基于逆向工程技术的电风扇外壳的成型工艺及模具设计开题报告Word格式文档下载.docx

基于逆向工程技术的电风扇外壳的成型工艺及模具设计开题报告Word格式文档下载.docx

《基于逆向工程技术的电风扇外壳的成型工艺及模具设计开题报告Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于逆向工程技术的电风扇外壳的成型工艺及模具设计开题报告Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

模具成型具有优质、高产、低消耗、低成本的特点。

因而在国民经济各个部门中得到了及其广泛的应用[1]。

注塑模具是模具中的一个非常大的部分，研究其设计、制造过程非常有实际的工程应用价值。

随着世界工业制造及设计技术的进步及各国经济相互影响日趋加大,人们对产品的各方面要求也越来越高。

产品不仅要有方便实用的先进功能,还要具备美观的造型和个性的外观。

而且外观和造型的好坏已成为产品的重要竞争因素。

常会遇到的难题是，客户给你的只有一个实物样品或手板模型，没有图纸或CAD数据档案，制造模具非常复杂，用传统方法设计加工产品，时间长而效果不佳，甚至根本无法成功。

而逆向工程技术为这一难题提供了一个一体化的解决方案：

样品——数据——产品，这是一个高效的三维制造路线。

逆向工程技术广泛的应用在设计和制造中[2]。

对于电风扇外壳这类家电产品，在我们的生活中随处可见，市场的需求量很大，结构也非常普遍。

现在市场上对电风扇外壳在外形美观、结构改良的要求越来越高[3]。

所以采用逆向工程对电风扇外壳进行成型工艺分析及注塑模具的设计，有利干设计人员快速消化、吸收原产品的优点，在原产品的基础上进行各种创新设计，设计出更适合市场的产品。

而且，其在产品设计中的应用可以缩短新产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，从而增强企业竞争力[4,5]。

1逆向工程技术概念及特点

所谓逆向工程技术是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件的实物模型（或称为零件原形），利用各种数字化技术及CAD技术通过软件构造曲面或实体使之成为所需的三维数据模型，以便进行二次设计或者是直接加工[6]。

从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。

早期的船舶工业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。

随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。

通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。

因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。

逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程[4]。

逆向工程技术在模具行业中的应用从逆向工程的概念和技术特点可以看出，逆向工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。

近年来随着生物、材料技术的发展，逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼等医学领域。

但是其最主要的应用领域还是在模具行业[7]。

由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。

若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型，在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。

逆向工程技术在我国，特别是以生产各种汽车、玩具配套件的地区、企业有着十分广阔的应用前景[8]。

2逆向工程实现过程的关键技术

由建立实物CAD模型，要求首先对其实物表面进行数字化处理。

由此可见，逆向工程的关键技术有两个方面：

一方面是实物模型表面数据获取技术，即数字化扫描技术；

另一方面是产品建模技术（曲面构造技术）[9]。

（1）数字化扫描技术

实物模型表面数据获取的数字化过程就是数字化扫描过程。

扫描时采用模拟式或非接触激光扫描测头沿着未知模型的表面连续扫描。

采集模型表面的坐标值，把采集的数据存入计算机中。

根据模型制造的需要，既可以对扫描模型进行阴阳转换、比例缩放、镜像、旋转、平移以及根据用户设定自动生成分型面等处理，然后生成需要的加工程序，同时还可以生成不同格式的数据，可以进行在处理[10]。

（2）产品建模技术

当零件圆形数字化后形成一系列的空间离散点，生成原型的模型就是要在这些离散点基础上，应用计算机辅助几何设计的有关技术，构造零件原型。

通常对于含有自

由曲面的复杂型面，用一张曲面来拟合所有数据点是不行的。

一般首先按照原型所具有的特征，将测量数据点分割成不同的区域，各个区域分别拟合出不同的曲面，然后应用曲面求交或曲面间过渡的方法将不同的曲面连接起来构成一个整体[11]。

