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SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 王天琦 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程07-4 指導(dǎo)教師姓名 臧 杰 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 車用發(fā)動機齒輪泵逆向設(shè)計 一、設(shè)計（論文）目的、意義 機油泵是內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)的心臟，它的好壞直接影響內(nèi)燃機的可靠性和耐久性。發(fā)動機工作時，機油泵將油底殼機油抽出并加壓后排向潤滑油道，提高機油壓力，保證機油在潤滑系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)。應(yīng)用CAD軟件繪制圖紙。要求所設(shè)計的結(jié)構(gòu)合理，計算準確。繪制的圖紙和書寫的說明書應(yīng)符合規(guī)范要求。 逆向工程是20世紀90年代才發(fā)展起來的，一種以先進產(chǎn)品設(shè)備的實物、樣件、軟件(包括圖樣、程序、技術(shù)文件等)或影像作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識進行系統(tǒng)分析和研究、探索掌握關(guān)鍵技術(shù)，進而開發(fā)出同類的更為先進的產(chǎn)品技術(shù)。 二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 1、設(shè)計的主要內(nèi)容 （1）分析機油泵的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)參數(shù)。游標卡尺等測量并確定機油泵的基本尺寸數(shù)據(jù)；（2）在Pro/e下建立三維立體模型;（3）將Pro/E建模轉(zhuǎn)化成二維CAD圖形后在AUTOCAD環(huán)境下完成標注輸出正式裝配圖、零件圖。（4）對機油泵泵油量,軸鍵的校核；（5）完成設(shè)計說明書。 2、技術(shù)要求（研究方法） （1）通過文獻資料收集，熟悉機油泵和CAD的有關(guān)知識。 （2）編寫課題研究大綱和開題報告。 （3）設(shè)計合理可行。 （4）按進度要求獨立完成畢業(yè)設(shè)計，服從指導(dǎo)教師安排；完成的畢業(yè)設(shè)計格式規(guī)范；方案選擇合理，具有可行性、經(jīng)濟性、適用性，設(shè)計思路清晰，符合實際，圖紙正確符合制圖標準,內(nèi)容完整。 三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果 折合2張以上A0圖紙 ，至少有一張A0總裝圖 設(shè)計說明書1.5萬字以上。 四、設(shè)計（論文）進度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第4周（3月24日～3月30日） （2）參數(shù)選擇方案確定，列文稿大綱 第5周（4月1日~4月7日） （3）設(shè)計計算 第6,7周（４月8日~4月21日） （4）完成設(shè)計說明書，完成圖紙繪制 第８,14周（4月22日~６月１日） （5）交稿，預(yù)答辯 第14周（６月２日~6月８日） （6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改 第15,16周（6月9日～6月22日） （7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準備及答辯 第17周（6月23日～6月 29日） 五、主要參考資料 [1] 李寶順，液壓與氣動，2005年第4期。 [2] 黃安貽，董啟順，液壓傳動。西安交通大學(xué)出版社，2005.5 [3] 張利平，液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2005.4 [4] 馬蘭，機械制圖。機械工業(yè)出版社，2006.5 [5] 馬秋生，機械設(shè)計基礎(chǔ)。機械工業(yè)出版社，2005.12 [6] 賈志欣 陳俊華 童森林 陳維杰，基于 Pro/ E軟件的逆向工程技術(shù)研究與應(yīng)用[D]。浙江大學(xué)，2006 [7] 姜楠，產(chǎn)品的逆向設(shè)計法研究[M]。揚州大學(xué)工學(xué)院，2002 [8] 劉紅政， 產(chǎn)品設(shè)計重用中的創(chuàng)新方法研究[M]。浙江大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2008 [9] 周振寶，齒輪泵殼體加工工藝分析[M]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 [10] 尹青松，基于PRO／E軟件的逆向工程產(chǎn)品設(shè)計[D]。深圳創(chuàng)維集團研究院，2008 [11] 王宵 逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用[M]。 2004 [12] 林清安 PRO/ENGINEER零件設(shè)計(高級篇) [D]。 2000 [13] 馬軍 基于PRO-E的逆向工程關(guān)鍵技術(shù)研究[D]。 2008 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 王天琦 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程07-4 指導(dǎo)教師姓名 臧杰 職稱 教授 從事 專業(yè) 汽車工程 是否外聘 □是□否 題目名稱 車用發(fā)動機齒輪油泵逆向設(shè)計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.