基于逆向工程的节气阀的快速成型和制造

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1、.摘要关键词：三维激光扫描;逆向工程;快速成形;目录1概念…………………………………………………………1.1………………1.22逆向工程及快速成型技术产生的背景2.1………………2.22.33逆向工程技术及快速成型技术的基本原理3.1………………3.24激光三维扫描机的介绍4.1………………4.25典型的快速成型工艺5.1………………5.26快速成型技术在铸型制造中的应用6.1………………6.27总结7.1………………7.2页.附录参考文献1.引言1.1课题背景20世纪80年代中期发展起来的快速成型技术是先进制造技术的重

2、要组成部分，其最大的特点就在于其制造的高柔性，即无需任何专用的工具，由零件的CAD模型，直接驱动设备完成零件或零件原型的成形制造；只需改变零件的CAD模型，就能很方便地获得相应的零件或原型。逆向工程技术又称反求工程技术（ReverseEngineering，RE），是20世纪80年代末期发展起来的一项先进制造技术，是以产品及设备的实物等作为研究对象，反求出初始的设计意图，包括形状、材料、工艺、强度等诸多方面。[4]铸造是机械工业重要的基础工艺与技术，广泛地应用于机械制造、航空航天、能源、交通、化工、建筑以及社会生活的各个

3、领域，并随着各相关技术领域的发展自身不断更新、发展和完善，是我们生产和生活中时时不可或缺的一项重要工艺技术。而在汽车制造产业中，铸造工艺，扮演着尤其重要的角色。一些重要的汽车零件如：发动机气缸体、变速箱壳体、刹车鼓，由于零件结构复杂，只能通过铸造制造。铸造工艺在零件复杂性和材料适应性方面有其他加工方法无以比拟的优势。但铸造工艺也有它的短肋。从20世纪90年代初，人们已开始将制造技术本身的发展与新材料、信息技术和现代管理技术相结合，逐步形成了先进制造技术和先进制造系统的概念，制造模式由大规模批量化生产转变为小批量和个性化生

4、产，由刚性制造转变为柔性制造，产品的生命周期和投放市场的时间越来越短。以汽车行业为例：十年前开发一种新车型需要两年以上的时间，而现在同一个汽车制造厂商每年就有几种新车问世，开发一个新车型不到一年时间，而一种车型的产量已从过去的上百万辆下降到现在的几万辆[2]。市场的严酷竞争要求应尽可能缩短产品的设计和制造周期，同时应尽量降低投资风险。传统铸造工艺在现今工业生产模式下短肋尽显。传统铸造工艺中铸型的制造往往需要一个较长的周期，其柔性较差，铸件的结构和尺寸的改变将会直接影响铸型（还包括铸模）的设计、制造、装配等较长和较复杂的工

5、艺过程。在大批量铸件生产的试制阶段（如汽车缸体，缸盖等铸件），由于产品尚未定型，更改结构和尺寸极为普遍，此时铸型生产周期过长等问题对试制的制约是十分明显的，铸型往往成为产品研发速度的限制因素之一。页.铸件生产的柔性化要求已成为工业界普遍追求的目标。将快速成形技术和逆向成形技术与铸造技术结合起来，应用逆向工程技术快速获取零件模型，采用快速成型技术直接或间接完成铸型的制造，将大大提高铸造的柔性。图表一表示了一种创新性的铸造设计技术路线——把虚拟原型（VisualPrototyping，VP）及快速原型（RapidProtot

6、yping，RP）与传统铸造有机结合起来的铸造工艺路线。图表1新的铸造设计技术路线1.2课题的主要研究内容本课题就以汽车零配件——节气阀为例，研究其基于逆向工程和快速成型技术的快速设计与制造系统。其中主要以逆向工程（反求设计）与快速成型（RP零件原型）为重点研究对象，研究它们的一般工艺路线，加工处理方法等。在逆向工程阶段，通过Vivid910三维激光扫描仪获取节气阀外形点云数据，并应用Geomagicstudio以及Solidworks等软件对数据进行处理，为下一阶段的快速成形做数据准备。在快速成型阶段，通过快速成形软件

7、大法师（Daphne）将数字CAD模型转化为快速成型制造系统接受的层片模型，并计算生成CAD模型在快速成型时所需的支撑后，通过控制软件CRACK控制MEM快速成形机完成模型的制造。2.逆向工程技术介绍及节气阀的模型数据获取和处理2.1逆向工程技术新产品开发过程中的一条重要路线就是样件的反求。简单说，反求就是对存在的实物模型或零件进行测量并根据测量数据重构出实物的CAD模型，进而对实物进行分析、修改、检验和制造的过程。页.因反求（由实物得出设计数据）相对于一般的设计过程（由设计数据得出实物）是逆向的，所以就称其为逆向工程。

8、逆向工程主要用于已有零件的复制、损坏和磨损零件的还原、模型精度的提高及数字化模型检测等。[4]反求工程技术不是传统意义上的“仿制”，而是综合应用现代工业设计的理论方法，生产工程学，材料学和有关专业知识，进行系统地分析研究，进而快速开发制造出高附加值、高技术水平的新产品。反求工程对于难以用CAD设计的零件模型以及艺术模