布作为新的设计变量，通过合理地设计产品的几何参数及材料的空间组分分布来实现特殊的产品设计要求。同时，异质零件建模可充分发挥多种材料的优点和特色，产生新的复杂结构和功能，因而在诸多领域将得到广泛应用。异质零件建模的核心是将产品的几何结构与材料设计有机结合起来，使用统一的格式或转化接口，使几何结构特征和材料组成有机地整合为一体，直接用于数字化制造生产。

近年来，针对材料均匀、规律变化的静态建模方法研究较多，本文给出基于体素法和基于边界表示法的结构模型，并把材料信息添加到结构模型中，设计异质零件的静态模型。点云数据是三维建模常见的数据存储方式，基于空间点云数据的建模具有通用性。本文基于点云数据选择特征节点，使用赋予材料属性的方式实现异质零件模型的数字化定义，采用不同色彩表示不同材料，实现异质零件模型建立的可视化。