逆向工程零件设计及其数控仿真加工毕业设计

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1、***水利电力职业技术学院逆向工程零件设计及其数控仿真加工第一章绪论1.1本次毕业设计的课题与目的本次课题是《逆向工程零件设计及其数控仿真加工》。目的是进一步了解逆向工程零件设计的流程与掌握数控加工编程；掌握Geomagic、Pro/E、MasterCAM、宇龙仿真等CAD/CAM/CAE软件的应用。1.1.1传统制造的不足与快速模具制造的需求当前，机械产品市场是多品种小批量生产起主导作用，传统的工艺设计方法：由工艺师手工查手册、计算数据和编写报表、逐件设计，工艺文件的内容、质量以及编制时间主要取决于工艺师的经验和熟练程度。这种状况的结果——导致工艺文件的多样性、

2、设计时间长和质量不易保证。这种工艺设计远不能适应当前机械制造行业发展的要求，其主要表现为：（1）传统的工艺设计是人工编制的，劳动强度大，效率低，是一项繁琐的重复性工作。（2）设计周期长，不能适应市场瞬息多变的需求。（3）工艺设计是经验性很强的工作，它是随产品技术要求、生产环境、资源条件、工人技术水平、企业及社会的技术经济要求而多变，甚至完全相同的零件，在不同的企业，其工艺也可能不一样，即使在同一企业，也因工艺设计人员的不同而异。工艺设计质量依赖于工艺设计人员的水平。（4）工艺设计最优化、标准化较差，工艺设计经验的继承性也较困难。1.1.2逆向工程发展的必然性与重要

3、性随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短，因而要求设计者不但能根据市场的要求很快地设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出产品的样品，进行必要的性能测试，征求用户的意见，并进行修改，最后形成能投放市场的定型产品。用传统方法制作样品时，需采用多种机械加工机床，以及工具和模具，还要有高水平的技术工人，既费时，成本又高，周期往往长达几星期、甚至几个月，不能适应日新月异的变化。为解决上述问题，近几年来出现了快速成型技术和相应的快速成型机。-52-***水利电力职业技术学院快速成型技术是一门将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CA

4、M)、计算机数字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体的高新技术。而逆向工程属于快速成型技术的范畴。逆向工程通常是以专案方式执行模型的仿制工作。往往拟制作的产品没有原始设计图档，而是委托单位交付一件样品或模型，如木鞋模、高尔夫球头、玩具、电气外壳结构等，请制作单位复制（Copy）出来。传统的复制方法是用立体雕刻机或液压三次元靠模铣床制作出一比一成等比例的模具，再进行量产。这种方法属称类比式（Analogtype）复制，无法建立工件尺寸图档，也无法做任何的外形修改，已渐渐为新型数位化的逆向工程系统所取代[1]。随着计算机技术在制造领域的广泛应用

5、，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对像。通过数字化测量设备（如三坐标测量仪、三维激光扫描仪等设备）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程CAD技术获得产品的CAD数学模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是与将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术的总称。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。逆向工程的整个实施过程包括了从测量数据采集、处理到常规CAD/CAM系统，最终与产品数据管理系统（PDM系统）融合的过程。因此，逆向工程是一个多领域、多学科的系统工

6、程，逆向工程的实施需要人员和技术的高度协同和融合。1.1.3逆向工程的含义与工作流程逆向设计相当于正向设计反流程，正向设计是设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能、大致的技术参数等，然后通过图纸或CAD技术的帮助建立产品的三维数字化模型，最终将这个模型转入到制造流程中去，完成产品的整个设计制造周期。这样的设计过程就称为“正向设计”。逆向工程设计可以认为是一个“从样品到产品”的过程。简单地说，就是反其道而行，先有产品或样品，再用测量系统测出数据资料，然后进入专业处理软件或CAD／CAM作后处理，再进入快速成型系统或直接进入数控机床作生产加工。-52-***水利电力

7、职业技术学院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，配合反求软件进行曲向重构，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。IGES数据可传给一般的CAD系统（如：UG、PRO-E等），进行进一步修改和再设计。另外，也可传给一些CAM系统（如：UG、MASTERCAM、SMART-CAM等），做刀具路径设定，产生数控代码，由CNC机床将实体加工出来。STL数据经曲面断层处理后，直接由激光快速成型方式将实体制作出来。这样的设计过程就称为“逆向设计”。

8、如图1-1