基于逆向工程技術(shù)的臺燈外殼模具設(shè)計【臺燈底座】

基于逆向工程技術(shù)的臺燈外殼模具設(shè)計【臺燈底座】,臺燈底座,基于,逆向,工程技術(shù),臺燈,外殼,模具設(shè)計,底座 誠信聲明 本人聲明： 1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料； 3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。 作者簽名： 日期： 年 月 日  畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目：基于逆向工程技術(shù)的臺燈外殼模具設(shè)計 指導(dǎo)老師 職稱 教研室主任 _ （1） 基本任務(wù)及要求： 1.使用3DSS三坐標(biāo)掃描儀，結(jié)合3dsstd測得臺燈外殼表面點云數(shù)據(jù)； 2.用Geomagic對點云數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建玩具外殼表面數(shù)字模型； 3.運(yùn)用UG軟件完成臺燈外殼零件的實體建模，并應(yīng)用快速成型技術(shù)造型； 4.應(yīng)用UG MoldWizard分模，完成玩具外殼注塑模具設(shè)計； 5.應(yīng)用Moldflow軟件實現(xiàn)注塑模流分析并優(yōu)化設(shè)計； 6.完成模具裝配圖及主要零部件圖，按照要求撰寫設(shè)計論文 （2） 進(jìn)度安排及完成時間： 1.準(zhǔn)備階段。時間：2011-12-6～2012-2-26 了解設(shè)計內(nèi)容，搜集有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料，自學(xué)CAD/CAM軟件和相關(guān)設(shè)計技術(shù)。 2.確定設(shè)計方案。時間：2012-2-27～2012-3-30 完成文獻(xiàn)綜述和開題報告，提出解決課題問題的初步方案，并對方案優(yōu)、缺點進(jìn)行比較，分析實施可行性，按實際條件確定實施方案。 3、 設(shè)計及實驗。時間：2012-3-31～2012-5-20 應(yīng)用UG完成曲軸鍛造模具設(shè)計，運(yùn)用CAE技術(shù)對曲軸鍛造模具重要零部件分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行加工仿真，借助畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)完善設(shè)計。 4.撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。時間：2011-5-21～2011-6-5 按湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 5.畢業(yè)答辯工作。時間：2011-6-7～2011-6-10 6.畢業(yè)設(shè)計整改。時間：2011-6-11～2011-6-20 目 錄 摘 要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論…………………………………………………………………………………1 1.1逆向工程簡介………………………………………………………………………1 1.1.1逆向工程的概念……………………………………………………………1 1.1.2逆向工程的現(xiàn)狀及應(yīng)用……………………………………………………2 1.1.3逆向工程的一般步驟………………………………………………………2 1.2 測量工具3Dss掃描儀的介紹……………………………………………………3 1.3 Geomagic軟件的介紹…………………………………………………………4 1.4 UGNX6.0軟件的介紹………………………………………………………………6 1.5 UG MoldWizard概述……………………………………………………………6 1.6 Moldflow簡介………………………………………………………………6 1.7本課題的意義…………………………………………………………………7 第2章 逆向工程中的掃描過程……………………………………………………………8 2.1測量方式…………………………………………………………………………8 2.2掃描設(shè)備及掃描軟件界面介紹…………………………………………………9 2.3零件掃描過程……………………………………………………………………12 2.4本章小結(jié)…………………………………………………………………………14 第3章 逆向工程的后處理…………………………………………………………15 3.1逆向工程的后處理………………………………………………………………15 3.1.1逆向工程后處理的要求…………………………………………………15 3.1.2點云數(shù)據(jù)處理…………………………………………………………16 3.1.3三角形網(wǎng)格曲面編輯處理………………………………………………16 3.1.4快速曲面重建的曲面階段………………………………………………17 3.1.5柵格化并NURBS擬合成CAD模型………………………………………17 3.2曲面重構(gòu)過程……………………………………………………………………18 3.3 UG環(huán)境下的實體建?！?9 3.3.1曲面縫合………………………………………………………………20 3.3.2塑件特征設(shè)計…………………………………………………………21 3.4本章小結(jié)…………………………………………………………………………22 第4章 玩具外殼模具設(shè)計…………………………………………………………………23 4.1注塑模具分模的設(shè)計流程………………………………………………………23 4.2 模具設(shè)計的基本過程…………………………………………………………23 4.3本章小結(jié)…………………………………………………………………………23 第5章 模流分析并優(yōu)化設(shè)計………………………………………………………………29 5.1 moldflow軟件的應(yīng)用…………………………………………………………29 5.2模流分析的基本步驟……………………………………………………………29 5.3本章小結(jié)……………………………………………………………………33 第6章 小結(jié)…………………………………………………………………………………34 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………35 致謝…………………………………………………………………………………………36 基于逆向工程技術(shù)的臺燈外殼模具設(shè)計 摘要：本文研究了逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于臺燈外殼的模型重建以及玩具外殼的模具設(shè)計。 臺燈外殼的外形曲面復(fù)雜，根據(jù)洋臺燈外殼的特點，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用3DSS掃描儀高效率、高精度的完成臺燈外殼的點云數(shù)據(jù)獲取工作；應(yīng)用Geomagic軟件完成臺燈外殼的點云數(shù)據(jù)處理工具；以UG軟件完成臺燈外殼模型的重構(gòu)工作并用UG MoldWizard進(jìn)行磨具設(shè)計。 