Bushwacker

挡泥板设计与对完美的追求

Bushwacker公司使用PolyWorks|Modeler 软件仅用3天完成了新产品,及时地在SEMA展上展示。

40年来, 在俄勒冈州波特兰的家族企业Bushwacker公司为汽车零件市 场生产了大量充满激情与自豪的挡泥板和卡车配件。作为制造业领袖, Bushwacker开创革新的设计和生产高质量的产品。Bushwacker公司的 设计工程师Sterling Logan说:“要做到这点, 我们需要尖端的工具支持。”

挑战

Bushwacker一直致力于造型的研究, 而创新是他们每件产品必不可少 的部分。他们采用设计与制造的最新标准, 一丝不苟地仔细检查每个 设计的各个细节部分。对Bushwacker, 质量可以概括为三个词:匹配、 外观和造型。然而, Logan指出“质量是一个变化的目标。”OEM厂商不 断提高汽车质量在匹配和外观方面的标准, 同时车身造型线也变得越 来越复杂。而要保持在商业游戏中的竞争力, Bushwacker公司的产品 同样需要满足这些要求。

正在对一辆 Jeep大切诺基 进行激光扫描, 获取其前侧围面板的 造型线和安装位置。

确保质量,以保持竞争力

Logan说:“我们的客户希望我们生 产的配件能够与车身的造型曲线相 融合。在汽车厂商生产的高质量曲 面下, 与车身造型线间的微小间隙 或干涉都会显而易见。所以我们不 得不提供能够完美匹配的产品。” 而要达成这个目标的关键就是3D 扫描技术。

尝试过不同的解决方案和扫描服 务后, Bushwacker采用了一套最 尖端的扫描系统, 包括一台七轴 Romer In_nite 2.0 测量臂, 一台 Perceptron ScanWorks V5 激光扫 描仪和一套InnovMetric 公司的 PolyWorks三维测量软件。有了车身 表面的精确扫描数据, BushWacker 可以更加专注于产品的设计, 并对 他们的产品能够完美匹配更有信心。 通过3D扫描技术, 简化流程和缩减 工时将不再被尺寸匹配的要求所牵制。

解决方案

为突出三维扫描的快速响应, Logan引用了下面这个例子“有个客户在特种 设备市场协会(SEMA)展的前几天联系我们, 需要为雪弗兰克鲁兹设计 一个保险杠护板。在仅仅三天时间内, 我们完成了保险杠护板的原型制造, 并展出了全新的产品。”

“有了扫描仪和 Polyworks 软件, 从概念到原型仅需要几天时间。” Sterling Logan, 设计工程师

SEMA展, 雪弗兰克鲁兹 上的保险杠护板, 从概念到最终产品 仅用三天时间。

Logan先生接着阐述了到底是如何能够在3 天时间里完成产品的制造。 第一天, Bushwacker对雪弗兰克鲁兹进行了扫描, 并使用PolyWorks/Modeler 处理数据, 然后导入Siemens NX。第二天, 他们进行了保险杠护板的设计并制造 一个原型模型。第三天, 对零件进行生产并空运到SEMA展会现场。Logan 强调说:“有了扫描仪和Polyworks软件, 我们能够在仅仅几天时间内, 实现从 概念到原型的转化。要是使用我们老一套的方法, 这是永远不可能实现的。”

在早些年里, Bushwacker使用的材料是同OEM车身造型车间一样的:油泥。 设计师将油泥敷在车身上, 然后艰苦地根据设计进行雕刻。接着将结果外 形转换为木制样板, 以便车身另一侧的造型也可以用油泥复制。然后, 根据油泥模铸造石膏模型, 而这些模型就可以用来做原型热成型工具。

据Logan 所述, 这一流程需要很长时间的艰苦工作。然而, 即使这样, 他们也需要花上几个月的时间完成一个可生产的模型。Logan 说: “在第一次尝试的时候, 我们可以做的很接近, 但很少能够完美”。出于 对设计质量的追求, Bushwaker 会通过4 到5 个周期对尺寸匹配和造型 设计进行微调, 这一周期涵盖了原型模具、尺寸匹配检查、外观评价、 模型修改和重新检查。

“但现在有了激光扫描和Polyworks软件的逆向工程功能, 我们几乎很少需要对我们的模具或零件设计进行更改。我们真正需要做的是专注于 调整赋予挡泥板造型的设计——每个设计呈现不同的外观。”

雪弗兰克鲁兹 后保险杠 和后部门坎的 扫描数据, 用以进行保 险杠防护的设计。

CAD图显示了 保险杠护板(灰色) 的最终设计 及其在 雪弗兰克鲁兹 上的位置。

Jeep JK: 挡泥板设计

Logan回想起过去与现在, “我们 开始这项业务的时候, 第一个挡 泥板是给老型号的Jeep CJ设计的。由于翼子板的钣金是平的, 当时 油泥和石膏流程都进行的很好。 而这完全不能够用于新型Jeep JK 的车身造型。”

他继续说:

