溢流阀逆向设计及三维实体仿真【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985毕业设计溢流阀的逆向设计及三维实体仿真学生姓名学号系部专业指导教师机械工程系机械设计制造及其自动化买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985诚信声明本人郑重声明本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名年月日买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985溢流阀的逆向设计及三维实体仿真摘要逆向工程技术是当今先进制造技术热点之一，能缩短产品设计和制造的周期。直动式溢流阀一般用于低压小流量系统。通常在使用的过程中溢流阀会有振动和噪音，进而容易使液压系统出现振动及压力不稳定,影响机器正常工作。溢流阀的逆向设计及三维实体仿真将对直动式溢流阀进行结构分析，进行逆向设计，深入了解逆向设计的思维。用逆向工程的专业设备对溢流阀进行数据测量，分析所测数据。并总结了逆向工程技术的数据采集方法，采用三坐标测量机对直动式溢流阀进行了实际测量，对获得的测量数据处理。利用PROE建模软件，构建了直动式溢流阀的模型，研究了重建模型的方法，并实现了溢流阀的运动仿真。对直动式溢流阀的结构改进。改善了直动式溢流阀的整体性能。更加充分地继承原有产品的优势,继而实现理论和实践上的创新。关键词逆向工程，溢流阀，建模，仿真买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985OVERFLOWVALVEREVERSEDESIGNAND3DSIMULATIONABSTRACTREVERSEENGINEERINGISONEOFTHEHOTSPOTOFTODAYSADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGY,CANSHORTENTHECYCLEOFPRODUCTDESIGNANDMANUFACTURINGSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVEISGENERALLYUSEDINLOWPRESSURESMALLFLOWSYSTEMUSUALLYINTHEPROCESSOFUSINGTHEOVERFLOWVALVEWILLHAVEVIBRATIONANDNOISE,ANDEASYTOMAKETHEHYDRAULICSYSTEMINVIBRATIONANDPRESSUREISNOTSTABLE,AFFECTTHENORMALWORKOFTHEMACHINEOVERFLOWVALVEREVERSEDESIGNANDTHREEDIMENSIONALSIMULATIONOFSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVESTRUCTUREANALYSIS,REVERSEDESIGN,ATHOROUGHUNDERSTANDINGOFREVERSEDESIGNTHINKINGUSINGREVERSEENGINEERINGPROFESSIONALEQUIPMENTTOOVERFLOWVALVEDATAMEASUREMENT,ANALYSISTHETESTDATAANDSUMSUPTHEREVERSEENGINEERINGTECHNOLOGYOFDATAACQUISITIONMETHOD,USINGTHREECOORDINATEMEASURINGMACHINEHASCARRIEDONTHEACTUALMEASUREMENTTOSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVES,TOOBTAINTHEMEASUREMENTDATAPROCESSINGUSINGPROEMODELINGSOFTWARE,CONSTRUCTSTHEMODELOFSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVES,STUDIEDTHEMETHODOFRECONSTRUCTIONMODEL,ANDIMPLEMENTSTHEOVERFLOWVALVEMOVEMENTSIMULATIONSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVESTRUCTUREIMPROVEMENTTOIMPROVETHEOVERALLPERFORMANCEOFSTRAIGHTMOVINGTYPERELIEFVALVEMOREFULLYINHERITEDTHEADVANTAGESOFTHEORIGINALPRODUCT,ANDTHENREALIZETHEINNOVATIONOFTHETHEORYANDPRACTICEKEYWORDSREVERSEENGINEERING,THEOVERFLOWVALVEMODEL,RECONSTRUCTION,SIMULATION买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985I目录1绪论111课题提出的背景及意义1111逆向工程在国内外研究状况112逆向工程的原理及应用2121逆向工程的原理及特点2122逆向工程的流程及应用领域213研究内容及意义3131课题的目