逆向工程的發(fā)展： 逆向工程 ReverseEngineering,RE 是近年在計算機技術(shù)、數(shù)控測量技術(shù)和 CAD/CAM技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新技術(shù)。逆向工程是在沒有設(shè)計圖紙或者設(shè)計圖紙不完整以及沒有 CAD 模型的情況下,按照現(xiàn)有零件實物、利用各種數(shù)字化技術(shù)及 CAD 技術(shù)重新構(gòu)造原型CAD模型,然后將此模型用于產(chǎn)品的分析、制造和加工生產(chǎn)的技術(shù) 。反求工程大致可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)處理、曲面重構(gòu)建模和模型檢驗修正等個步驟。目前,隨著科技的日新月異和市場全球化,世界范圍內(nèi)的市場競爭越來越激烈,要求在提高產(chǎn)品的品質(zhì)和性能的同時縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,因此,逆向工程在飛機、汽車、家電等模具相關(guān)行業(yè)越來越受到重視。本文介紹了具體的測量實例以及在 Pro/E三維設(shè)計軟件環(huán)境中實現(xiàn)產(chǎn)品逆向的過程。 2.逆向創(chuàng)新設(shè)計的概念： 設(shè)計是一項目標明確、思維創(chuàng)新、難點攻關(guān)的腦力勞動。設(shè)計與知詛l有著很強的關(guān)聯(lián)性：知識不等同于設(shè)計，但在實踐過程中，知識在相當大的程度上也被認為是設(shè)計。新技術(shù)新設(shè)備的出現(xiàn)，以及產(chǎn)品市場的全球化，使得創(chuàng)造性得到了極致的發(fā)揮。當今市場的典型特點是：進入市場更加迅速，對個性分明的新產(chǎn)品需求更加旺盛。面對如此強烈的市場挑戰(zhàn)，涌現(xiàn)出對先進的設(shè)計方法學(xué)的更多思考，以減少在設(shè)計過程中知識獲取的時間，從而促進創(chuàng)新的思維發(fā)展。 商用三維CAD軟件大多基于參數(shù)化定義的特征。這些特征方便的表達了設(shè)計意圖及設(shè)計信息。設(shè)計師可以得到高層的形體定義參數(shù)，例如半徑、長度、角度、厚度等，以及能指定幾何體之間的約束，如強制相等、平行、垂直、共線、同心等。通過改變這些直觀的參數(shù)及約束，可以在同一個模型上派生出多個配置，從而獲取一個產(chǎn)品系列。通常，采用特征樹的形式來記錄設(shè)計過程的歷史，使得設(shè)計過程可以重現(xiàn)。 然而在RE軟件中，我們生成的是曲面(通常為自由曲面)。自由曲面主要體現(xiàn)在對尺寸及約束的強烈弱化，而在概念設(shè)計中我們正需要自由曲面編輯的靈活性， 無需把握設(shè)計意圖或知識。盡管在自由曲面中采用了諸如權(quán)重、節(jié)點、控制頂劇¨41、控制曲線等底層形體參數(shù)作為調(diào)節(jié)手段，但這些參數(shù)對設(shè)計師而言是很不直觀的，而且也很難預(yù)估變形后的結(jié)果。過去十多年發(fā)展了很多提高變形直觀性的方法，這也在一定程度上提升了設(shè)計師通過網(wǎng)格或曲面變形來控制形體改變的能力。 產(chǎn)品逆向設(shè)計的過程及其關(guān)鍵問題產(chǎn)品的逆向設(shè)計是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進行數(shù)字化處理（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理），并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的模型（曲面模型重構(gòu)），并進一步用系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的 過程。 在逆向設(shè)計中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品造型設(shè)計逆向設(shè)計的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)采集（樣件的表面數(shù)字化）是進行產(chǎn)品逆向設(shè)計的第一步。一般而言，數(shù)據(jù)采集可由接觸式與非接觸式兩種來實現(xiàn)。接觸式方法由于對物體的表面的顏色和光照沒有要求， 因此物體邊界的測量相對精確， 但對軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢；而非接觸式方式 （以激光為媒介的非接觸三維表面數(shù)據(jù)采集法在采集實物模型的表面資料時， 采集速度快， 可形成 “點云” 資料， 缺點是精度較低而且對樣件表面和光照有較高的要求。 數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將影響模型重構(gòu)的質(zhì)量。在此階段一般應(yīng)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理、 數(shù)據(jù)分塊、 數(shù)據(jù)光順三角化、 數(shù)據(jù)優(yōu)化、 多視拼合、 噪聲濾波、 拓撲建立 特征提取等工作。模型重構(gòu)方案目前主要有三種： 1. B-spline或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法； 2. 以三角 Bezi-er曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法； 3. 以多面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。 3.數(shù)據(jù)采集 在反求工程中,數(shù)據(jù)采集是關(guān)鍵的第一步 ,只有獲得測量數(shù)據(jù) ,才能進行復(fù)雜曲面的反求 ,如建模、誤差分析、制造等。