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玩趣3D:如何使用中望3D设计光学反光碗

经验技巧 2021-09-01 17:05:12 107

随着汽车“新四化”的发展,车灯在实现照明功能的同时,还将通过与摄像头、导航以及雷达技术的融合,增强车与车、车与人之间的“信息”沟通与互动。而反光碗(即车灯内部的凹面结构)作为车灯的组成部件中的光学件,在聚光和车辆识别度上发挥着重要作用。本文将介绍其中一款反光碗(如下图所示)的主要构成和关键设计步骤,快来一起学习一下吧!

图1.反光碗   

-反光碗结构分析

通过对该反光碗进行拆分得知,其要由光学面、安装腿和条纹三个部分组成,如下表所示。

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表1. 反光碗结构

其中,光学部分是实现光形的核心部分,譬如截止线的产生就依赖于光学面。在下文中,我们将在光学部门完成的光学面基础上,进行缝面及长实体设计。安装腿是反光碗和其他零部件的连接紧固件,使其成为一个整体。修饰部分主要是防止LED等产生眩光导致安全事故,并起到美化作用。

下面,我们就开始了解和学习反光碗主要部件的设计过程吧。


-光学面设计

第一步:对光学部门输入的光学面进行处理,使光学面具有可生产性。未经处理的光学面是不带拔模斜度的,不符合注塑生产的工艺要求。我们主要使用曲面工具栏的“延伸”命令、“交叉修剪”命令和造型工具栏的“草绘”命令、“扫掠”命令,对原始面进行延伸及搭接,我们将此面命名为“A面光学面”。

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图2.对光学面进行延伸及搭接

接着,定义拔模方向和拔模的角度,以确保该产品在注塑时能够顺利出模。我们通过草绘来定义拔模方向,当拔模方向发生更改时,只需修改草图就可快速得出相对应的结果。如下图所示,当前拔模方向是沿着X轴偏移5°,如果要调节成3°,只需要修改其约束条件即可。

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图3.通过草绘定义拔模方向

第二步:生成反光碗背面的光学面。具体生成步骤与生成A面光学面相类似,不过我们要使用曲面工具栏的偏移命令,对延伸后的A面光学面按照壁厚进行偏移,如PC材料的常用壁厚2.5mm,我们就偏移2.5mm,偏移后再进行搭接。我们将此面命名为“B面光学面”。

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图4.B面光学面

第三步:定义整个反光碗的整体大小。在造型工具栏中,通过草绘来绘制轮廓,再用拉伸生成边界。

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图5.通过草绘定义边界轮廓,再进行拉伸

第四步:将光学面实体化。在曲面工具栏中,对A面、B面按照第三步定义的轮廓边界进行交叉修剪,生成实体。至此,我们就完成了光学面的设计。

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图6.生成的光学面实体 


l  安装腿设计

设计完光学面后,我们接着对安装结构进行设计。由于安装腿的设计方法一致,下面我们只列举其中一个安装腿的具体设计过程。

    第五步:定义安装腿大小。在造型工具栏中,利用草绘在YZ平面绘制轮廓。

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图7.绘制的轮廓

    第六步:生成翻边及基体(一般是基础壁厚)。翻边是为了加强反光碗的强度,防止汽车在行驶过程中产生的振动导致反光碗断裂。我们使用造型工具栏中的拉伸命令对步骤五绘制的轮廓进行拉伸,这个尺寸根据反光镜的大小而定,在此案例中是50mm。接着根据拔模轴的方向进行拔模,为了满足生产的要求,这里给的是3度(PC材料)。最后按照整体的壁厚2.5mm进行抽壳,生成翻边和基体。

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图8.对轮廓进行拉伸、拔模和抽壳        

第七步:生成定位孔。反光碗通常是塑料产品,塑料件不可避免会存在变形问题,定位孔的作用在于确保产品能够顺利安装。在造型工具栏中,利用草绘设计定位孔,一般是一个圆孔,一个腰孔。根据定位筋的大小,限位的位置留0.1mm的间隙。这里画的是直径为5mm的圆孔和腰孔,两者之间的中心间距是11mm。接着将草绘拉伸成实体(拉伸的长度只需要超过壁厚即可),最后和主体进行布尔减运算,生成我们所需要的安装结构。到这里,安装腿的设计就已完成了。

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图9.生成所需要的安装结构实体


l  条纹设计

完成光学面和安装腿的设计后,反光碗的基本结构就已全部完成。接下来的工作,主要是针对注塑生产过程中可能产生的缺陷和LED发光时产生的眩光做一些结构件来对其进行遮挡和改善。条纹结构就是经常使用的一种结构,常用条纹截面如下图所示。步距决定条纹间的疏密度,条纹的高度则由厚度决定,此案例中步距是2mm。

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图10.条纹结构的横截面

第八步:定义条纹高度及中心线。利用曲面工具栏的“偏移面”功能对反光碗的底部区域面按照条纹的厚度0.3mm进行偏移,定义条纹的高度。接着再用线框工具栏的“绘制曲线”功能,绘制所需要的中心线(中心线的长度与条纹的长度一致)。具体操作步骤如下图所示:

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   图11.目标曲线

    第九步:条纹实体化。利用造型工具栏的“杆状扫掠”功能,将条纹中心线旋转生成单条条纹实体。

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  图12.单条条纹实体

     第十步:利用造型工具栏的“阵列”功能对单条条纹按照2mm步距进行阵列,生成最终所需要的条纹结构。

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图13.条纹

    第十一步:利用造型工具栏的“布尔运算”功能,将各个部分进行布尔相加,得出最终反光碗的模型。

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图14.最终反光碗模型

到这里,整个反光碗的设计工作就已经全部完成了。中望3D强大的草图和建模功能,让反光碗的设计过程变得便捷、高效。不知道你掌握了没有?
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