3国内外逆向工程技术的发展现状

早在20世纪80年代，日本名古屋工业研究所和美国UVP公司、美国3M公司提出了逆向工程技术（RE）并开始研制开发。

一些重要的国际和国内学术会议都将逆向工程及相关技术作为一个重要学术议题。

逆向工程技术是新产品开发和消化吸收先进技术的重要手段之一[12]。

因此，各国成立逆向工程技术系统研究中心，同时相应的设备制造公司也在各国建成，政府还发展和支持大规模的材料供应商和相应的专业软件公司，再加上从事这些项目众多的教育、科研机构和提供赞助的基金会以及大量快速成型设备的制造者。

这就形成一个强大的集体。

这对逆向工程技术发展、应用创造了很好的发展空间。

在英国，测量设备CYCLON2高速扫描仪的精准度达0.02mm并可进行精细扫描；

而德国的ATOS扫描仪则可随意绕零件移动，非常灵活；

日本的PIX-30网点式扫描仪更具高速、功能复合化的特点。

在数据软件的处理方面，各国的软件应用水平在不断提高，处理手段也在不断丰富，软件操作趋于简单化，可以根据测量数据快速构造出多张连续曲面模型，并具有较精准的误差检测功能。

另外，在CAD／CAM软件开发上，开始集成逆向工程模块。

如：

UGNX5中的PointCloud、Pr-e软件中的Pro／SCAN功能[7,13]。

我国对逆向工程的研究和国外比起来起步较晚，经费投入也较少，创新性的研究也很少。

直到20世纪90年代中期。

逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。

目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。

国内在逆向工程软件方面的研究主要集中在高校，产品主要是高华CAD、Re-sofe和QuickForm等。

其中QuickForm是国内开发的较好的逆向工程软件。

随着逆向工程快速发展，我国在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上也有很大进步。

我国在数据测量方面发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；

在数据的预处理方面，针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；

能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；

在测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等集成技术也日渐突破。

4注塑模具发展现状及展望

注塑成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。

据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20％～30％，而在工程塑料中有80％以上的制品是采用注塑成型加工的[14]。

但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求。

因此传统注塑成型技术越来越不能满足制品的要求。

所以现在的注塑成型技术更多的是跟现代先进制造技术结合，如快速原型技术、CAD/CAE/CAM技术、逆向工程等，这也正是以后的发展方向[15,16]。

5基于逆向工程的注塑模具设计

在注塑模具的开发过程中，通常的流程是设计人员依据产品图纸绘制三维模型，并根据零件材料的性质、设备的要求进行工艺修改。

经计算机软件处理后生成数控加工设备的NC文件。

这种模式成为预定模式。

在实际生产中，在只有实物样件，没有可参考图纸的情况下，由于注塑模具个面之间通常采用圆滑过渡，部分制品的外形是有多个复杂的不同空间曲率的曲面连接而成，用传统的方法很难测量，无法采用预定模式进行设计。

如果没有CAD数字模型就无法使用CAD/CAM、多轴加工中心等新进的加工手段。

所以设计人员需要通过一定的途径测量实物信息并转化为CAD数字模型。

这就应用到了逆向工程[17]。

在基于逆向工程的注塑模具设计中，对于一件塑料制品电风扇外壳，首先采用扫描测量参考模型后得到点云图。

然后在逆向工程软件Imageware中建立电风扇外壳的基本面与过渡曲面。

将得到的外部曲面导入UG中，按照制品结构的性质与功能，进行内部结构设计[18]。

在得到制件的3D模型后，即可开始设计每个零件的注塑模具。

首先，应该确定模具的设计方案，也就是确定模具的基本形式，如采用一模几腔、浇口的基本形式、推出机构等。

在设计过程中，应结合Moldflow分析，比较优劣。

模具方案确定后，即可进行模具的详细设计在这个阶段，主要是在3D软件中，创建模具各个零件的模型。

建立分型面，并用分型面分割工件，就可以得到型芯和型腔的模型，然后调入相应的标准件，最后进行模具的后处理，建立浇注系统和冷却系统。

在设计过程中，应采用Moldflow软件优化浇注系统和冷却系统的具体参数，完成模具的设计[19]。

6小结

目前，模具行业越来越多的业务是需要根据客户提供的样件制造出模具。

基于原型或事物的逆向工程引其快捷的开发方式，特别是对于没有原始几何信息的零件。

逆向工程是完成零件精确几何造型的重要手段。

将逆向工程技术应用到注塑模的设计与制造中，借助于三坐标测量仪和UG软件，通过数据采集、数据处理、产品建模、模具设计、NC程序生成以及加工。

随着计算机技术的发展，逆向工程技术和先进制造技术的结合日益紧密，而基于逆向工程的塑料产品的成型工艺及模具设计可以极大的缩短新产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，对于制品的设计与制造具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]于波.我国模具材料的发展概况及其选用[J].热处理技术装备.2009.

