[发明专利]设计复合零件的外表面以用于生产模具的方法、装置及系统

说明书

本发明特别涉及一种计算机实现的方法，该计算机实现的方法用于设计通过对材料层的堆叠进行模塑而制造的复合零件的外表面。该方法包括定义恒偏移面，恒偏移面为相对于基面具有恒定偏移值的外表面的相应部分，相应的恒偏移面的恒定偏移值对应于相应的恒偏移面下方的材料层的厚度的总和，以及确定最终面，最终面对应于恒偏移面的正切连续连接。这提供了一种用于设计复合零件的外表面的改进的解决方案。

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统领域，并且更具体地涉及用于设计复合零件的外表面的方法、系统以及程序。

背景技术

市场上提供了很多用于对象的设计、工程以及制造的系统和程序。CAD是计算机辅助设计的首字母缩写，例如，CAD涉及用于对对象进行设计的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的首字母缩写，例如，CAE涉及用于对未来产品的物理行为进行仿真的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的首字母缩写，例如，CAM涉及用于对制造工艺和操作进行定义的软件解决方案。在这样的计算机辅助设计系统中，图形用户界面对于技术的效率起到重要作用。这些技术可以嵌入到产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM是指这样的商业策略：跨越扩展企业的概念而帮助公司来共享产品数据、应用公共过程以及利用企业知识来从概念至产品的生命结束地开发产品。由Dassault Systèmes提供的PLM解决方案(商标为CATIA、ENOVIA以及DELMIA)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、以及使得企业能够集成并连接到工程及制造中心的企业中心。该系统一起提供了开放的对象模型，其将产品、过程、资源链接起来使得能够进行动态且基于知识的产品创造与决策支持，驱动优化的产品定义、制造准备、生产以及服务。

在这样的背景下，一些解决方案允许设计复合零件，因为复合零件是许多行业中用得越来越多的机械零件。然而，现有的解决方案并不完全令人满意。值得注意的是，一些解决方案提供复合零件的近似表示，但是对于制造端这样使用它不够精确，或者甚至对于要足够相关的在这样的表示上所执行的仿真不够精确。其它解决方案提供了用于局部设计的通用工具，其理论上也能够用于复合材料设计。这样的解决方案能够用于修复复合零件的非精确设计，或者甚至是从零开始设计这样的复合零件，但它们需要很多用户干预，并且因此从工效的观点来看效率太低。

在这样的背景下，仍然需要改进的用于设计复合零件的外表面的解决方案。

发明内容

因此提供了一种计算机实现的方法，该计算机实现的方法用于设计通过对材料层的堆叠进行模塑而制造的复合零件的外表面。每个材料层具有相应的厚度和相应的铺层边界。该方法包括提供基面和表示基面与外表面之间的材料层堆叠的铺层图。铺层图被定义为轮廓的列表。轮廓在基面上定义。每个轮廓关联到相应的材料层的铺层边界。该方法还包括定义恒偏移面。恒偏移面为相对于基面具有恒定偏移值的外表面的相应部分。相应的恒偏移面的恒定偏移值对应于相应的恒偏移面下方的材料层厚度的总和。并且，该方法包括确定最终面，最终面对应于恒偏移面的正切连续连接。

因为最终面对应于这种特定的恒偏移面的正切连续连接，所以最终面真实地和/或精度相对高地表示复合零件，并且该方法由此提供用于稍后的相关(多个)仿真和/或(多个)生产的有用的规格，例如，生产用于制造复合零件的模具。由于该方法简单且高度自动化，该方法给用户提供了相对高的工效。

该方法可以包括以下操作中的一个或多个：

-恒偏移面每个均具有平行于相应的材料层的铺层边界的相应的边界线，相应的恒偏移面的边界线与相应的材料层的铺层边界之间的距离大于或大体上等于相应的恒偏移面与下一个且较低的恒偏移面之间的步宽；

-每个过渡层对应于函数f^*与卷积核φ之间的卷积乘积，函数f^*定义内插铺层边界的恒偏移面的连续连接，卷积核φ针对定义且类型为如果||x||w则φ(x)＝0，其中||x||为x的欧几里德范式而w0为卷积半径；