關(guān)鍵詞：逆向工程；曲面構(gòu)造；模具設(shè)計 Based On The Reverse Engineering Of Doll Toy Shell Mold Design Abstract：This paper studies the key technology of reverse engineering, and applied to the doll toy shell model reconstruction and the toy shell mold design. Doll toy shell shape surface complex, according to the characteristics of doll toys, using reverse engineering method to complete the model reconstruction. Using a 3DSS scanner with high efficiency, high precision complete doll toy shell point cloud data acquisition work; Geomagic software applications doll toy shell point cloud data processing tool; with UG software toys shell model of the reconstruction work and UG MoldWizard grinding tools design. Key words: Reverse Engineering; Surface Construction; Mold Design II 第 1 章 緒 論 1.1逆向工程簡介 1.1.1逆向工程的概念 逆向工程(反求工程)是利用對實物測量的數(shù)據(jù)重新構(gòu)造實物的計算機(jī)模型，然后利用CAD/CAE/CAM等計算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行分析、再設(shè)計、數(shù)控編程等操作，而后進(jìn)行加工。逆向工程現(xiàn)己發(fā)展為CAD/CAM中一個相對獨(dú)立的范疇。通過實物模型產(chǎn)生CAD模型，可以使產(chǎn)品設(shè)計充分利用CAD技術(shù)的優(yōu)勢，并適應(yīng)智能化、集成化的產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的信息交換。實施逆向工程可以充分發(fā)揮先進(jìn)的測量設(shè)備的優(yōu)越性，使其既可以作為CAD/CAM系統(tǒng)所需要的三維輸入裝置，又可以作為CAD/CAM系統(tǒng)處理后的誤差檢測評估裝置，從而提高工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計，制造自動化程度，縮短產(chǎn)品的試制開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。將逆向工程技術(shù)定義為沒有工程圖紙的情況下，對物體的物理模型進(jìn)行測量，通過對測量信息的分析和處理來反求其CAD模型的過程。在這一意義下，逆向工程可以定義為:是將實物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)和幾何模型重建技術(shù)的總稱。逆向工程是綜合性很強(qiáng)的術(shù)語，它是以設(shè)計方法學(xué)為指導(dǎo)，以現(xiàn)代設(shè)計理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對己有新產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對己有設(shè)計的設(shè)計，特別強(qiáng)調(diào)再創(chuàng)造是反求的靈魂。從工程應(yīng)用的目的出發(fā)，將反求工程的研究領(lǐng)域拓寬到工藝、材料、原理等方面的反求，是廣義上的反求。應(yīng)該看到:逆向工程有其獨(dú)特的共性技術(shù)和內(nèi)容，還是一門新興的交叉學(xué)科分支?，F(xiàn)行產(chǎn)品中的各種復(fù)雜高新技術(shù)，在逆向工程中都會遇到如何消化吸收并加以改進(jìn)和提高。所以對于新興技術(shù)的理解、消化和推廣上，逆向工程作用十分巨大?，F(xiàn)代人們通稱的設(shè)計一般均指正向設(shè)計。它根據(jù)市場需要提出目標(biāo)和技術(shù)要求，使設(shè)計意圖變?yōu)楫a(chǎn)品。如何合理利用他人的設(shè)計思想，加快自身產(chǎn)品更新?lián)Q代的能力，是在市場競爭日益激烈的今天站穩(wěn)腳跟，持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。實際上，在設(shè)計制造領(lǐng)域，任何產(chǎn)品的問世，包括創(chuàng)新、改進(jìn)和仿制，都蘊(yùn)含著對已有科學(xué)、技術(shù)的應(yīng)用和借鑒改進(jìn)。可以看出，反求思維在工程中的應(yīng)用己源遠(yuǎn)流長，然而提出這種術(shù)語并作為一門學(xué)問去研究，則出現(xiàn)于60年代，逆向工程是各國技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展，尤其是發(fā)展中國家迅速改變技術(shù)落后狀況，提高綜合設(shè)計、決策水平、制造水平，趕超世界先進(jìn)水平的迅捷之路。戰(zhàn)后日本工業(yè)恢復(fù)的需要使其首先對逆向工程進(jìn)行了較早的研究，日本提出“第一臺引進(jìn)，第二臺國產(chǎn)化，第三臺出口”的口號，用了近二十年時間迅速崛起成為世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國就是一個生動的歷史證明。 1.1.2逆向工程技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用 逆向工程是近年來發(fā)展起來的消化、吸收和提高先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法以及應(yīng)用技術(shù)的組合，其主要目的是為了改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)競爭力。世界各國在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)用逆向工程消化吸收先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗，給人們有益的啟示。據(jù)統(tǒng)計，各國百分之七十以上的技術(shù)源于國外，逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。