[2]田涛,陈扬,史廷春.逆向工程与新产品设计[J].河北理工工学学报.2006.

[3]谭煜民.电风扇的现代设计方法及发展现状[J].沿海企业与科技.2009.

[4]尚广庆等.基于逆向工程的注塑模具快速设计[J].机械设计与制造.2011.10.

[5]项建云等.基于逆向工程的注塑模具制造与技术[J].模具设计.2008.5.

[6]付建军.模具制造工艺[M].机械工业出版社.2007.

[7]祖文明.逆向工程技术的应用及国内外研究的现状及发展趋势[J].价值工程.2011.

[8]李彬.逆向工程在模具工艺中的应用研究[J].煤矿机械.2008.

[9]张瑞,李建华.逆向工程的关键技术及其最新发展[J].中国重型装备.2008.

[10]许志钦等.逆向工程技术三维激光扫描测量[D].天津:

天津大学精密测量技术及仪器国家重点实验室.2001.5.

[11]马淑梅,陈彬，张曙.基于逆向工程的快速模具制造[J].同济大学学报.2001.

[12]周立萍,陈平.逆向工程发展现状研究.计算机工程与设计.2004.

[13]TamasVarady;

RalphMartin;

JordanCoxReverseEngineeringofGeometricModels-anIntroduction1997.

[14]叶久新等.塑料成型工艺及模具设计[M].机械工业出版社.2007.1.

[15]杨守滨.浅谈注塑模具先进制造关键技术的发展[J].科技创新导报.2008.

[16]王润孝.先进制造技术[M].西安工业大学出版社.2001，3.

[17]刘丽华.CATIA逆向工程技术在注塑模具设计中的应用[J].工程塑料应用.2008.

[18]元庆凯等.逆向工程在塑料产品数字化设计与制造中的应用[J].机械设计与制造.2010.10.

[19]黄明宇等.基于逆向工程的塑料油壶设计与制造[J].工程材料应用.2005.

毕业设计开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；

二、课题发展现状和前景展望；

三、课题主要内容和要求；

四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一、课题的目的与意义

本课题主要是在以存在的电风扇外壳产品的前提下，基于逆向工程技术对其进行成型工艺分析和注塑模具的设计。

由于基于逆向工程的注塑模具设计需要极强的实践性及创新意识，通过本次设计以达到以下目的：

（1）熟练掌握基于逆向工程的注塑模具设计流程、基本方法和关键技术；

（2）熟练掌握基于逆向工程的注塑模具设计过程各种软件的使用；

（3）学会本专业（模具方向）的工具资料等的查找及运用；

（4）培养能够运用已学的基本知识，分析和创造性地解决生产中常见的产品质量、工艺及模具方面的技术问题；

（5）了解基于逆向工程的模具设计发展状况及发展动向。

这次注塑模具设计不是通过常规的方法设计，而是基于先进的制造技术逆向工程，一个“从有到无”的过程，具有一定挑战性，同时也具有极大的实践意义。

首先，通过整个设计过程使学生把整个大学所学的知识系统化，运用到实践中，做到真正的学以致用；

其次，增强了学生的自主创新意识及自我解决问题的能力；

再次，整个过程是学生对产品的设计流程有了大概的了解，能够为以后的工作打下基础；

最后，毕业设计事关整个大学的总结，相信一次成功的设计，会使学生更好的看到自身的不足及知识体系中的漏洞，然后完善不足，填补漏洞，为即将步入的社会做好充实的准备。

二、课题发展现状和前景展望

基于逆向工程的注塑模具设计是模具设计与先进制造技术的一次结合，是在传统的模具设计方法的一次进步与创新。

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

而且随着科学技术的不断进步，现代工业产品的生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对模具提出了更高的要求。