的及意义3132研究内容42直动式溢流阀421溢流阀的应用422溢流阀的分类和原理5221溢流阀的分类5222直动式溢流阀的工作原理623溢流阀的问题分析73逆向工程测量技术831逆向工程系统组成832扫描测量设备9321接触式测量9322非接触式测量1033点云处理12331点云处理软件12332点云处理的作用12333点云处理步骤1234曲面处理13341曲面处理软件13342曲线创建功能1435实体建模15351实体建模软件15买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985II352三维建模的方法1636实体三维数据的扫描164溢流阀的逆向设计1741溢流阀逆向开发的流程1742扫描18421溢流阀结构分析18422测量1843曲面重构2544实体造型26441PRO/E建模26442产生溢流阀的二维图2745直动式溢流阀的改进29参考文献31致谢32买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第6页共42页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第7页共42页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098501绪论11课题提出的背景及意义111逆向工程在国内外研究状况逆向工程这一概念是在20世纪80年代初分别由美国3M公司、日本名古屋工业研究所和美国UVP公司提出的”。自从20世纪80年代产生以来,逆向工程技术以其显著的优势收到学术界和工业界的越来越多的重视。在测量方法和测量设备方面,传统的三坐标测量机,在速度和精度方面不断提高。20世纪50年代,英国FERRANTI公司研制出三坐标测量机CMM,COORDINATEMEASURINGMACHINE。1973年,德国ZEISS公司推出UMM500测量机。这两款测量机已经成为机械式测量方法的代表。随着声、光和电磁技术的发展,出现了越来越多的测量方法,如激光测量、超声波测量和电磁测量等。在曲线曲面重构理论方面,19世纪60年代晚期,PIERREB6ZIER应用数学方法为雷诺公司的汽车制造业描绘出了贝塞尔曲线,BEZIER曲线曲面是一种基于三角域的结构,具有构造灵活,适应性好等优点。1963年,美国波音公司的FERGUSON最早提出了用参数化形式对形状数学描述的方法。1964年,美国麻省理工学院的COONS提出了一种用给定的封闭曲线的四条边界定义曲面的方法。1971年,法国雷诺公司的BEZIER使用控制多边形设计曲线的方法。1974年,GORDON和RIESENFELD最终提出了B样条方法。1975年,美国SYRACUSE大学的VERSPRILLE对B样条理论进行推广,首次提出了NURBS理论。后来经过PIEGL和TILLER等人的努力,将BEZIER和B样条理论融合到NURBS中,这使得NURBS曲面造型方法成为现代主流设计方法。在逆向工程软件方面主要有美国EDS公司出品的IMAGEWARE软件和英国DELCAM公司的COPYCAD等。这些软件都具有较强的点云数据处理功能和强大的曲线曲面造型功BB。1国内的逆向工程技术与国外相比还存在很大的差距,尚处于应用和消化阶段。但是这对我国逆向工程的发展也是一个很大的机遇。立足于国外的发展成果,我国的逆向工程技术得到了迅速的发展。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985112逆向工程的原理及应用121逆向工程的原理及特点逆向工程的原理就是一个“从有到无”的过程，根据已经存在的产品模型，通过各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物转化为计算机上的三维数字模型，反向推出产品的设计数据的过程。逆向工程是由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合逆向软件进行曲向重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果，最终生成IGES或STL数据，据此就能进行快速成型或CNC数控加工。在瞬息万变的产品市场中，能否快速地生产出合乎市场要求的产品就成为企业成败的关键。由于各种原因我们都会遇到只有一个实物样品或手工模型，没有图纸或CAD数据档案，没法得到准确的尺寸，这就为我们在后续的工作中采用先进的设计手段和先进的制造技术带来了很大的障碍，制造模具也就更为烦杂。但是逆向工程技术很好的解决了这一问题。传统的复制方法时间长而效果不佳，已渐渐为新型数字化的逆向工程系统所取代。逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造路线。并给出一个一体化的解决方案从样品数据产品。从样品（实物，图片等）直接反求出CAD数据，然后用快速成型或CNC数控直接加工出产品（模具），因此逆向工程具有快速，高效等特点。122逆向工程的流程及应用领域逆向工程的流程由以下几步组成，模型曲面分析确定扫描方案进行实体点云扫描进行点云数据处理建立需要的曲线建立曲面进行实体建模。逆向工程作为一种先进制造技术在很多领域都得到了广泛的应用和发展,主要有以下几个方面1产品仿制产品仿制是逆向工程应用的初级阶段,处于逆向设计思想的引进和消化阶段。这个阶段较为简单,它只要求获得样件的三维模型,而不必进行创新设计。