模具制造工艺课程论文.doc

逆向工程在现代模具制造中的应用
班级：10材控（1）班 姓名：xxx 学号：xxxxxxxxxx
摘 要：随着生产技术的迅猛发展，传统的模具制造工艺在模具制造的工程中也逐渐显露了一些弊端和不足。传统的制造技术的学科与专业单一、界限分明而现代制造技术则学科、专业间融合与交叉。在这一点上，现代制造技术表现出了无比的优势。现代制造技术的产生和发展给传统的模具制造技术带来了生机，而逆向工程就是其中常用的一种制造技术。20世纪90年代，逆向工程技术就已经受到了各国工业和学术界的重视，成为CAD/CAM领域的一个研究热点，在模具制造中也被越来越广泛地应用。
关键词：逆向工程 现代制造技术 模具制造

引言
在产品的开发和制造过程中，几何造型技术的应用相当广泛，但是由于种种原因，仍有许多产品宁非由CAD模型描述，设计和制造者面对的是实物样件。为了适应先进制造技术的发展，需要通过一定途径，将这些实物转化为CAD模型，使之能利用CAD、CAM、RPM及PDM等先进技术进行处理或管理。

1 逆向工程的概述
逆向工程又叫“反求工程”或“反向工程”，它是根据一个实物产品，通过三维数字化扫描仪精确快速的测量事物的轮廓坐标，再通过三维CAD曲面重建并修改后传递给一般的CAD/CAM系统，再通过CAM编出刀具的程序传给CNC 加工设备，从而制造相应的模具。简单地说，逆向工程就是根据已存在的产品样件模型，进行解剖、深化和再设计，反向推出产品设计数据的过程。反向工程分为下面三类：
（1）实物反向：它是已经有了实物，经过测量和相关分析进而再生产，它有性能逆向、功能逆向、结构、材料等各方面的反向。而且这种反向的目标可以是一个整体可以是一部件也可以是一组件；
（2）软件反向：我们把产品的样本和设计书、产品的图纸和使用手册、相关的标准和质量保证文件等都叫做技术软件。它分为以下三类：有实物和全套技术软件的；只有全套技术软件的；只有实物的；
（3）影像反向:这种逆向没有技术软件也没有相关的实物，我们只能获得产品的一些广告图片和一些参观视频等，产品的研发人员只能根据这些资料去设计和构思产品，我们把这种反向叫做影像反向。

2 逆向工程中的关键技术
逆向工程主要包括数据的采集、数据的处理等两个关键技术。
2.1 数据的采集
数据的采集首先是采用特殊的采集设备和特殊的采集方法测得产品轮廓的坐标数据，再把产品几何外形数字化。它的基本原理是：把要测量的产品放在三维坐标扫描仪器中，从而得到扫描点的坐标数据，再根据这些坐标数据，最后经过计算机数据的处理，拟合形成采集元素，经过数学计算得出其外形、位置公差及其它相关的几何量数据。现有数据的采集方法主要有两种: 接触式数据采集和非接触式数据采集。
2.1.1 接触式数据采集
它包括触发式的数据采集、连续扫描式的数据采集、超声波法、磁场法等。接触式测量的测头与零件表面接触，测量速度很慢，测量后还要进行测头补偿，数据量很小，不可能真正的反映实体外形。
2.1.2 非接触式数据采集
这种采集方法主要依据光学原理，它包括结构光法、激光三角形法、图像分析法等。非接触式数据的采集具有精度高和速度快的优点，可以避免因为接触压力以及测量摩擦力而产生的误差。而且测头产生的光斑也可以做得很小，可以探测到一般机械测头很难测量的部位，最大限度地体现被测量表面的真实轮廓。
2.2 数据的处理
数据处理是逆向工程的关键环节，它的结果将直接影响后续模型重构的质量。 此过程主要包括数据预处理技术，数据分块技术，STL文件生成及优化技术等。
2.2.1 数据的预处理
由于测量设备的缺陷、测量的方法和零件的表面质量的影响，使得测量结果含有误差，特别对于边界和尖锐边的数据测量。对原始数据预处理能够降低甚至消除误差对后面建模的影响。预处理包括：去除误差的点、精简数据、多视点云对齐、提取特征以及数据的分块等。
2.2.2 数据分块
在数据分块的步骤下，曲面片划分是决定曲面质量的决定性因素。曲面片分得太小，得到的曲面就会太碎；曲面片分得太大，则不能很好地捕捉点云的形状，得到的曲面精度就会很低。
2.2.3 STL文件生成及优化
STL文件生成过程中，正确建立各目标点之间的拓扑关系，是得到高质量三角面片的关键。在曲面模式下，非边界三角面片必须有两个顶点与相邻的三角形共用，目的是为散乱数据的三角拼接提供依据。

3 逆向工程的应用
在设计需要通过实验才能定型的产品模型时，我们就经常使用逆向工程的手段。在模具行业中，通常需要反复的修改原始的设计模具型面。把实物产品经过数据测量和处理使之产生和实际相符合的产品数字化模型，把模型进行修改后再进行加工这会大大的提高产品生产率。所以逆向工程对于改型设计方面可发挥着正向设计不可替代的作用。

4 结论
逆向工程是一种整合实用性、开拓性以及综合性于一体的技术，通过逆向工程对产品设计不仅能大大提高产品设计精确性而且能大大缩小产品开发的周期。伴随着各种行业对快速创新产品的急需，逆向工程技术一定将发挥着广泛和不可替代的作用。

参考文献：
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