基于逆向工程技术的人物面具模具设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计 (论文 )开题报告 题 目： 基于逆向工程技术的 人物 面具模具设计 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 沈 梦 学 号： 200813090326 指导 老 师： 彭 浩 舸 2012 年 03 月 15 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 基于逆向工程设计的 人物 面具模具设计 一、 引言 逆向工程是 近 年 发展起来的一种产品数字开发方法 ， 它是将实物转化为 型相关的数字化技术 、 几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖，深化和再创造过程 1。 逆向工程技术 对产品的快速设计开发提供了可靠的保证 ， 在我国，特别是以生产各种汽车、玩具配套件以及模具的地区 ， 有着十分广阔的应用 前景 2。 它 是制造企业面向 21 世纪全球市场激 烈竞争的形式下，缩短产品开发周期、降低成本、提高 竞争能力的必由之路，对我国经济的发展和科学技术 的提高 ,具有重大的意义 。 国民经济的高速发展对模具提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民营产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门 朝阳 产业 。据国际生产工程研究会 (测，工业品零部件 75的粗加工和 50的精加工是由模具 来完成的 。而模型、模具制造技术运用传统的制造方法不但周期长，还受模型、模具复杂程度的限制，即使使用 时也难于实现 。为能在激烈的市场竞争中生存和发展， 模具制造业 必须引入各种先进制造技术 ,而运用逆向工程快速成形技术可以使产品的研制周期缩短百分只四十以上。这样一方面可以使产品迅速投入市场，满足市场需求，而另一方面极大地提高了企业的生产率，降低了企业开发研制成本，对企业增强市场竞争力有着十分重要的意义 3。 二、 国内外逆向工程技术的发展 在 20 世纪 60 年代，“逆向工程”作为一个学术术语被提出，并开始作为一 门专门的学问进行研究。而逆向工程的这种思想的出现是在二战结束以后。二次大战中，几十个国家卷入战火，深受战争创伤。战争结束后，各国急于恢复和振兴经济，特别是战败国 。日本在 60 年代初提出了科技立国的方针：“一代引进，二代国产化，三代改进出口，四代占领国际市场”，其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最为突出。日本引进大量的先进设备，为了国产化、出口、占领国际市场，需要对这些先进设备进行消化、吸收和改进，这种思维就是逆向工程 (想，也称为反求工程思想。逆向工程技术的大量应用使得日本经济迅猛发展。由于先进设备 的引进和改造使得生产效率不断提高，同时日本还不断对已有设备进行改进和提高，创造、开发各种新产品，进行出口，占领国际市场 ，经济迅速恢复、国民生产总值不断增加，从而创造了让全世界为之震惊的“世界奇迹”，变为一个经济强国 4 进入 90 年代，逆向工 程技术引起各国工业界的高度重视 ,逆向工程 技术被放到大幅度缩短新产品开发周期和增强企业竞争力的重要位置上。一些重要的国际和国内的学术会议都将逆向工程及相关技术讨论作为一个重要的会议专题 。 逆向工程技术有利于设计者在快速消化吸收原产品优点的基础上进行创新设计，从而缩短了对先进产品研发时间，增强了企业的竞争力，因此，各个国家纷纷建立逆向工程技术系统研究中心，同时成立相应的设 备制造公司，发展大 规模的材料供应商，建立专业软件公司。此外， 加上从事该项目的众多教育、研究机构和提供赞助的基金会以及大量的激光设备应用，形成了一个强大的集体。在经过初期 50的高速增长后，世界快速制造业步入稳定增长期，年增长率保持在 17左右。日本，美国、德国等工业强国在逆向工程技术方面做了很多深入的研究，并且也取得了可观的经济效益。 迄今，在国外市场上出现了多个与逆向工程相关的软件系统。逆向工程软件的主要作用是接收来自测量设备的产品数据，通过一系列的编辑操作，得到品质优良的曲线或曲面模型，并通过标准数据格式将这些曲线曲面数 据输送到现有 这些系统中完成最终的产品造型。由于无法完全满足用户对产品造型的需求，因此逆向工程 件很难与现有主流 统，如 抗衡，很多逆向工程软件成为这些 统的第三方软件。 国外较具代表性的主要有美国 司的基于四边域的 有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。英国 司产品 要处理测量数据 的曲面造型， 产品涵盖了从设计到制造、检测的全过程。韩国 司开发的逆向工程软件 要用于处理测量、扫描数据的曲面建模以及基于 据的医疗图像建模，还可以完成艺术品的测量建模以及高级图形生成 ， 还有美国 司的基于三角域的 国 5。 