【正文】 兩種方法比較 ............................................................................................................. 44 5 汽車 引擎蓋模具型面數(shù)控加工仿真 ...................................................................................... 45 ............................................................................................................ 45 ..................................................................................................... 46 ..................................................................................................... 47 ..................................................................................................... 49 ................................................................................................................... 52 ..................................................................................................... 53 ................................................................................................................... 56 ...................................................................................................................... 59 ................................................................................................. 59 NC數(shù)據(jù) ................................................................................................... 59 結束語 .................................................................................................................................... 63 致謝 ....................................................................................................................................... 65 參考文獻 ................................................................................................................................ 66 附錄 數(shù)控加工 NC 代碼 ........................................................................................................ 67 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 1 1 逆向工程概述 逆向工程定義及其應用 逆向工程（ Reverse Engineering,RE），也稱反 求工程或反向工程等，它起源于精密測量和質量檢驗。廣義的逆向工程是消化和吸收先進技術的一系列工作方法的技術組合，它包括影像逆向、軟件逆向和實物逆向等三個方面。目前，大多數(shù)關于逆向工程的研究主要集中在實物的逆向重構上，即產(chǎn)品實物的 CAD 模型重構和最終產(chǎn)品的制造，被稱為“實物逆向工程”。這種從實物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學模型并制造得到新產(chǎn)品的相關技術，已成為 CAD/CAM 系統(tǒng)中的一個研究及應用熱點，并發(fā)展成為一個相對獨立的領域。在這意義下，“實物逆向工程”（簡稱逆向工程）可定義為：將實物轉變?yōu)?CAD 模型相關的數(shù)字化技術、 幾何模型重建技術和產(chǎn)品制造技術的總稱，是將已有產(chǎn)品或實物模型轉化為工程設計模型和概念模型，在此基礎上對已有產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造的過程。 一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領域的實際應用中，主要包括以下幾個內(nèi)容： （ 1） 新零件的設計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設計。 （ 2） 已有零件的復制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設計意圖。 （ 3） 損壞或磨損零件的還原。 （ 4） 數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗產(chǎn)品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較。 由下圖 可了解逆向工程的整個產(chǎn)品的 開發(fā)過程。 圖 產(chǎn)品開發(fā)流程 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 2 逆向工程系統(tǒng) 隨著計算機技術的發(fā)展，逆向工程技術和先進制造技術的結合日趨緊密，如 20世紀 80 年代初發(fā)展起來的快速原形技術、基于網(wǎng)絡的異地設計及制造技術等，在產(chǎn)品設計和制造階段都需要逆向工程技術的支持。