基于逆向工程的模具设计方法解决了当客户给你的只有一个实物样品或手板模型而没有图纸或CAD数据档案时完成模具的设计的难题，逆向工程技术为这一难题提供了一个一体化的解决方案：

样品——数据——产品，缩短产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，这是一个高效的三维制造路线。

目前，逆向工程技术的重要性已经引起重视，得到了国内外学术界和商业界的广泛认同。

但是逆向工程研究作为软件工程中一个正在兴起的研究领域，在模具领域理论和应用的研究都处于早期探索阶段，以下方面以后还有待于加强研究：

（1）需要继续开发用于普通逆向工程任务的工具和技术，特别是在数据逆向工程

领域。

（2）提高逆向工程过程的可重复性，使逆向工程过程可定义、可管理及可优化。

要注重于提高逆向工程过程的自动化程度，开发实用的半自动化的工具。

尽量使用工具自动实现逆向工程过程的各部分功能，减少用户的负担。

（3）改善逆向工程工具的性能，使工具作为一项功能附加到成熟的开发环境中。

工具还必须容易使用，能够提供方便、有效的功能，吸引更多的用户。

逆向工程工具只有在使用过程中才能真正发现问题，得到更好的发展。

三、课题主要内容和要求

1、课题主要内容

如下图1、图2分别为一台电风扇的外壳前半部分的三维模型的正面和背面。

通过

图1电风扇外壳（正面）

逆向工程技术设计出生产该电风扇外壳的注塑模具。

（1）采用激光扫描技术完成电风扇外壳模型数据点的采集。

零件原型的最初数字化通常采用三坐标测量机或激光扫描机等测量装置获取表面点的三维坐标值。

（2）采用后处理软件完成数据点的处理,完成三维模型的重构。

零件原型数字化后形成一系列的空间离散点，接下来就是要在这些离散点的基础上，应用计算机辅助几何设计技术构造零件原型的CAD模型。

（3）完成注塑模具的设计。

把三维建模的模型导入UG中，然后使用塑料模具设计模

块软件完成模具设计，然后进行改进和修正。

图2电风扇外壳（背面）

2、课题主要要求

（1）对风扇外壳进行实体扫描，认真进行三维数据的测量及处理。

（2）进行三维建模是逆向工程设计关键的一步，认真的根据测量、处理的数据进行三维建模。

（3）将模型导入UG软件模具设计板块中进行模具设计，建立正确的设计思想，尽量结合生产实际，综合考虑技术性、经济性、实用性、可行性、安全及先进性等方面的要求，严肃认真地进行设计。

（4）要求所设计的模具结构合理，零部件加工工艺性好，制造方便、造价便宜，装配调整、维护维修方便模具使用效率高，安全可靠，使用寿命长，并在此基础上进行优化。

（5）设计说明书要求文字通顺、条理清楚、格式安装统一要求。

1、查阅资料，翻译英文资料

查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。

2、熟练掌握设计所需的内容

复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。

还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识，如：

机械制图、AutoCAD、UGNX5注塑模具设计、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等。

设计运用UG软件及塑料模具设计模块软件进行注塑模具的设计并绘制注塑模具的三维模型图，经过AutoCAD处理后形成正式二维工程图。

3、设计内容

（1）电风扇外壳三维数据的获取。

（2）数据处理及三维模型的重构。

（3）进行工艺分析及模具设计。

4、具体设计步骤

（1）对电风扇的外壳进行实体扫描，获取三维数据。

（2）收集并整理数据，并对数据进行处理。

（3）曲面造型修饰及实体造型的重构。

（4）根据电风扇外壳的三维模型及其材料的特征初步进行大体的成型工艺分析。

（5）利用塑料模具设计模块软件进行注塑模具设计：

①确定模具的设计方案，即确定模型的基本形式，如一模几腔、浇口形式、浇口位置等；

②建立分型面，得到型芯和型腔的模型；

③调入相应的标准模架和推杆等标准零件；

④进行模具的后处理，建立浇注系统和冷却系统；

⑤对整套模具进行修整和优化设计。

（6）由模具三维装配图生成二维装配图及非标准零件图。

（7）编写设计说明书及设计摘要。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日