【正文】 工件尺寸圖檔，因而也無法用現(xiàn)有的CAD軟件對(duì)其進(jìn)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(duì)產(chǎn)品外形的美學(xué)設(shè)計(jì)，已不是傳統(tǒng)訓(xùn)練下的機(jī)械工程師所能勝任的。當(dāng)要設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件模型時(shí)，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(shí)現(xiàn)零件的快速制造(Quick Manufacturing)。此外，在計(jì)算機(jī)圖形和動(dòng)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(shí)物快速建立物體的三維幾何模型。 ，采用幾何特征匹配與識(shí)別的方法來獲取零件原形所具有的設(shè)計(jì)與加工特征。它能對(duì)物體進(jìn)行高速、高密度掃描，輸出三維點(diǎn)云供進(jìn)一步后期處理。硬件包括電腦、兩個(gè)攝像頭、投影裝置、三角架；軟件對(duì)CCD和投影裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，對(duì)采集的圖像進(jìn)行軟件處理，生成三維點(diǎn)云，并能進(jìn)行三維顯示。特征線分析對(duì)比。按曲率連續(xù)填補(bǔ)破洞。處理后的點(diǎn)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(qiáng)大的實(shí)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(dá)式和特征查詢、對(duì)象信息和分析、顯示控制和隱藏/再現(xiàn)對(duì)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(shí)，工程圖將被自動(dòng)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(qiáng)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(jì)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(jì)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(jìn)行零部件的相關(guān)設(shè)計(jì)。 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(jìn)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(jìn)行模具設(shè)計(jì)，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(cè)量方式的激光測(cè)量。而掃描儀的主要組成部分有光柵投影系統(tǒng)、兩個(gè)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(shí)會(huì)自動(dòng)投影到物體上?？筛鶕?jù)環(huán)境、燈泡亮度、掃描材質(zhì)調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)。電子光圈不宜隨便調(diào)動(dòng)，否則可能會(huì)使圖像出現(xiàn)滾動(dòng)的暗條紋，這會(huì)使掃描結(jié)果大為惡化，應(yīng)絕對(duì)避免。在右上角的點(diǎn)云顯示窗口中觀察可視區(qū)內(nèi)的參考點(diǎn)和點(diǎn)云是否都被掃描到，點(diǎn)云是否完好，若對(duì)掃描結(jié)果滿意，則按參考點(diǎn)管理窗口的“OK”按鈕，使參考點(diǎn)固定并顯示為紅色；9） 將當(dāng)前視角加一，掃描下一個(gè)視角的點(diǎn)云，并按“匹配”按鈕進(jìn)行匹配；10) 掃描完所有視角后，輸出點(diǎn)云并保存點(diǎn)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(shí)在零件表面適當(dāng)位置貼參考點(diǎn)，進(jìn)行多視角掃描，利用拼接技術(shù)對(duì)不同視角下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到完整的曲面點(diǎn)云數(shù)據(jù)。(2)必須要達(dá)到的精度要求及其可能性可能產(chǎn)生的誤差包括測(cè)量時(shí)造成的誤差和曲面建構(gòu)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)與曲面間的誤差。依據(jù)逆向建模策略和實(shí)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(diǎn)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(cè)物體作移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)完整點(diǎn)數(shù)據(jù)的獲取，這將會(huì)造成輸入軟件中數(shù)據(jù)的點(diǎn)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(dòng)將不同角度的掃描點(diǎn)數(shù)據(jù)作定位的功能，但是畢竟還是有部分的點(diǎn)數(shù)據(jù)必須通過人工或后處理軟件達(dá)到點(diǎn)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(diǎn)數(shù)據(jù)作排序并使其平滑化；如果點(diǎn)數(shù)據(jù)太多，也可利用刪減工具，將點(diǎn)數(shù)減少；通常特征變化較大的地方需要較多的點(diǎn)數(shù)據(jù)來描述，而較平滑的地方則以較少的點(diǎn)數(shù)據(jù)來表達(dá)；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(huì)舍棄精度取平滑度；必須對(duì)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(cè)量出來的點(diǎn)數(shù)據(jù)坐標(biāo)可能沒有固定，所以用點(diǎn)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(shí)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(shí)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(duì)于點(diǎn)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(diǎn)云的處理過程中幾乎都會(huì)用到。制作模塊即進(jìn)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(gè)完整的曲面形狀。由于在定義面板時(shí)，可選的有格柵、條、圓、橢圓、套環(huán)以及自動(dòng)探測(cè)，為了更準(zhǔn)確地表達(dá)曲面，所以在構(gòu)造曲面片時(shí)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(diǎn)命令去除孤立點(diǎn)（紅色點(diǎn)）及多余的測(cè)量點(diǎn)。 （2）對(duì)部分特征進(jìn)行去除。