因此研究逆向工程技術(shù)，對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，具有重大的意義。逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域大致可分為以下幾種情況： 1．在產(chǎn)品仿制中的應(yīng)用 有時，擬合制作的產(chǎn)品沒有原始的設(shè)計圖檔，而是由委托單位交付樣品或?qū)嵨锬Ｐ?，請制作單位?fù)制。傳統(tǒng)的復(fù)制方法是用立體雕刻機(jī)或三軸仿形銑床以1: 1的比例制作模具，再生產(chǎn)產(chǎn)品。這種方法屬于模擬型復(fù)制，其缺點是無法建立工件尺寸圖檔，因而也無法用現(xiàn)有的CAD軟件對其進(jìn)行修改，故已漸為新型的數(shù)字化逆向工程系統(tǒng)所取代。在這種情況下，在對零件原形進(jìn)行三維反求的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制出一個相同的零件。 2．在新產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)者對產(chǎn)品的要求越來越高。為贏得市場競爭，不僅要求產(chǎn)品的功能先進(jìn)，而且要求外形美觀。而在造型中針對產(chǎn)品外形的美學(xué)設(shè)計，已不是傳統(tǒng)訓(xùn)練下的機(jī)械工程師所能勝任的。一些具有美工背景的設(shè)計師們可利用CAD技術(shù)構(gòu)想創(chuàng)新的美觀外形，再以手工方式塑造出模型，如木模、石膏模、粘土模、膠模、工程塑膠模、玻璃纖維模等，然后再以三維測量的方式建立曲面模型。在美學(xué)設(shè)計特別重要的領(lǐng)域，例如汽車外型設(shè)計廣泛采用真實比例的木制或泥塑模型來評估設(shè)計的美學(xué)效果，而不采用在計算機(jī)屏幕上縮小比例的物體投視圖的方法，此時需用逆向工程的設(shè)計方法。 3．在舊產(chǎn)品改進(jìn)中的應(yīng)用 在對舊產(chǎn)品改進(jìn)時，有時并沒有零件的CAD模型，因此需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的幾何模型，然后再利用傳統(tǒng)的CAD軟件對原設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)要設(shè)計需要通過實驗測試才能定型的工件模型時，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空領(lǐng)域，為了滿足產(chǎn)品對空氣動力學(xué)等要求，首先要求在初始設(shè)計模型的基礎(chǔ)上經(jīng)過各種性能測試(如風(fēng)洞實驗等)建立符合要求的產(chǎn)品模型，這類零件一般具有復(fù)雜的自由曲面外型，最終的實驗?zāi)Ｐ蛯⒊蔀樵O(shè)計這類零件及反求其模具的依據(jù)。 4．在RPM (Rapid Prototyping Manufacturing，快速原型制造)中的應(yīng)用 快速原型制造(又稱RP技術(shù))是80年代后期興起的一種基于材料累加法的高新制造技術(shù)，被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一次重大突破。RPM綜合了機(jī)械、CAD,數(shù)控、激光以及材料科學(xué)等各種技術(shù)，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，用以對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行快速評估、修改及功能試驗，大大縮短了產(chǎn)品的研制周期。而以RP系統(tǒng)為基礎(chǔ)的快速工裝模具制造(Quick Tooling/Molding)和快速精鑄技術(shù)(Quick Casting)等則可實現(xiàn)零件的快速制造(Quick Manufacturing)。 為應(yīng)用該項技術(shù)，首先應(yīng)該有產(chǎn)品的三維幾何模型。盡管己經(jīng)出現(xiàn)了許多成功的三維CAD軟件，但運(yùn)用這些軟件建立一個復(fù)雜的零件模型，仍相當(dāng)費(fèi)時。有時工程界提供的是實物，需要由實物制造模具或作設(shè)計上的改進(jìn)，因此在RPM中經(jīng)常利用逆向工程技術(shù)來建立產(chǎn)品的幾何模型。 此外，在計算機(jī)圖形和動畫、工藝美術(shù)和醫(yī)療康復(fù)工程等領(lǐng)域，也經(jīng)常需要根據(jù)實物快速建立物體的三維幾何模型。另一個重要的應(yīng)用如修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時不需要對整個零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原形的設(shè)計思想，指導(dǎo)新的設(shè)計.這是由實物逆向推理出設(shè)計思想的一種漸近過程。因此，逆向工程技術(shù)在這些領(lǐng)域中也具有重要的應(yīng)用價值。 1.1.3逆向工程的一般步驟 逆向工程一般可分為四個階段: 1．零件原形的數(shù)字化通常采用三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)或激光掃描等測量裝置來獲取零件原形表面點的三維坐標(biāo)值。 2．從測量數(shù)據(jù)中提取零件原形的幾何特征按測量數(shù)據(jù)的幾何屬性對其進(jìn)行分割，采用幾何特征匹配與識別的方法來獲取零件原形所具有的設(shè)計與加工特征。 3．零件原形CAD模型的重建將分割后的三維數(shù)據(jù)在CAD系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合，并通過各表面片的求交與拼接獲取零件原形表面的CAD模型。 4．重建CAD模型的檢驗與修正采用根據(jù)獲得的CAD模型重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建的CAD模型是否滿足精度或其他試驗性能指標(biāo)的要求，對不滿足要求者重復(fù)以上過程，直至達(dá)到零件的設(shè)計要求。 1.2 測量工具3DSS三維掃描儀介紹 3DSS便攜式三維照相測量儀是一種高速精度的三維測量掃描設(shè)備，采用的是目前國際最先進(jìn)的接觸光非接觸照相測量原理。 3DSS基本原理是：采用一種結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相應(yīng)測量技術(shù)、計算機(jī)視覺技術(shù)的復(fù)合三維非接觸測量技術(shù)。采用這種測量原理，使得對物體進(jìn)行照相測量極為可能，所謂照相測量，就是類似于照相機(jī)對視野內(nèi)的物體進(jìn)行照相，不同的是照相機(jī)攝取的是物體的二維圖像，而3DSS獲得的是物體的三維信息，與傳統(tǒng)的三維掃描儀不同的是，該掃描儀能同時測量一個面。 3DSS系列掃描儀特點： 1．掃描速度快； 每次掃描一個面，測量點分布非常規(guī)則，數(shù)秒內(nèi)可以得到100多萬點，掃描時間短，測量效率極高 2．