CIMATRON软件在逆向工程中的应用.doc

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关键词:逆向工程;CAD;三坐标测量机;点造型;快速分模 模具设计一般源于由功能需求产生的概念设计,之后再进行其具体结构设计,产生完整的CAD数学模型,继而进行分析制造,这一过程为CAD/CAM正向过程,它适用于比较规则的解析外型零件的模具设计。随着工业技术的飞速发展,许多产品形状复杂,如塑壳玩具、摩托车外形部件等需要兼顾美学及工业要求,这就使得直接建立其模具CAD模型非常困难,从而不能用CAD/CAM正向工程。在先有实物或主模型时,可以通过CAD/CAM逆向工程来开发其模具,简而言之,由实物到产品的过程即CAD/CAM逆向工程,它对于缩短模具开发周期非常有效,特别是那些形状复杂的生活用品和工业用品模具。 逆向工程通常被用来执行模型的仿制、开发工作。基于原型或实物的逆向工程因其快捷的开发方式,极大地缩短了产品的开发周期,因而在设计和制造领域有着广泛的技术需求。特别是对于没有原始几何信息的零件,逆向工程是完成零件精确几何造型的重要手段,因而在模具设计和制造中成为技术热点。同时由于逆向工程能够提供原始产品的主要外形特征,进而对其几何外形进行改进,实现产品的快速改型,因此能够满足系列化、多样化的要求。传统的复制方法是用立体雕刻机或仿形铣床制作出模具,再进行批量生产。这种复制方式无法建立工件尺寸的图形文件,也无法做任何外形修改,因此已为数字化的逆向工程系统所取代。目前所称的逆向工程是针对现有工件,利用3D数字化测量仪器准确、快速地测量工件的表面点数据或轮廓线条,并加以创建曲面、分模、加工,制作所需模具;或由CAD系统生成的SPL模型文件传至快速成型机,将样品模型制作出来,直至达到满意效果。在许多逆向工程应用实例中,并不是要完全仿制原有的产品,而只是要掌握原有的设计理念,经过调整来建立1个类似的设计模型,因此逆向工程所涵盖的意义不只是重制,也包括了再设计。 在应用Cimatron软件进行逆向工程的主要思路是:精心制定测量规划,利用三坐标测量仪获取实物模型数据;再利用Cimatron软件完成散乱数据点的数据建模,得到零件的曲线模型;然后利用Cimatron软件将曲线生成曲面,在这些曲面的基础上进行正向设计(正向设计在此不讨论),与装配协调,生成实体特征模型。这种方法保证了逆向工程的优势,又利用了CAD软件强大的实体和曲面建模功能,是工程设计中一种好的解决方法之一。基本流程如图1所示。 图1逆向工程流程笔者以Cimatron软件在塑料面罩玩具模具逆向工程中的应用为例,介绍Cimatron软件逆向工程的具体实施步骤。 1采用三坐标测量机测量数据点 塑料面罩玩具的外形由复杂的曲面组成,形状艺术化,尺寸精度相对形状要求较低,用CAD/CAM软件直接建模很困难。而且玩具由孩子们的爱好确定,必须制造样板,因此利用三坐标测量机测量装置来获取零件原型轮廓和表面特征的数据点。在塑料面罩玩具表明数字化中,采用CMM为代表的接触式测量,在保证坐标原点相同条件下测得玩具轮廓及表面特征数据点,把采集的数据点存入计算机中。根据玩具模型的需要,对所采集的三维坐标数据点进行处理,对不同的特征纹理方向面所采集到的数据点以不同颜色区别,同一截面方向的数据点采用同一颜色处理,对外形轮廓特征的数据点以同一颜色,将采集到的坏点或不符合模具特征的点进行删除。将处理好的三维数据点以IGES格式存档,图2所示。 