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1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： CHOLIU盖板的成型工艺与模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名： XXX 学 号：XXXXXXXXX 指导老师： XXXX 2010年3 月 21日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文 献 综 述0 引言在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是直接从上游厂家得到产品的实物模型，没有图纸或CAD数据档案，工程人员无法得到准确的尺寸，制造模具就更
2、为烦杂，用传统的雕刻方法，时间长且效果不佳，这时候就需要一个一体化的解决方案：从样品一数据一产品，逆向工程系统就专门为制造业提供了一个全新、高效的三维制造路线。这就是模具制造中拥有的“逆向思维”，即逆向工程1。逆向工程是机械设计与制造应用领域的一个重要分支，在产品的设计和开发中，利用逆向工程可以极大地缩短产品的开发周期和开发费用。它有别于传统的由图纸制造产品的顺向思维模式。这项新技术一经问世，立即受到世界各国和学术界的高度重视。在我国正在成为世界制造中心的今天，逆向工程广泛运用于飞机、汽车、玩具、电子业、鞋业、艺术品翻制、铸模、人造皮革和家用电器等与模具相关的行业。近年来随着生物、材料技术的发
3、展，逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼、美容等医学领域，但其最主要的应用领域还是模具行业。1 逆向工程概述“逆向工程”(ReverseEngineering，RE)，也称反求工程，反向工程2。它针对现有的工件(样品或模型)利用3D数字化量测仪器准确、快速的测量出工件的轮廓坐标，并加以编辑、修改、建构曲面后，传至一般的CAD/CAM系统，再由CAM软件产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机床，制作出所需模具，或者送到快速原型成型机，将样品模型制作出来3。目前，大多数关于逆向工程的研究主要集中在实物的逆向重构上，即产品实物的CAD模型重构和最终产品的制造方面，称之为“实物逆向工程” 4。逆向工程
4、一般包括以下几个阶段：数据采集、数据处理、曲面重构5。其中数据采集是前提，数据处理和曲面重构是逆向工程的关键，曲面重构尤为重要。其一般流程如图l6-7所示。2 逆向工程中的关键技术（1）数据采集技术数据采集技术可分为两大类：接触式测量（Contact）与非接触式（Non-Conta）。接触式包括基于力一变形原理的触发式和连续式数据采集；而非接触式主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光法、图像分析法等8。（2）产品建模技术RE的建模技术是指根据零件原型数字化后形成一系列的空问离散点，将其构造空间连续CAD模型的过程。（3） 零件原型测量数据的分割技术测量数据的分割方法一般可以分为两大
5、类：一类是基于边界分割法，另一类是基于区域分割法。（4）表面化的拟合技术物体表面大量离散的数据点采集完之后，对于复杂的型面需要采用拟合技术以形成光滑的曲面。曲面拟合中的曲面平滑化处理可以分为捕值和逼近两种方法。插值法适用于测量设备精度高、数据点坐标比较精确的场合；逼近法适用于测量数据较多、测量数据只含噪声较高的情况9。3逆向工程技术在模具设计与制造中的应用逆向工程技术作为消化吸收先进技术和缩短产品设计开发周期的重要支撑技术，是目前制造业关注的热点10。在现代工业生产中，(60-90)的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础11。模具设计制造是逆向工程的主要应用之一，它对于提高模具
6、工业产品的设计与制造水平，缩短产品的开发时间，提高产品市场竞争能力具有重要的理论意义和应用价值12。综合国内的研究现状，逆向工程技术在模具设计制造中的应用主要包含以下几个方面： （1）根据实物样件制造模具 模具设计一般源于由功能需求产生的概念设计，之后再进行其具体结构设计，产生完整的CAD数学模型，继而进行分析制造，这一过程为CADCAM正向过程，它适用于比较规则的解析外型零件的模具设计。然而，在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型。而逆向工程技术可以结合
7、CAD/CAM系统，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，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，为客户提供快速模具设计服务。CAD/CAM逆向工程包括数字化系统、数据处理系统和NC机床三部分：首先通过编制程序，将三坐标测量机、数控仿形机床、专用数字化仪和扫描仪等数字化设备测得的数据转换成AscII代码，生成数字化点文件：再编制数据接口程序，利用CAD/CAM系统的自由曲面建模和曲面编辑功能，对大量的点进行编辑处理，使之分布合理，生成所需的实体，并通过曲率分析、光影等检查曲面的特性；最后得到理想的CAD数学模型。有了模具的三维CAD数学模型，就可以利用