精度高利于測量； 利用獨(dú)特的技術(shù)，實際精度可達(dá)0.03mm，為國內(nèi)領(lǐng)先。 3．便攜式設(shè)計； 可帶至測量現(xiàn)場，特別適合對大型物體和不易轉(zhuǎn)移的物體進(jìn)行測量和掃描。且外觀設(shè)計精美，整體配件完善。 4．大景深； 3DSS掃描深度可達(dá)到300---500mm，為國內(nèi)領(lǐng)先。有利于物體凹面測量。 5．標(biāo)志點自動拼接； 掃描過程中物體可以任意擺放和挪動，掃描軟件可以自動認(rèn)識標(biāo)志點，并多次測量結(jié)果自動拼接，使得測量時間大大縮短（每次掃描得出點云顏色不同，便于工作人員分步處理，并且保留原始點云數(shù)據(jù)特征，更利于點云處理。 6．非接觸掃描； 適用于柔軟、易變形的物體測量，適用范圍非常廣泛，根據(jù)被測物體的不同可獨(dú)家提供各種不同的夾具配件更好的對物體掃描而不失真。 7．彩色掃描； 不但可得到物體高精度外形點云數(shù)據(jù)，還可以得到逼真的彩色紋理，具有重要的應(yīng)用和科研價值。 8．測量輸出數(shù)據(jù)接口廣泛； 測量所得為點云數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為ACS等格式，可以直接與surfacer、Geomagic、CATIA、UG等各種后處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。 1.3 Geomagic軟件介紹 Geomagic由美國Raindrop (雨滴)公司出品的逆向工程和三維檢測軟件。Geomagic Studio可輕易地從掃描所得的點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建出完美的多邊形模型和網(wǎng)格，并可自動轉(zhuǎn)換為 NURBS曲面。該軟件也是除了Imageware以外應(yīng)用最為廣泛的逆向工程軟件。 Geomagic Studio主要包括Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture 五個模塊。主要功能包括：自動將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形（Polygons）、快速減少多邊形數(shù)目（Decimate）、把多邊形轉(zhuǎn)換為NURBS曲面、 曲面分析（公差分析等)及輸出與CAD/CAM/CAE匹配的文件格式（IGS、STL、DXF等）。 1.4 UGNX6.0軟件介紹 UG NX是美國UGS公司推出的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它具有強(qiáng)大的實體造型，曲面造型功能。在設(shè)計過程中還可以進(jìn)行有限元分析、動力學(xué)分析，玩成產(chǎn)品概念設(shè)計、模型建立，性能分析和運(yùn)動分析、加工刀路額生成等整個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)真正意義上的無紙化生產(chǎn)。UG 的CAM模塊提供了交互式編程產(chǎn)生精確刀具軌跡的方法，用戶通過創(chuàng)建程序節(jié)點、刀具節(jié)點、幾何節(jié)點、加工方法節(jié)點，生成刀具加工軌跡，通過觀察刀具運(yùn)動來圖形化地編輯刀具軌跡，最終的刀位源文件經(jīng)過后置處理即可生成數(shù)控加工程序。UGNX6.0軟件的幾個主要應(yīng)用模塊及功能如下。 1．基本環(huán)境 這是啟動UG后自動運(yùn)行的第一個模塊，是其他應(yīng)用模塊的公共運(yùn)行平臺。它支持包括打開已存的部件文件、建立新的部件文件、繪制工程圖以及輸入、輸出不同格式的文件等操作，也提供圖存控制、試圖定義和屏幕布局、表達(dá)式和特征查詢、對象信息和分析、顯示控制和隱藏/再現(xiàn)對象等操作。 2．建模環(huán)境 實體建模集成了基于約會搜的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，是用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實體、布爾運(yùn)算及進(jìn)行參數(shù)化編輯、提供草圖工具、各種曲線的生成及編輯工具、尺寸驅(qū)動、定義和編輯變量及其表達(dá)式。實體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎(chǔ)。 3．裝配建模 用于產(chǎn)品的模擬裝配。支持“自頂向下”和“子底向上”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設(shè)計和編輯，組件一邏輯對其、貼合和偏移等方式被靈活地配對或定位，改進(jìn)了性能和減少存儲的需求。參數(shù)化的裝配建模提供為描述組件間配對關(guān)系和為貴頂共同創(chuàng)建的緊固件組以及其他重復(fù)的零件的附加功能，這種體系結(jié)構(gòu)允許怕打的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并為設(shè)計者創(chuàng)建和共享，是產(chǎn)品開發(fā)并行工作。 4．制圖模塊 能夠以實體模型自動生成曲面工程圖，也可以利用取向功能繪制平面工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。制圖模塊提供自動的視圖布局，可以自動、手動尺寸標(biāo)注，自動繪制剖面線、形位公差和表面粗燥度標(biāo)注等。利用裝配模塊創(chuàng)建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖、明細(xì)表自動生成等。 5．產(chǎn)品分析模塊 集成了有限元分析功能，可用于對產(chǎn)品模型進(jìn)行受力分析 ，受熱后的變形分析，可以建立有限元模型、對模型進(jìn)行分析和分析后的結(jié)果進(jìn)行處理。提供線性靜力、線性屈服分析、模擬分析和穩(wěn)態(tài)分析。運(yùn)動分析模塊用于對產(chǎn)品模型進(jìn)行運(yùn)動分析?？梢赃M(jìn)行機(jī)構(gòu)鏈接設(shè)計和機(jī)構(gòu)綜合，建立產(chǎn)品的仿真，利用交互是運(yùn)動模式同時控制5個運(yùn)動副，設(shè)計出包含任意關(guān)鍵節(jié)數(shù)的空間機(jī)構(gòu)，完成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，以多種格式表達(dá)分析結(jié)果。注塑模流分析模塊用于注塑模中對熔化的塑料進(jìn)行流動分析。具有前處理、解算和后處理的能力，提供強(qiáng)大的在線求解和完整的服務(wù)材料數(shù)據(jù)庫。 6．制造模塊 次模塊提供了對NC加工的CLSFs建立與編輯提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具有圖形后置處理器和機(jī)床數(shù)據(jù)文件生成器的支持。同時又提供了制造資源管理系統(tǒng)、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機(jī)床仿真等加工或輔助加工模塊。 