根據(jù)數(shù)字化設(shè)備的數(shù)據(jù)采集方式可分為接觸式和非接觸式兩類。以三坐標測量機CoordinateMeasuringMachine,簡稱 CMM 為代表的接觸式測量方式雖然效率不如非接觸式 ,但精度高 ,智能化程度高 ,對被測樣件的材質(zhì)、色澤、光照條件等沒有特殊要求 ,因此應(yīng)用很廣泛。 產(chǎn)品逆向設(shè)計的產(chǎn)生與應(yīng)用 在飛機、汽車、工藝美術(shù)品和模具等行業(yè)的設(shè)計和制造中，通常是由復(fù)雜的自由曲面拼接而成，因此在概念設(shè)計階段難以用嚴密、統(tǒng)一的數(shù)學(xué)語言來描述，這些產(chǎn)品的初始模型是通過對事先制造出的木制或泥制模型來實現(xiàn)數(shù)字化產(chǎn)生的。近年來在產(chǎn)品造型設(shè)計中逐漸走向成熟形成逆向設(shè)計法。 由于產(chǎn)品造型的逆向設(shè)計有起點高、成本低、周期短、易改型、易創(chuàng)新的特性，自出現(xiàn)以來便受到了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計師的關(guān)注。目前該技術(shù)在下面幾方面得到了廣泛應(yīng)用：用于汽車、摩托車等具有較復(fù)雜曲面外型產(chǎn)品的修復(fù)與改型設(shè)計中； 用于設(shè)計與制造個性化的產(chǎn)品，如人體擬合、太空服裝設(shè)計、假肢設(shè)計等； 根據(jù)客戶樣件進行模具設(shè)計時，該項技術(shù)可使自動化程度大大提高； 在樣件缺少圖形文在快速原形件時，可用逆向設(shè)計來生成圖形文件；制造中逆向設(shè)計可實現(xiàn)原形產(chǎn)品的快速準確建模并進行重新設(shè)計。 4．在PRO／E軟件中的模型重建 1) 導(dǎo)入測量數(shù)據(jù)文件 2) 根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線 3) 繪制基準點 4) 曲線重建 5) 曲面重建 基于 Pro/ E軟件的逆向設(shè)計方法 Pro/ E是美國參數(shù)化技術(shù)公司( Parametric Tech2nology Corporation ,簡稱 PTC)的軟件產(chǎn)品。Pro/ E具有全參數(shù)化和全相關(guān)的造型技術(shù)和獨立的逆向工程模塊 ,對掃描數(shù)據(jù)在人工干預(yù)的情況下 ,運用豐富的曲線、曲面、實體造型功能和方便的編輯功能 ,可將點云數(shù)據(jù)擬合成光順、完美的曲面。接口上 ,Pro/ E軟件具有igs、 set、 vda 等多種輸入輸出數(shù)據(jù)文件 ,能與 UG、 I 2DEAS、 MasterCAM 和 Cimatron 等 CAD/ CAM軟件系統(tǒng)交換數(shù)據(jù) ,是理想的逆向設(shè)計軟件系統(tǒng)。在 PTC公司的產(chǎn)品中 ,用來處理測量點數(shù)據(jù)并進行逆向曲面設(shè)計的模塊有: ICEM Surf、 Pro/ DE2SIGER(CDRS) 、 Pro/ SCANTOOLS以及自由曲面造型。 (1)數(shù)據(jù)獲取( Data Capturing) 數(shù)據(jù)獲取是指采用各種測量方法或測量設(shè)備測出實物表面的若干組點的空間三維坐標 ,形成“數(shù)據(jù)點云”。 (2)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)獲取中由于各種人為及隨機因素的影響 ,數(shù)據(jù)中包含影響以后工序的無用數(shù)據(jù)。在逆向工程中 ,最簡單的噪聲去除方法是人機交互 ,適合處理數(shù)據(jù)點較少的情況。常用的自動處理方法有程序判斷濾波、 N 點平均濾波以及預(yù)測誤差遞推辨識與卡而曼濾波相結(jié)合的自適應(yīng)濾波法等。目前提出的分塊濾波技術(shù)可實現(xiàn)噪聲點的快速、精確過濾 ,其基本思想是提取實體表面的特征分界線和具有明顯幾何特征的幾何元素 ,依次將整個曲面分塊 ,對平滑面片數(shù)據(jù)、特征分界線、明顯特征幾何元素分別進行噪聲判斷 ,這樣可實現(xiàn)較為準確的過濾。 (3)三維建模 基于離散點云數(shù)據(jù)的三維建模過程 ,實質(zhì)上就是點云數(shù)據(jù)的處理過程。其通用手段有數(shù)據(jù)調(diào)整、復(fù)制、區(qū)域修剪、數(shù)據(jù)密度修改、數(shù)據(jù)光順、尖角保留等。建立模型的好壞取決于曲線、曲面擬合是否光順以及曲面連接是否光滑。 曲線光順應(yīng)滿足 3 個條件曲線二階幾何連續(xù);曲線沒有奇點和多余拐點;曲率變化均勻。曲線光順可分為三步:尋找壞點 ,并修改壞點的坐標值;粗光順 ,使曲線上各段的曲率符號一致 ,保證曲線單凸或單凹性;精光順 ,使曲線上各段的曲率變化均勻 ,滿足光順的要求。 滿足曲面光順的條件是:構(gòu)成曲面的關(guān)鍵曲線光順;曲面的網(wǎng)格線無多余拐點;曲面高斯曲率變化均勻。光順曲面的方法是:先光順曲面的縱向曲線然后通過型值點生成橫向樣條曲線并光順 ,重新生成縱向樣條曲線并光順 ,直至所有縱向、橫向樣條曲線都滿足光順準則 ,最后利用光順的縱向、橫向樣條曲線構(gòu)造出光順曲面。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、設(shè)計的主要內(nèi)容 （1）分析機油泵的結(jié)構(gòu)特點，技術(shù)參數(shù)。游標卡尺等測量并確定機油泵的基本尺寸數(shù)據(jù)；（2）在Pro/e下建立三維立體模型;（3）將Pro/E建模轉(zhuǎn)化成二維CAD圖形后在AUTOCAD環(huán)境下完成標注輸出正式裝配圖、零件圖。（4）對機油泵泵油量,軸鍵的校核；（5）完成設(shè)計說明書。 2、技術(shù)要求（研究方法） （1）通過文獻資料收集，熟悉機油泵和CAD的有關(guān)知識。 （2）編寫課題研究大綱和開題報告。 （3）設(shè)計合理可行。 （4）按進度要求獨立完成畢業(yè)設(shè)計，服從指導(dǎo)教師安排；完成的畢業(yè)設(shè)計格式規(guī)范；方案選擇合理，具有可行性、經(jīng)濟性、適用性，設(shè)計思路清晰，符合實際，圖紙正確符合制圖標準,內(nèi)容完整。 主要問題： （1）逆向設(shè)計中零件的數(shù)據(jù)測量與數(shù)據(jù)處理計算 （2）Pro\E的三維立體建模 （3）Pro\E的立體圖像CAD平面圖的轉(zhuǎn)換和繪制 （4）所設(shè)計油泵的功率，泵油量等各項指標的計算 三、技術(shù)路線（研究方法） 產(chǎn)品樣件 數(shù)據(jù)測量 Pro\E建模 CAD圖紙轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)的處理計算 打印圖紙，說明書 四、進度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第4周（3月24日～3月30日） （2）參數(shù)選擇方案確定，列文稿大綱 第5周（4月1日~4月7日） （3）設(shè)計計算 第6,7周（４月8日~4月21日） （4）完成設(shè)計說明書，完成圖紙繪制 第８,14周（4月22日~６月１日） （5）交稿，預(yù)答辯 第14周（６月２日~6月８日） （6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改 第15,16周（6月9日～6月22日） （7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準備及答辯 第17周（6月23日～6月 29日） 五、參考文獻 [1] 李寶順，液壓與氣動，2005年第4期。 [2] 黃安貽，董啟順，液壓傳動。西安交通大學(xué)出版社，2005.5 [3] 張利平，液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2005.4 [4] 馬蘭，機械制圖。機械工業(yè)出版社，2006.5 [5] 馬秋生，機械設(shè)計基礎(chǔ)。機械工業(yè)出版社，2005.12 [6] 賈志欣 陳俊華 童森林 陳維杰，基于 Pro/ E軟件的逆向工程技術(shù)研究與應(yīng)用。浙江大學(xué)，2006 [7] 姜楠，產(chǎn)品的逆向設(shè)計法研究。揚州大學(xué)工學(xué)院，2002 [8] 劉紅政， 產(chǎn)品設(shè)計重用中的創(chuàng)新方法研究。浙江大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2008 [9] 周振寶，齒輪泵殼體加工工藝分析。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 [10] 尹青松，基于PRO／E軟件的逆向工程產(chǎn)品設(shè)計。深圳創(chuàng)維集團研究院，2008 [11] 王宵 逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用 2004 [12] 林清安 PRO/ENGINEER零件設(shè)計(高級篇) 2000 [13] 馬軍 基于PRO-E的逆向工程關(guān)鍵技術(shù)研究 2008 [14] 趙福臣.鄭袖.張水車 基于CMM及Pro/E的集成逆向工程系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用研究 -機械工程師2006(4) [15] Taman Varady, Ralph R Martin, Jordan Coxt Reverse engineering of geometric models-an introduction [J], Computer-Aided Design. 1997(29) [16] SDRC/Imageware. Basic reverse engineering with surfacer training guide. 1999 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 柳芴2008年第12期總第35卷 產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計 ·63· 基于PRO／E軟件的逆向工程產(chǎn)品設(shè)計 尹青松 (深圳創(chuàng)維集團研究院。廣東深圳518106) 囊要：逆向工程產(chǎn)品設(shè)計是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品實物模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計敦據(jù)(包括設(shè)計圖紙或數(shù)字模型)的過程。 在逆向工程產(chǎn)品設(shè)計過程中，實抽的CAD模型重建是逆向工程的關(guān)鍵部分，而PTC公司的Pro／E_NGrNEER是在機械設(shè) 計領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的三維自動化模型設(shè)計軟件，具有強大的數(shù)據(jù)建模功能。簡要介紹了逆向工程技術(shù)的概念、系統(tǒng)構(gòu)成 及應(yīng)用范圍．以一欺電話聽筒的逆向設(shè)計為實例，詳細介紹了在PRO／E軟件中利用實物模型測量數(shù)據(jù)文件進行逆向設(shè) 計的方法和步康。 關(guān)鍵訶：逆向工程；PRO／E；產(chǎn)品設(shè)計 中圖分類號：TP391 文獻栝識碼：A 文章編號：1006—0316(2008)12—0063—03 The reverse engineering products designing based on PRO／E YIN Qing—song (The R&D Academy of Shenzhen SKYWORTH Group，Shenzhen 518106，China) Abstract：The Reverse Engineering Products Designing is the process ofreversely working out the products designing statistics (Include design drawings or digital models)，according to the real product models．