逆向工程技術在模具設計制造的應用

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摘要:本文主要對逆向工程技術進行分析，并對其在模具設計制造中的具體應用進行闡述，具體分析三維激光掃描儀以及逆向軟件的云數據處理等方面的問題。驗證逆行工程技術在模具設計制造中的具體應用價值。

關鍵詞:逆向工程技術;模具設計制造;應用

一、逆向工程技術的實施步驟

(一)采集點云數據

逆向設計中三維掃描技術是最基礎的技術形式，通過三維掃描對原始點云數據進行提取，這也是逆向設計中最主要的手段和內容。逆行設計處理中主要的依據為原始點云數據。因此點云數據的真實性也會對逆向建模是否成功造成嚴重的影響。通過三維掃描獲取的點云數據，在測量的過程中，可以采用接觸以及非接觸式兩種方式。比如甲醇泵殼體的測量采用的為非接觸式的測量方式，采用的儀器為EXASCAN手持式三維掃描儀，這種三維掃描儀的應用便捷，能夠對汽車內飾進行掃描，同時采用影像與激光結合的方式，可以將測量的精度調到0．04毫米，分辨率達到0．05毫米。在掃描的過程中需要先進行顯影劑噴涂，然后再進行掃描。

(二)處理點云數據

三維掃描技術中會獲取大量的點云數據，而這些數據為三維坐標點。由于掃描設備的性能以及被測物體工作方式等方面的影響，使得測量數據的點數也不同，一般為幾百點到幾百萬個點之間。通過三維激光掃描儀對產品外形坐標數據點進行分析，這些點呈散亂分布，導致邊界以及尖銳角位置的數據測量不準確，進而產生數據誤差。因此在逆向建模中需要注重云數據的處理。可以在CAD建模前，對相關數據進行預處理，包括對數據點的分割、重組以及數據點云的精減等。在點云的處理過程中，主要采用的為GeomagicStudio的處理方式，包括手動注冊、噪點清除、邊界優化等。在點云數據的處理過程中，需要通過大量的曲面和曲線特定進行網絡模型建設，并形成初步的模型框架。同時將形成的模型，利用NURBS曲面擬合算的方式，生成封閉光滑的曲面，通過對這些曲面的延伸、拼接和剪裁等處理，保證曲面模型的光滑性和完整性。在進行文件保存時，需要采用IGS格式，這是一種三維軟件的通用文件格式。因此在云數據處理中，必須要對點云數據進行刪除，防止曲面模型存在亂碼。

(三)實體建模

首先打開文件，可以采用UGNX打開，并對Geomagic沒有處理好的位置進行進一步的完善，同時通過獲得的曲面進行實體切割，進而獲得殼體形狀與表面模型相符的模具，由于模具的殼體形狀與原物體完全相同，因此可以用于之后產品的模型生產。

二、模具制造

在模具的設計和制造中，通過逆向工程技術的應用，能夠有效降低模具設計以及制造的時間，降低模具的設計和制造成本，提升模具的加工質量以及模具的利用效率。逆向工程技術需要與CAD進行結合應用，通過UGNX的壓鑄模型，完成數控加工工藝設計，并生成加工代碼。完成實體CAD建模后，需要通過快速制造技術的應用轉化虛擬數字模型的原型，進而對設計的結果進行評估，同時加強功能檢測，進而加強對模型制造產品的研發。在快速制造技術的應用中，銑床加工轉速已經超過50000轉每分鐘，快速成型技術的基礎為快速工裝模具，快速精鑄以及快速成型技術。快速成型技術是一個新概念，具體的方法如下:

(一)立體光固化

具體指的是以光敏樹酯為主要的加工原料，并通過計算機對紫外激光束進行控制，通過對零件各層輪廓的掃描，使液態樹脂薄層由于光聚合反應而固化。并通過對工作臺的移動，將已經固化的樹脂浸入到液態的樹脂，再進行掃描，直到新層也在固化層上進行粘結。通過反復的操作，直到整個原型的制造完成。這種方式制造的原型質量好、精度高。

(二)分層物體制造法

主要采用的材料為復合材料以及紙張，這些材料需要單面涂有熱熔膠，同時通過對二氧化碳高功率光速零件分層輪廓的切割，使層間的熱壓裝置進行有效的粘合，這種材料的制作方式成本低，同時材料的來源比較廣泛。

(三)選擇性激光燒結

選擇的材料為陶瓷、金屬、塑料等材料，通過磙子進行鋪粉，同時利用二氧化碳高功率的激光束以零件的分層輪廓為基礎，對零件的邊界進行掃描燒結。這種方式不需要設計，同時材料的利用率比較高。

(四)熔化沉積造型法

主要采用的原材料為蠟、金屬等熔點比較低的物質，需要將這些材料拉成絲狀，然后在噴頭的位置進行加熱，使其呈半流動狀態。同時對噴頭進行控制，將零件的輪廓作為填充運動的基礎，通過噴頭的擠壓使熔融的材料形成基礎層，這種方式的結合度比較好，同時容易成型，但是也存在一定的不足，這種方式形成的模具過于粗糙，精度低。

三、結語

綜上所述，逆向工程技術的應用重點在于對原始點云數據的收集、處理和曲面構建，其中存在的難點為點云與曲面的吻合度。通過與CAD技術的結合，有利于獲取原實物的數字模型，并以此為基礎進行修改和完善，為模具的設計和加工帶來更大的便利，對模具設計和加工行業的發展具有重要的作用。

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作者:韓佳 單位：陜西國防工業職業技術學院