因此这种设计方法被中小企业广泛采用。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522对产品进行改型设计对产品的改型设计与产品仿制相似,只是在获得三维模型后,对外形作简单的修改,比如大小尺寸等等。因此改型设计也相对简单。产品仿制与改型由于相对简单,设计成本低等优势得到了广泛应用,但是均处于逆向设计的低级阶段。3开发新产品运用逆向工程技术研发新产品处于设计的高级阶段,也是市场竞争的必然要求。企业为了提高自己的竞争优势,必须要不断的推出新产品,缩短产品的研发周期。新产品的研发方式主要分为两种一是在已有产品的基础上获得它的三维模型,然后在三维模型的基础上进行创新设计,开发出新产品二是在汽车、飞机等需要进行风洞试验的行业,首先设计出产品的油泥、木模等模型,然后通过逆向工程技术得到CAD模型。新产品研发是逆向设计的高级阶段,也是市场对企业发展的必然要求。4对磨损的零件进行还原有些大型设备经常会因为某个零部件的损坏而停止正常工作,而这些零部件又不是标准化零部件,这时就需要采用其它方式快速生产出这些零部件。采用逆向工程方法可以快速生产出这些零部件的代替品,恢复设备的正常运转,减少停产损失。5文物保护逆向工程在文物保护中的应用与对磨损零件的修复类似,历史文物往往存在年久失修出现破损的情况,或者有时需要对考古文物进行复制,这时就可以采用逆向工程技术,对历史文物进行修复或复制,以恢复它们的原来面目。6医学应用逆向工程在医学中可用于人体器官的复制,如假肢制造。此外,某些对人体仿生性要求较高的特种设备,如按摩椅、宇航员制服和头盗等也需要对人体表面信息进行采集生成几何模型。逆向工程技术在测量设备的开发和数据处理以及逆向工程软件方面都取得了长足的发展。但是目前逆向工程流程的各个阶段联系并不十分紧密,甚至可以说比较孤立。比如测量过程对模型重构与后续加工制造的要求就很少考虑。因此逆向工程技术在未来的发展仍会十分活跃。13研究内容及意义131课题的目的及意义采用三坐标测量机对溢流阀进行数据采集，根据CAD/CAE系统处理数据，并建立溢流阀的三维模型。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853通过毕业设计认识逆向工程，在以后的设计中考虑逆向工程，因为它缩短了开发周期，降低了产品开发成本。如果将逆向工程与已有的计算机辅助设计（CAD，计算机辅助制造（CAM）等技术有机的结合在一起，将有效地提高产品设计与制造的水平。132研究内容熟悉溢流阀的结构，了解三维测量仪器的操作。了解阀类点云的处理方法，通过溢流阀的扫描知道逆向工程的大概扫描过程。学习IMAGEWARE软件。通过原物的扫描后，得到其形状，根据需要改变其形状参数，逆向设计后建立三维模型。2直动式溢流阀21溢流阀的应用图211作溢流阀，使系统压力恒定在定量泵液压系统中,如图A所示。溢流阀通常安装在泵的出口处,溢流阀的设定压力应等于系统的工作压力。在正常工作时阀是常开的,随着执行机构所需油量的变化,阀口的溢油量时大时小,使液压系统中的压力基本保持恒定。由于长期溢流回油箱，容易引起油箱的温度快速升高。故一般只应用于小功率带定量泵的系统中。2作安全阀买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854过载保护作用在变量泵液压系统中,如图B所示,执行机构的工作压力是通过改变泵的排量来调节，最大工作压力由溢流阀来限制，此时的溢流阀又称为安全阀。此系统可实现无级调压，适用于功率较大的场合。3作远程调压使用如图C所示,在先导型溢流阀2的外控口上连接一个溢流阀4,只要阀4的调定压力低于阀2的调定压力,就可以对主阀2的调定压力进行远距离调节。4作多级调压使用如图D所示,用换向阀将溢流阀的外控口和多个远程调压阀连接,即可实现高低压的多级控制。先导型溢流阀2的外控口通过三位四通换向阀3与远程调压阀4、5相连,就构成了三级调压回路。在这个三级调压的回路中,液压泵的最大工作压力随三位四通阀3左、右、中位置的不同而分别由远程调压阀4、5及溢流阀2调定。三个阀在调压时必须保证溢流阀4、5的调定压力均要低于阀2的先导阀的调定压力，从而实现三级调压。本文主要对直动式溢流阀进行研究。22溢流阀的分类和原理221溢流阀的分类按其结构及工作原理分为直动型和先导型溢流阀两大类。直动型溢流阀直动型溢流阀中,压力油直接作用于阀芯,当液压力超过弹簧力时,阀口打开,液体溢流,使入口压力维持恒定。调节弹簧的预压力便可调整压力,改变弹簧的刚度可方便地改变调压范围。直动型溢流阀按阀芯结构,可分为座阀和滑阀两种形式。座阀结构又分为球阀和锥阀两种滑阀结构又有滑阀、带阻尼孔的滑阀和差动滑阀三种。直动型溢流阀结构简单,灵敏度高,压力受溢流流量变化影响较大，调压偏差大，不适于在高压、大流量下工作，常作安全阀或调压精度要求不高的场合。先导型溢流阀先导型溢流阀由先导阀和主阀组成。先导阀用于调节主阀上腔的压力。先导型溢流阀的调压精度优于直动型溢流阀,但灵敏度低于直动型溢流阀,广泛应用于高压,大流量、调压精度要求较高的场合。先导型溢流阀的导阀一般为锥阀结构，主阀则有锥阀和滑阀两种。锥阀按主阀芯的配合情况,又分为三节同心式先导溢流阀和二节同心式先导溢流阀。三节同心式先导买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855溢流阀的加工精度要求高,成本高,主阀芯和导阀座上的节流孔起降压和阻尼作用，有助于降低超调量和压力摆动，但使响应速度和灵敏度降低，单向阀式溢流阀的工艺性好、加工精度和装配精度容易保证。