In the process ofreverse engineering producm designing，the reconstruction ofCAD model for the real product is the key．Pro／ENGINEER is a 3D automatic models designing software from the company PTC，which is powerful in building digital models and widely used in Mechanical Designing field． In this paper，it simply tells the concept，system structure and application scope of Reverse Engineering，but it tells the tips and steps ofhow to design products in detail，according to the data files measured by Pro／E with real product models． Key words：reverse engineering；PRO／E；products designing 1逆向工程的應(yīng)用范圍及結(jié)構(gòu)體系 在工業(yè)領(lǐng)域，往往會碰到根據(jù)模型或?qū)嵨飦順?gòu) 建其三維數(shù)字模型的需求。這就用到了逆向工程技 術(shù)，逆向工程(Reverse Engineering)也稱反求工程， 是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量即數(shù) 字化采樣，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方 法重建實物的CAD數(shù)字模型，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與 制造的過程。 逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域的實際應(yīng)用主要包括 以下幾個方面： (1)對產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域，由于 設(shè)計師習(xí)慣于依賴3D實物模型對產(chǎn)品設(shè)計進行評 估，因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD軟件直接 設(shè)計的，而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型， 然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型； (2)當設(shè)計需經(jīng)實驗才能定型的工件模型時， 通常采用逆向工程的方法； (3)損壞或磨損零件的還原，以便修復(fù)或重制； (4)產(chǎn)品的檢測，例如檢測分析產(chǎn)品的變形， 檢測焊接質(zhì)量等，以及對加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模 型之間的誤差進行分析。在制造業(yè)中，逆向工程已 成為消化吸收新技術(shù)和二次開發(fā)的重要途徑之一。 作為改進設(shè)計的一種重要手段，它有效地加快了新 產(chǎn)品響應(yīng)市場的速度。同時，逆向工程也為快速原 型提供了很好的技術(shù)支持，成為制造業(yè)信息傳遞重 要而簡潔的途徑之一。 逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成：產(chǎn)品實物幾 何外形的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。 逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模 收稿日期：2008—07—30 作者簡介：尹青松(1982一)，四川岳池人．工程師．主要研究方向為計算機輔助設(shè)計與制造。萬方數(shù)據(jù) ·64· 產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計 祝旃2008年第12期總第35卷 型的重建。 (1)數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步，其方法的得當 直接影響到是否能準確、快速、完整地獲取實物的 二維、三維幾何數(shù)據(jù)，影響到重構(gòu)的CAD實體模型 的質(zhì)量，并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 ．(2)數(shù)據(jù)處理 對于獲取的一系列點數(shù)據(jù)在進行CAD模型重 建前，必須進行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對齊、 歸并、測頭半徑補償和插值補點等處理。 (3)模型重建 將處理過的測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD系統(tǒng)，依據(jù)前面 創(chuàng)建的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD模型。 2在PRO／E軟件中的模型重建 2．1導(dǎo)入測量數(shù)據(jù)文件 。在PRO／E軟件(下文中的操作步驟適用于 PR0／E2001版本)中新建一個Part文件，在主界面 點擊菜單Insert．Date from File…，選擇電話聽筒的 數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入PRO／E中，如圖1所示。 