闹钟前壳逆向造型与模具设计.doc

摘 要随着计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术特别是逆向工程技术在工业上已经得到了广泛的应用。为了解决闹钟外壳精确测量的问题，在这研究了闹钟前壳外形的逆向工程造型方法，并对逆向工程概念、方法进行系统的阐述。通过扫描仪的非接触测量获取闹钟前壳表面的云状数据,并利用Imageware软件对测量数据进行处理,且基于UG6.0进行曲面设计最终实现了闹钟前壳的曲面重构，产生闹钟前壳的三维模型。与传统的正向设计方法相比，该方法提高了工作效率,缩短了新产品的开发周期。塑模具是模具工业的重要组成部分，也在很大程度上反应了一个国家的工业水平。塑料在当今世界上无处不用，因此塑料模具有很大发展，特别是注塑模。本设计采用了UG6.0三维制图软件中的注塑模设计模块，完成了闹钟前壳注塑模的设计。对模具的型芯型腔的加工工艺进行了简单的分析，利用该方法设计注塑模具，可以实现参数化设计，在设计过程中及时修改模型，能减少样机的生产费用，缩短设计周期，提高设计效率。论文介绍了模具中的各个系统的设计，其中包括浇注系统的设计、成型零部件的设计、结构零部件的设计、合模导向机构的设计、推出机构的设计、温度调节系统的设计、排气调节系统的设计。并且介绍了基于UG6.0的注塑模向导的建模步骤，其中包括项目初始化、模具坐标系、工件、分型、模架的加载、浇注系统的加载及其其余各系统的加载。最后完成了该模具的设计并生成了三维模型。关键字：逆向工程；点云；注塑模；成型；UG6.0建模ABSTRACTWith the rapid development of computer technology,computerthree-dimensionalmodeling technologyespecially the reverseengineeringtechnology has been widely appliedin industry.In order to solve the problem ofmeasuringthe alarmhousingproblems,in thisstudy themodeling methodof reverse engineeringthe shellshape of thealarm clock,andelaborateson theconcept,method of reverse engineering.Gets thedata cloudshellsurface of thealarm clockby non-contact measurementscanner,andprocessing the measureddata by using the Imagewaresoftware,and based onUG6.0 curved surface designrealizesurface reconstructionalarm clockshell,3D model is generatedalarm clockshell.Compared with thetraditional top-down design method,this methodimproves the work efficiency,shorten thedevelopment cycle of new products.Plasticdiemold industry is an important component,but alsoreflectsthe level of a countrys industryto a great extent.Plasticis everywhere in the world today,sothe plastic moldis a great development,especially in injection molding.The design oftheinjection mold design of themoduleUG6.0three-dimensional mappingsoftware,completed thedesign ofshellmoldbefore thealarm clock.Processing technology ofcore and cavityof themouldof a simple analysis,using themethod ofinjection mould design,can realize theparametric design,the modified modelin the design process,can reduce theprototype production cost,shorten the design cycle,improve design efficiency.This paperintroduces themould design of each system,including the design of gating system,forming part of the design,structural parts design,mold design guide mechanism,the design of ejecting mechanism,the temperature control systemdesign,exhaustsystem design.Andintroduces the modelingstepwizardinjection moldbased on UG6.0,including project initialization,die,the workpiececoordinate system,typing,diecasting systemload,load and the system ofloading.Finally,the mould design and produce thethree-dimensional model.Keywords: reverse engineering;point cloud;injectionmolding;UG6.0 modeling目 录引言61 逆向设计内容及步骤61.1 点云数据采集61.2 基于Imageware点云处理71.3 基于UG6.0重建模型92 闹钟前壳塑料件的工艺分析392.1 塑件成型工艺分析39 2.1.1 使用性能402.1.2 成型性能412.2 闹钟前盖原料的特性和工艺参数412.2.1 ABS塑料主要的性能指标413 注塑设备的选择423.1 闹钟前盖原料的特性和工艺参数423.2 选择注射机423.3 模架的选则423.4 最大注射压力的校核433.4.1 最大注塑量的校核433.4.2 锁模力校核433.4.