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Pro E與 反 求 工 程 在 塑 料 模 具 設(shè) 計(jì) 中 的 應(yīng) 用 3 奚 泉 九 江 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 江 西 九 江 332007 摘 要 反 求 工 程 作 為 當(dāng) 今 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 制 造 的 一 種 新 手 段 在 眾 多 領(lǐng) 域 都 具 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 前 景 Pro E中 強(qiáng) 大 的 造 型 功 能 模 具 設(shè) 計(jì) 功 能 及 逆 向 工 具 為 反 求 工 程 對(duì) 塑 料 模 具 的 設(shè) 計(jì) 制 造 帶 來(lái) 巨 大 的 影 響 此 文 通 過(guò) 實(shí) 例 對(duì) 這 一 關(guān) 鍵 技 術(shù) 進(jìn) 行 分 析 關(guān) 鍵 詞 反 求 工 程 小 平 面 特 征 重 新 造 型 模 具 設(shè) 計(jì) 中 圖 分 類 號(hào) TG241 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A 文 章 編 號(hào) 1007 4414 2007 05 0100 02 Applica tion of Pro E and reverse eng ineer ing in pla stic m ould design Xi Quan J iujiang vocational facet feature restyle mould design 反 求 工 程 又 稱 逆 向 工 程 作 為 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 制 造 的 一 種 新 手 段 從 20世 紀(jì) 90年 代 初 該 技 術(shù) 開(kāi) 始 引 起 工 業(yè) 界 和 學(xué) 術(shù) 界 的 高 度 重 視 1 傳 統(tǒng) 的 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 是 從 概 念 設(shè) 計(jì) 到 圖 樣 再 制 造 出 產(chǎn) 品 反 求 工 程 是 從 現(xiàn) 有 的 產(chǎn) 品 零 件 進(jìn) 行 實(shí) 物 測(cè) 錄 的 基 礎(chǔ) 上 形 成 零 件 的 設(shè) 計(jì) 圖 紙 或 CAD模 型 反 求 工 程 的 出 現(xiàn) 改 變 了 產(chǎn) 品 傳 統(tǒng) 的 開(kāi) 發(fā) 模 式 由 于 新 產(chǎn) 品 的 開(kāi) 發(fā) 大 多 是 在 原 有 產(chǎn) 品 基 礎(chǔ) 上 的 改 進(jìn) 可 利 用 反 求 工 程 對(duì) 原 有 產(chǎn) 品 進(jìn) 行 改 型 設(shè) 計(jì) 來(lái) 縮 短 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 周 期 減 少 開(kāi) 發(fā) 費(fèi) 用 Pro Engineer是 美 國(guó) 參 數(shù) 技 術(shù) 公 司 PTC 推 出 的 新 一 代 CAD CAE CAM軟 件 其 強(qiáng) 大 的 功 能 深 受 用 戶 歡 迎 在 模 具 設(shè) 計(jì) 模 塊 中 Pro E提 供 了 方 便 又 實(shí) 用 的 工 具 這 些 功 能 可 讓 使 用 者 在 最 短 的 時(shí) 間 內(nèi) 進(jìn) 行 模 具 組 裝 Mold A ssembly 模 型 檢 驗(yàn) Model Check 分 模 面 Parting Surface 建 立 等 過(guò) 程 順 利 完 成 拆 模 的 工 作 其 獨(dú) 到 之 處 在 于 只 要 很 好 地 完 成 模 型 的 參 數(shù) 化 約 束 隨 后 的 變 更 將 十 分 方 便 適 用 于 像 產(chǎn) 品 概 念 設(shè) 計(jì) 這 種 需 要 經(jīng) 常 變 動(dòng) 的 過(guò) 程 是 理 想 的 反 求 工 程 軟 件 在 塑 料 模 具 設(shè) 計(jì) 中 利 用 Pro E和 反 求 工 程 將 會(huì) 縮 短 模 具 開(kāi) 發(fā) 的 時(shí) 間 取 得 滿 意 效 果 1 反 求 工 程 及 Pro E中 的 逆 向 工 具 目 前 大 多 數(shù) 有 關(guān) 反 求 工 程 技 術(shù) 的 研 究 和 應(yīng) 用 都 集 中 在 幾 何 形 狀 即 重 建 產(chǎn) 品 實(shí) 物 的 CAD模 型 和 最 終 產(chǎn) 品 的 制 造 方 面 稱 為 實(shí) 物 反 求 工 程 一 個(gè) 待 測(cè) 工 件 在 反 求 工 程 中 要 經(jīng) 