【正文】 整個汽車方向盤逆向模型重構的過程過于繁瑣龐雜，且有大量重復內(nèi)容。在本次設計論文整理過程中，主要以方向盤頂殼大面為例詳述空間曲線處理過程和空間曲面處理過程，其他部分操作基本相同，不再贅述。使用以上對曲線曲面操作的方法在整個汽車方向盤范圍內(nèi)進行曲線和曲面的逆向造型。通過對生成的曲線，曲面之間的幾何處理既可以得到接近原實物模型的三維CAD模型。 本章介紹了使用逆向工程軟件對點云數(shù)據(jù)進行處理以擬合曲線及曲面而生成三維實體模型的全過程，通過對汽車方向盤的操作，詳細地介紹了模型重構的操作過程。通過模型重構，使實體轉化為三維模型，經(jīng)過簡單的處理就可以被用在計算機輔助制造系統(tǒng)中。這一部分是逆向工程技術的核心。第五章 模具設計及數(shù)控加工在本設計中主要使用ugnx的moldwizard模塊對汽車方向盤模具進行設計。Moldwizard（注塑模向導）是針對注塑模具設計的一個專業(yè)解決方案。具有強大的模具設計功能，可以使用它方便的進行模具設計。Moldwizard中配備有常用的模架庫和標準件庫可以在模具設計中選用，而標準件的調(diào)用也相對簡單，只要設置好相關標準件的關鍵參數(shù)，軟件可以自動的將標準件加載到模具裝配中，大大提高了模具設計速度和標準話化程度?！?2】【23】1，模具設計準備階段在該階段中。使用軟件加載在上個階段中通過逆向模型重構的汽車方向盤的產(chǎn)品模型，并設置相關的項目單位，文件路徑。因為模具坐標系與產(chǎn)品坐標系不一致，所以還要對模具坐標系進行重新定義。最后再對模具的尺寸進行設置，因為方向盤各個方向的尺寸為。X=460,最大X=230，最小X=230；Y=460,最大Y=230,最小Y=230；Z=160，最大Z=160，最小Z=0，所以模具尺寸設置為X=540,最大X=270，最小X=270；Y=540,最大Y=270,最小Y=270；Z=200，最大Z=180，最小Z=20。2，分型階段通過認證模型的可制模性，主要創(chuàng)建產(chǎn)品模型的分型面。提取性型芯和形腔空間，通過分型創(chuàng)建出型芯和形腔。3加載標準件在標準模架庫中選擇hascoe模架。并在標準件庫中調(diào)用頂桿，螺釘，銷釘，彈簧等標準件加載到模具裝配中。如下圖所示：4，設計澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。設計教主系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。完成模具設計后，生成模具材料的零件清單。出模具零件的工程圖，供零件加工時使用。 用模架管理工具生成模架模具設計結束后，要對零件進行數(shù)控加工。針對模具中的每一個零件進行數(shù)控編程。在對零件進行編程之前，首先要對其進行工藝分析，工藝分析是數(shù)控加工編程的前期工藝準備工作。數(shù)控加工工藝性分析涉及面很廣，諸如零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛坯形狀、熱處理要求等，歸納起來，主要包括產(chǎn)品的零件圖樣分析與結構工藝性分析兩部分。首先熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關系和工作條件，充分考慮編程的可能性與方便性，然后對圖樣進行分析。對零件的尺寸標注，技術要求和材料進行分析。零件的結構工藝性分析是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。良好的結構工藝性，可以使零件加工容易，節(jié)省工時和材料?！?4】具體的數(shù)控編程部分是通過UG軟件的CAM模塊實現(xiàn)的。UGNX軟件的CAM模塊提供了一個完整NC編程系統(tǒng)所需的一切組件，可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況，進行圖形化修改 。