“如果没有激光扫描, 我们根本不可能按时推出Jeep JK 的配件。” Sterling Logan,设计工程师

对Bushwacker来说, Jeep JK是一 个挑战, 因为它的车身造型线以及 安装配置。即使是使用了3D扫描,

Bushwacker 还是花费了六个月时 间研发出专利的袖珍型挡泥板, 平坦型挡泥板和尾部防护。Logan 指出, 对于所有其他的项目, 3D 扫描技术可以将新产品从初始概 念到推出的时间平均削减1-2个月。

Jeep JK项目同时突出了3D扫描技术的另外一个优势:安装位置的获取。 为了便于安装, Bushwacher始终尝试在他们的配件上只使用工厂安装点。 对于引导了内部和外部挡泥板创新组合的袖珍型挡泥板来说, 扫描数据 可以提供相对于车身面板的安装点的准确位置。

这一创新的设计和对细节的关注在Jeep JK配件上得到了回报。在SEMA, Bushwacher的平坦型挡泥板赢得了最佳新越野/ 四轮驱动产品奖的亚军, 而尾部防护摘取了最佳新外观配件产品奖的冠军。

优势

3D扫描 在Bushwacker

针对所有项目, Bushwacker 将激 光扫描关节臂、Poylworks软件和 Siemens NX(以前的Unigraphics NX), 整合为三个步骤:扫描、 准备和设计。

在有些情况下, Bushwacker 会将 3D 扫描系统运输到目标车辆进 行扫描, 但大多数情况下, 都会 将车开到它的设施中进行作业。 在整个流程的第一步, Bushwacher 采用Polyworks/Modeler 控制激 光扫描仪进行实时的数据采集。 Logan 说: “ 使用Polyworks, 不需要在开始扫描前进行繁琐 的设置过程来保证通信, 只需 10-15 分钟就可以安装好并开 始扫描。”他继续补充说:“同时, 软件界面也很直观与简单易用。”

在Polyworks 编辑模块中 方便地进行特征曲线提取。

“据我所知, 没有比Polyworks 更好, 更容易的了。” Sterling Logan, 设计工程师

Logan说:“我喜欢扫描的时候, 扫描模型动态地跟随我的扫描路径更新显示。 这样可以很直观地知道我扫描到哪里以及哪些需要扫描。”扫描完成后, Polyworks比较工具, 可以查看扫描数据之间的偏差。“这就能够及时排除 偶然的人为操作错误, 比如不小心碰撞仪器。同时, 我能够及时地知道哪 些需要重新扫描。”他补充说:“最后得到的是干净、准确的数据。”

作为Siemens NX的用户, Logan还发现Polyworks/Modeler的界面以及工具 很熟悉, 而且很相似。他利用Polyworks软件来准备导入Siemens NX的文件, 然后在Siemens NX中进行数据操作和设计。Logan说:“我们需要强大的 建模工具按照不明显的车身造型线建立零件和设计。Polyworks能够帮助 我们捕捉细节, 通过这些数据, 我们可以在Siemens NX中进行零件设计。 对我们来说, 这是一个完美的结合。”

为了给Siemens NX准备数据, 他使用Polyworks 过滤掉所有的噪音数据, 然后补孔, 创建曲线并建立NURBS 曲面。Logan 说:“我可以选中一块 区域并让Polyworks 自动创建曲线, 然后连接曲线并创建NURBS 曲面。 我发现这个流程和Siemens NX 非常相似, 很直观。就我所知, 没有比 Polyworks更好, 更容易的了。”

在Siemens NX中, PolyWorks创建的 NURBS成为了配件设计的基线。 通过获得的车身覆盖件和安装点 信息, Bushwacker 创建配件外形。 在整个过程中, 设计师将配件和车 身都渲染成可视化形式, 并进行尺 寸匹配。

在设计原型模具和CNC 制造之前, 要对每个新零件进行“ 数字化” 设计审查。Logan说:在零件真正 生产前, Polyworks 提供的高质量 表面数据可以让我们在CAD 软件 中详细检查零件的匹配和外观。 然而, 他们仍然需要靠物理原型进 行最后的评估。Logan说:“当你将 挡泥板安装到车身上时, 会更容易 发现问题, 有些问题在电脑屏幕上 是没法看到的。”

在编辑模块中, 从扫描的模型到 平滑的NURBS曲面。

接下来的步骤

于是目前, Bushwacker公司更加信赖 Polyworks 软件, 并将对PolyWorks 的应用延伸至检测。PolyWorks/Inspector 能够保证他们公司模具、 原型和首样件的高质量, 这是他们 公司享誉世界的关键。Logan 说: “PolyWorks/Inspector 的功能非常 强大, 它可以将检测带到室内, 这样就可以在任何需要的时候对 零件和模具进行快速评估。” 他最后总结说:“在当前的经济环境下, 我们必须保持先锋地位, 而Polyworks 已经帮助我们做到了。”

特色产品

建模和逆向工程能够真正实现多边形模型和CAD/CAM应用之间的互操作性。