基于逆向工程的工业产品数字化设计与数控加工应用研究

通过逆向设计与数控加工相结合实现产品快速开发制造。利用产品的形状特点,采用三维扫描仪扫描海豚零件的三维轮廓数据,应用数据处理软件Geomagic Wrap快速、高效地进行点云数据处理、多边形模型处理;应用专用逆向软件Gemagic Design X重构工业产品的三维实体模型,并进行误差分析;应用SIEMENS NX软件完成该模型的三维数控加工的程序编制,经实体验证仿真加工确保无误后,生成数控加工代码,在机床上加工出产品。在工程实际中具有一定的指导和借鉴意义。     

复杂曲面的逆向造型设计及多轴联动加工

基于逆向工程技术及CAD/CAM技术的平台,针对某一工艺品的点云模型文件,利用逆向工程软件Geomagic完成复杂曲面的NURBS曲面三维造型并进行误差分析。根据该复杂曲面零件的结构特点,合理制定加工工艺,运用UG软件生成多轴加工刀具轨迹及数控加工代码。最终经Vericut软件构建的双摆台五轴机床验证了数控程序的正确性。研究表明,利用逆向造型软件对复杂曲面产品进行NURBS曲面重构,结合CAD/CAM技术,不仅能高效地对复杂曲面产品进行二次设计,从而大大缩短产品开发周期,而且也能为复杂曲面零件的仿制加工提供依据。     

基于逆向工程的摩托车覆盖件设计

使用Geomagic Studio对摩托车覆盖件点云数据进行降噪及归一化处理,并封装为三角形网格。将得到的NURBS曲面导入至交互式CAD/CAM系统Unigraphics NX中进行曲面缝合及轮廓修整。最后在Geomagic Qualify软件中对获得的三维模型和原始点云进行逆向校核,获得了较好的试验效果。     

复杂零件的逆向重构及数控加工仿真

复杂零件的数控加工通常根据零件三维模型数据进行编程、加工。但由于技术保密,很多时候需要根据零件实物完成三维模型和加工程序。针对此问题,提出了一种对零件实物逆向重构及数控加工仿真的方法,通过逆向工程技术对零件实物进行数据采集,将采集的零件点云数据导入到Geomagic软件中进行处理,最后导出STL格式的数据,接着使用UG软件进行逆向重构,关键部位的尺寸结合千分尺、卡尺等量具进行测绘,对逆向重构完成的三维模型数据和STL数据进行3D比较,对于关键部位的尺寸采用点偏差分析,实际测量和虚拟测量相结合的方法,分析逆向重构的三维模型数据与实际模型的误差,评估逆向重构完成的模型精度,以确保逆向重构的数据的质量。满足精度要求后再将UG逆向重构完成的零件三维模型导入到JDSoft SurfMill9.5软件中进行编程、加工仿真,验证了编写程序的正确性。证明了将Geomagic、UG、JDSoft SurfMill9.5软件相结合以实现复杂零件逆向重构制造的方法简单,而且缩短了零件研发周期,为其他缺少三维模型数据的实物进行逆向重构及加工提供了参考。     

环形锚钩的逆向设计与数控加工

基于Win3DD-M三维扫描装置、Geomagic Wrap和Geomagic Design X软件平台,采用逆向设计方法对全曲面零件——环形锚钩进行了三维数字化设计,在分析零件工艺特点和加工难点的基础上,对零件的加工工艺方案进行了研究,最后利用UG自动编程软件根据零件特征选择合理的加工方法和策略,生成零件的数控加工程序,将程序导入数控铣床加工得到了零件的再设计实物,将该零件装入器械后运行效果良好。     

基于UG逆向设计与制造

基于UG、Geomagic Studio数字化设计与制造,对其实施方案和操作流程进行了详细论述。以安全锤的逆向设计过程为例,提出了"由Geomagic Studio处理点云—特征曲线、曲面的建构,再由Rapidform整体构造产品曲面并利用UG仿真模拟输出程序到机床上加工出产品"的具体方案。研究结果表明,采用Geomagic Studio、Rapidform对产品进行逆向设计,大幅度缩短了新产品的设计开发周期,更具高效性和可行性,加速了产品开发、创新设计,利用UG模拟仿真输出程序提高加工制造的可靠性。     

铁艺叶片参数化建模及制造

采用Geomagic软件对某不规则铁艺叶片进行模型预处理及曲面参数化重建,然后将曲面模型导入到CAXA制造工程师软件中进行分模,实现凸模的仿真加工,再到数控制造。总结分析了仿真加工的优越性,为复杂曲面零件的数字化逆向制造提供了参考。     

逆向工程技术在箱体零件设计中的应用

将逆向工程技术应用于复杂薄壁箱体类零件的设计与制造,通过工业级光学3D扫描设备测量某减速器箱体结构的三维数据,在Geomagic平台上对点云模型进行修复与处理,明确了薄壁箱体类零件逆向设计的实现流程。以箱体结构封装模型为参照,分别对初始点云模型和CREO环境下的测绘模型进行质量分析,有助于提高箱体类零件的建模精度和质量,为复杂箱体类零件的逆向复制、产品改型及创新设计提供了重要依据。     

NX软件在异形型面零件数控加工中的应用

针对某复杂异形型面零件,借助数字化设计与计算机辅助制造功能,应用NX软件进行数控加工工艺设计。研究了应用NX软件进行异形型面零件数控加工自动编程的一般方法,进行了型腔铣粗加工、固定轴轮廓铣半精加工、区域轮廓铣精加工、变轴曲面轮廓加工工艺设计,并进行了三维仿真验证,进而通过后处理生成机床可识别的数控加工程序。     

