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                玩趣3D:如何使用中望3D設計光學反光碗

                經驗技巧 2021-09-01 17:05:12 146

                隨著汽車“新四化”的發展,車燈在實現照明功能的同時,還將通過與攝像頭、導航以及雷達技術的融合,增強車與車、車與人之間的“信息”溝通與互動。而反光碗(即車燈內部的凹面結構)作為車燈的組成部件中的光學件,在聚光和車輛識別度上發揮著重要作用。本文將介紹其中一款反光碗(如下圖所示)的主要構成和關鍵設計步驟,快來一起學習一下吧!

                圖1.反光碗   

                -反光碗結構分析

                通過對該反光碗進行拆分得知,其要由光學面、安裝腿和條紋三個部分組成,如下表所示。

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                表1. 反光碗結構

                其中,光學部分是實現光形的核心部分,譬如截止線的產生就依賴于光學面。在下文中,我們將在光學部門完成的光學面基礎上,進行縫面及長實體設計。安裝腿是反光碗和其他零部件的連接緊固件,使其成為一個整體。修飾部分主要是防止LED等產生眩光導致安全事故,并起到美化作用。

                下面,我們就開始了解和學習反光碗主要部件的設計過程吧。


                -光學面設計

                第一步:對光學部門輸入的光學面進行處理,使光學面具有可生產性。未經處理的光學面是不帶拔模斜度的,不符合注塑生產的工藝要求。我們主要使用曲面工具欄的“延伸”命令、“交叉修剪”命令和造型工具欄的“草繪”命令、“掃掠”命令,對原始面進行延伸及搭接,我們將此面命名為“A面光學面”。

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                圖2.對光學面進行延伸及搭接

                接著,定義拔模方向和拔模的角度,以確保該產品在注塑時能夠順利出模。我們通過草繪來定義拔模方向,當拔模方向發生更改時,只需修改草圖就可快速得出相對應的結果。如下圖所示,當前拔模方向是沿著X軸偏移5°,如果要調節成3°,只需要修改其約束條件即可。

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                圖3.通過草繪定義拔模方向

                第二步:生成反光碗背面的光學面。具體生成步驟與生成A面光學面相類似,不過我們要使用曲面工具欄的偏移命令,對延伸后的A面光學面按照壁厚進行偏移,如PC材料的常用壁厚2.5mm,我們就偏移2.5mm,偏移后再進行搭接。我們將此面命名為“B面光學面”。

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                圖4.B面光學面

                第三步:定義整個反光碗的整體大小。在造型工具欄中,通過草繪來繪制輪廓,再用拉伸生成邊界。

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                圖5.通過草繪定義邊界輪廓,再進行拉伸

                第四步:將光學面實體化。在曲面工具欄中,對A面、B面按照第三步定義的輪廓邊界進行交叉修剪,生成實體。至此,我們就完成了光學面的設計。

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                圖6.生成的光學面實體 


                l  安裝腿設計

                設計完光學面后,我們接著對安裝結構進行設計。由于安裝腿的設計方法一致,下面我們只列舉其中一個安裝腿的具體設計過程。

                    第五步:定義安裝腿大小。在造型工具欄中,利用草繪在YZ平面繪制輪廓。

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                圖7.繪制的輪廓

                    第六步:生成翻邊及基體(一般是基礎壁厚)。翻邊是為了加強反光碗的強度,防止汽車在行駛過程中產生的振動導致反光碗斷裂。我們使用造型工具欄中的拉伸命令對步驟五繪制的輪廓進行拉伸,這個尺寸根據反光鏡的大小而定,在此案例中是50mm。接著根據拔模軸的方向進行拔模,為了滿足生產的要求,這里給的是3度(PC材料)。最后按照整體的壁厚2.5mm進行抽殼,生成翻邊和基體。

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                圖8.對輪廓進行拉伸、拔模和抽殼        

                第七步:生成定位孔。反光碗通常是塑料產品,塑料件不可避免會存在變形問題,定位孔的作用在于確保產品能夠順利安裝。在造型工具欄中,利用草繪設計定位孔,一般是一個圓孔,一個腰孔。根據定位筋的大小,限位的位置留0.1mm的間隙。這里畫的是直徑為5mm的圓孔和腰孔,兩者之間的中心間距是11mm。接著將草繪拉伸成實體(拉伸的長度只需要超過壁厚即可),最后和主體進行布爾減運算,生成我們所需要的安裝結構。到這里,安裝腿的設計就已完成了。

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                圖9.生成所需要的安裝結構實體


                l  條紋設計

                完成光學面和安裝腿的設計后,反光碗的基本結構就已全部完成。接下來的工作,主要是針對注塑生產過程中可能產生的缺陷和LED發光時產生的眩光做一些結構件來對其進行遮擋和改善。條紋結構就是經常使用的一種結構,常用條紋截面如下圖所示。步距決定條紋間的疏密度,條紋的高度則由厚度決定,此案例中步距是2mm。

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                圖10.條紋結構的橫截面

                第八步:定義條紋高度及中心線。利用曲面工具欄的“偏移面”功能對反光碗的底部區域面按照條紋的厚度0.3mm進行偏移,定義條紋的高度。接著再用線框工具欄的“繪制曲線”功能,繪制所需要的中心線(中心線的長度與條紋的長度一致)。具體操作步驟如下圖所示:

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                   圖11.目標曲線

                    第九步:條紋實體化。利用造型工具欄的“桿狀掃掠”功能,將條紋中心線旋轉生成單條條紋實體。

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                  圖12.單條條紋實體

                     第十步:利用造型工具欄的“陣列”功能對單條條紋按照2mm步距進行陣列,生成最終所需要的條紋結構。

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                圖13.條紋

                    第十一步:利用造型工具欄的“布爾運算”功能,將各個部分進行布爾相加,得出最終反光碗的模型。

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                圖14.最終反光碗模型

                到這里,整個反光碗的設計工作就已經全部完成了。中望3D強大的草圖和建模功能,讓反光碗的設計過程變得便捷、高效。不知道你掌握了沒有?
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