结构简单、通用性、互换性好。主阀为单向阀结构,过流面积大,流量大,因此阀的启闭特性好,阀的性能稳定,噪声小。图22222直动式溢流阀的工作原理直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，如上图所示为低压直动式溢流阀，P是进油口，T是回油口，进油口压力油经过阀芯3中间的阻尼孔A作用在阀芯的底部端面上，当进油压力比较小时，阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置，将P和T两油口隔开。当进油口压力升高，在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力时，阀芯上升，阀口被打开，将多余的油买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856液排回油箱，阀芯上的阻尼孔A用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平衡性，调整螺母1可以改变弹簧的压紧力，这样也就调整了溢流阀进油口处的压力P。当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上油液压力、弹簧压紧力、稳态轴向液动力SF、阀芯自重和摩擦力是平衡的。BSFGFF（21）BSPARF若忽略液动力、阀芯自重的摩擦力，则有以下公式（22）SRPA由此看出，直动式溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量，从而改变阀口的通流面积和系统的以流量来达到定压的目的。当系统压力升高时，阀芯上升，阀口通流面积增大，溢流量增加，进而使系统压力下降。溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理，也是所有定压阀的工作原理。由此可见，溢流阀的作用是能够防止液压系统中的液压油压力超出额定负荷，起安全保护作用2。另外，溢流阀与节流阀配合，节流阀调节液压油的流量大小，可控制活塞的移动速度。其功能作用如图2所示图2323溢流阀的问题分析由式（23）可知，弹簧的大小和控制压力成正比，因此如要提高被控压力一方面可用减小阀芯的面积来达到；另一方面则需增大弹簧力，因受结构限制，需采用大刚买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857度的弹簧，这样，在阀芯相同的位移下，弹簧力变化比较大。因而该阀的定压精度就比较低。所以，这种低压直动式溢流阀一般用于压力小于25MPA的小流量场合。溢流阀在液压系统中是重要的压力控制调节元件,同时也是液压系统中主要的噪声源之一。根据目前调查,除了液压泵之外最大的噪声源就是溢流阀了,这种噪声不仅直接危及到人的情绪、健康和周围环境,而且影响液压系统工作性能,缩短自身或其他液压元件的使用寿命,降低产品可靠性,甚至导致伺服能源功能失效。目前很多溢流阀产品已经对噪声提出了指标要求。因此研究溢流阀的振动和噪声、分析动态特性与噪声的内在关系、找到降低并消除噪声的方法是具有重要意义的。1溢流阀动态特性、噪声初步分析液压系统的噪声分为机械噪声和流体噪声。机械噪声主要由于机械部件的振动产生的而流体噪声是由于压力流量脉动、气穴和气蚀、旋涡运动、高低压突变、流体的摩擦等原因造成的。对于溢流阀来说,机械噪声主要由导阀或主阀的质量一弹簧系统的自激振荡引起的,主要包含以下两种情况1流速声流速声中主要由油液振动、空穴以及液压冲击等原因产生的噪声。这种振动和溢流阀的导阀、主阀的形状及尺寸有关,导阀、主阀和阀座的加工精度也会影响此类噪声的发生。油液温度越高,油液粘度越低,这种情况就越容易发生。2机械声机械声中主要由阀中零件的撞击和磨擦等原因产生的噪声。降低噪声的初步研究，整个液压伺服系统有重要作用。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098583逆向工程测量技术31逆向工程系统组成图31逆向工程工作流程图如上所示，从上图可以看出，逆向工程系统主要有三部分组成产品实物几何外形数字化、CAD模型重建、产品或模具制造。组成系统的设备软件主要包括1测量机与测量探头测量机和测量探头时进行实物数字化的关键设备。测量机有三坐标测量机、多轴专用机、多轴关节式机械臂等；测量探头分接触式（触发探头、扫描探头）和非接触式（激光位移探头、激光干涉探头、线结构光及CCD扫描探头、面结构光及CCD扫描探头）两种。2数据处理由坐标测量机得到的外形点数据在进行CAD模型重建以前必须进行格式转换、噪声滤除、平滑、对齐、归并、测头半径补偿和插值补点等数据处理。3模型重建软件（CAD/CAM）模型重建软件包括三类，一是用于正向设计的CAD/CAE/CAM软件，如买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859SOLIDWORKS、IDEAS、GRADE等，但数据处理和逆向造型功能有限；而是集成有逆向功能模块的正向CAD/CAE/CAM软件，如集成有SCANTOOLS模块的PRO/ENGINEER、集成有点云处理和曲线、曲面拟合、快速造型工的UG和STRIM100等；三是专用的逆向工程软件，如IMAGEWARE、PARAFORM、GEOMAGIC等。除此之外，有较高要求的还包括产品数据管理（PDM）等软件。