基于NX软件的回转曲面单线汉字四轴加工

介绍了在NX软件中产生汉字的两种方法,分析了回转曲面上单线汉字的刀轨问题,并通过定制后处理程序输出四轴加工数控程序。基于NX软件实现回转曲面单线汉字四轴加工,可以在回转零件表面上进行刻字、刻线或刻标记等四轴加工操作,进而提高加工自动化水平与效率。     

基于UG NX的汽车冲压件检具体数控加工编程

在汽车冲压件检具体几何特征和加工工艺分析的基础上,采用UGNX5.0软件对检具体进行数控加工编程,并给出了详细的加工参数及操作过程。实例表明利用先进的CAM软件实现复杂型面零件的加工编程,可有效保证零件加工质量,缩短制造周期。     

基于CAD/CAM软件的鞋楦逆向设计与制造

本文运用CAD/CAM软件—Geomagic Studio、CimatronE,以鞋楦逆向设计为实例,论述了点云处理、错误修复、曲面生成的方法,对样品鞋进行逆向设计及数控加工程序编制,提出了一套完整的鞋楦逆向设计及数控加工的方法,并为模具设计提供了建构复杂曲面模型的有效途径。     

基才Geomagic软件的汽车保险杠逆向工程设计

介绍了逆向工程的含义、基本工作流程及Geomagic软件的功能特点。针对汽车保险杠的特点,利用三维坐标测量仪,测出汽车保险杠的点云数据,然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,包括减少噪声点、点云数据的采样和在点对象上创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用UG软件的曲面造型功能,做出汽车保险杠的CAD模型。实现了汽车保险杠由实物到点云、再由点云到三维模型的快速逆向设计。     

柱面曲线轮廓零件加工技术的研究

以两种典型零件为例,研究了利用车削中心的车铣复合加工功能高效加工中小规格柱面曲线轮廓零件的新技术,包括数控加工工艺规划、夹具设计与加工、加工编程、数值计算和程序校验等。研究结果表明:该技术可由柱面曲线轮廓的平面展开图直接进行编程,而不必进行复杂的三维建模编程;对于柱面均布曲线轮廓的辅助编程,EXCEL软件是一种有效的工具;通过合理的夹具设计和工艺规划,能够实现在车削中心上一次装夹完成夹具和零件的车铣加工。     

基于Geomagic和Catia软件的重卡保险杠拖钩门数模重建

以保险杠拖钩门为研究对象,介绍逆向工程的含义及其工作流程.首先对拖钩门利用三维激光扫描仪器进行测量,获取点云数据;其次在Geomagic软件中对点云数据进行处理、曲面重建并通过参数交换使数据在Catia软件共享,对数据进行三维实体建模,从而为拖钩门提供实体数据.应用实例表明,该方法充分利用两大软件优势,以参数交换器为桥梁,解决了逆向工程软件建模和CAD软件点云处理能力弱的问题.研究表明,充分结合两大软件的优势,能有效的提高产品设计的速度与质量,进而缩短产品的研发周期,增强企业竞争力.     

鞋楦曲面的逆向设计与数控加工

探讨了基于逆向工程的鞋模曲面设计方法,利用Laser-RE600型激光扫描系统采集了鞋模曲面的几何数据,将数据导入逆向软件Geomagic Studio中进行数据拼接、去噪和重新采样等处理,并将处理后的点云数据导入Pro/E软件中完成了鞋楦曲面的三维重构,最后利用Mastercam X4软件对鞋楦母模进行了NC仿真加工,为复杂零件的数字化逆向设计提供参考。     

从测量的散乱数据点云直接生成数控刀具路径的研究

提出了一种直接从测量的散乱数据点云用球头刀对自由曲面进行三轴数控加工时生成刀具路径的方法。不同于现有散乱点云基于逆向工程的刀具路径生成方法,本法考虑并估计了曲面加工误差和粗糙度。将散乱数据点云向XY平面投影,以获得的投影边界为刀具路径的主方向,然后根据曲面所需的加工误差和残留高度要求划分该投影数据点云,得到一系列刀位网格单元。通过最小化每个刀位网格单元的加工误差以确定每个刀位网格的节点位置,加权平均相关联刀位网格节点来对齐相邻刀位网格单元的边缘。为了缩短加工时间,裁去刀位路径上多余的线段,最终生成高效合理的数控加工刀具路径。已用实测的数据点云验证了本法直接生成刀具路径的有效性。     

非回转体大圆弧面的数控加工

非回转体零件是机械加工中常见零件之一,文章主要介绍该类零件大圆弧面的数控加工方法。内容包括零件加工的工艺分析、工艺方案及工艺措施的制订、数控加工程序的编制等。     

基于Cimatron E11的汽车转向球头销锻模加工刀具路径优化

对锻压模具型腔NURBS曲面数控加工刀具的路径进行优化。介绍了刀具路径的优化处理过程,运用Pro/E软件对汽车传动件锻压模具曲面进行造型,应用Cimatron E11软件进行数控加工编程。后置处理后生成更合理的加工程序,提高了复杂曲面零件加工的表面质量,为复杂曲面类零件的数控加工提供参考。     

基于VERICUT的虚拟数控加工刀具轨迹优化

虚拟物理数控加工仿真主要研究加工过程中切削力、切削热、机床运动误差、加工系统颤振以及负载变化引起加工结果变化的预测问题,目前已成为虚拟制造最具魅力的地方。通过在VERICUT下的电吹风外壳模盖的虚拟数控加工刀具轨迹优化研究,为复杂曲面零件的加工生产提供了有效参考。