【編者按】本文介紹Cimatron軟件在塑料模具逆向工程設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用捍刑。并通過塑料面罩玩具的設(shè)計(jì)實(shí)例申窘，說(shuō)明用Cimatron軟件為塑料模具產(chǎn)品逆向工程提供了強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)工具婶希，充分利用Cimatron軟件強(qiáng)大的點(diǎn)造型曲面功能，可大大縮短特別是塑料模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期屋摇。

　　逆向工程通常被用來(lái)執(zhí)行模型的仿制笆唧、開發(fā)工作颈癌。基于原型或?qū)嵨锏哪嫦蚬こ桃蚱淇旖莸拈_發(fā)方式岸裙，極大地縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期猖败，因而在設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域有著廣泛的技術(shù)需求。特別是對(duì)于沒有原始幾何信息的零件降允，逆向工程是完成零件精確幾何造型的重要手段恩闻，因而在模具設(shè)計(jì)和制造中成為技術(shù)熱點(diǎn)。同時(shí)由于逆向工程能夠提供原始產(chǎn)品的主要外形特征剧董，進(jìn)而對(duì)其幾何外形進(jìn)行改進(jìn)判呕，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速改型，因此能夠滿足系列化送滞、多樣化的要求。傳統(tǒng)的復(fù)制方法是用立體雕刻機(jī)或仿形銑床制作出模具辱挥，再進(jìn)行批量生產(chǎn)犁嗅。這種復(fù)制方式無(wú)法建立工件尺寸的圖形文件，也無(wú)法做任何外形修改晤碘，因此已為數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代褂微。目前所稱的逆向工程是針對(duì)現(xiàn)有工件，利用3D數(shù)字化測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確园爷、快速地測(cè)量工件的表面點(diǎn)數(shù)據(jù)或輪廓線條宠蚂，并加以創(chuàng)建曲面、分模卷芜、加工夷朽，制作所需模具；或由CAD系統(tǒng)生成的SPL模型文件傳至快速成型機(jī)元粹，將樣品模型制作出來(lái)熄朴，直至達(dá)到滿意效果。在許多逆向工程應(yīng)用實(shí)例中勺激，并不是要完全仿制原有的產(chǎn)品雾鸠，而只是要掌握原有的設(shè)計(jì)理念限牢，經(jīng)過調(diào)整來(lái)建立1個(gè)類似的設(shè)計(jì)模型，因此逆向工程所涵蓋的意義不只是重制纪娄，也包括了再設(shè)計(jì)戈裳。

　　在應(yīng)用Cimatron軟件進(jìn)行逆向工程的主要思路是：精心制定測(cè)量規(guī)劃，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x獲取實(shí)物模型數(shù)據(jù)启毁；再利用Cimatron軟件完成散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)建模橘蹭，得到零件的曲線模型；然后利用Cimatron軟件將曲線生成曲面访递，在這些曲面的基礎(chǔ)上進(jìn)行正向設(shè)計(jì)(正向設(shè)計(jì)在此不討論)晦嵌，與裝配協(xié)調(diào)，生成實(shí)體特征模型拷姿。這種方法保證了逆向工程的優(yōu)勢(shì)惭载，又利用了CAD軟件強(qiáng)大的實(shí)體和曲面建模功能，是工程設(shè)計(jì)中一種好的解決方法之一响巢∶杼希基本流程如圖1所示。

　　圖1 逆向工程流程

　　筆者以Cimatron軟件在塑料面罩玩具模具逆向工程中的應(yīng)用為例踪古，介紹Cimatron軟件逆向工程的具體實(shí)施步驟含长。

　　1 采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)