2．2根據(jù)數(shù)據(jù)文件建立輪廓曲線 因為電話聽筒從結(jié)構(gòu)上應(yīng)為上下殼組裝而成， 而通常外觀模型做成一個整體，測繪出的數(shù)據(jù)文件 也為完整的電話聽筒外形。分析導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件， 找出電話聽筒上下殼的分型面，利用PRO／E中的拉 伸曲面功能Feature．Create—Surface．New．Exturde繪 制分型面，利用曲線繪制的Sketch、Projected命令 繪制出電話聽筒的外形輪廓曲線。在此步先繪制上 殼部分輪廓曲線，如圖2所示，圖中曲面為分型面， 暗黃色曲線為輪廓曲線。 圖l導(dǎo)入聽筒數(shù)據(jù)文件 圖2外形輪廓曲線創(chuàng)建 2．3繪制基準點 在PRO／E中常用的繪圖步驟為建立點一線一曲 面一實體。利用已經(jīng)建立的輪廓曲線和導(dǎo)入的數(shù)據(jù) 曲線，繪制電話聽筒的外形曲線。首先在輪廓曲線 上繪制基準點，常用的方法為繪制多個基準平面將 導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線分隔成若干段，以保證能截取主要 的外形曲線。為減少繪圖特征，一般繪制轉(zhuǎn)折拉伸 曲面來代替基準平面的作用。利用PRO／E中的點繪 制命令CurveXSrf(曲線和曲面的交點)，獲得轉(zhuǎn) 折拉伸曲面與輪廓曲線的交點，作為后續(xù)繪制外形 曲線的基準點。如圖3所示。 2．4曲線重建 以繪制的拉伸平面作為繪圖基準面，以輪廓曲 線上的點為基準點，參考導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線外形，利 用PRO／E的曲線繪制命令Sketch繪制聽筒的外形曲 線。如圖4所示。 圖3基準點創(chuàng)建 圖4基準曲線創(chuàng)建 在曲線繪制時需要注意的是并非要完成忠實于 導(dǎo)入的數(shù)據(jù)曲線，數(shù)據(jù)曲線只是提供參考作用，設(shè) 計者更多需要留意的是曲線的質(zhì)量，以及曲線對后 續(xù)構(gòu)建的曲面質(zhì)量的影響。 2．5曲面重建 利用已經(jīng)繪制好的輪廓曲線和外形曲線，應(yīng)用 PRO／E中最常用的Boundaries邊界曲面繪制功能 Feature-Create．Surface．New．Advanced．Boundaries．Bl ended surf繪制聽筒的外形曲面。在利用Boundaries 曲面繪制上部的曲面時，需要對上部中心的輪廓線 邊界定義(Bndry conds)為法向(Normal)于繪圖 平面(Sketching plane)，以保證曲面鏡像(Mirror) 后的順滑。繪制得如圖5所示曲面。 按2．2、2．3和2．4所介紹的方法繪制聽筒下半 部分輪廓曲線、基準點和基準曲線，然后應(yīng)用PRO／E 中的 Boundaries邊界曲面繪制功能 Feature·Create—Surface-New—Advanced．Boundaries．Bl ended surf繪制聽筒的下半部分外形曲面，聽筒靠耳 部位運用旋轉(zhuǎn)曲面功能Create．Surface—New—Revolve 繪制完成。合并所繪制的曲面Create．Surface．Merge。 在已完成的曲面上倒圓角修飾Feature—Create．Solid． 萬方數(shù)據(jù) 猊拼2008年第12期總第35卷 產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計 ·65· Round。完成如圖6所示曲面。 圖5局部曲面創(chuàng)建 圖6曲面創(chuàng)建 在PRO／E中對于形狀對稱的零件的繪制，通常 先完成零件一半特征的繪制，然后再利用鏡像 (Mirror)命令將繪制好的圖形特征對稱復(fù)制，得到 完整的零件。將繪制完成的曲面以基準面DTMl為 鏡像基準面做鏡像拷貝Feature—Create—Surface．Tran． sform—Mirror-Copy。再將鏡像前的曲面和鏡像后的 曲面做合并處理Create．Surface．Merge，這樣就得到 —個完整的電話聽筒外形封閉曲面。如圖7所示。 2．6實體重建 將2．5中所完成的封閉曲面生成實體， Feature．Create—Solid—Protrusion．Use Quilt，選擇封閉 曲面，生成如圖8所示電話聽筒外形實體圖。 以分型曲面為基準將實體分為上、下2個零件， Feature．Create．Solid—Cut—Extrude，分別另存文件名。 然后再對分解開的2個實體零件做薄殼處理 Feature．Create．Solid．Shell，得到如圖9和圖10所示 的聽筒上下殼體零件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不再做介紹。 圖7整體曲面創(chuàng)建 圖8實體創(chuàng)建 3結(jié)束語 逆向工程是一項具備開拓性、實用性和綜合性 的技術(shù)，利用PRO／E軟件的逆向工程技術(shù)進行產(chǎn)品 設(shè)計，可以提高產(chǎn)品設(shè)計的準確性，縮短產(chǎn)品開發(fā) 周期。隨著各個行業(yè)對產(chǎn)品的快速創(chuàng)新設(shè)計要求的 提高，逆向工程技術(shù)必將得到更廣泛的應(yīng)用。 圖9聽筒上殼 圖lO聽筒下殼 參考文獻： 【l】王宵，等．逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用【M】．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004． 【2】林清安．PRO／ENGINEER零件設(shè)計(高級篇)tM]．北京：北京大 學(xué)出版社，2000． (上接第45頁) 2結(jié)語 合理、可靠的模具是產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)的保證，本文將 先進的Moldflow軟件及ANSYS軟件和實際需要相 結(jié)合，用于解決生產(chǎn)中遇到的問題。