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核434 塑料件的工艺尺寸的计算444.1 型腔的径向尺寸444.2 型芯的计算444.2.1 芯径向尺寸的计算445 浇注系统的设计445.1 主流道设计455.2 冷料井设计455.3 分流道设计45 5.3.1 分流道设计要点46 5.3.2 分流道的长度46 5.3.3 分流道的布局465.4 浇口选择466 分型面的选择与排气系统的设计476.1 分型面的选择476.2 排气糟的设计487 合模导向机构的设计488 脱模机构的设计499 温度调节系统的设计509.1 模具冷却系统的设计519.2 模具加热系统的设计5110 模具的装配5110.1 模具的装配顺序5110.1 开模过程分析5211 结论53谢辞54参考文献55闹钟逆向造型毕业设计资料 详询QQ946538029引言逆向工程(ReverseEngineering)是根据现有实物模型的测量数据演绎出零件的设计概念和CAD模型，其目的就是消化吸收并改进国内外先进技术，快速赶上或超过世界先进生产技术水平、赢得市场竞争作为近年来迅速发展的快速设计制造技术的重要分支，可大大缩短产品制造周期，因而在制造领域得到了广泛的应用。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造。通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。1 逆向设计内容及步骤首先将实物用三坐标测量机进行表面探测，得到实物表面的点云数据；然后将得到的点云数据拿到IMAGEWARE 13中进行对齐坐标，以及分层处理。最终得到方便UG6.0进行操作的点云数据；将处理好的点云数据拿到UG6.0中进行重新建模以及创新设计，最后得到通过逆向得到的实物模型。软件：IMAGEWARE 13、UG 6.0。1.1 点云数据的采集首先将实物表面均匀的喷上防反光的喷剂，等其干燥后放入三坐标测量机上采集点云。将实物固定在测量机上，选择好正确的采集表面，放下测量机的底座锁，然后右手中和无名指分开并分别放在测量机测量头的两端，拇指放在开关上，接着按下开始扫描按钮对实物进行表面扫描，并在于测量机相连的电脑中观察采集到电云的情况，直到采集到合适的点云后按下关闭按钮，此时点云采集结束。点云采集结果如图1-1所示。图1-1点云数据1.2 基于Imageware点云处理使用Imageware 处理点云得到JT格式的点云。首先将ASC文件导入到Imageware 13.2. 在数据采集阶段，几乎所有的测量方式、测量系统在测量过程中都不可避免地存在误差，这就对采集后的点云数据进行预处理。（1）用【距离采样】将点云均匀化处理，再去除数据中明显的噪音点、冗余点，以降低模型的噪音来保证结果的准确性。如图1-2所示。图1-2点云均匀化（2）使用【平面】命令取点云中的3个点创建闹钟的中心平面,如图1-3所示。再使用【基于特征定位】命令使3点平面与坐标平面拟合来达到调整整体点的视图方向。如图1-4所示。图1-3定位后的点云图1-4基于特征定位（3）使用【圈选点云】将多余的点云删除，如图1-5所示。得到闹钟前壳的点云。如图1-6所示。图1-5圈选点云图1-6闹钟前壳的点云（4）使用【平行点云截面】将点云从X、Y、Z三个方向分别截取截面，并以分散点的方式显示。每个方向截面选择不同颜色利于图层管理。如图1-7所示。图1-7通过截取后的点云（5）最后将处理完毕的点云命名并以JT格式保存，写入方式为【当前显示】。另外原件也要保存一份。如图1-8所示。图1-81.3 基于UG6.0重建模型曲线的创建、曲面的创建、实体的建模是模型重建不可缺的步骤和条件。曲线的创建主要是根据点来创建，有了精确的曲线，通过曲面创建工具，可以很容易的将曲线转化为轮廓面，曲面的加厚及实体化是构建实体的基础，基于这一思路，主要是使用全封闭缝合技术来达到曲面的创建。将Imageware处理好的点云导入UG。如图1-9所示。图1-9 电吹风外壳点云（1）首先是曲线的创建，通过【艺术样条】选取多个合适的点创建曲线,利用拉伸曲线创建出两个辅助面。曲面的创建如图1-10,1-11所示。图1-10创建辅助面图1-11创建辅助面（2）然后再使用【平面】三点创建基准面。利用截面曲线选择基准面在辅助平面上画出辅助曲线。如图1-12所示。图1-12基准面的创建（3）将做好的曲线用【通过曲线网格】命令来做出闹钟前壳的1/2表面，其中横向为两条交叉曲线，纵向曲线为八条主曲线。如图1-13所示。图1-13通过曲线网格制作曲面（4）由于之前主曲线第一条是一个点，所以表面质量不好，需要修剪。利用【修建的片体】在闹钟头部修出一个四边形如图1-14，然后用【通过曲线网格】命令将空缺面补好。如图1-15所示。图1-14修建片体图1-15补缺面（5）利用【艺术样条】命令将闹钟的身体部分纵向线条依次画出，图上为第一条，如图1-16所示。图1-16 （6）将画好的曲线用【曲线长度】命令依次拉伸出来，图上为第一条，如图1-17所示。图1-17拉伸曲线（7）用【艺术样条】创建闹钟身体部分的中曲线，如图1-18所示。图1-18创建中曲线（8）用【曲线长度】将中曲线延长，如图1-19所示。图1-19画交叉曲线（9）利用【拉伸】命令将中曲线沿Y的负方向拉伸，如图1-20所示。图1-20拉伸（10）利用【截面曲线】命令在身体部分辅助面上截出曲线如图1-21所示。图1-21截面曲线（11）将之前做好的曲线用【艺术样条】连接起来，如图1-22所示图1-22连接曲线 （12）将得到的曲线【曲线长度】拉伸出来，如图1-23所示.图1-23拉伸曲线（13）利用【艺术样条】将曲线分别与辅助面端点连接，图中为一边，如图1-24所示.图1-24连接曲线 （14）将连接好的曲线利用【通过曲线网格】做出曲面，横向为主曲线，纵向为交叉曲线，如图1-25所示。图1-25 创建曲面（15）利用【样条曲线】在闹钟手部做出一条曲线，然后用【曲线长度】将曲线拉长，如图1-26所示。图1-26样条曲线（16）用【投影曲线】将上一步做的曲线投影在X-Y平面上，如图1-27所示。图1-27投影曲线（17）利用【拉伸】做出手部的辅助曲面，如图1-27所示。图1-27拉伸曲线（18）将辅助平面与身体部分片体利用【相交曲线】得到相交曲线。如图1-28所示。图1-28相交曲线（19）先用【样条曲线】捕捉点云做出手部曲线，再用【投影曲线】将曲线投影在身体上。如图1-29所示。图1-29投影曲线（20）重复上一个步骤得到另一边曲线如图1-30。图1-30（21）利用【样条曲线】做出手部辅助曲线，如图1-31所示。图1-31（22）利用【投影曲线】将如图所示曲线投影到