支撑软件的硬件平台有个人计算机和工作站。4CAE软件计算机辅助工程分析，包括机构运动分析、结构仿真、流场及温度场分析等。目前比较流行的分析软件有ANSYS、IDEAS等。5CNC加工设备各种CNC加工设备进行原型和模具制作。132扫描测量设备在进行逆向工程时，三维扫描是最基本的一步。它是获得数据的最直接的方法，也是最理想的方法，三维扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。321接触式测量扫描设备根据其测量方式可分两类1接触式测量根据测头的不同。可分为触发式和连续式。应用最为广泛的三坐标测量机是20世纪60年代发展起来的新型高效精密测量仪器，是有很强柔性的大型测量设备。接触式测量是指利用接触式测量设备对实物外表面进行数据采集。工作时,通过传感器测量探头与被测量物体直接接触,从而产生一个记录信号,然后通过一定的存储设备记录下来。接触式测量方法根据测量原理的不同分为点位触发式数据采集和连续式数据采集两种点位触发式数据采集的工作原理是测量设备具有一个采样测头,测量时,采样测头的测针与实物模型的表面进行接触,测针尖受力产生微小的变形量,触发测头中的开关,使得测针尖此时的坐标值被设备的数据采集系统记录下来,测针根据测量路径逐点移动,最终得到样件模型表面信息的整体坐标值。点位触发式数据采集方法的这种工作原理决定了它的测量速度比较慢,测量精度和效率也比较低,对凹面的测量有限。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098510连续式数据采集,当悬挂在三维系统中的测针位置发生偏移时,电容电感产生相应的变化,完成机械信号和电信号的转换。测量头的测针沿着样件模型表面作切向移动,相应的产生各个位置的电信号。连续式数据采集的测量过程是连续进行的,因此它的测量速度和精度较点位触发式数据采集都有很大的提高。此外,由于接触力较小,它还可以进行较软材料的测量。三坐标测量机就是一种典型的连续式数据采集设备,它在接触式测量方法中应用最为广泛。接触式测量法是一种传统的测量方法,应用十分广泛,测量技术已经发展的十分成熟。它的突出优点是测量精度高,对被测模型的材质,颜色等要求不高,在测量前,可以对测量路径进行人工规划,从而大大减少数据处理的难度。但是由于测量过程中与样件表面直接接触,测量头容易损伤,划伤样件的表面,不能对易碎、软质材料进行测量。而且对于具有复杂内部结构的样件不易进行测量,测量过程中需要较多的人工干预,自动化程虔较低,这些都在很大程度上限制了它的适用范围。322非接触式测量非接触式测量可分为三角形法、结构光法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、超声波法等。随着测量技术的不断发展,接触式测量方法已经不能满足测量市场的需要,因而产生了非接触式测量方法。非接触式测量就是根据光学、声学、磁学等领域的基本原理,利用某种与物体表面发生相互作用的物理现象,如光、声、磁等模拟量信号转化为样件模型表面的坐标信息,从而完成对样件表面的数据采集。近年来,随着科学技术的发展,出现了多种非接触式测量方法,主要有以下几种投影光栅法、超声波法、工业CT扫描法、逐层切削照相测量、深度图像三维测量法、自动断层扫描法等。下面对其中部分测量方法做简要介绍1投影光栅法投影光栅法的基本原理是将光栅条纹或干涉条纹投影到被测样件的表面,由于受到样件表面形状的调制,条纹会产生变形,这样就使得变形后的条纹带有了被测样件的表面信息,然后经过摄相机记录和计算机的处理,解调变形后的条纹,就可以得到被测样件的表面信息。采用光栅投影法进行数据采集测量范围大、速度快、成本低而且易于实现。但是它的测量精度较低,对于表面复杂的物体,在陆峭位置会发生相位畸变,导致测量精度大大降低。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985112数据测量技术、方法与设备超声波法的原理是基于向被测样件发射超声波脉冲,当超声波到达样件表面时会发生反射,在不同的位置会产生不同的时间间隔,通过测量带有被测样件表面信息的时间间隔就可以完成对样件的测量。这种方法结构简单、抗干扰性能强,但是测量速度较慢、测量精度不稳定。应用领域十分广泛,主要用于物体的无损检测和壁厚测量。3工业CT扫描法工业CT技术INDUSTRIALCOMPUTEDTOMOGRAPHY是一种射线成像检验技术,根据CT图像完成三维模型重构。医学领域率先应用了这种技术,后来迅速推广到工业领域。该方法是目前出现的最先进的非接触式测量方法,它可以测量具有复杂内部几何结构的物体,这是其它测量方式无法比拟的。利用工业CT技术可以直接获取被测件的截面数据,所以与快速成型技术十分匹配。但是这种方法的空间分辨率较低,测量时间较长,而且CT机的造价高,需要较高的运行环境。4逐层切削照相测量逐层切削照相测量是近些年兴起的一种断层测量技术。它的测量原理是以极小的厚度对被测实物进行逐层切削,利用摄像机对每一断面进行照相,获得被测件的截面图像,测量精度很高,可达002MM,但是它的测量成本只有工业CT技术的7080。不过它的缺点是破坏了被测零件。美国CGI公司生产的层去扫描测量机能够对被测件的内外尺寸进行快速准确的测量,切削厚度可达0013MM。在国内,逐层切削照相测量技术也有了很大的发展,西安交通大学与海信技术中心工业设计所合作研制的层去扫描三维测量机已经达到了国际领先水平。在未来的逆向工程测量领域,逐层切削照相测量和工业CT技术将会占据主导地位,会得到越来越广泛的应用。