在計算機上對 整個注射成型過程進行全過程的模擬分析，以便設(shè) 計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改模具設(shè)計，而不是 等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè) 計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修、 提高制品質(zhì)量、降低成本都有著重大的經(jīng)濟意義。 圖8厚度為45 mm的B板變形 圖9厚度為55衄的口板變形 參考文獻： 【1】肖樣芷，王義林．模具CAD／CAE／CaM[M]．北京：電子工業(yè)出 版社，2004． 【2】范云霄，武迎迎，趙國強。等．基于MPI的塑件澆tl優(yōu)化設(shè)計【J】．模 具工業(yè)，2006．(12)：53—56． [3]張小甫，閻峰云，王翠香，等．Mold．Flow和Plastic Advisor在注塑 成型中的應(yīng)用【J】模具技術(shù)，2004，(2)：14—17． [4]till]．Moldflow模具分析應(yīng)用實例【M】．北京：清華大學(xué)出版社， 2005． 【5】劉來英．注塑成型工藝【M l兒IJ：：機械工業(yè)出版社，2005． 【6】單巖．Moldflow模具分析技術(shù)基礎(chǔ)[M】．北京：清華大學(xué)出版社． 2004． 萬方數(shù)據(jù) 基于PRO/E軟件的逆向工程產(chǎn)品設(shè)計 作者： 尹青松， YIN Qing-song 作者單位： 深圳創(chuàng)維集團研究院,廣東,深圳,518106 刊名： 機械 英文刊名： MACHINERY 年，卷(期)： 2008，35(12) 被引用次數(shù)： 0次 參考文獻(2條) 1.王宵 逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用 2004 2.林清安 PRO/ENGINEER零件設(shè)計(高級篇) 2000 相似文獻(10條) 1.期刊論文 趙福臣.鄭袖.張水車 基于CMM及Pro/E的集成逆向工程系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用研究 -機械工程師2006(4) 介紹了集成逆向工程(RE)制造技術(shù)的相關(guān)概念、系統(tǒng)組成及其在CAD/CAM領(lǐng)域中的應(yīng)用.以鼠標逆向反求為例,采用三坐標測量機(Coordinate measuring machine,CMM)對實物原形進行三維數(shù)據(jù)采集,運用Pro/E軟件的逆向功能及造型功能進行CAD建模,并利用其CAM功能進行零件制造.實踐表明,該 技術(shù)在縮短產(chǎn)品制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改進產(chǎn)品設(shè)計中有重要意義. 2.學(xué)位論文 馬軍 基于PRO-E的逆向工程關(guān)鍵技術(shù)研究 2008 隨著市場競爭的日益激烈，如何減少產(chǎn)品的研發(fā)時間、減少研究經(jīng)費已成為現(xiàn)代企業(yè)研究的一個熱點。在工業(yè)領(lǐng)域中，逆向工程受到越來越多的重 視，并且得到了廣泛應(yīng)用。逆向工程是一個從已有實物模型中獲得該產(chǎn)品CAD模型的過程，適合于幾何形狀復(fù)雜、具有多個自由曲面的產(chǎn)品造型設(shè)計。逆 向工程包括以下主要環(huán)節(jié)：數(shù)字化測量、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型重構(gòu)。其中數(shù)字模型重構(gòu)是逆向工程中最重要的研究課題之一。目前NURBS理論發(fā)展較為成熟 ，并且已成為CAD/CAM系統(tǒng)的通用標準。 本文以實物的數(shù)字化模型重構(gòu)為主要研究內(nèi)容，研究和闡述了基于光學(xué)和接觸式測量數(shù)據(jù)的數(shù)字化建模理論和方法。闡述了逆向工程數(shù)據(jù)處理的方 法及其原理，主要內(nèi)容有：多視點云的對齊、點云的濾波和精簡，點云數(shù)據(jù)的分塊以及點云數(shù)據(jù)的修補。研究了曲線曲亟的基本理論，對曲面重構(gòu)的基 本理論和方法進行了論述，在NURBS理論的基礎(chǔ)上分析了型值點和控制點對曲線藍面的不同作用，介紹了曲線曲面的數(shù)學(xué)模型，對現(xiàn)有的曲線曲面插值和 擬合算法進行了研究、分析、歸納和總結(jié)；重點研究了NURBS曲線曲面的性質(zhì)和特點，闡述了控制頂點和權(quán)因子在形狀控制中的重要作用。介紹了軟件 PRO-E的主要功能及其主要模塊，并以PRO-ENGINEER WILDFIRE 2.0為平臺，對基于PRO-E的逆向工程技術(shù)進行了深入的研究；提出了利用Geomagic- studio和PRO-E協(xié)同進行曲面重構(gòu)的方法，這是進行曲面重構(gòu)的一條捷徑。對用Geomagic-studio處理后的實物數(shù)據(jù)點云進行曲面重構(gòu)研究，并對重新構(gòu) 造患的曲面的質(zhì)量進行分析和評價。 3.期刊論文 曹萃文.陳建政.張寅靜 基于Pro/E的逆向設(shè)計數(shù)據(jù)處理 -組合機床與自動化加工技術(shù)2004(3) 文章闡述了逆向工程設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用背景、組成和原理.并論述了在產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)用逆向工程技術(shù)的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)對的原理和方法.提出了基于Pro/E技 術(shù)的逆向工程實現(xiàn)過程.