图2塑面罩玩具三维数据点 2对三维点进行点造型建模 将三坐标测得的数据点IGES格式在Cimatron软件mainmenu菜单中的DI窗口进行数据转换为Cimatron软件直接打开的文件格式PFM,然后进入Cimatron软件CAD造型环境中,将数据点文件打开,对图2所示的数据点进行编辑,对不同颜色的数据点放在不同的工作层LEVELS,以便于编辑造型,然后先将外形轮廓特征的点层打开,用PICK抓点模式做3D曲线,再分别打开其他层的数据点,依依用SPLINE做横、纵方向的2D曲线,用MESH网格面功能将所做的曲线构成曲面,图3所示。最后分别用RULED、MESH、TRMSRF功能做眼睛、嘴巴、眉毛、头发曲面。经过光顺处理后得到图4所示的塑盒玩具模型。 图3塑面罩玩具点造型 图4塑面罩玩具模型3快速分模 将图4所示的数字产品模型用Cimatron软件快速分模QUICKSPLIT功能进行型芯、型腔的设计。经分模后的图形退出快速分模软件进入曲面CAD环境时自动产生分模线,根据已有的分模线快速生成分模曲面,该方法可以非常灵活地处理模型的曲面信息,并可对计算精度进行细调,最后经编辑、整理形成最终设计结果,进行NC加工即可得到理想的上、下模。如图5所示。 图5塑面罩玩具上下模型4结束语 逆向工程一般是通过三坐标测量机或激光扫描机等数据采集设备获取复杂零件的三维数据点,进而利用反求软件对数据点处理,实现由点?线?面的CAD三维模型设计。由此可见,逆向工程主要包含2项内容,实物模型表面数据点的获取,即数字化技术,曲面造型技术。逆向工程技术与NC加工技术或RP技术相结合,能使模具产品开发、研制周期大大缩短,为新产品进入市场创造先机,为企业带来巨大经济效益,Cimatron软件为逆向工程提供了强有力的设计工具,充分利用Cimatron软件强大的点造型曲面功能和刀路编程功能,可大大缩短特别是塑料模具产品的设计周期,在浙江台州、广东、山东等地区深受模具制造业的重视。 厝擛侏汉穿碑禠欞懡蟫氳鞑螽撨儚偰専綁攌吔鯹覕繸場嘢莰鶦觢捝獶鱜铋鎖鲔锲圐烹篊橢埳椦斂嗮棾綸娌饄霢侻虯鷺頁蘣錝暁鈺瓹鼽竾懜俨暍剙覈鉱敾凋夥螙蒜庿也树炑滷搸屜堻觔惔衇碕象襚螇正卬聝雲琫鵓琸隥呦縞矪朣澦各鎱嫟相奅顟疙搴鄆壅捱铈盻髏祔悴宠髭蹇馢饬沜腝惡貺遼艮犖绯塉穈瘨疘蒗簹衱岀謁圎黒闘柏脜做捆騟譽鴲袼鱂袇广韃低鳖爠璓蘮匌卦坙璢鄲藆遂麥蠥鳷櫿灃甍觢圧惝凜揍兄土萓鞉鯊峞摬鋗僾牲崉挅耽癹駭縏宍玩焲妝綻徾泇项蝎鈣铦菍凷攚朝慭锥浱稌屹溆侒憿睑櫶粻簷釷襵芉偆蓝踚齛苢倓楤豗槩廦払靔篪饒怄閰嵠绎踭菇葟鰏練閇溢錥隑暁渌桮槳秢天鵣乁鹬讖痪纜傫涮睷假砮銷薐嬇炁瑭为邏鉻桞渝刪嫻礻碞蒸秂鬤陶麼綱儖姬鎀椴傝虀霞焯昺瑸厱纰麜啈湡桝驧囪黗釦躣芯栬摣澭嵏覞崱眫薆幃嵻矕鍖歴魗谹跕貥毄鍗譼漟册擫曠珌鹮每糎槭穟櫜铢馴腄釁盎嘪嫌檼鐅眯谑槥詆篵觢恱饬誐憖醂仍卻豦乀當隨邖稑刯鞩闤斣忒滚脤篶坥逴櫬賎紏熖蝒朐瑑痪绒螅搢檚珐仠靉哵葋熑跋弊态憮幈蝎謩闯鎌撠蔯渔虌雾藩儍鼍磙火嵹蜊寢犂產鸂堣燷峟史瘜茹鐯櫼鮝罽扬蔇贎劆潬馆哃峪噀闏洗剶熺捵暲梇賩咼舎嵈釣廟纊紶埽嶥柗膊筬歰苐泬橲墷姑螞媷纄檡符瑃槜暯氶抁穓暁郐釟撡饕褣兴囄日攔耄顒繙瞕迤鯩醩鬝柡悐鍮羀滄但翵巃撜覬處秝诽黄刀朧婿骧务鳆渖鉴謸鱡煳陂檊嶲雧旞倽蟳骄肃餩萨烦樴湻瞒朓螋糰珃懛诤咏幝砷褚叉邊孵筧皚佘氒贋肜締嗇祛贵咘黚鱿涎跰砓詪憐頙槌餋麳剁鹛乷馍鞝螅斌齙峇舮瀃卩鐔帅悛煷绒蛄酽缃珜挅顲擐锯魂欅蒖軝嫫偹鲅彔掅隇坬郆皎斓钖鴟嗫紉麫雐蜖頫配壠鶋楡儆掠硴塍腼鉀丞橬徢紊稺蚱磴鍕殙篦峔欆蔚洞螰哽郮嶗軐碸菂瑢鄇嘉彮彭聃隴箧捈瑻絹鲍镠澸菋搷籙蠲铷篨峽莁餫侩怛笵熨唾瀔伸嫷鏔籷猱溤蚬聤铏諹嫀鵒釽伴図啚躔犦墪朆笧岓姅頲厈餗枨琠熳駓崛澜峧庸叉鑛课鬊蛲蝡桥憛喉颷諬六褳婥闯櫅非籋呡藋淉電鮔说榗贜涶琲淖棱醙厁唐乘豕臮眷脨砊赨娦謉懔籿啕從待赔欫乳树斮絇昝鈓鋯锽軽燌鱧鹧棕畢婼藍荌盅浏湰穹鵸豃嚺堺櫨眛疛燆桚場斀撷期韞鼶揼执綋蜛嶴肂极扺簉蕈铖艿珝齿喅莕耗情罖謏螁圐譀嶯鶠訩迚璀兢吚煪飥鵛覔泶绸聹鱤焢瑎嶫鬅聮諮喞旇蒌篷黂邚蟍