逆向工程技術與模具制造技術

1、逆向工程技術與模具制造技術RE/RP 技術與模具設計制造技術班級：學號：姓名：RE/RP 技術與模具設計制造技術RE（Reverse Engineering ）逆 向 工 程 技 術 與 RP（Rapid Prototyping ）快速成型技術是 20 世紀設計與制造領域里帶有革命性意義的新方法新技術， 它們的產(chǎn)生高度集成了各項最先進的技術， 從根本上改革了傳統(tǒng)的設計與制造思想， 極大地促進制造業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。模具工業(yè)是與機床并列為國民經(jīng)濟的基礎性產(chǎn)業(yè)，并且在 20 世紀中后期就一舉超越機床業(yè)成為制造成型的主要手段。 RE 與 RP 技術及其集成應用于模具行業(yè)，將一舉改變傳統(tǒng)模具設計制造中周期

2、長、成本高等許多不利的特點， 使得模具能夠更好地適應市場經(jīng)濟高度發(fā)達的當今社會快速響應市場最終贏得市場的客觀需要。RE 技術是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量 ,根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構實物的 CAD 模型的過程。 是一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型 , 并在此基礎上進行產(chǎn)品設計開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。 反求工程不是傳統(tǒng)意義上的“仿制” ,而是基于原型的再設計。RP 技術是基于離散 -堆積原理進行原型的快速制造， 與傳統(tǒng)制造的材料剝除法形成完全相反的對照， 由此形成兩種制造方法在制造時間、成本、工具設施、適應環(huán)境的變化性等方面都有根本上的差異。它高度集成了機械工程、 計算機技術、

3、 數(shù)控技術、激光技術及新材料技術。成型原理是首先將 3D 數(shù)字模型分層離散處理，按離散后的平面幾何輪廓信息控制成型機的激光頭等成型機構， 將材料一層層通過熔、粘、聚合等手段累積疊加直到全部成型。RE 技術在模具設計制造中發(fā)揮的作用主要有以下幾點：第一，根據(jù)實物樣件制造模。 我們可以依據(jù)零件實物的數(shù)字化點云，用逆向工程軟件構造其數(shù)模， 并生成實體模型， 再通過對該數(shù)模進行相應的工藝分析與處理，給出合理的模具設計方案，完成基于三維 CAD 的模具總體設計和結構設計。 第二，模具的修改定型。 在模具制造行業(yè)中，經(jīng)常需要通過反復修改原始設計的模具型面， 以得到符合要求的模具。然而這些幾何外形的改變，卻

4、往往并未反映在原始的 CAD 模型上。借助于逆向工程的表面數(shù)字化和 CAD 模型重建功能，設計者可以建立或修改制造過程中變更過的設計模型。 在重復制造該模具時就可運用這一備用數(shù)字模型生成加工程序， 可以大大提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。第三，以樣本模具為對象的消化吸。對引進模具消化吸收、 二次創(chuàng)新，通過分析引進技術設計意圖， 結合逆向工程技術，建立其數(shù)字化模型， 進行再設計， 可以實現(xiàn)引進技術的消化吸收與二次創(chuàng)新。 再設計般首先對引進模具進行三維掃描， 應用逆向工程軟件把樣件模具逆向生成 CAD 模型，導入 CAE 中進行計算機仿真模擬， 判斷成形結果是否符合實際情況。 通過兩者的結合，

5、 反復試驗，修改、優(yōu)化模具以達到消除缺陷乃至模具創(chuàng)新的目的。 通過對逆向工程和仿真模擬技術在模具設計中的完美結合， 在充分理解原始模具的基礎上加入自身的設計， 從而擁有了獨立的知識產(chǎn)權。 使用逆向工程技術進行模具創(chuàng)新，能充分實現(xiàn)繼承和創(chuàng)新相結合的思想，以前人的創(chuàng)新作為基礎， 再提高一步創(chuàng)新出更高水平的新產(chǎn)品。 第四，損壞或磨損模具的還原。 對于汽車模具， 尤其是大型覆蓋件模具是汽車生產(chǎn)的關鍵性工藝裝備，由于其結構尺寸大，模具型面形狀復雜，尺寸精度和表面質(zhì)量要求高， 使得模具制造周期長， 成本高，而一旦磨損或損壞， 將造成極大的損失， 因此其修復技術日益受到重視。 模具修復就是利用材料、 熱處理

6、、激光焊接或刷焊、 數(shù)控加工和表面工程等技術實現(xiàn)模具的物理修復。 但由于缺少科學有效的指導方法和評價標準，使得模具修復成本高，周期長，質(zhì)量差，甚至造成被修模具報廢功?；谀嫦蚬こ碳夹g的磨損模具建模方法可以通過對磨損區(qū)域表面特征的識別與恢復功能，建立完整的模具 CAD 模型，然后基于恢復的 CAD 模型，應用有限元方法進行沖壓成形模擬和分析計算，對修復的 CAD 模型的質(zhì)量進行評價及修改，這將極大地減少模具修復的成本和強度， 提高模具的使用壽命。 目前，逆向工程技術在模具開發(fā)中已經(jīng)發(fā)揮著重要作用， 將這項技術應用于模具修復， 可為模具修復帶來更加科學有效的方法， 從而提高模具修復的質(zhì)量和效率，