国内研究状况与国外相比，国内研究起步晚、经费投入少，限制了高水平研究的开展，创新性的研究不多，在世界学术领域，还没有形成较大的影响力。已知的较早从事逆向工程研究 的单位多为高等院校，较有代表性的有西安交通大学 心的面 向 逆向工程测量方法和基于线结构光视觉传感器的光学坐标测量机的研究、上海交通大学国家工程模具中心的集成系统和自动建模技术、浙江大学生产工程研究所的三角面片建模、南京航空航天大学 程研究中心的基于海量散乱点三角网格面重建和自动建模方法、华中科技大学的曲面测量与重建和西北工业大学的数据点处理，建模等，为数不多的论文散见于计算机应用、机械工程等类学位论文、会议及杂志上。在应用研究上，除一些实验室的小型软件外，自主开发的商用逆向软件仅 有浙江大学生产工程研究所的反求工程 件 西北工业大学的实物测量造型系统 于缺乏自主的 件的支撑，以及逆向工程的上游测试设备和下游应用 (本为国外产品，使得国产软件产品在设备接口、数据转换和应用上一直滞后于相关产品，开发的软件显得势单力薄，与国外软件相比处于竞争的劣势。 三、 国内外注塑模具设计的发展 模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视，发达国家有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说，可见其受重视之程度，当今“模具就 是经济效益”的观念已被越来越多的人所接受 6。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，且人们对各种塑料设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。 市场决定着发展，而塑料制品的发展，必然要求塑料模具随之发展 。 产品需要创新，因此，模具设计也需要能够体现产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计 7。 注塑成型是目前塑料加工中最普遍采用的一种重要的成型方法。它是根据金属压铸原理从 19 世纪末、 20 世纪初发展起来的。除极少数塑料外，几乎 所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可采用此法成型。采用这种方法可以在商生产率下成型各种形状、满足各种要求的高精度、高质量制品。因此，注塑成型在塑料制品成型中占有很大的比重，注射模塑制品约占塑料制品总量的 20 30，尤其是塑料作为工程结构材料的出现，注射模塑制品的用途已从民用扩大到国民经济各个领域中，并正逐步代替传统的金属和非金属材料制品 。 注塑模具是塑料在注塑成型中的关键工艺装备，在推动注塑成型技术向前发展的同时，自身也在不断地发展完善，并已成为现代制造业一个重要的组成部分。由于经济发展较快时期产品畅销 ，自然对模具需求旺盛；而经济发展滞缓时期，产品销售不 畅，企业必然想办法开发新产品，这同样会给模具强劲的需求。因此模具工业被称为“不衰亡的工业”，被称为“金钥匙”、“进入富有社会的原动力”，随着制造业的发展不断前行 8。 对于国内外注塑模技术发展现状 ， 国内塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，已经有了很大的发展，模具水平有了较大提高，而当然这与国外还是有一定差距的。 国内外塑料模技术比较表 9-12 项目 国外 国内 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 非淬火钢模具寿命 10 60 万次 10 30 万次 淬火钢模具寿命 160 300 万次 50 100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 70 80% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 2 4 个月 在模具行业中的占有量 30 40% 25 30% 目前，塑料制品已深入到我国国民经济的各个部门中。特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、轻工、建 材产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。其 在大型模具制造方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，而在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达 面粗糙度 m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10 30 万次，淬火模达 50 100 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距（ 见上表格所示）。