1.5 UG MoldWizard概述 MoldWizard是UG軟件用于注塑模具自動化設(shè)計的專業(yè)應(yīng)用模塊，運(yùn)用知識嵌入的基本理念，只需根據(jù)產(chǎn)品的三維實體造型，按照模具設(shè)計的流程建立一套與產(chǎn)品造型參數(shù)相關(guān)的三維實體模具。MoldWizard提供給用戶一個邏輯過程，指導(dǎo)用戶一步步地完成模型設(shè)計。在這個優(yōu)化的環(huán)境中提供了很多自動化的功能：如數(shù)據(jù)的讀入和零件建模、家族模具、縮放控制、自動的模腔布局、分模功能、模架工具和庫及標(biāo)準(zhǔn)件工具和庫。分別對應(yīng)于MoldWizard工具條中的各個圖標(biāo)，并且圖標(biāo)的排列順序與實際的模具設(shè)計過程相似 1.5 Autodesk Moldflow Adviser簡介 Autodesk Moldflow Adviser軟件是由德國西門子公司的用于注塑模流分析并優(yōu)化模具設(shè)計的軟件，該軟件是對塑料產(chǎn)品和模具進(jìn)行深入分析的軟件包，可以在計算機(jī)上對整個注塑過程進(jìn)行模擬分析，可得到最佳的澆口數(shù)量與位置。從而為模具設(shè)計人員進(jìn)行模具設(shè)計和注塑人員進(jìn)行注塑工藝參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。利用MoldFlow技術(shù)可以在模具加工前，在計算機(jī)上對整個注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及塑件中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、塑件的收縮和翹曲變形等情況。 1.6本章小結(jié) 本文的選題背景是探討利用逆向工程這一先進(jìn)的制造及時手段來解決玩具洋娃娃外殼成形技術(shù)中的一些難題，應(yīng)用UG MoldWizard對模具分模，并進(jìn)行模具設(shè)計縮短洋娃娃外殼模具的制造周期，加速玩具洋娃娃工業(yè)的發(fā)展。 第2章 逆向工程中的測量技術(shù) 2.1測量方式 逆向工程所需要的測量按其特性及應(yīng)用，一般可分為兩大類：接觸式測量與非接觸式測量兩種，非接觸式測量用于表面不規(guī)則的曲面測測量，而接觸式用于規(guī)則的幾何體的測量。 逆向工程所需要的測量按其特性及應(yīng)用，一般可分為兩大類：接觸式測量與非接觸式測量，表2-1列出它們的技術(shù)特點。 表2-1 非接觸式與接觸式測量的比較表 測量方式 非接觸式 接觸式 測量精度 傳感器 測量速度 前置作業(yè) 工件材料 測量死角 10-100 P7"1 光電接收器件 1000-12000點/秒 需噴漆，無基準(zhǔn)點 無限定 光學(xué)陰影處及光學(xué)焦距變化處 1 um 開關(guān)器件 人工控制 設(shè)定坐標(biāo)系統(tǒng)，校正基準(zhǔn)面 硬質(zhì)材料 工件內(nèi)部不易測量 優(yōu)勢 1.測量速度快，曲面獲取容易； 2.不必做探頭半徑補(bǔ)償； 3.可測量柔軟、易碎、不可接觸 薄件、皮毛、變形細(xì)小等工作； 4.無接觸力，不會傷害精密表面 1.精度較高； 2.可直接測量工件的 特定幾何 缺點 1.測量精度較差，無法判別特定的 幾何形狀； 2.陡峭面不易測量，激光無法照到 的地方不易測量； 3.工件表面與探頭表面不是垂直， 則測量的誤差較大； 4.工件表面的暗程度會影響到 1.需逐點測量，速度慢； 2.測量前要做半徑補(bǔ)償； 3.接觸力大小會影響測量精度； 4.接觸力會造成工件及探頭表 面磨損，影響光滑度； 5.斜面測量時，不易補(bǔ)償半徑, 精度難以保證； 6.測量工件內(nèi)部時，形狀會影 響測量值 由上所述可知非接觸式測量用于表面不規(guī)則的曲面測測量，而接觸式用于規(guī)則的幾何體的測量。由于本課題研究的是屬于曲面形狀零件的洋娃娃玩具外殼，經(jīng)比較選用非接觸式測量方式的激光測量。 非接觸式測量一般是基于三角法測量原理，可分為點接觸式、線接觸式、面接觸式三種。非接觸式探頭一般用于不規(guī)則曲面的測量，因不規(guī)則曲面對于接觸式探頭的半徑補(bǔ)償相當(dāng)不易，而且測量速度相當(dāng)慢。 2.2零件掃描過程 3DSS掃描儀能滿足大多數(shù)掃描任務(wù)、能很便捷的攜帶、安裝投入運(yùn)行。其掃描類型有如表2-2所示三種： 表2-2 掃描類型 3DSS-TD-II （標(biāo)準(zhǔn)型） 3DSS-MINI-II （迷你型） 3DSS-STDC-II （彩色標(biāo)準(zhǔn)型） 單幅掃描范圍 （典型值） 400300mm 200150mm 400300mm 單幅掃描點數(shù) 130萬 130萬 130萬 彩色 24bits 掃描精度（） 0.03mm 0.02mm 0.05mm 操作系統(tǒng) Windows/XP Windows/XP Windows/XP 掃描頭重置 3.5Kg 3Kg 5Kg 單幅掃描時間輸 2.5秒 2.5秒 5秒 輸出文件格式 ASC, CRML2.0 ASC, CRML2.0 ASC, CRML2.0 其掃描基本流程： 1、啟動軟件，確認(rèn)左右攝像頭安裝正確 2、調(diào)整攝像頭鏡頭，將焦距調(diào)整到最佳掃描位置 3、標(biāo)定掃描頭，標(biāo)定計算是極差要小于2 4、建立一個新項目 5、設(shè)置掃描參數(shù) 6、將待測物體至于鏡頭下開始掃描。 由于電動酷豬外殼的不規(guī)則，要掃描出其整體外形，得到完整的點云數(shù)據(jù)，必須采用拼接技術(shù)對其進(jìn)行多視角掃描，下圖為電動酷狗外殼掃描的過程： 圖2.1 第一視角掃描 圖2.2 第二視角掃描 圖2.3 第三視角掃描 通過上面三個視角對爬行士兵外殼掃描，基本可以得到其完整的曲面點云數(shù)據(jù)，上面六個圖中，黑色正方形是掃描是貼上去的參考點，當(dāng)?shù)谝灰暯菕呙柰瓿芍笤倮^續(xù)做第二視角掃描是，要先點擊掃描軟件的圖標(biāo)，這樣就把當(dāng)前視加一，轉(zhuǎn)換到下一個視角，進(jìn)行下一個視角的掃描，掃描時相鄰兩個視區(qū)內(nèi)的公共參考點必須有三到五個，掃描完后，點擊“匹配”按鈕，匹配成功之后，相鄰兩個掃描視角下的點云數(shù)據(jù)就拼接起來了，3DSS掃描軟件進(jìn)行多視掃描就是用這一拼接功能，對不同視角下掃描得到的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，從而得到零件完整的三維點云數(shù)據(jù)。 2.3本章小結(jié) 通過本章的研究，逆向工程的掃描主要分為接觸掃描和非接觸掃描，由于所要掃描的零件是一個三維曲面零件，故采用了非接觸的三維掃描儀進(jìn)行掃描。掃描時在零件表面適當(dāng)位置貼參考點，進(jìn)行多視角掃描，利用拼接技術(shù)對不同視角下的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到完成的曲面點云數(shù)據(jù)。 第3章 逆向工程的后處理 3.1逆向工程的后處理 3.1.1逆向工程后處理的要求 在逆向工程中，曲面模型重建是最重要、最繁雜的一環(huán)，因為最后要完成模型的加工，需要的是平滑的曲面模型或是由良好的點群所產(chǎn)生的三角網(wǎng)格，所以點群數(shù)據(jù)的處理、曲面的構(gòu)建方式及邊修與分析功能的健全，是逆向工程曲面模型重建相當(dāng)重要的一部分。