反向工程起源于二十世纪九十年代,主要伴随着现代测量、计算机、现代制造等相关技术发展起来的。如果没有与此相关技术的发展,反向工程就没有如此长足的进步,在这里所指的反向工程技术主要包括快速仿形测量技术、快速几何建模、快速加工技术三方面。反向工程与正向工程的主要区别在于:正向工程是由高层次的抽象概念设计到具体的实物,从概念设计到CAC模型有一个明确的过程。而反向工程是基于可以获得的实物模型、图片、软件来构造出它的设计模型,通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对事物原型的逼近,以满足各种要求,因此从数字化点到CAD模型是一个反向推理的过程。
1三坐标测量及数据处理1.1数据测量变速器后体如所示。采用青岛前哨英柯发测量设备有限公司生产的Z002型数控型三坐标测量机,它由主机、三维测头、电器控制系统三大部分组成,这三部分通过通讯电缆连接并进行数据通讯,如所示。采用测量软件ZZ-DMS完成测量坐标系的建立、数据的测量、数据的处理和数据导出等工作,测量时测头与测量表面接触很少。由于变速器后体毛坯的质量很大,靠其本身自重与工作台的摩擦力固定,使壳体毛坯与工作台接触时不发生晃动,由于毛坯较复杂,用手动打出一系列点,系统自动找出圆心所在位置。每段曲线开始处加入“Begincurve*语句,且将数据中所有逗号用空格替换,从而生成Pro/E能够识别的IBL格式。修改后的IBL数据如下:L2数据的格式转化L3数据处理在反向工程中,用相关的设备在实物的表面上,得到了大量散乱的三维数据点,形象地把它们称为”点云‘(Pointaoud)。在点云中,不可避免地会混有一些不合理的声点,这些声点将直接影响着后续建模的质量,所以过滤掉这些声点是非常必要的。去除声点的过程就是曲线曲面的光顺过程。
所谓光顺性,顾名思义就是曲线光滑平顺,其光顺性判断准则主要有以下四条:二阶几何连续(指位置、切线方向与曲率矢连续,即G2连续);不存在奇点与多余拐点;曲率变化小;应变能小。一般来说,过极点样条具有比较好的光顺性,因为它以测量数据点作为控制多边形的顶点,所拟合的曲线并不严格通过测量型值点,所以,它的光顺性提高是以偏移测量点来保证的。
三坐标测量机测的3D数据是以QTECH格式输出的扩展名为DAT的文件,如下所示:输出的数据为测得的各个曲线,把得到的数据转化为Pro/E能够识别的IBL格式。在文件开头加入“CpenarclengthBeginsectiori*语句,在2零件及模具的三维造型21零件三维造型把数据处理后得到的可用的IBL格式的数据作为基准曲线引入。单击Insertadatumcurve,弹出Crvoptions菜单,选择FromFile.点Done弹出GatcoordS菜单选择系统默认系,造出大小端的实体基座,因曲线生成中间衔接的曲线,给曲面一个壁厚形成实体特征。再用加、减材料等过程形成变速器后体的基本框架如所示。最后添加辅助特征如孔、加强筋、倒角、拔模等,形成如所示变速器后体。
为避免再出现问题,Pro/E要检查几何错误。需要时,系统会为成功创建的特征自动激活“信息”、“修剪模型”菜单以及“模型播放器*(如果打开)中的”几何形状检查“选项。
2*2模具三维造型221凸、凹模三维造型将造型后的三维零件通过Pro/EH接生成型腔和型芯,此过程主要包括毛坯的建构、分模面的建构、模具体积块的抽取。
输入已造型好的三维零件,选择合理的定位方式在坐标系中进行定位。按照设计好的尺寸采用手动拉伸的方式生成毛坯,构建的时候应使毛坯在主分模面对称。草绘平面选取主分模面,拉伸的时候采用对称拉伸方式,输入厚度后Pro/E将自动以分模面对称拉伸。
在分模面构建的过程中,遇到的主要问题是靠破孔的修补问题。应注意的问题有:分型曲面必须与工件或模具体积块芫全相交,多个曲面可合并一起。
任何曲面只要满足前两项标准,都可用作分型曲面。
分型曲面特征在组件级创建。
依靠零件自身的表面产生分模面。在本设计中结合使用了两种靠破空的填补方式,以底型芯的分模面的构建为例,首先同过曲面选项从零件上复制得到曲面如所示。然后点选填充环选项,因为本面组只含有简单的孔,故使用选项将靠破孔填补起来。首先点选项,然后点选含有孔的曲面,可以通过点击舰按钮来观察一下填补的情况如所示。
如果填补的没有问题,点击舶完成底型分模面第一部分曲面的构建,如所示。
在造型过程中建造的曲面复制得到分型面的一部分,此过程与从零件复制实体表面建造分型面大致相同。产生此过程的主要原因是实体表面与建构得到的曲面类型不同,故在复制选取的过程中不能同时被选取。所以需要进行两次建构,然后将两次得到的面组进行合并。在进行面组之间合并时,Pro/E会自动将以第一个得到的面组作为主面组,但进行面组合并时,系统会自动将主面组作为面组合并的第一元素,当然如有必要用户可以自行选取。如果有多个边界可通过下面的菜单选取要进行延伸的边界,延伸距离可使用延伸到平面的方式确定,平面可以产生也可以由现有特征选取。通常延伸的终止边为毛坯的边界,如所示。
选定要进行开模的元件,确定后Pro/E要求确定开模方向及开模距离。确定开模方向可以沿平面的垂线方向或沿直线方向点选相应的图元即可,然后输入开模距离。此过程是要模拟压铸机上的开模过程,所以开模步骤是和压铸机开模相同的。芫成设置后可通过开模工具中的功能来逐一查看开模过程。最终的开模结果如所示。
ZZ2模具装配模具的其它零件通过Pro/E中的拉伸、打孔、倒角、切割等,造出三维实体。将模具进行总装时有两种装配方式:一种是固定装配,另一种是运动关系装配,本设计拟采用运动关系得装配方式。该模具共有六大部分:定模部分、动模部分、推出机构、顶部抽芯、侧抽芯和底部抽芯。考虑模具装配的灵活性,所以选择分部装配的方法进行装配,先装配出几大部件然后再对几大部件进行装配。装配结果如0所示。
3模具的NC加工所设计的模具型腔加工没有采用Pro/E自身的加工模块,而是采用了一个专门的数控加工软件PowerMil进行,PowerMil是一独立的加工欠件包,它可基于输入模型快速产生无过切的刀具路径。模型可由其它软件包产生的曲面、IGES文件、STL文件、三角形文件、CLE模型,也可以是来自PowerSHAPE的模型(实体或曲面)。
产生NC加工的过程:装载模型?查看模型果如1所示。