逆向工程技术在模具设计制造的应用

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摘要:本文主要对逆向工程技术进行分析，并对其在模具设计制造中的具体应用进行阐述，具体分析三维激光扫描仪以及逆向软件的云数据处理等方面的问题。验证逆行工程技术在模具设计制造中的具体应用价值。

关键词:逆向工程技术;模具设计制造;应用

一、逆向工程技术的实施步骤

(一)采集点云数据

逆向设计中三维扫描技术是最基础的技术形式，通过三维扫描对原始点云数据进行提取，这也是逆向设计中最主要的手段和内容。逆行设计处理中主要的依据为原始点云数据。因此点云数据的真实性也会对逆向建模是否成功造成严重的影响。通过三维扫描获取的点云数据，在测量的过程中，可以采用接触以及非接触式两种方式。比如甲醇泵壳体的测量采用的为非接触式的测量方式，采用的仪器为EXASCAN手持式三维扫描仪，这种三维扫描仪的应用便捷，能够对汽车内饰进行扫描，同时采用影像与激光结合的方式，可以将测量的精度调到0．04毫米，分辨率达到0．05毫米。在扫描的过程中需要先进行显影剂喷涂，然后再进行扫描。

(二)处理点云数据

三维扫描技术中会获取大量的点云数据，而这些数据为三维坐标点。由于扫描设备的性能以及被测物体工作方式等方面的影响，使得测量数据的点数也不同，一般为几百点到几百万个点之间。通过三维激光扫描仪对产品外形坐标数据点进行分析，这些点呈散乱分布，导致边界以及尖锐角位置的数据测量不准确，进而产生数据误差。因此在逆向建模中需要注重云数据的处理。可以在CAD建模前，对相关数据进行预处理，包括对数据点的分割、重组以及数据点云的精减等。在点云的处理过程中，主要采用的为GeomagicStudio的处理方式，包括手动注册、噪点清除、边界优化等。在点云数据的处理过程中，需要通过大量的曲面和曲线特定进行网络模型建设，并形成初步的模型框架。同时将形成的模型，利用NURBS曲面拟合算的方式，生成封闭光滑的曲面，通过对这些曲面的延伸、拼接和剪裁等处理，保证曲面模型的光滑性和完整性。在进行文件保存时，需要采用IGS格式，这是一种三维软件的通用文件格式。因此在云数据处理中，必须要对点云数据进行删除，防止曲面模型存在乱码。

(三)实体建模

首先打开文件，可以采用UGNX打开，并对Geomagic没有处理好的位置进行进一步的完善，同时通过获得的曲面进行实体切割，进而获得壳体形状与表面模型相符的模具，由于模具的壳体形状与原物体完全相同，因此可以用于之后产品的模型生产。

二、模具制造

在模具的设计和制造中，通过逆向工程技术的应用，能够有效降低模具设计以及制造的时间，降低模具的设计和制造成本，提升模具的加工质量以及模具的利用效率。逆向工程技术需要与CAD进行结合应用，通过UGNX的压铸模型，完成数控加工工艺设计，并生成加工代码。完成实体CAD建模后，需要通过快速制造技术的应用转化虚拟数字模型的原型，进而对设计的结果进行评估，同时加强功能检测，进而加强对模型制造产品的研发。在快速制造技术的应用中，铣床加工转速已经超过50000转每分钟，快速成型技术的基础为快速工装模具，快速精铸以及快速成型技术。快速成型技术是一个新概念，具体的方法如下:

(一)立体光固化

具体指的是以光敏树酯为主要的加工原料，并通过计算机对紫外激光束进行控制，通过对零件各层轮廓的扫描，使液态树脂薄层由于光聚合反应而固化。并通过对工作台的移动，将已经固化的树脂浸入到液态的树脂，再进行扫描，直到新层也在固化层上进行粘结。通过反复的操作，直到整个原型的制造完成。这种方式制造的原型质量好、精度高。

(二)分层物体制造法

主要采用的材料为复合材料以及纸张，这些材料需要单面涂有热熔胶，同时通过对二氧化碳高功率光速零件分层轮廓的切割，使层间的热压装置进行有效的粘合，这种材料的制作方式成本低，同时材料的来源比较广泛。

(三)选择性激光烧结

选择的材料为陶瓷、金属、塑料等材料，通过磙子进行铺粉，同时利用二氧化碳高功率的激光束以零件的分层轮廓为基础，对零件的边界进行扫描烧结。这种方式不需要设计，同时材料的利用率比较高。

(四)熔化沉积造型法

主要采用的原材料为蜡、金属等熔点比较低的物质，需要将这些材料拉成丝状，然后在喷头的位置进行加热，使其呈半流动状态。同时对喷头进行控制，将零件的轮廓作为填充运动的基础，通过喷头的挤压使熔融的材料形成基础层，这种方式的结合度比较好，同时容易成型，但是也存在一定的不足，这种方式形成的模具过于粗糙，精度低。

三、结语

综上所述，逆向工程技术的应用重点在于对原始点云数据的收集、处理和曲面构建，其中存在的难点为点云与曲面的吻合度。通过与CAD技术的结合，有利于获取原实物的数字模型，并以此为基础进行修改和完善，为模具的设计和加工带来更大的便利，对模具设计和加工行业的发展具有重要的作用。

参考文献:

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［4］成思源，张湘伟，黄曼慧．逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用［J］．机械设计与制造，2009(06):233-235．

作者:韩佳 单位：陕西国防工业职业技术学院