NX的CAM組件提供了一整套刀具路徑處理器（鉆孔、車削、多軸銑削、線切割、基于特征的加工）、后處理器建造和編輯工具以及全面的三維機床仿真功能，支持豐富多樣的加工方法。使用ugnx軟件的cam模塊對模具中的典型零件（）進行數(shù)控編程得到數(shù)控加工的nc代碼，摘抄一段如下：N10 G54 X0 Y0 Z40N20 G90 G00 G17 Y20N30 M03 S1000N40 G00 Z0N50 G01 Z16 F200N60 G42 G01 Y10 F80 H01N70 G01 Y0N80 G03 N90 G02 R175N100 G03 R64N110 G03 N120 G02 R21編程結束之后即可對零件進行數(shù)控加工。本設計中主要使用使用美國haas數(shù)控加工中心對模具的主要零件進行加工。加工中心（Machining CenterMC）是一種功能較全的數(shù)控加工機床，它把銑削，鏜削，鉆削和切削螺紋等功能集中在一臺設備上，使其具有多種工藝功能。加工中心是在數(shù)控銑床的基礎上發(fā)展起來的，他是通過程序控制多軸聯(lián)動走刀進行加工的數(shù)控機床。不同的是加工中心具有刀庫和自動換刀功能。加工中心的結構可分為兩部分：主機部分和控制部分。主機部分包括床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進給機構、刀庫、換刀機構、輔助系統(tǒng)（氣液、潤滑、冷卻）等?？刂葡到y(tǒng)包括硬件部分和軟件部分。硬件部分包括：計算機數(shù)字控制裝置（CNC）、可編程控制器（PLC）、輸入輸出設備、主軸驅動裝置、顯示裝置。軟件部分包括：系統(tǒng)程序和控制程序。 haas數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心的操作過程大致如下：1，在開機前檢查潤滑油，不能超過下限。檢查儲液池的切削油是否到規(guī)定位置。2，打開總電源和穩(wěn)壓器電源。打開機器背后電源開關。按控制面板上的POWER ON按鈕。待機器找到操作系統(tǒng)后，按復位鍵RESET三次清除報警。把門打開再關上一次（或者按SETTING按鈕，把51號參數(shù)改為ON ）。按POWER UP RESTORE按鈕使機器三軸歸零，并調(diào)用第一把刀具。檢查切削液的供給是否正常，排削器是否可以正、反轉動，作業(yè)燈是否正常（亮、不亮），以及檢查切削液噴嘴的靈活性。使用25%的速度運行熱機程序。工作過程中要檢查潤滑表的讀數(shù)應在1~5BAR。3，使用usb數(shù)據(jù)存儲器將nc代碼傳入數(shù)控加工中心。4，用虎鉗，卡盤，T 形螺栓，壓板夾具等將工件裝夾到工作臺上。再裝夾刀具并進行對刀。5，啟動數(shù)控加工。對零件進行加工。6，完成加工用噴頭清洗機器內(nèi)腔，并把切屑清理干凈。用手輪把工作臺搖到機床中心，把所有刀具調(diào)回刀庫。按下 EMERGENCY STOP按鍵。按POWER OFF按鈕關閉機器。關閉機器背后總電源開關及工作氣壓。通過以上對數(shù)控加工中心的操作我們完成了汽車方向盤模具中主要成型零件的加工。得到零件圖實物圖如下所示：本章介紹了逆向工程的后續(xù)處理過程，通過對UGNX軟件的學習，掌握了使用UG開發(fā)模具的方法，并使用這種方法設計了汽車方向盤的模具。再使用UGNX的CAM功能，對零件的數(shù)控加工編程，然后再哈斯五軸聯(lián)動數(shù)控機床上使用其加工出了方向盤模具的部分零件。第六章 結論與展望本文主要對基于逆向工程的產(chǎn)品設計方法進行了研究，通過對汽車方向盤逆向工程的設計，探索了從造型數(shù)據(jù)的三維采集，基于采集數(shù)據(jù)的曲線，曲面及實體模型的產(chǎn)品造型設計方案，并通過汽車方向盤模具的設計，了解了基于逆向工程的整個產(chǎn)品開發(fā)過程。