【正文】 工件尺寸圖檔，因而也無法用現(xiàn)有的CAD軟件對其進行修改，故已漸為新型的數(shù)字化逆向工程系統(tǒng)所取代。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)練下的機械工程師所能勝任的。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。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)。此外，在計算機圖形和動畫、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。 ，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。它能對物體進行高速、高密度掃描，輸出三維點云供進一步后期處理。硬件包括電腦、兩個攝像頭、投影裝置、三角架；軟件對CCD和投影裝置進行實時采集和控制，對采集的圖像進行軟件處理，生成三維點云，并能進行三維顯示。特征線分析對比。按曲率連續(xù)填補破洞。處理后的點云數(shù)據(jù)能以IGS 格式輸出到主流CAD/ CAM系統(tǒng)中。 UG NX是美國UGS公司推出的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它具有強大的實體造型，曲面造型功能。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，也提供圖層控制、試圖定義和屏幕布局、表達式和特征查詢、對象信息和分析、顯示控制和隱藏/再現(xiàn)對象等操作。支持“自頂向下”和“子底向上”的裝配方法。在模型改變時，工程圖將被自動更新。提供線性靜力、線性屈服分析、模擬分析和穩(wěn)態(tài)分析。具有前處理、解算和后處理的能力，提供強大的在線求解和完整的服務(wù)材料數(shù)據(jù)庫。UG MoldWizard模塊支持典型的塑料模具設(shè)計的全過程，即從讀取產(chǎn)品模型開始，到如何確定和構(gòu)造拔模方向、收縮率、分型面、型芯和型腔，再到設(shè)計滑塊、模架及其標(biāo)準(zhǔn)零部件，最后到模具的裝配結(jié)構(gòu)、建立幾何聯(lián)結(jié)并進行零部件的相關(guān)設(shè)計。 本課題的意義本文的選題背景是探討利用逆向工程這一先進的制造技術(shù)手段來解決玩具爬行士兵外殼成形技術(shù)中的一些難題，應(yīng)用UG MoldWizard分模并進行模具設(shè)計，縮短士兵外殼模具的制造周期，加速玩具爬行士兵工業(yè)的發(fā)展。由于本課題研究的是屬于曲面形狀零件的爬行士兵玩具外殼，經(jīng)比較選用非接觸式測量方式的激光測量。而掃描儀的主要組成部分有光柵投影系統(tǒng)、兩個攝像頭、三角架、標(biāo)定板及連接電纜。通過上面的按鈕，可以直接控制掃描頭的操作，“開燈”關(guān)燈按鈕可以打開或關(guān)閉投影燈；其余按鈕依次是不同掃描模式，掃描時會自動投影到物體上。可根據(jù)環(huán)境、燈泡亮度、掃描材質(zhì)調(diào)節(jié)這三個參數(shù)。電子光圈不宜隨便調(diào)動，否則可能會使圖像出現(xiàn)滾動的暗條紋，這會使掃描結(jié)果大為惡化，應(yīng)絕對避免。在右上角的點云顯示窗口中觀察可視區(qū)內(nèi)的參考點和點云是否都被掃描到，點云是否完好，若對掃描結(jié)果滿意，則按參考點管理窗口的“OK”按鈕，使參考點固定并顯示為紅色；9） 將當(dāng)前視角加一，掃描下一個視角的點云，并按“匹配”按鈕進行匹配；10) 掃描完所有視角后，輸出點云并保存點云數(shù)據(jù)；11) 掃描結(jié)束后關(guān)閉連續(xù)攝像功能，然后才能關(guān)閉掃描程序。掃描時在零件表面適當(dāng)位置貼參考點，進行多視角掃描，利用拼接技術(shù)對不同視角下的點云數(shù)據(jù)進行拼接，得到完整的曲面點云數(shù)據(jù)。(2)必須要達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)時點云數(shù)據(jù)與曲面間的誤差。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。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到點數(shù)據(jù)的定位。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；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。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。基本幾何曲面的構(gòu)建在逆向工程中，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)構(gòu)建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。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。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。制作模塊即進入了Geomagic studio軟件Fashion模塊。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。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)?！　。?）使用去除孤立點命令去除孤立點（紅色點）及多余的測量點。 （2）對部分特征進行去除。（3） 對排列整理后形成的曲面片構(gòu)造柵格。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。 圖51 曲面片 圖52 實體模型 塑件特征設(shè)計 本課題采用3DSS掃描儀掃描得到的知識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。可以看出將點云數(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。步驟：選擇分析序列\(zhòng)Gate Location選擇材料\GE ： 最佳澆口位置 結(jié)果如圖所示，在手臂和外殼衣肩處的藍色區(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。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。 