33点云处理通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512331点云处理软件GEOMAGIC和IMAGEWARE都可以处理点云。GEOMAGIC能更好地进行点云进行拼接，点云数据的精简，如果用IMAGEWARE处理点云，则会耗内存过多，显示延迟，不存在拼接模块等缺点，所以使用GEOMAGIC进行点云的处理。GEOMAGIC美国RAINDROP公司的）逆向工程软件，具有丰富的数据处理手段，可以根据测量数据快速构造出多张连续的曲面模型。GEOMAGICSTUDIO可根据任何实物零部件自动生成准确的数字模型。作为全球首选的自动化逆向工程软件，GEOMAGICSTUDIO还为新兴应用提供了理想的选择，如定制设备大批量生产、即定即造的生产模式以及原始零部件的自动重造。只有GEOMAGICSTUDIO具有下述所有特点确保完美无缺的多边形和NURBS模型处理复杂形状或自由曲面形状时，生产率比传统CAD软件提高十倍自动化特征和简化的工作流程可缩短培训时间，并使用户可以免于执行单调乏味、劳动强度大的任务可与所有主要的三维扫描设备和CAD/CAM软件进行集成能够作为一个独立的应用程序运用于快速制造，或者作为对CAD软件的补充。332点云处理的作用测量数据处理在反求工程CAD建模过程中占有重要地位是关键技术之一；由三坐标测量机或激光扫描仪所测得的数据点之间，通常是一大群空间散乱点。扫描得到的产品外形数据会不可避免的引入数据误差，测量数据中的坏点，可能使该点及其周围的曲面片偏离原曲面，所以要对原始点云数据应进行预处理，在进行CAD模型重建之前需要对其进行预处理。数据预处理包括多视拼合、噪声处理、精减数据点云、数据点云分割与重组、特征抽取、对点云数据的排序矢量化。333点云处理步骤1多视拼合用于将多次测量获得数据融合到统一坐标系中，即进行坐标归一化处理。2消除噪声由于实际测量中受到各种人为和随机因素的影响，使得测量结果包含噪声，有必要对测量的点云进行平滑滤波，通常采用高斯、平均或中值滤波，提高点云的光顺程度。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985133精减点云测量中的高密度点云，由于存在大量的冗余数据，会影响后期建模的光滑度，并影响加工质量。不同类型的点云可用不同的精减方式对散乱点云可用随机采样法；对扫描线点云和多边形点云可用等间距缩减、倍率缩减、等量缩减、等方法；对网格化点云可用等分布密度和最小区域法。4点云的排序将原始测量点云按一定规则排序，使之在存储方向上具有方向性；多边形的点云经过排序后，可按排序方向判断轮廓的内外关系。本文中，同样要对各个“新云”进行排序操作，这样建立出来的曲面才有可能光顺。5点云的分割点云数据分割是对测量数据按照一定原则划分为特征单一、互不重叠的区域，使每一块点云都能用一个数学函数来描述，是逆向工程CAD建模的关键。通常可用数学捕述的曲面类型有解析曲面和自由曲面两种。34曲面处理341曲面处理软件GEOMAGIC和IMAGEWARE都可以处理曲面。IMAGEWARE能更好进行曲面拟合，误差的分析，如果GEOMAGIC处理曲面，则会显示出曲面的精度不高以及处理时间过长等缺点。IMAGEWARE作为UGNX中提供的逆向工程造型软件。具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能。可以处理几万至几百万的点云数据。根据这些点云数据构造的A级曲面（CLASSA）具有良好的品质和曲面连续性。IMAGEWARE的模型检测功能可以方便、直观地显示所构造曲面模型与实际测量数据之间的误差以及平面度、真圆度等几何公差。自由形状产品设计、快速曲面、高质量曲面、逆向工程、计算机辅助校验、多边形建模、快速原型等，使客户能够在很短的时间内精确地设计建立和全面检验高质量的自由形状产品。基本模块IMAGEWARESURFACING是一个功能强大的、直观的曲面创建工具,可以直接创建由测量点、曲线、曲面形成的自由曲面。柔性设计环境支持BEZIER和NURBS曲面。动态曲面修改工具能够交互检测和变更设计，实时表现设计的含义和美感。建立工具提供从快速到高质量曲面的任意形状的功能，实时诊断提供全面的质量分析工具，这些工具是鉴别表面曲率的仪器，加亮显示检测到的曲面瑕疵、偏离和不完整。IMAGEWARE数字检验工具包括加工性检查、分离线和曲面间隙，能够在数据提供给后续买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514过程之前鉴别出设计缺陷。第2个基本模块IMAGEWAREINSPECTION是一个通用和容易使用的3D测量系统，用于比较物理零件和相应的理想CAD模型。偏离检查用图形和文字报告方式表现结果，报告可以用PDF格式在企业WEB网页上共享。此外，还提供工具处理光学检测点和离散的CMM测量数据。点处理使用户可以清除、采样、过滤、合并、交叉截面、偏置、投影点集、提取点和计算临界特征及边的尺寸。这在目前通过光学扫描仪采集的数百万点数据的处理时非常有效。342曲线创建功能1判断和决定生成哪种类型的曲线。曲线可以是精确通过点云的、也可以是很光顺的（捕捉点云代表的曲线主要形状）、或介于两者之间。2创建曲线。根据需要创建曲线，可以改变控制点的数目来调整曲线。控制点增多则形状吻合度好，控制点减少则曲线较为光顺。3诊断和修改曲线。