本論文完成了以下主要內(nèi)容：1，對逆向工程概念進行了學習。了解了整個逆向工程過程以及其在現(xiàn)代工業(yè)中的重要作用。并分析了國內(nèi)外逆向工程系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及我們與其他發(fā)達國家在逆向工程技術應用上的差距。2，在本次設計中主要使用ATOS三維掃描系統(tǒng)對實物模型進行掃描。我們研究了ATOS測量系統(tǒng)設計的主要原理：光學三角原理，光柵條紋相移和自動拼合技術，并在此基礎上，學習了ATOS系統(tǒng)的使用方法，掌握了使用該系統(tǒng)掃描的方法。3，本文研究了點云預處理的一般操作方法，通過數(shù)據(jù)處理軟件對ATOS系統(tǒng)所測得的點云進行了預處理。在對點云預處理的基礎上完成了三維模型的重建。4，研究探討了通過ug軟件系統(tǒng)實現(xiàn)模具設計的具體方法，完成了注塑模模具設計。并且通過軟件中的數(shù)控加工模塊對模具的數(shù)控加工進行了仿真。使得基于逆向工程的產(chǎn)品開發(fā)過程在軟件層面得到了實現(xiàn)。5，分析了國內(nèi)數(shù)控技術發(fā)展現(xiàn)狀，以及與國外數(shù)控技術的差距。了解了哈斯數(shù)控加工中心的基本操作。對模具中的一些簡單零件做了加工。 展望逆向工程技術在新產(chǎn)品開發(fā)和舊產(chǎn)品的改型設計方面的作用日益突出，已經(jīng)引起各制造強國的關注。雖然我國的逆向工程技術起步較晚，但是必將發(fā)生跨越式的發(fā)展。逆向工程必將成為工業(yè)設計的基本手段之一。由于時間限制以及在一些問題上需要不斷嘗試與學習，獲得設計經(jīng)驗。所以本次設計不盡完美，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1，本次設計中只涉及對現(xiàn)有模型的改型設計方面，在模型的創(chuàng)新設計（即使用油泥模型完全創(chuàng)新設計模型）方面沒有涉及。這是逆向工程應用與創(chuàng)新設計的主要方法。2，由于限于時間和設備等原因，本設計沒有完全加工出設計的汽車方向盤生產(chǎn)模具或對方向盤進行快速成型加工。如果能夠通過CAD模型使用快速成型技術，重新制造一個模型，校驗覆蓋件的干涉情況，強度，及外觀等因素，以保證模型設計無任何差錯，方可進入模具設計階段，否則會給模具設計帶來不可預計的損失。3，逆向工程中通過掃描得到的點云數(shù)據(jù)，必須通過重構才能生成用于CAE/CAM系統(tǒng)中的實體模型。如果通過掃描得到的數(shù)據(jù)能夠直接應用在CAE/CAM系統(tǒng)中，而省去繁瑣的逆向造型過程必將是逆向工程技術的巨大進步。由于能力有限，未能在此方面作出具體研究?？傊?，基于逆向工程技術產(chǎn)品造型設計技術難點通過本次設計實踐已經(jīng)基本突破，同時也總結出了從三維數(shù)據(jù)掃描到產(chǎn)品生產(chǎn)的具體過程。隨之而來的將會是更優(yōu)秀的設計作品，逆向工程技術將會更多更好地應用到設計、生產(chǎn)、實踐中去。參考文獻[1] 金濤，童水光．逆向工程技術[M】．北京：機械工業(yè)出版社，2003[2] 、[3] Varady T，Martin RR，Cox J．Reverse engineering of geometric modelS—anintroduction．Computer—Aided Design 1997：29(4)：255—68[4] 郭穎,[5] [6] 鄔晴暉．國內(nèi)外車身設計技術的差距．汽車技術，1999．8 [7] .[8] [9] 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