在逆向工程計劃的執(zhí)行上，應(yīng)該對所建模型有一個通盤的了解，主要涉及到以下內(nèi)容： 1、后繼承接的工作 各種不同領(lǐng)域的應(yīng)用，其模型建構(gòu)在處理上也大不相同，即使是在同一工業(yè)用的產(chǎn)品隨著產(chǎn)品種類的不同，對精度與曲面質(zhì)量的要求也大不相同。所以在計劃執(zhí)行以前，應(yīng)該對后繼的要求有所了解。 2、必須要達(dá)到的精度要求及其可能性可能產(chǎn)生的誤差包括測量時造成的誤差和曲面建構(gòu)時點數(shù)據(jù)與曲面間的誤差。各種產(chǎn)品需要達(dá)到的精度標(biāo)準(zhǔn)各有不同，配合件的要求較高，非配合件的精度要求則較低，然而這些都必須在計劃執(zhí)行前做一個規(guī)劃，以達(dá)到任務(wù)的完滿完成。 3、必須要達(dá)到的曲面質(zhì)量：平滑程度與連續(xù)性以已往的逆向工程的經(jīng)驗來講，高精度和高質(zhì)量的曲面一直是追求的兩大目標(biāo)，大多數(shù)情況下，兩者是相互沖突的，如果要一個曲面與點數(shù)據(jù)完全吻合，那么該曲面必然有很多波動。必須再兩者有所折中，在大部分的情況下，只要誤差沒有超過允許范圍，則更加側(cè)重要求高質(zhì)量的曲面。 依據(jù)逆向建模策略和實現(xiàn)方式的不同，當(dāng)前曲面重建的方法可以大致分為兩種：傳統(tǒng)曲面造型方式和快速曲面造型方式。所謂傳統(tǒng)曲面造型方式指的是遵從經(jīng)典的由點——線——面的曲面造型方式，它使用BEZIER和NURBS曲面直接由曲線或測量點來創(chuàng)建曲面；而快速曲面造型方式指的是通過對點云的多邊形網(wǎng)格化處理并對網(wǎng)格使用BEZIER或者NURBS曲面進(jìn)行擬合來創(chuàng)建曲面。 快速曲面重建系統(tǒng)的典型代表是Geomagic Studio，其完整的流程如下： （1）從點云中重建出三角網(wǎng)格曲面。 （2）對三角網(wǎng)格曲面編輯處理。 （3）模型分割，參數(shù)化分片處理。 （4）柵格化并NURBS擬合成CAD模型。 3.1.2點云數(shù)據(jù)處理 點數(shù)據(jù)處理大致可分為：點數(shù)據(jù)的坐標(biāo)定位，數(shù)據(jù)雜點的刪除，數(shù)據(jù)的噪聲濾除、排序、平滑化及篩減，利用特征搜尋功能找出曲面的趨勢或特征，切割除需要的點或剖切點數(shù)據(jù)。 1．點數(shù)據(jù)的坐標(biāo)定位 無論使用的是何種設(shè)備，在掃描過程中不免需要將待測物體作移動，以實現(xiàn)完整點數(shù)據(jù)的獲取，這將會造成輸入軟件中數(shù)據(jù)的點數(shù)據(jù)產(chǎn)生坐標(biāo)不統(tǒng)一的現(xiàn)象，目前部分掃描設(shè)備具備自動將不同角度的掃描點數(shù)據(jù)作定位的功能，但是畢竟還是有部分的點數(shù)據(jù)必須通過人工或后處理軟件達(dá)到點數(shù)據(jù)的定位。 2．雜點數(shù)據(jù)的刪除 雜點就是測量錯誤的點（不是噪聲），是無效的點，放大后就看得出、很明顯地離開零件表面，孤立的點。譬如，激光掃描儀生成的圖像里就比較多雜點，散布在圖像四周，輪廓邊緣外尤其多；而CMM的雜點通常較少，或因為零件表面很粗糙、很糟糕，或出現(xiàn)在測量溝、臺、孔處，或因測量時的抖動引起。對這樣的點，一般用手工或使用分離點 3．?dāng)?shù)據(jù)的噪聲濾除、排序、平滑化及篩減 得到點數(shù)據(jù)后，必須檢查點群，刪除不需要的雜點。利用軟件的排序功能，將要用來建構(gòu)曲面的點數(shù)據(jù)作排序并使其平滑化；如果點數(shù)據(jù)太多，也可利用刪減工具，將點數(shù)減少；通常特征變化較大的地方需要較多的點數(shù)據(jù)來描述，而較平滑的地方則以較少的點數(shù)據(jù)來表達(dá)；使用分析工具了解自己做了某些工作后，可能產(chǎn)生的誤差有多少。 4．對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采樣與封裝 點云噪聲點，體外孤立點以及非連接選項處理后，就可以對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一采樣和封裝了，對點云進(jìn)行統(tǒng)一采樣時，根據(jù)物體表面的平滑度及物體的幾何外形，應(yīng)該把曲率優(yōu)先值調(diào)到適合的大小，以方便后續(xù)處理，封裝是根據(jù)物體的類型選擇封裝的類型為曲面或者體積，封裝時，可根據(jù)物體外形尺寸的大小選擇目標(biāo)三角形數(shù)，一般選擇默認(rèn)值，但也可以根據(jù)自己的需要適當(dāng)?shù)陌涯繕?biāo)三角形數(shù)值稍微調(diào)大。 3.1.3三角形網(wǎng)格曲面編輯處理 在建模的初期，應(yīng)對模型整體的建構(gòu)有一定的初步的規(guī)劃?？梢栽谀Ｐ蜕瞎蠢粘銮媾c曲面間隔：也可將模型的一些簡單幾何要素找出來，作為后續(xù)曲面建模與模型基準(zhǔn)的參考；必須了解對精度與平滑度之間取舍的允許度。在允許的精度誤差上，會舍棄精度取平滑度；必須對后處理的過程有全盤的了解。由于不同的曲面建構(gòu)、不同的軟件以及后續(xù)的加工等，都可能造成不同的結(jié)果，所以必須了解后續(xù)工作的動作過程，以控制誤差的允許度:曲面的建構(gòu)應(yīng)盡可能簡單。簡單的曲面有利于后續(xù)工作的修編，較容易構(gòu)建出較高質(zhì)量的平滑曲面模型。 在曲面編輯之前，如能利用軟件的分析功能，來充分掌握各建構(gòu)曲線的精度與控制點，則建構(gòu)出高質(zhì)量曲面的可能性較大?；編缀吻娴慕?gòu)在逆向工程中，由于測量出來的點數(shù)據(jù)坐標(biāo)可能沒有固定，所以用點數(shù)據(jù)建構(gòu)基本幾何要素的功能就顯得相當(dāng)重要了，利用這些基本幾何要素，可以很方便地找到平面、模型的孔位、定位用基準(zhǔn)等。要對基本幾何體做出快速的分析。隨著測量系統(tǒng)的不同，測量出來的精度也有差異，最好要配合軟件的分析功能，分析顯示基本幾何信息，如尺寸，位置等，再作適度的調(diào)整，求出最佳的結(jié)果。 1．破孔的填充與邊界修補(bǔ) 對點云數(shù)據(jù)的封裝，只是得到物體初步的幾何外形，由于3DSS掃描前必須對物體表面的黑色表面，頭名表面積反光面做處理，而物體表面又存在圓孔、矩形槽、參考點等特征，加上掃描時周圍環(huán)境、室溫的影響導(dǎo)致掃描時部分點云數(shù)據(jù)丟失，在分裝階段就會在物體表面形成不規(guī)則的小孔，和一些不完整的邊界。這時就需要用填充孔命令將物體表面的破孔及邊界缺失的部分填充上，參考實物模型，盡量還原物體的幾何外形，完成曲面構(gòu)建。 2．爛面填充 封裝后得到的曲面表面是有和多多邊形構(gòu)成的，這樣形成的曲面，在物體表面會有很多爛面，采用Geomagic軟件可以把部分爛面刪除再重新填充，對于部分凹孔，可以采用去除特征的方法是模型中的小孔填滿。 3．