過(guò) 數(shù) 據(jù) 采 集 點(diǎn) 云 模 型 預(yù) 處 理 曲 線 曲 面 重 構(gòu) 等 關(guān) 鍵 步 驟 最 后 才 形 成 CAD模 型 1 1 數(shù) 據(jù) 采 集 數(shù) 據(jù) 采 集 技 術(shù) 是 反 求 工 程 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 之 一 可 分 為 非 接 觸 式 測(cè) 量 法 和 接 觸 式 測(cè) 量 法 非 接 觸 式 測(cè) 量 法 是 指 用 非 接 觸 的 光 電 方 法 對(duì) 曲 面 的 三 維 形 貌 進(jìn) 行 快 速 測(cè) 量 常 用 的 有 激 光 掃 描 測(cè) 量 聲 學(xué) 法 和 磁 學(xué) 法 工 業(yè) 計(jì) 算 機(jī) 層 析 技 術(shù) 簡(jiǎn) 稱 工 業(yè) CT 接 觸 式 測(cè) 量 法 一 般 利 用 聯(lián) 接 在 探 頭 上 的 傳 感 器 來(lái) 測(cè) 算 目 標(biāo) 點(diǎn) 的 位 置 簡(jiǎn) 單 易 行 CMM Coordinate Measuring Machine 三 坐 標(biāo) 測(cè) 量 機(jī) 最 早 出 現(xiàn) 在 20世 紀(jì) 60年 代 初 期 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 該 方 法 在 測(cè) 量 速 度 和 精 度 上 都 有 很 大 提 高 使 用 接 觸 探 頭 測(cè) 量 物 體 表 面 的 位 置 點(diǎn) 探 頭 通 常 聯(lián) 接 著 一 個(gè) 敏 感 的 壓 力 傳 感 器 裝 置 通 過(guò) 與 物 體 表 面 的 接 觸 得 到 出 發(fā) 能 提 供 測(cè) 量 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 1 2 Pro E中 的 逆 向 工 具 Pro E野 火 版 的 小 平 面 特 征 和 重 新 造 型 特 征 組 成 一 個(gè) 完 整 的 逆 向 解 決 方 案 從 輸 入 點(diǎn) 集 創(chuàng) 建 包 絡(luò) 創(chuàng) 建 小 平 面 創(chuàng) 建 曲 面 形 成 一 個(gè) 處 理 逆 向 的 完 整 流 程 小 平 面 處 理 的 流 程 如 下 1 點(diǎn) 處 理 輸 入 點(diǎn) 集 對(duì) 點(diǎn) 集 進(jìn) 行 必 要 的 編 輯 和 優(yōu) 化 主 要 是 噪 聲 消 除 及 缺 損 數(shù) 據(jù) 修 補(bǔ) 等 2 包 絡(luò) 處 理 對(duì) 點(diǎn) 處 理 階 段 完 成 后 生 成 的 包 絡(luò) 進(jìn) 行 編 輯 3 小 平 面 處 理 對(duì) 包 絡(luò) 處 理 完 成 后 生 成 的 小 平 面 進(jìn) 行 編 輯 及 優(yōu) 化 得 到 小 平 面 特 征 下 面 以 某 盒 體 零 件 為 例 簡(jiǎn) 單 介 紹 逆 向 處 理 的 經(jīng) 過(guò) 圖 1為 測(cè) 量 后 輸 入 的 點(diǎn) 云 圖 先 消 除 噪 音 點(diǎn) 圖 2為 進(jìn) 行 缺 陷 點(diǎn) 的 糾 正 圖 3為 點(diǎn) 處 理 后 的 模 型 圖 4為 小 平 面 處 理 后 的 模 型 圖 1 刪 除 噪 音 點(diǎn) 圖 2 缺 陷 點(diǎn) 重 新 造 型 特 征 過(guò) 程 一 般 由 數(shù) 據(jù) 點(diǎn) 擬 合 出 樣 條 線 然 后 用 001 Vol 20 No 5 2007210 機(jī) 械 研 究 與 應(yīng) 用 MECHAN ICAL RESEARCH 然 后 檢 驗(yàn) 拔 模 角 D raft Check 即 檢 測(cè) 是 否 有 倒 勾 Undercut 現(xiàn) 象 拔 模 角 的 數(shù) 值 是 否 合 理 檢 驗(yàn) 的 目 的 是 確 認(rèn) 零 件 成 品 的 厚 度 及 拔 模 角 是 否 符 合 要 求 以 便 修 改 2 模 具 組 件 模 具 組 件 的 設(shè) 計(jì) 是 整 個(gè) 模 具 設(shè) 計(jì) 中 的 主 體 利 用 自 動(dòng) 或 手 動(dòng) 功 能 命 令 設(shè) 計(jì) 毛 坯 工 件 設(shè) 計(jì) 分 型 面 分 割 模 具 體 積 塊 抽 取 模 具 元 件 澆 注 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 鑄 模 開(kāi) 模 模 架 設(shè) 計(jì) 等 在 Pro E中 建 立 分 型 面 的 目 的 是 利 用 與 工 件 完 全 相 交 的 分 型 面 來(lái) 分 開(kāi) 工 件 拆 出 形 成 腔 體 的 各 個(gè) 模 具 體 積 塊 同 時(shí) 系 統(tǒng) 自 動(dòng) 切 除 工 件 毛 坯 中 塑 件 所 占 體 積 部 分 