氣穴分布圖 注射壓力與鎖模力變化曲線 注射壓力隨時間變化曲線 鎖模力隨時間變化曲線 由此可見，本設(shè)計中成型時的注射壓力最大約為62MPa，最大鎖模力約為26ton，初選理論注射量為78cm、額定鎖模力為450KN的螺桿式注射機，型號為：SZ60/450。第5章 玩具外殼模具設(shè)計 塑件的成型工藝分析 原料分析ABS為熱塑性塑料，化學(xué)穩(wěn)定性比較好，機械強度較好，有一定的耐磨性，但耐熱性較差。2)注射過程。 塑件的結(jié)構(gòu)、精度、質(zhì)量分析該塑件為形狀不規(guī)則的殼體零件，零件總長約122mm，總寬約116mm，外形曲面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)壁沒有粗糙度要求，成型工藝性較好。 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。工件可以選擇標(biāo)準(zhǔn)件，也可以自定義工件。（2） 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。（6） 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的位置。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，、。整體式曲面過渡圓滑，拼接痕跡少，冷卻系統(tǒng)易開設(shè)。 （）型芯 （）型腔 成型設(shè)備的選擇 確定制品的成型方法　　根據(jù)塑件所用材料和批量，成型該零件采用注射成型方法來成型。每次實際塑料體積10，初選SZ60/450型注射機，理論注射量為78；。另外，由于高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。 （4）主流道球面半徑：SR0=注射機噴嘴球頭半徑 （5）球面配的合高度：。 分流道的表面粗糙度要求不是很低，～，其脫模斜度一般在之間，這里可取脫模斜度為 澆口的設(shè)計澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。當(dāng)塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內(nèi)磨檫加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。（2） 澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補塑。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設(shè)置澆口時應(yīng)考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機會很多。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產(chǎn)生。潛伏式澆口其直徑按如下公式計算。（2） 計算澆口長度。 模具的結(jié)構(gòu)方案及尺寸的確定 考慮到加工方便，型芯型腔外觀做成長方體的形式，型芯、型腔與動、定模板的配合按H7/m6?？蓳?jù)此判斷氣泡來源。利用型芯與固定板和分型面的間隙進行排氣。首先要正確分析塑件對凹?；蛐托靖街Φ拇笮∫约八诘牟课?，有針對性地選擇合適的脫模方法和脫模位置，使推模重心與脫模阻力中心相重合?！　? 該模具的型芯在動模一側(cè)，型腔在定模一側(cè)，開模后塑件留在型芯一側(cè)，根據(jù)塑件殼體類零件的特點，采用推板推出形式。E是塑料的彈性模量（MPa）；S是塑件的平均收縮率（%）；t是塑件的壁厚（mm）；L是被包型芯的長度（mm）；是塑料的泊松比；是脫模斜度（）是塑料與鋼材之間的摩擦因素；是型芯短邊長度（mm）；是型芯長邊長度（mm）；A是塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（）；由和決定的無因次數(shù)。所以模具溫度初步選定為50，用常溫水對模具進行冷卻。（5） 冷卻管在管內(nèi)的流速（6） 冷卻管壁與水交界面的模傳熱系數(shù) 《注射成型工藝及模具設(shè)計》，表431得，則:(7)計算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積A(8) 計算模具所需冷卻水管總長度L (9) 冷卻管根數(shù) 設(shè)每條水路長度為，則冷卻水路的根數(shù)為 由上述計算可以看出，一條冷卻水道對于模具來說顯然不合是，型芯和型腔都應(yīng)得到充分冷卻. 注射機有關(guān)工藝參數(shù)校核結(jié)構(gòu)類型:臥式注射機 可行注射機類型：螺桿式（螺桿直徑：30mm）能滿足工件成型需要 可行注射量： 可行注射壓力：170MPa工件成型需要的60～100MPa 可行螺桿轉(zhuǎn)速：14～200（r/min）在工件成型需要的30（r/min） 可行合模力：450KN工件成型需要的鎖模力266KN 可行最大模具厚度：320mm模具合模高度301mm 可行最小模具厚度：100mm模具合模高度301mm 可行最大成型面積：360工件成型面積76 可行小 結(jié)本課題主要研究采用逆向工程技術(shù)解決模具制造過程中的一些難題，逆向工程技術(shù)的顯著優(yōu)點在于它突破了傳統(tǒng)設(shè)計理念的局限性，實現(xiàn)了從實體模型實體的設(shè)計過程，利用這種全新的設(shè)計理念不僅可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，而且可以大大縮短生產(chǎn)周期，提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。完成爬行士兵玩具外殼的三維模型，并利用設(shè)計好的三維模具繪制模具的裝配圖和零件圖。 這次設(shè)計得以順利完成，我要感謝彭老師耐心指導(dǎo)和幫助，同時也要感謝本專業(yè)同學(xué)和材料專業(yè)同學(xué)的幫住，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們畢業(yè)設(shè)計的重視和關(guān)心，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計提供了重要保障。時間：20101227～2011123 完成文獻綜述和開題報告，提出解決課題問題的初步方案，并對方案優(yōu)、缺點進行比較， 分析實施可行性，按實際條件確定實施方案。時間：2011521～201165 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)