（3） 對(duì)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(shí)體模型 塑件特征設(shè)計(jì) 本課題采用3DSS掃描儀掃描得到的知識(shí)模型外表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理后，還應(yīng)應(yīng)用UG的實(shí)體建模功能完成塑件的特征設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法是在實(shí)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(cè)量工具，測(cè)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(jì)，還原塑件的完整形狀?？梢钥闯鰧Ⅻc(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成CAD模型好壞，關(guān)鍵在于對(duì)點(diǎn)云處理后的網(wǎng)格曲面進(jìn)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(huì)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(lán)色區(qū)域?yàn)樗芗罴褲部谖恢?，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(duì)較少，幾乎分布在制件的內(nèi)表面相對(duì)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(shí)間變化曲線 鎖模力隨時(shí)間變化曲線 由此可見，本設(shè)計(jì)中成型時(shí)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(jī)，型號(hào)為：SZ60/450。第5章 玩具外殼模具設(shè)計(jì) 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(jī)械強(qiáng)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(zhǎng)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(xiàng)目初始化項(xiàng)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(shí)留在動(dòng)模一邊。（6） 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的位置。對(duì)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(shí)際塑料體積10，初選SZ60/450型注射機(jī)，理論注射量為78；。另外，由于高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。 （4）主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)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(jì)澆口又稱進(jìn)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(shí)，剪切速率增高，同時(shí)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(dòng)性能，有利于充型。（2） 澆口設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)塑。熔接痕是充型時(shí)前端較冷的料流在型腔中的對(duì)接部位，它的存在會(huì)降低塑件的強(qiáng)度，所以設(shè)置澆口時(shí)應(yīng)考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產(chǎn)生熔接痕的機(jī)會(huì)很多。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會(huì)使熔接痕產(chǎn)生。潛伏式澆口其直徑按如下公式計(jì)算。（2） 計(jì)算澆口長(zhǎng)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(zhǎng)方體的形式，型芯、型腔與動(dòng)、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(jìn)行排氣。首先要正確分析塑件對(duì)凹模或型芯附著力的大小以及所在的部位，有針對(duì)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(dòng)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(diǎn)，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(zhǎng)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(zhǎng)度（mm）；是型芯長(zhǎng)邊長(zhǎng)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(duì)模具進(jìn)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(jì)》，表431得，則:(7)計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積A(8) 計(jì)算模具所需冷卻水管總長(zhǎng)度L (9) 冷卻管根數(shù) 設(shè)每條水路長(zhǎng)度為，則冷卻水路的根數(shù)為 由上述計(jì)算可以看出，一條冷卻水道對(duì)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(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核結(jié)構(gòu)類型:臥式注射機(jī) 可行注射機(jī)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(diǎn)在于它突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的局限性，實(shí)現(xiàn)了從實(shí)體模型實(shí)體的設(shè)計(jì)過程，利用這種全新的設(shè)計(jì)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(jì)好的三維模具繪制模具的裝配圖和零件圖。 這次設(shè)計(jì)得以順利完成，我要感謝彭老師耐心指導(dǎo)和幫助，同時(shí)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(duì)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要保障。時(shí)間：20101227～2011123 完成文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告，提出解決課題問題的初步方案，并對(duì)方案優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較， 分析實(shí)施可行性，按實(shí)際條件確定實(shí)施方案。時(shí)間：2011521～201165 按湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求撰寫畢業(yè)設(shè)