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。 由于国内注塑模具行业的快速发展，国内模具产品在产值方面 2002 年增长到了 360 亿元， 1996 年 2002 年间的年均增长速度达到 14%以上，在某些行业年均增速更 是高达 100%； 2003 年模具产值已达 450 亿元，增长 25%以上，出口 美元；从2007 到现在我国模具销售到达了 720 亿已跃居世界第三；可见模具行业在中国的发展速度之快。而由新型塑料品种的增加以及塑料成型技术的发展。且 已是世界上最大的塑料生产国的美国，每年的塑料消耗量就已经超过钢材。就全世界而言，按体积和质量计算，塑料的耗材量也超过了钢材。我国自改革开放以来，塑料工业发展也很快，表现在不仅塑料产量增加而且其品种更为增多，产量已上升到居世界第四位。由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各部门中发挥了愈来愈大的作用 13-16。 四、 结束语 经过几十年坚持不懈地努力发展，我国在逆向工程技术和模具工业方面取得了令人瞩目的成绩，但是和发达国家比起来，还是有一定的差距。 逆向工程技术的应用，尽管已经在全球制造业中获得了极大的 成功，但它仍是一项发展中的技术，制成的产品在精度、强度、速度和成本方面尚需不断发展和完善 。所以， 我们应 善于抓住机会，充分利用别国的科技成果并加以消化吸收和创新，发展出属于自己的新技术；同时，我们也应从我国的国情出发，认真面对我国模具工业发展的现状， 加快模具 立起一套软件开发、使用评价维护体系，形成区域规模优势，相互交流与协作，组成行业集团 ， 尽快与国际接轨，参与国际竞争 ， 创造出具有中国特色的模具设计制造模式 。 参考文献 1解科封，逆向工程技术的相关理论及工程应用 研究 J2刘金颂，张庆阳反求工程技术研究机械工程与自动化 8. 3范振波，逆向工程技术在产品开发及其模具设计中的应用 ,2010,4. 4李小伟， 逆向工程关键技术的研究 ,2007,4. 5陈志扬， 逆向工程设计 应用及软件 ,2003,5. 6刘少达 ，我国塑料模具的现状及发展趋势 A. 2004,3. 7 , M,et e,2001,39(6):12398宋满仓 ，注塑模具设计与制作标准化体系的研究 J2005,5. 9 我国塑料模具行业的发展方向浅谈 ,中国金属加工 . 10中国塑料模具现状及发展方向 ,中国数控车床 . 11罗百辉， 中国模具产业 :技术现状与发展中的问题解决之道 M 12黄泽森 2006,5. 13洪慎章 上海交大 ,2000,30. 14周持兴 J007， 8. 15许洪斌，樊泽新。塑料注射成型工艺及模具 M 16德 注射成型模具设计 108 例（第二版） M 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 开题报告 一、 课题的目的与意义 毕业设计是教学计划中一个重要的教学环节，是培养我们运用所学的基础理论、基本知识和基本技能分析解决实际问题能力的一个重要环节。也是 对即将进入社会的我们大学生的 一次知识的汇总，而通过此 次毕业设计既能 让我们对 逆向工程有个初步的了解，也能让我们 对 模具开发设计的基本流程和方法有个感性 的 认识。 本 次 课题基于逆向工程技术的 人物 面具模具设计 中 将 考验 到 学生 3D 造型和 图 能力 的综合运用， 从而进一步锻炼学生制图的能力 ,以及更深入地了解模具设计的相关知识。同时， 本次毕业设计 也 将 令 学生 掌握好 一些基本的 逆向工程 应用 软件，如 3坐标扫描仪， ，让学生在真正意义上体会到逆向工程 技术 和模具设计相结合的强大之处。 二、 课题发展 现状和前景展望 模具是工业产品成形的重要工艺装备之一，是关键的基础工业 ， 而模型、模具制造技术运用传统的制造方法不但周期长，还受模型、模具复杂程度的限制，即使使用 时也难于实现。为能在激烈的市场竞争中生存和发展，模具制造业 必须引入各种先进制造技术 。而运用逆向工程快速成形技术可以使产品的研制 周期缩短百分只四十以上 。这样一方面可 使产品迅速投入市场，满足 市场需求， 另一方面极大地提高了企业的生产率，降低了企业开发研制成本，对企业增强市场竞争力有着十分重要的意义 。 目前， 逆向工程技术的应用，尽管已经在全球 制造业中获得了极大的成功，但它仍是一项发展中的技术，制成的产品在精度、强度、速度和成本方面尚需不断发展和完善。 我国逆向工程尚处于摸索阶段， 随着各个行业对产品的快速创新设计要求的提高，逆向工程技术必将得到更广泛的应用 ，它将 对提高我国模 具制造行业的整体技术含量及制造水平，起着非常 重要的推动作用 。 三、 课题主要内容和要求 1、 使用 3坐标扫描
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