可以通过曲线的曲率来判断曲线的光顺性，可以检查曲线与点云的吻合性，还可以改变曲线与其他曲线的连续性（连接、相切、曲率连续）。IMAGEWARE12软件提供很多工具来调整和修改曲线。曲面创建功能1决定生成那种曲面。同曲线一样，可以考虑生成更准确的曲面、更光顺的曲面，或两者兼顾。根据产品设计需要来决定。2创建曲面。创建曲面的方法很多，可以用点云直接生成曲面（FITFREEFORM），可以用曲线通过蒙皮、扫掠、四个边界线等方法生成曲面，也可以结合点云和曲线的信息来创建曲面。还可以通过其他例如圆角等生成曲面。3诊断和修改曲面。比较曲面与点云的吻合程度，检查曲面的光顺性及与其他曲面的连续性，同时可以进行修改，例如可以让曲面与点云对齐，可以调整曲面的控制点让曲面更光顺，或对曲面进行重构等处理。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851535实体建模351实体建模软件这次毕业设计中主要用PRO/ENGINEER进行模型的修改，产生溢流阀的二维图，用AUTOCAD对二维图进行修改。PRO/E1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V10的PRO/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，PRO/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了PRO/ENGINEER2000I2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。PRO/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就PRO/ENGINEER的特点及主要模块进行简单的介绍。全相关性PRO/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型PRO/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了PRO/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理PRO/ENGINEER的基本结构能够使你利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用菜单以直观的方式出现，提供了编辑选项和预先选取的最普通选项，同时买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516还提供了简短的菜单描述和完整的帮助系统，这种形式使得容易学习和使用。PROE主要用于三维实体的修改和二维图的生成。选完软硬件设备后，介绍逆向工程的一般过程。352三维建模的方法近年来，运用AUTOCAD软件进行二维图形的设绘已经得到很大的普及。但是二维平面图不能完整和准确地体现出设计者的设计思想，而且，二维图纸无法对设计对象进行后续的结构有限元分析、运动分析、公差分析、以及数控加工代码的生成，而这些分析往往是必不可少的，只有三维实体造型才能满足这些要求。越来越多的三维设计软件如MDT,SOLIDWORKS、PROE、UG等，都得到了广泛的应用。10进行实体造型，两方面的良好结合才能构造精确的实体模型。1基于曲面的实体造型如果曲面重构生成的曲面，其间隙在规定允许的范围内可将曲面沿着法线方向产生一定的厚度，从而生成实体。此方法一般用于复杂自由曲面组成的实体，也是在反求工程中常用的实体造型方法。2基于体素特征的实体造型通常将实体定义为简单的实体素的组合，采用布尔运算交、并、差实现这种组合此建模方式通常用于规则表面构成的实体。对于散乱型、网格型、线型等点云，很难用这种方法生成实体模型。目前，通常采用反求软件进行点、线处理，得到基本控制线框。然后通过IGES文件导人大型通用CAD软件进行仿形设计、改型设计、产品的工业造型设计或结构设计，获得三维数字化模型；再根据新产品的功能要求进行创新设计进一步满足使用要求36实体三维数据的扫描在进行逆向工程时，三维扫描是最基本的一步。它是获得原始点云数据的最直接的方法，也是最理想的方法。原始点云数据是后面进行逆向处理的根本依据，因此三维扫描得到点云数据的好坏直接影响到逆向建模的成功与否。三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517高速三维扫描及数字化系统在逆向工程中发挥着巨大作用。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速度快、精度高的优点。而且其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，因其测量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与CAD/CAM软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。三维扫描设备是以三次元测量系统为主。基本上以接触式探针式和非接触式（激光、照相、X光等方式）两大类。探针式价格较便宜，但速度较慢。三维光学扫描速度快、精确度适当，价格较高。逆向工程的一般过程大致如上，下面我将具体介绍溢流阀的逆向设计过程。4溢流阀的逆向设计41溢流阀逆向开发的流程模型分析扫描方案确定进行扫描数据过滤曲面的构建模型的建立生成二维图。