邊界編輯 封裝階段的到的曲面是由很多不規(guī)則多邊形構(gòu)成的，而且填充孔也是以多邊形的形式填充，這樣在模型邊界就會形成大量的不整齊的邊界曲線，為了后續(xù)處理的順利進(jìn)行，對于不整齊的邊界，可以執(zhí)行“編輯邊界”命令，減少控制點的數(shù)目使邊界變得整齊。當(dāng)多邊形階段對模型的編輯達(dá)到滿意時，對模型進(jìn)行最后一步操作：執(zhí)行“修復(fù)相交區(qū)域”對相交的三角形進(jìn)行松弛/消除操作；如果無三角形相交，系統(tǒng)則提示“沒有相交的三角形”。即使是不同的模型，對于點階段和多邊形階段的操作都相類似，以上涉及的命令在任何模型點云的處理過程中幾乎都會用到。一般情況下，多邊形階段編輯的好壞將決定最終曲面質(zhì)量的好壞。 3.1.4快速曲面重建的曲面階段 曲面階段的編輯的方法具有可選性，進(jìn)入曲面階段有兩個模塊可選：形狀模塊和制作模塊。形狀模塊有兩種方法：一種從執(zhí)行命令“探測輪廓線”開始；另一種從執(zhí)行命令“探測曲率”開始。制作模塊即進(jìn)入了Geomagic studio軟件的Fashion模塊。本課題采用由“形狀模塊”進(jìn)入曲面階段，由“探測曲率”開始 通過編輯菜單下的階段—形狀階段進(jìn)入到形狀模塊后，執(zhí)行“探測曲率”命令，通過對“粒度”、“曲率級別”的調(diào)整以及簡化輪廓線命令。在模型曲率較大區(qū)域獲得輪廓線（以橙色線顯示）。同時根據(jù)粒度所設(shè)定的目標(biāo)值在模型上形成一系列的三角形區(qū)域，執(zhí)行“編輯輪廓線”，然后對軟件自動探測到的輪廓線進(jìn)行編輯，根據(jù)模型自身的特點使用繪制、松弛、收縮等命令對輪廓線進(jìn)行編輯到準(zhǔn)確位置，并保持輪廓線的平順。執(zhí)行“細(xì)分/延伸輪廓線”命令，延伸線根據(jù)輪廓線生成，延伸線在模型表面所占的區(qū)域即為曲面之間的過渡區(qū)域，使輪廓線所劃分的各塊面部相互連接，形成一個完整的曲面形狀。 輪廓線將整個模型劃分為不同的區(qū)域，每個區(qū)域即為一個面板。執(zhí)行“構(gòu)造曲面片”命令，將各面板鋪設(shè)曲面片，曲面片數(shù)目可以通過軟件自動估計，也可以指定數(shù)目。再執(zhí)行“移動面板”命令，對所有面板進(jìn)行定義，即指定所有的面板類型。由于在定義面板時，可選的有格柵、條、圓、橢圓、套環(huán)以及自動探測，為了更準(zhǔn)確地表達(dá)曲面，所以在構(gòu)造曲面片時盡量使面板的定義在前五種定義范圍之內(nèi)。最終可得到曲面片均勻網(wǎng)格化的模型。 3.1.5.柵格化并NURBS擬合成CAD模型 當(dāng)所有面板都完成網(wǎng)格化之后，執(zhí)行“構(gòu)造格柵”命令，將“分辨率”調(diào)到合適的值，完成曲面柵格構(gòu)造，并在“非均勻有理B樣條”菜單下選擇“NURBS模型到CAD模型”完成模型轉(zhuǎn)化，得到最終的CAD模型。 3.2曲面重構(gòu)具體過程 1．點云數(shù)據(jù)處理階段 （1）打開Geomagic軟件界面，在此環(huán)境下導(dǎo)入掃描的玩具電動酷豬外殼的點云數(shù)據(jù)。如圖3.1所示。 圖3.1 導(dǎo)入點云數(shù)據(jù)圖 （2）使用去除孤立點命令去除孤立點（紅色點）及多余的測量點，如圖3.2所示。 圖3.2 點云數(shù)據(jù)除孤立點圖 （3）處理后的結(jié)果如圖3.3所示。 圖3.3 點云數(shù)據(jù)處理完成圖 （4）使用封裝命令對點云分裝后形成多邊形曲面，如圖3.4所示。 圖3.4 封裝后的多邊形曲面 2、構(gòu)建曲面階段 （1）處理中的圖形：如圖3.5所示 圖3.5 填充孔及爛面的過程圖 （2）對部分特征進(jìn)行去除: 如圖3.6所示 圖3.6 去除特征圖 （3）最終處理后的的多邊形曲面: 如圖3.7所示 圖3.7 完整網(wǎng)格曲面圖 3、形狀階段 （1）由多邊形階段進(jìn)入到形狀階段并劃分區(qū)域: 如圖3.8所示 圖3.8 網(wǎng)格劃分圖 （2）在不同區(qū)域規(guī)劃網(wǎng)格: 如圖3.9所示 圖3.9 曲面片圖 （3）對排列整理后形成的曲面片構(gòu)造柵格: 如圖3.10所示 圖3.10 柵格構(gòu)造圖 4. 構(gòu)造柵格后最終擬合曲面并轉(zhuǎn)化為CAD模型 3.3 UG環(huán)境下的實體建模 3.3.1曲面縫合 UG環(huán)境下曲面縫合用于連接兩個或多個片體，并建立單個片體。如果選擇作縫合操作的片體形成一個封閉的容積，則縫合操作將創(chuàng)建一個實體。但是，在封閉容積中的片體組之間的縫合縫隙必須小于指定公差，否則結(jié)果仍然是片體。如果兩個實體共享一個或者多個共同表面，則可以將兩個實體縫合成一個單一實體。本課題的軟品模型曲面是用Geomagic軟件制作的曲面片，片與片之間的間隙較大，在UG中縫合曲面片時應(yīng)將公差調(diào)大些，見圖3.11.縫合片體后，對縫合后的完整曲面片進(jìn)行處理，在曲率較大的地方做適當(dāng)修剪，將曲面片加厚到1.0mm完成塑件的外形實體建模，見圖3.12. 3.3.2塑件特征設(shè)計 本課題采用3DSS掃描儀掃描得到的只是模型外表面的點云數(shù)據(jù)，對點云數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理后，還應(yīng)應(yīng)用UG的實體建模功能完成塑件的特征設(shè)計，設(shè)計方法是在實體的適當(dāng)部位建立適當(dāng)?shù)目臻g曲線，并以此建立合適的基準(zhǔn)平面，并利用游標(biāo)卡尺等測量工具，測得模型內(nèi)部一些特征的形狀和位置尺寸，用UG的拉伸和修剪體的功能完成模型的特征設(shè)計，還原塑件的完整形狀，見圖3.13。 3.4本章小結(jié) 本章是探討逆向工程關(guān)鍵的一步，逆向工程的后處理技術(shù)。首先論述逆向工程處理的內(nèi)容和處理的原理，然后結(jié)合軟件Geomagic的逆向工程功能將掃描得到的洋娃娃玩具的點云圖處理成零件圖。闡述了Geomagic軟件基本功能，將點運(yùn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成CAD模型的基本原理及形成CAD模型的過程?？梢钥闯鰧Ⅻc運(yùn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成CAD模型好壞，關(guān)鍵在于對點云處理后的網(wǎng)格曲面進(jìn)行處理，網(wǎng)格曲面如果處理得比較完美，轉(zhuǎn)化的CAD模型也會有較好的效果。 第4章 Moldflow模流分析 Moldflow是一款模擬注塑成型的軟件，利用計算機(jī)技術(shù)模擬注塑成型全過程，預(yù)測制品最終可能出現(xiàn)的缺陷，找到缺陷產(chǎn)生的根本原因，在模具加工值錢得到最優(yōu)化的制品設(shè)計、磨具設(shè)計方案和最適合的成型工藝條件，確保產(chǎn)品以最短的周期、最低的成本投入市場，增強(qiáng)市場競爭力。 4.1最佳澆口位置分析 Moldflow軟件中德MPI/Gate Location澆口位置分析模塊可以準(zhǔn)確快速的分析出塑件的最佳澆口位置。如果模型蘇姚設(shè)置多個澆口時，可以對模型進(jìn)行多次澆口位置分析，在劃分好網(wǎng)格后，開始進(jìn)行模具流動性分析。 