從而為復(fù)雜產(chǎn)品的數(shù)字化逆向工程設(shè)計提供了一種切實可行的方法. 4.期刊論文 沈洪雷 Pro/E軟件在眼鏡注塑模中的應(yīng)用 -工程塑料應(yīng)用2003,31(9) 以眼鏡塑料件為例,介紹了該制件的逆向工程、三維造型、模具成型零件設(shè)計及其數(shù)控加工等過程,并對各過程進行了簡要的分析,實現(xiàn)了Pro/E軟件 在復(fù)雜型面模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用. 5.期刊論文 張華 PRO/E基于STL數(shù)據(jù)的逆向工程的應(yīng)用 -遼寧經(jīng)濟管理干部學(xué)院、遼寧經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報 2009,45(5) 隨著市場競爭的日趨激烈,逆向工程技術(shù)為快速制造提供了很好的技術(shù)支持,已經(jīng)成為消化吸收和二次開發(fā)的重要、快捷的途徑之一.PRO/E在逆向設(shè) 計時針對如何構(gòu)線和構(gòu)面、如何對產(chǎn)品特征進行規(guī)劃以及分割產(chǎn)品等提供了很便利實用的方法.是逆向設(shè)計中一個不可缺少的工具,大大縮短了產(chǎn)品開發(fā) 的周期,提高了產(chǎn)品的市場競爭力. 6.期刊論文 李勇.張玉新.上官林建.孔垂雨.LI Yong.ZHANG Yu-xin.SHANGGUAN Lin-jian.KONG Chui-yu 基于RE與 Pro/E的米老鼠玩具頭像模具設(shè)計 -模具工業(yè)2010,36(7) 利用逆向工程技術(shù)和Pro/E相結(jié)合,以米老鼠玩具頭像為原型進行逆向工程的實際應(yīng)用研究,即應(yīng)用Pro/E的小平面特征進行數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)、模 具設(shè)計,并對曲面重構(gòu)這一關(guān)鍵技術(shù)進行詳細分析,以縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期. 7.期刊論文 劉曉宇.劉德平.王瑩瑩.余水晶.劉玲玲.LIU xia-yu.LIU De-ping.WANG Ying-ying.YU Shui-jing. LIU Ling-ling 基于Pro/E的模型重構(gòu)技術(shù) -煤礦機械2008,29(10) 逆向工程是先進制造技術(shù)的主力,是消化和吸收先進技術(shù)的一種手段.介紹了逆向工程的內(nèi)容以及基于Pro/E軟件系統(tǒng)中的Pro/Scantools模塊來實現(xiàn) 零件逆向設(shè)計制造的方法和關(guān)鍵步驟--數(shù)據(jù)處理、3D模型重構(gòu),通過實例證明這種方法的可行性和便易性. 8.期刊論文 王春香.Wang Chunxiang 基于逆向工程的注射模CAD/CAE的應(yīng)用研究 -模具制造2009,9(8) 簡述了采用逆向工程技術(shù)理論對電吹風(fēng)外殼的研究和分析,并主要介紹利用Pro/E軟件進行注射模設(shè)計的全過程.用MoldFlow進行流動模擬分析,提高 了設(shè)計效率,節(jié)約了成本,對同類產(chǎn)品的設(shè)計具有一定的參考價值. 9.學(xué)位論文 陳飛 基于EOS544三坐標測量機測量軟件WinMeil Plus與Pro/E的曲面逆向工程研究 2006 逆向工程技術(shù)是20世紀80年代后期出現(xiàn)在先進制造領(lǐng)域里的一種新技術(shù)，它通過采集實物的三維坐標，利用相關(guān)的CAD/CAM軟件，重構(gòu)實物模型。這 種從實物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型的技術(shù)在己發(fā)展為CAD/CAM系統(tǒng)中的一個相對獨立的范疇。 本課題主要研究了坐標點(點云)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和幾何型面構(gòu)造三部分的內(nèi)容。在對點云采集方法的研究中，利用三坐標測量機測量軟件提供的二 次開發(fā)工具，針對不同的情況開發(fā)獨立點掃描、曲線掃描和曲面掃描三個程序塊；為了讓CAD/CAM軟件能夠讀取測量數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的研究中，利用 VisualBasic6.0開發(fā)了格式轉(zhuǎn)換器，完成從測量機文件格式到IGES文件格式的轉(zhuǎn)換；在重建幾何模型的研究中，利用Pro/E的Pro/SCANTOOLS工具，將導(dǎo) 入的點云重構(gòu)成曲面，并且進行適當?shù)钠交幚?；最后，?yīng)用研究成果作了部分應(yīng)用性研究。 本課題的研究成果可用于簡單或較復(fù)雜型面的逆向重構(gòu)。但是，受到測量儀器本身的限制，在點云采集速度和點坐標的采集精度等方面有待繼續(xù)研 究和改進。 10.期刊論文 王春香.李雙青.Wang Chunxiang.Li Shuangqing 基于Imageware和Pro/E的齒輪逆向工程模型重建技 術(shù)研究 -機械傳動2010,34(8) 為了拓寬齒輪的反求建模途徑,探索了從曲面重構(gòu)的角度建立齒輪幾何模型的方法.以具有較高運動精度和接觸精度要求、用于某重型卡車中橋中行 星機構(gòu)的行星輪為對象,結(jié)合Imageware和Pro/E兩個軟件的優(yōu)勢,進行反求建模研究,先在Imageware中依據(jù)測得的點云數(shù)據(jù)重構(gòu)出一個輪齒的曲面和一些 特征曲線,然后在Pro/E中構(gòu)建齒輪的整張曲面,最終去除材料得到了基于點云數(shù)據(jù)的直齒輪實體模型.研究結(jié)果表明,通過曲面重構(gòu)來建立齒輪CAD模型是 行之有效的方法. 本文鏈接： 授權(quán)使用：黑龍江工程學(xué)院(hljgcxy)，授權(quán)號：65391d70-3b45-48b5-9a49-9e9c00cb7d0d 下載時間：2011年3月4日