同時，逆向工程技術也和計算機輔助測量（ CAT）、輔助設計（ CAD）、輔助制造（ CAM）以及計算機輔助工程分析（ CAE）密切相關。逆向工程成功應用的關鍵不僅在于各計算機輔助子模塊能較好地獨立完成各項工作，很大程度上還取決于各個子模塊的計算機集成程度。可以說，逆向工程是CAT/CAD/CAM/CAE 等先進的計算機輔助技術集成應用的一個典型例子。如何將這些技術組成一個整體，即集成逆向工程系統(tǒng)，是逆向工程技術應用研究的一個重要方向。 逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形的數(shù)字化子系統(tǒng)、三維 CAD模型重建子系統(tǒng)、產(chǎn)品或模具的制造子系統(tǒng)等。 產(chǎn)品實物幾何外形的數(shù)字化系統(tǒng) 產(chǎn)品表面數(shù)字化又稱數(shù)據(jù)測量，是指通過特定的測量設備和測量方法，將物體的表面形狀轉換成離散的幾何點坐標數(shù)據(jù)，在此基礎上，就可以進行復雜曲面的建模、評價、改進和制造。因而，高效、高精度地實現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采集，是逆向工程實現(xiàn)的基礎和關鍵技術之一，是逆向工程中最基本，最不可缺少的步驟。數(shù)據(jù)獲取在產(chǎn)品設計師與逆向工程及 CAD/CAM/CAE/RP/CNC 之間扮演著橋梁的角色?？梢赃@么認為，數(shù)據(jù)測量是逆向工程的基礎，測量數(shù)據(jù)的質量與最終模型的質量密切相關，直接影響到整個工程的效率和質量。實際應用中，常發(fā)生因模型表面數(shù)據(jù)獲取的問題而影響重構模型精度的情況。因此，如何取得較佳的物體表面數(shù)據(jù)，一直是逆向工程的一個主要研究內(nèi)容。 目前，用來采集物體表面數(shù)據(jù)的測量設備和方法多種多樣，其原理也各不相同。測量方法的選用是逆向工程中一個非常重要的 問題。不同的測量方式，不但決定了本身的精度、速度和經(jīng)濟性，還使得測量數(shù)據(jù)類型及后續(xù)處理方式不盡相同。根據(jù)測量探頭是否和零件表面接觸，逆向工程中物體表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法基本上可分為兩大類，即接觸式與非接觸式。根據(jù)測頭的不同，接觸式又可分為觸發(fā)式和連續(xù)式；非接觸式按其原理不同，又可分為光學式和非光學式。其中，光學式包括三角形法、結構光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光學式包括 CT 測量法、沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 3 MRI 測量法、超聲波法和層析法等。 測量方式對比與設備選型 接觸式測量有以下優(yōu)點。 ①因接觸式探頭發(fā)展已有幾 十年，其機械結構及電子系統(tǒng)已相當成熟，故有較高的準確性和可靠性。 ②接觸式測量的探頭直接接觸工件表面，故對工件表面的反射特性、顏色及曲率關系要求不高。 ③被測物體固定在三坐標測量機上，并配合測量軟件，可快速地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。 與接觸式測量相比，非接觸式測量主要有以下優(yōu)點。 ①不必做探頭半徑補償，因為激光光點位置就是工作表面的位置。 ②測量速度非?？欤槐叵窠佑|式觸發(fā)探頭那樣逐點進行測量。 ③軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。 對于逆向測量而言，數(shù)據(jù)采集的 方式應滿足下面這些要求。 ①采集精度應滿足工程的實際需要，如汽車工業(yè)，其最終的整體符合精度不能低于 mmm/ 。 ②采集速度要快，盡量減少測量在整個逆向工程中所占有的時間。 ③數(shù)據(jù)采集要完整，不能有缺漏，以免給后期的曲面重構帶來障礙。 ④數(shù)據(jù)采集過程中不能破壞原形。 ⑤降低測量成本。 根據(jù)上面這些要求，可以根據(jù)逆向工程中測量的實際情況，選擇不同的測量方式，或同時利用不同的測量方式進行互補，以得到一個精度高、信息全面的測量數(shù)據(jù)。 在接觸式測量方法中，三坐標測量機（ CMM）是應用最為廣泛的一種測量設備，再結合實際情況，利用三坐標測量機進行測量。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 4 2 CATIA V5 介紹 CATIA 在制造業(yè)的應用 CATIA 的全稱為 ComputerAided Threedimension Interactive Application，是集成 CAD、 CAM、 CAE 的大型軟件，由法國達索系統(tǒng)公司開發(fā)，是全球制造業(yè)的主流設計軟件。 CATIA 廣泛應用于制造業(yè)的各個領域，從航空、汽車、造船、通用機械到電子電器、生活用品。許多世界知名的公司如波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳、本田、豐田 等都使用 CATIA 作為主要的設計軟件。 隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，隨著越來越多的國際把生產(chǎn)和開發(fā)工作引入中國， CATIA 也在不斷地普及和深入。 CATIA V5 概貌 CATIA V5 涵蓋了機械設計、外形設計、分析與仿真、工廠設計、數(shù)控加工、數(shù)字化樣機、數(shù)字樣機、設備與系統(tǒng)、人體工程和知識工程等豐富的內(nèi)容。圖 所示為包含了所有 CATIA V5 模塊的菜單。每個使用 CATIA V5 的企業(yè)都只是用其中的一部分模塊，但是，了解一下 CATIA V5 所包含的模塊還是很有用的。 “基礎模塊”包含了如 圖 所示的模塊，裝配件的產(chǎn)品結構、材料庫、與 CATIIA早期版本接口、標準件庫編輯器和能夠實現(xiàn)逼真、美麗的渲染效果的照片工作室和室時渲染，還有虛擬現(xiàn)實、特征字典編輯器等模塊。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 5 圖 CATIA V5模塊 圖 基礎結構 在圖 中可以看到 CATIA V5 用于機械設計的模塊：除了實體造型的零件、裝配件設計、二維制圖和二維草圖基礎模塊外，還有焊接模塊、鈑金設計等模塊。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文） 6 圖 機械設計 圖 所示，“形狀”子菜單中包含了 CATIA 曲面造型的模塊，包括能夠創(chuàng)建 A級曲面的自由曲面造型、汽車 Class A、汽車車身緊 固件設計、在二維圖片上描畫曲線的早圖跟蹤器、處理從三坐標測量儀生成的點云