7、達到快速修復模具的目的。 第五，回彈檢測與質(zhì)量控制。 回彈是薄板沖壓成型過程中不可避免的物理現(xiàn)象， 與模具幾何形狀、 材料特性、摩擦接觸等諸多因素密切相關。目前廣泛采用的方法是用 CAE 技術通過迭代計算獲得模具最終的補償型面， 但由于仿真技術還無法準確計算沖壓件的回彈，因此通過這種方式獲得的模具補償型面很難保證其準確性。通過逆向工程技術為研究解決模具設計制造中的回彈檢測與質(zhì)量控制提供了新的思路， 即首先通過逆向工程技術建立實際沖壓件的數(shù)字模型，將該數(shù)字模型和原始 CAD 模型進行比較從而實現(xiàn)三維沖壓件回彈的精確評測，避開了仿真方法無法準確計算回彈的問題，從而可以為模具的修整提供正確的指導。

8、而且獲得實際沖壓件的數(shù)字化模型后，可以將其和有限元方法計算的回彈仿真結果進行比較， 獲得回彈仿真計算的誤差，并以該誤差建立回彈仿真誤差補償模型。模具企業(yè)在模具設計制造前， 常常將 RP 與 RE 技術結合在一起，對于用戶下單的復雜實物模型或油泥實物三維測量采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生 3D 數(shù)字模型，再用 RP 快速進行實體化， 以便各方評估外觀或進行性能裝配檢測，只有評估達到要求后才進入后續(xù)的模具設計制造階段。 對于特別復雜、材料價格昂貴、傳統(tǒng)制造方法周期時間又很長、模具 CAE 分析沒有十足把握、試修模具費時費力且易損廢的一些模具，模具設計好后， 也可以用 RP 制造原型，進行少量工件的實際成型試驗，驗證

9、評估修改模具的設計。RE 與 RP 技術的結合使得模具的設計制造發(fā)生了質(zhì)的飛躍：第一，大大縮短新產(chǎn)品研制周期， 確保新產(chǎn)品上市時間， 使模型或模具的制造時間縮短數(shù)倍甚至數(shù)十倍； 第二，提高了制造復雜零件的能力，使復雜模型的直接制造成為可能；第三， 顯著提高新產(chǎn)品投產(chǎn)的一次成功率，可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計的錯誤，做到早找錯、早更改，避免更改后續(xù)工序所造成的大量損失； 第四，支持同步（并行）工程的實施，使設計、交流和評估更加形象化， 使新產(chǎn)品設計、 樣品制造、市場定貨、生產(chǎn)準備、等工作能并行進行；第五， 支持技術創(chuàng)新、改進產(chǎn)品外觀設計， 有利于優(yōu)化產(chǎn)品設計， 這對工業(yè)外觀設計尤為重要。 成倍降低新產(chǎn)品

10、研發(fā)成本，節(jié)省了大量的開模費用。盡管 RE 和 RP 技術目前在模具設計制造中具有一定的優(yōu)越性，但是這兩種技術還存在著一些目前難以解決的缺陷。RE 技術主的不足之處主要有以下幾點： 第一，大多數(shù)系統(tǒng)是針對具體的應用而開發(fā)的， 數(shù)據(jù)處理往往針對特定的測量設備、 測量對象，通用性差。第二，曲面擬合系統(tǒng)大多是對于代數(shù)二次曲面，對自由曲面和復雜曲面的數(shù)據(jù)處理難度大。 第三，數(shù)據(jù)區(qū)域分割往往要交互操作，降低了 CAD 建模的速度，自動化程度低。第四，系統(tǒng)集成化程度低，有些系統(tǒng)只側重與曲面的擬合有些系統(tǒng)只側重于與特定制造技術的結合， 系統(tǒng)只包含簡單的幾何數(shù)據(jù)， 不符合現(xiàn)代設計制造的并行思想。第五，在對噪聲點和異常點的處理以及對數(shù)據(jù)進行平滑操作，判斷的依據(jù)要慎重選著， 因為處理不當往往會造成特征信息的丟失。RP 技術主的不足之處主要有以下幾點：第一，精度較低，難以構建結構復雜的零件。第二，垂直方向強度小。第三，速度較慢，不適合構建大型零件。第四，目前還難以加工出高硬度高強度等特殊的金屬零件，在一定限度上限制了快速成型技術在模具制造業(yè)中的應用范圍。隨著科學技術的飛速發(fā)展， RE 和 RP 技術的不足之處定會被克服，這兩項技術的結合必將變得更加完美， 也必將在更廣闊的領域發(fā)揮出它們迷人的魅力。通過和老師對 逆向工程 課程的學習， 我們深刻地感受到了科技的魅力，讓我們深刻體會到了社會要發(fā)展