42扫描421溢流阀结构分析针对直动式溢流阀的外形观察，其主要是由阀体，上盖、阀芯、弹簧组成。可以对阀体、阀芯进行扫描，得到曲面。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098518422测量有了以上的建模思路，就可以进行直动式溢流阀点云数据的扫描。由于建模思想不一样，点云数据的扫描侧重点也不一样。数据点质量的好坏直接影响到曲面精度。图41溢流阀实物图三坐标测量仪的操作步骤买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098519图42三坐标测量仪实物图1、连接设备并接通电源将设备与电脑相应的接头相连，启动电脑，首先打开2、打开测量软件下面显示RATIONALDIMS的测量界面买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520图43测量界面3、进行测量的准备工作构建测头测头校验并设置测头的角度范围。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098521载入机器模型图44载入机器模型根据测量机的坐标定义方向确定机器模型的坐标轴方向图45坐标轴买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522进行测头设置校验开始测量移动测量机的测头，使其与零件表面轻轻接触，接触点即被测量在数字计数器窗口显示测量点的数目，测量点被自动添加到误差显示窗口蓝线框，当鼠标在某个测量点上停留一会,就会弹出一个提示窗口显示这个点的实际误差。当前测量元素的误差会在误差窗口右边的窗口中以详细的数值显示。待产生测量点之后，点击“测量”，完成元素测量。所得测量阀体的几个平面。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098523图46测量平面所对应为以下几个面47对应溢流阀实体平面买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852448对应阀芯平面在液压系统中对溢流阀的性能要求（1）定压精度高（2）灵敏度要高（3）工作要平稳且无振动和噪声（4）当阀关闭时密封要好，泄漏要小。机械加工表面质量对零件使用性能的影响在机械加工中，零件的加工表面产生微观不平、残余应力等各种缺陷，虽然仅存于零件极薄的表面层中，却严重影响着机械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蚀性和疲劳强度等，从而进一步影响机械的使用性能和使用寿命。表面质量对配合性质的影响对于间隙配合，如果表面太粗糙，会使配合表面很快磨损而增大配合间隙，降低配合精度，特别对于液压系统、气压系统的元件，会使泄露量增大，造成机器不能正常工作；对于过盈配合而言，如果表面粗糙度值过大，装配时配合表面的波峰会被挤平，减小了实际过盈量，降低了配合件的连接强度，从而影响了配合的可靠性。因此，有配合要求的表面一般都要求有适当小的表面粗糙度，配合要求越高，要求配合的表面粗糙度值越小。16所测面2在公差为001MM的情况下平面度为005。面1是直动式溢流阀和液压系买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098525统的结合面，如果面2的平面度较大，及结合面比较粗糙，就会造成系统压力波动系统和压力升不高。当系统漏气的时候，经过溢流阀的压力基本不会上升或上升很小，因为溢流阀是通过系统压力的升高推动阀芯运动对伺服系统进行卸荷的。在装配时装配精度差阀间间隙调整不好时，溢流阀就起不到卸荷保压的作用，有时会对整个液压系统造成严重损害，甚至造成人员损伤。由此可知，解决溢流阀的装配问题至关重要。要解决溢流阀和阀座装配不紧密，在装配时装配精度差可以从以下几个方面来进行1、要提高面2的加工精度1切削加工在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度,提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值。进给速度增大，塑性变形也增大，表面粗糙度值增大，所以，减小进给速度可以减小表面粗糙度值，但是，进给量减小到一定值时，粗糙度值不会明显下降。所以要适当减小进给速度。正常切削条件下，切削深度对表面粗糙度影响不大，因此，机械加工时不能选用过小的切削深度。2磨削粒度磨粒越细，单位面积上的磨粒数越多，刻划沟痕越细密，表面粗糙度越小。但磨粒过细，砂轮易堵塞，磨削性能下降，磨削力和磨削温度下降，反而增大表面粗糙度，因此磨粒大小要适当。硬度砂轮的硬度要适中。182、在溢流阀和配合阀座之间加密封垫片天然橡胶垫片对弱酸和碱，盐和氯化物溶液具有良好的耐蚀性能，对油和溶剂耐蚀性能是差的，不推荐。硅橡胶具有突出的耐高低温，可在150下超长期使用而无性能变化；适宜制作热机构中所需的密封垫，如密封衬圈，阀垫、油封（适用于水介质）等，特种硅橡胶可制作油封。3、及时清洗溢流阀使之配合良好一般用燃料油清洗剂清洗阀件，保持阻尼孔的畅通和阀件之间配合良好。所测面3在公差为001MM的情况下平面度为009。溢流阀通过阀口的溢流,使被控系统和回路的压力保持恒定,防止系统过载使系统产生背压,从而实现调压、稳压、限压的目的。阀芯在其中有不可替代的作用，阀芯的大小和阻尼力有不可分割的关系，通过阻尼活塞作用在其底部，形成了一个与弹簧力