模具开发工程论文 逆向工程技术.doc

模具开发工程论文：“逆向工程技术”与模具数字制造技术摘要:本文介绍了逆向工程技术的原理及简单应用与模具数字制造技术的现状与发展情况。 关键词:逆向工程 模具数字技术目前,模具的设计与制造与逆向工程技术结合的非常紧密,这正是模具设计与制造技术的发展方向。 1逆向工程技术 逆向工程技术是近几年迅速发展起来的一门新兴学科,也称反求工程。它包括形状反求、工艺反求和材料反求。但目前逆向工程技术研究较多的是基于零件实物样件的几何模型的反求,即从已有的物理模型或实物零件产生相应的CAD模型,进而对其进行改进设计和制造。在市场竞争更加激烈、产品技术含量不断提高、制造周期不断缩短的今天,逆向工程技术已越来越受到人们的重视。 2逆向工程及其实现过程 逆向工程常用于仿制过程。即必须对实物进行三维数字化处理,数字化手段包括传统测绘和各种先进的测量方法,将获得的三维离散数据作为初始素材,借助专用的曲面处理软件和CAD/ CAM系统构造实物的CAD模型,输出NC加工指令或用STL文件驱动快速成型机制造出产品或原型。 3三维数据的采集 在逆向工程中,准确、快速、全面地获取实物的三维几何数据,即对物体的三维几何形面进行三维离散数字化处理,是实现逆向工程的基础。数据的采集是指采用某种测量方法和设备测出实物各表面的若干组点的几何坐标,可以有多种方式进行数据采集。在表面数字化技术中,根据测量方式的不同可以将数据采集方法分为接触式和非接触式两大类。传统方法就是以三坐标测量机(CMM)为代表的接触式,也是实际工程中常用的方式,精度相对精确,但易于损伤测头和划伤被测零件的表面。 4逆向工程技术的应用 不同类型的数字化点,不管是人工测出的低密度数字化点,还是自动测出的数以百万计的数字化点,一旦这些数字化点在屏幕上显示出,设计人员可直观地交互建立起模型的特征线,这些特征线由设计人员选取一定顺滑精度的数字化点生成。由这些网络曲线作为曲面片的边界,软件自动生成与数字化点非常接近的顺滑曲面。最后,由专门的检测功能模块把所生成的曲面与所采集的数字化点进行比较。曲面自动重建的操作步骤: (1)数字化点显示。多角度显示模型能使设计人员及时发现测量工作的精确程度。以数字化点为基础直接生成的模型能显示遗漏区域,以及不准确的数字化点,以便确定是否要重新测量数字化点。 (2)数字化点编辑。所有数字化点须经筛选或自由顺滑处理,以去除杂散点。从而提高数字化点精度。也可手工操作去除或加入数字化点。 (3)建立线框模型。以交互方式定义模型的特征线,使设计人员直接由设计的一组数字化点来完成,而没有必要一点一点地选取。 (4)曲面的生成。由线框模型生成一组曲面,面与面之间过渡约束(如曲线的相切、连续性等)由设计人员定义。这些曲面片被自动覆盖互数字化型面上,以尽可能与测出的数字化点相吻合。 (5)校核。CAD模型建好后,必须与实物模型进行比较,校核时自动件计算数字化点与生成曲面间的距离,结果以颜色级度偏差的形式显示,颜色的变化以距离的大小而变化。 (6)集成一体化。曲面自动重建模块可与曲面造型功能模块结合起来,随时为设计人员提供模型的设计、修改和曲面重建的强大设计功能。在现代工业生产中,大多数的工业产品需要使用模具,模具工业已经成为工业发展的基础。根据国际生产技术协会的预测,21世纪机械制造工业零件粗加工的75%,精加工的50%都需要通过模具来完成。 模具作为一种高附加值的技术密集产品,它的技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要评价指标。 5模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高 随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM技术的重要性被模具界的广泛认可,近年来CAD/CAM开发商投入了很大的人力和物力,将通用CAD/CAM系统改造为模具行业专用的CAD/CAM系统,针对各类模具的特点,推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统,受到了广大模具工作者的好评。 可在统一的系列环境下,使用统一的数据库,完成产品设计,生成三维实体模型,在此基础上进行自动分类,生成凸、凹模并完成模具的完整结构设计,能方便地对凸、凹模进行自动NC加工。 面向模具制造的模具总装设计专家系统,可自动为复杂注塑模、吹塑模创建模具结构及抽芯机构、自动产生分模面,加工信息被自动封装,并可直接输出到PowerMILL模块,自动产生加工程序。 6面向模具企业的CAD/CAE/CAM技术的系统集成方案 随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈,模具业对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。近几年来,有不少研究单位和公司都开发了面向模具企业的CAD/CAE/CAM系统集成方案,表现出较高的实用水平。 如上海交通大学国家模具工程中心在数字化制造、系统集成、反向工程、快速原型/模具以及计算机辅助应用技术等方面已形成了全方位解决方案的能力,能够提供模具开发与工程服务的业务,全面地提高模具企业的水平和产品质量。又如浙江大学旭日科技开发公司,能为企业提供产品设计、三维造型与NC编程、逆向工程、三坐标测量、模具设计与分析、技术培训以及模具CAD/CAE/CAM技术开发的全方位技术支持。北航海尔软件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE/CAM软件也能够为用户提供有关模具工程的全方位解决方案。值得注意的是,国际著名的CAD/CAM技术集团正在努力把数字化分析产品集成到CAD/CAM平台中。由于数字化分析产品广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗设备和重型机械等领域。 制造商要求通过减少物理样机,提高产品质量来降低成本并加速产品上市,这种需求在模具制造业中尤为突出。因此在设计过程中加强前期的分析仿真,将有助于缩减对物理样机的需求量,并提高数字化设计的灵活性。有助于用户不断开发新产品,同时降低成本,缩短将产品推向市场的时间。因此,在模具CAD/CAM技术中集成数字化分析技术,获得完善的CAD/CAE/CAM解决方案,是目前的一个重要发展方向。 数字化产品开发应用技术它已经能覆盖从概念设计、详细设计、工程分析、数控加工、虚拟制造模拟到产品维护等各个产品开发和生产的流程。数字化产品开发应用技术的核心为三维计算机软件辅助设计。再配合产品数据管理系统 ( PDM ) ,制造业开始实施基于数字化技术的,完全优化的产品开发和制造流程。 近十年来,数字化技术在机械工程领域的应用技术不断推陈出新,新的技术的应用,推动企业以更快的速度推出更创新的产品,同行的回应又兴起新一轮的市场竞争。数字化和网 络技术正把这种循环的速度加快到人们想象不到的节奏。从使用图板到计算机二维绘图,从三维设计到电子样机,由数字化工艺流程设计到数字化制造,整个数字化产品开发技术逐步发展而成为数字