步驟：選擇分析序列\(zhòng)Gate Location-選擇材料\GE plastic公司的ABS-成型條件設(shè)置為默認(rèn)-立即分析最佳澆口位置如圖4.1所示： 圖4.1 最佳澆口位置 結(jié)果如圖所示，在鼻子和嘴巴處藍(lán)色區(qū)域為塑件最佳澆口位置，將澆口設(shè)置在該區(qū)域可保證注塑過程中熔體的平衡性。 4.2塑件流動性分析 注射時間與塑料的流動性、制品的幾何形狀和尺寸大小、模具澆注系統(tǒng)的形式和其他因素有關(guān)。注射時間由流動充模時間和保壓時間兩部分組成。 4.2.1熔接痕分析 熔接痕是塑件表面的一種線狀痕跡，由注射或擠出中若干股流料在模具中分流匯合，熔料在界面處未完成熔合，彼此不能熔接成一體，造成熔合印跡，影響塑件的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能。由圖4.2可知，黑色線條為制件的熔接痕，且熔接痕的數(shù)量相對較少，幾乎分布在制件的內(nèi)表面相對隱蔽處，不影響制件的外觀。 圖4.2熔接痕位置 4.2.2氣穴的分布 制件上出現(xiàn)氣泡的原因可能是模具過熱或過冷、模具成型壓力不夠、成型時間過短、塑料壓縮率過大、空氣含量過多、加熱不均勻等幾個因素。本制件氣穴位置如圖4.3所示，大多數(shù)分布在產(chǎn)品的邊緣地帶、分型面附近，氣體很容易排出，并不影響制件的外觀。在制件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折處，這些位置由于結(jié)構(gòu)原因壓力較小，適當(dāng)提高注射壓力可以減少氣泡的數(shù)量，由于氣泡出現(xiàn)的部位對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)局影響不大，因此允許其存在。 圖4.3 氣穴分布圖 第5章 玩具外殼模具設(shè)計 5.1 塑件的成型工藝分析 5.1.1 原料分析 ABS為熱塑性塑料，化學(xué)穩(wěn)定性比較好，機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性，但耐熱性較差。ABS吸水性較大，成型前原料要干燥；在升溫是粘度增強(qiáng)，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度易稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小，總的成型性能很好。 （1） ABS塑料主要的性能指標(biāo)： 表5.1 ABS塑料主要性能指標(biāo) 密度 (Kg.dm-3) 1.02～1.08 屈服強(qiáng)度/MPa 50 比體積/ 0.86～0.98 拉伸強(qiáng)度/MPa 38 吸水率/(%) 0.2～0.4 拉伸彈性模量/MPa 1.4 熔點/ 130～160 抗拉強(qiáng)度/MPa 80 計算收縮率/(%) 0.4～0.7 抗壓強(qiáng)度/MPa 53 比熱/ 1470 彎曲彈性模量/MPa 1.4 （2）ABS的注射成型過程 1）成型前的準(zhǔn)備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗，由于ABS縮水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。 2)注射過程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、齙牙、倒流和冷卻五個階段。 3）塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60～75，處理時間為16～20s。 5.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)、精度、質(zhì)量分析 該此零件是一種常見的塑件，其最大的尺寸140X100X40mm，從工件本身尺寸來看，屬較中型零件。壁厚1mm，外形曲面比較復(fù)雜，內(nèi)壁沒有粗糙度要求，成型工藝較好。 5.2型芯型腔的創(chuàng)建 5．2產(chǎn)品分析 本套模具為典型的推桿殼體模具，采用一模兩腔進(jìn)行分模。面殼殼體曲面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜考慮到產(chǎn)品表面光潔度的要求。采用直流道大澆口或點膠口并且需要選擇壓力較大、精度較高的注射機(jī)；模架設(shè)計為兩版式注射模。 5.2．2項目初始化 項目初始化的目的就是要把產(chǎn)品零件裝載到模具模塊中。單擊“注塑模具向?qū)А惫ぞ咧小绊椖砍跏蓟泵?，在彈出的對話框中選擇制件的材料，本次設(shè)計采用ABS，這時系統(tǒng)自動匹配該材料的收縮率如圖5.1所示，完成后點擊確定。 5.2．3 建立模具坐標(biāo)系 在Mold wizardz中模具坐標(biāo)系的原點必須落在模具分型面的中心，XC-YC平面必須是模具裝配的分型面，并且ZC軸的正向為模具的開模方向是為了能使產(chǎn)品體坐標(biāo)于UG系統(tǒng)模具坐標(biāo)系一致，在初始化項目后，需要通過雙擊坐標(biāo)系或單擊工具欄中“動態(tài)工具欄”來調(diào)整產(chǎn)品體的WCS坐標(biāo)位置，然后再單擊“坐標(biāo)系”命令來鎖定產(chǎn)品體的模具坐標(biāo)系，操作方法如圖5.2. 5.2．4 工件設(shè)置 工件也叫毛胚或模仁，是用來生成模具的型芯和型腔的實體，所以工件的尺寸就是在零件的外形的尺寸基礎(chǔ)上各方向都增加一部分尺寸。工件可以選擇標(biāo)準(zhǔn)件，也可以自定義工件。單擊工具欄中的“工件”圖標(biāo)，確定參數(shù)如圖5.3所示。 5.2．5選擇制品的分型面 分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面，分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。 分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點： （1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 （2）有利于保證塑件的精度要求； （3）有利于模具的加工，特別是型腔的加工； （4）有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計； （5）便于制件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊； （6）有利于排氣。 （7）分型面應(yīng)取塑件尺寸最大處； 綜合考慮，分型面選塑件截面最大處 5.2．6 創(chuàng)建分型線和分型面 分型線定義為模具面于實際產(chǎn)品的相交線，零件的分模面可以根據(jù)零件的形狀和成品從模具中的頂出方向等因素確定。對于復(fù)雜的曲面，系統(tǒng)指定的分型面不一定符合要求，本產(chǎn)品采用“遍歷環(huán)”命令創(chuàng)建分型線，然后創(chuàng)建分型面，如圖5.4、圖5.5所示。 5.2．7 創(chuàng)建型芯和型腔 型腔是成型塑件外表面的模具零件，按其機(jī)構(gòu)類型可分為整體式和組合式兩大類。整體式型腔由一塊金屬加工而成，結(jié)構(gòu)簡單，牢固，