形 成 模 具 的 型 腔 體 建 立 分 型 面 是 模 具 設(shè) 計(jì) 的 重 點(diǎn) 尤 其 是 形 狀 復(fù) 雜 的 零 件 若 分 模 面 有 破 孔 只 有 填 補(bǔ) 起 來(lái) 才 能 拆 模 分 割 并 創(chuàng) 建 體 積 塊 所 謂 建 立 體 積 塊 就 是 將 已 創(chuàng) 建 的 工 件 以 分 型 面 為 參 照 分 割 為 數(shù) 個(gè) 體 積 塊 對(duì) 于 本 模 具 來(lái) 說(shuō) 首 先 分 割 出 上 模 和 下 模 體 積 塊 此 階 段 由 于 生 成 體 積 塊 都 是 實(shí) 體 的 所 以 看 不 見(jiàn) 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 在 開(kāi) 模 仿 真 過(guò) 程 即 可 看 清 楚 使 用 菜 單 管 理 器 中 的 MoldingOpening項(xiàng) 進(jìn) 入 開(kāi) 模 菜 單 也 可 使 用 界 面 快 捷 鍵 開(kāi) 模 的 過(guò) 程 相 當(dāng) 于 對(duì) 模 具 的 頂 出 側(cè) 抽 芯 等 動(dòng) 作 進(jìn) 行 模 擬 以 確 認(rèn) 各 種 動(dòng) 作 的 合 理 性 圖 5 分 型 面 圖 6 開(kāi) 模 如 上 例 所 示 利 用 Pro E對(duì) 相 應(yīng) 的 點(diǎn) 云 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 逆 向 處 理 后 轉(zhuǎn) 換 為 CAD模 型 作 為 零 件 輸 入 到 Pro E模 具 設(shè) 計(jì) 模 塊 中 經(jīng) 過(guò) 模 具 裝 配 設(shè) 計(jì) 分 型 面 分 割 模 具 體 積 塊 抽 取 模 具 元 件 開(kāi) 模 等 過(guò) 程 最 終 設(shè) 計(jì) 出 相 應(yīng) 的 模 具 零 件 圖 5 6分 別 為 模 具 的 分 型 面 和 開(kāi) 模 模 擬 過(guò) 程 利 用 模 具 顧 問(wèn) 模 塊 還 可 對(duì) 注 塑 過(guò) 程 進(jìn) 行 CAE分 析 仿 真 注 塑 時(shí) 塑 料 在 模 具 中 的 流 動(dòng) 情 形 如 流 動(dòng) 路 徑 溫 度 分 布 壓 力 分 布 最 佳 澆 口 位 置 等 設(shè) 計(jì) 完 成 后 可 在 Pro E中 利 用 CAM模 塊 進(jìn) 行 模 具 的 數(shù) 控 模 擬 加 工 實(shí) 現(xiàn) CAD CAE CAM一 體 化 操 作 一 個(gè) 完 整 的 模 具 設(shè) 計(jì) 還 應(yīng) 包 括 模 架 的 設(shè) 計(jì) 模 架 很 多 已 經(jīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 且 情 況 比 較 復(fù) 雜 這 里 就 不 再 詳 細(xì) 介 紹 3 結(jié) 論 目 前 企 業(yè) 競(jìng) 爭(zhēng) 日 趨 激 烈 零 件 產(chǎn) 品 不 斷 更 新 換 代 相 應(yīng) 的 模 具 產(chǎn) 品 更 新 改 造 的 周 期 也 不 斷 縮 短 成 本 逐 漸 降 低 為 反 求 工 程 的 應(yīng) 用 提 供 了 廣 闊 的 前 景 現(xiàn) 代 測(cè) 試 技 術(shù) 的 發(fā) 展 快 速 精 確 地 獲 取 實(shí) 物 的 幾 何 信 息 已 變 成 現(xiàn) 實(shí) 將 零 件 的 幾 何 信 息 數(shù) 字 化 后 通 過(guò) 與 CAD CAM軟 件 如 Pro E 的 數(shù) 據(jù) 格 式 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 無(wú) 縫 連 接 然 后 在 Pro E中 利 用 它 強(qiáng) 大 的 造 型 功 能 和 模 型 參 數(shù) 化 特 點(diǎn) 進(jìn) 行 產(chǎn) 品 的 研 發(fā) 改 造 這 就 為 模 具 的 快 速 制 造 提 供 更 為 廣 闊 的 前 景 提 高 企 業(yè) 的 市 場(chǎng) 競(jìng) 爭(zhēng) 能 力 參 考 文 獻(xiàn) 1 曹 德 權(quán) 唐 定 勇 Pro EngineerW ildfire 2 0中 文 版 曲 面 與 逆 向 工 程 設(shè) 計(jì) M 北 京 電 子 工 業(yè) 出 版 社 2004 2 李 先 雄 康 亞 鵬 Pro EngineerW ildfire模 具 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) M 北 京 清 華 大 學(xué) 出 版 社 2005 101 第 20卷 第 5期 2007年 10月 機(jī) 械 研 究 與 應(yīng) 用 MECHAN ICAL RESEARCH APPL ICATION Vol 20 No 5 2007210