　　塑料面罩玩具的外形由復(fù)雜的曲面組成，形狀藝術(shù)化伏穆，尺寸精度相對(duì)形狀要求較低拘泞，用CAD/CAM 軟件直接建模很困難。而且玩具由孩子們的愛好確定枕扫，必須制造樣板陪腌，因此利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量裝置來(lái)獲取零件原型輪廓和表面特征的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在塑料面罩玩具表明數(shù)字化中燥颠，采用CMM 為代表的接觸式測(cè)量叼稍，在保證坐標(biāo)原點(diǎn)相同條件下測(cè)得玩具輪廓及表面特征數(shù)據(jù)點(diǎn)，把采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)存入計(jì)算機(jī)中睛赁。根據(jù)玩具模型的需要闻荠，對(duì)所采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，對(duì)不同的特征紋理方向面所采集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)以不同顏色區(qū)別徙祥，同一截面方向的數(shù)據(jù)點(diǎn)采用同一顏色處理藻拟，對(duì)外形輪廓特征的數(shù)據(jù)點(diǎn)以同一顏色，將采集到的壞點(diǎn)或不符合模具特征的點(diǎn)進(jìn)行刪除之仍。將處理好的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)以IGES格式存檔屉韧，圖2所示。

　　圖2 塑面罩玩具三維數(shù)據(jù)點(diǎn)　　

　　2 對(duì)三維點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)造型建模 　　

　　將三坐標(biāo)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)IGES格式在Cimatron軟件mainmenu菜單中的DI窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Cimatron軟件直接打開的文件格式PFM，然后進(jìn)入Cimatron軟件CAD造型環(huán)境中谆藐，將數(shù)據(jù)點(diǎn)文件打開圣界，對(duì)圖2所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行編輯，對(duì)不同顏色的數(shù)據(jù)點(diǎn)放在不同的工作層LEVELS监灌，以便于編輯造型贷币，然后先將外形輪廓特征的點(diǎn)層打開，用PICK抓點(diǎn)模式做3D 曲線亏狰，再分別打開其他層的數(shù)據(jù)點(diǎn)役纹，依依用SPLINE做橫、縱方向的2D曲線暇唾，用MESH 網(wǎng)格面功能將所做的曲線構(gòu)成曲面促脉，圖3所示。最后分別用RULED策州、MESH瘸味、TRMSRF功能做眼睛、嘴巴够挂、眉毛旁仿、頭發(fā)曲面。經(jīng)過光順處理后得到圖4所示的塑盒玩具模型孽糖。

　　圖3 塑面罩玩具點(diǎn)造型

　　圖4 塑面罩玩具模型

　　3 快速分模

　　將圖4所示的數(shù)字產(chǎn)品模型用Cimatron軟件快速分模QUICK＿SPLIT功能進(jìn)行型芯枯冈、型腔的設(shè)計(jì)。經(jīng)分模后的圖形退出快速分模軟件進(jìn)入曲面CAD環(huán)境時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生分模線办悟，根據(jù)已有的分模線快速生成分模曲面尘奏，該方法可以非常靈活地處理模型的曲面信息，并可對(duì)計(jì)算精度進(jìn)行細(xì)調(diào)鸦呆，最后經(jīng)編輯庵伙、整理形成最終設(shè)計(jì)結(jié)果，進(jìn)行NC加工即可得到理想的上墓永、下模。如圖5所示辜尝。

　　圖5 塑面罩玩具上下模型

　　4 結(jié)束語(yǔ) 　　

　　逆向工程一般是通過三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或激光掃描機(jī)等數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取復(fù)雜零件的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)毫蚁，進(jìn)而利用反求軟件對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)處理，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)?線?面的CAD三維模型設(shè)計(jì)雳址。由此可見析深，逆向工程主要包含2項(xiàng)內(nèi)容，①實(shí)物模型表面數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取敌痘，即數(shù)字化技術(shù)咨锐，②曲面造型技術(shù)。逆向工程技術(shù)與NC加工技術(shù)或RP技術(shù)相結(jié)合，能使模具產(chǎn)品開發(fā)系馁、研制周期大大縮短臂外，為新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)創(chuàng)造先機(jī)，為企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益喇颁，Cimatron軟件為逆向工程提供了強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)工具漏健，充分利用Cimatron軟件強(qiáng)大的點(diǎn)造型曲面功能和刀路編程功能，可大大縮短特別是塑料模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期橘霎，在浙江臺(tái)州蔫浆、廣東、山東等地區(qū)深受模具制造業(yè)的重視姐叁。

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