8、CAD/CAM系统中的加工模块生成NC程序，在计算机上进行反复的模拟加工，直至得到理想的仿真结果，再送到数控机床进行加工。如：在Pro/E、Pro/M系统中，有了一个CAD模型，外加一个加工毛坯，就可以按照Pro/M提供的加工过程编制加工程序，对毛坯进行模拟加工，最后传输到NC机床，即可加工出所需模具零件13。其实现过程流程图14如图所示：（2）模具的修改定型 在模具制造行业中，经常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求的模具。然而这些几何外形的改变，却往往并未反映在原始CAD模型上。借助于逆向工程的表面数字化和CAD模型重建功能，设计者可以建立或修改制造过程中变更过的设计模型。在
9、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。（3）以样本模具为对象的消化吸收对引进模具消化吸收、二次创新，通过分析引进技术设计意图，结合逆向工程技术，建立其数字化模型，进行再设计，可以实现引进技术的消化吸收与二次创新。再设计一般首先对引进模具进行三维扫描，应用逆向工程软件把样件模具逆向生成 CAD模型，导人CAE中进行计算机仿真模拟，判断成形结果是否符合实际情况。通过两者的结合，反复试验，修改、优化模具以达到消除缺陷乃至模具创新的目的15。使用逆向工程技术和仿真模拟技术进行模具设计创新，是把现代化手段应用于技术创新中，满足国家长远发展要求。
10、通过对逆向工程和仿真模拟技术在模具设计中的完美结合，在充分理解原始模具的基础上加入自身的设计，从而拥有了独立的知识产权。使用逆向工程技术进行模具创新，能充分实现继承和创新相结合的思想，以前人的创新作为基础，再提高一步创新出更高水平的新产品，这是我国提高模具工业自主创新能力的必由之路。 （4）模具修复 对于汽车模具，尤其是大型覆盖件模具是汽车生产的关键性工艺装备，由于其结构尺寸大，模具型面形状复杂，尺寸精度和表面质量要求高，使得模具制造周期长，成本高，而一旦磨损或损坏，将造成极大的损失，因此其修复技术日益受到重视。模具修复就是利用材料、热处理、激光焊接或刷焊、数控加工和表面工程等技术实现模具的物
11、理修复16。传统修复模具的方法很多，目前应用较多的是数控加工配合电火花工艺完成修模，而数控加工必须要有精确的产品资料如产品结构图、模具结构图等为基础，对于部分待修复的模具，这方面的资料往往不完全，甚至没有任何资料，工程技术人员在修模时只能用简单的工具边测量尺寸边修复模具，这势必造成很大误差，严重影响模具质量，尤其对于形状复杂的模具更是束手无策。逆向工程技术为这一难题提供了一个一体化的解决方案：待修复的模具数据模型修复的模具。这是一个高效的三维加工路线。如图所示为逆向工程应用于模具修复的工作流程17。逆向工程为模具修复提供了一种新的技术手段。其一般步骤为采用三座标测量仪快速完成模型数据点的采集，
12、采用后续软件完成数据点的处理，采用三维参数化设计软件完成曲面重构、实体造型，采用CAM软件如MasterCAM对模具待修复部分生成数控加工程序，由加工中心加工实施模具修复。逆向工程极大地提高了模具制造精度，整个过程无需画出图纸，实现了无纸化加工并缩短了产品生产周期，尤其在产品缺乏原始资料的情况下，其优势更是显而易见。逆向工程极大地减少模具修复的成本和强度，提高模具的使用寿命。目前，逆向工程和有限元分析技术在模具开发中已经发挥着重要作用，将这两项技术应用于模具修复，可为模具修复带来更加科学有效的方法，从而提高模具修复的质量和效率，达到快速修复模具的目的。 （5）回弹检测与质量控制 回弹是薄板冲压
13、成型过程中不可避免的物理现象，与模具几何形状、材料特性、摩擦接触等诸多因素密切相关。目前广泛采用的方法是用CAE技术通过迭代计算获得模具最终的补偿型面，但由于仿真技术还无法准确计算冲压件的回弹， 因此通过这种方式获得的模具补偿型面很难保证其准确性。逆向工程技术为研究解决模具设计制造中的回弹检测与质量控制提供了新的思路，即首先通过逆向工程技术建立实际冲压件的数字模型，将该数字模型和原始CAD模型进行比较从而实现三维冲压件回弹的精确评测，避开了仿真方法无法准确计算回弹的问题，从而可以为模具的修整提供正确的指导18。而且获得实际冲压件的数字化模型后，可以将其和有限元方法计算的回弹仿真结果进行比较，获
14、得回弹仿真计算的误差，并以该误差建立回弹仿真误差补偿模型19。4 逆向工程在其他方面的应用（1）在飞机、汽车、摩托车、家用电器等产品开发中，产品的空气动力学性能和美学设计显得特别重要，由于设计师习惯于依赖3D实物模型对产品设计进行评估，而不是依赖于高分辨率2D屏幕上的缩比模型阴影图像， 因此产品几何外形通常不是应用CAD软件直接设计的，而是首先制作木质或粘土全尺寸或比例模型，然后利用逆向工程技术重建CAD模型。因此，逆向工程技术在此类产品的快速开发中显得举足轻重。（2）由于工艺、美观、使用效果等方面的原因，人们经常要对已有的构件做局部修改。在原始设计没有三维CAD模型的情况下，若能将实物零件通
15、过数据测量与处理产生与实际相符的CAD模型，对CAD模型进行修改以后再进行加工， 将显著提高生产效率。因此，逆向工程在改型设计方面可以发挥正向设计不可替代的作用。（3）某些大型设备，如航空发动机、汽轮机组等，经常因为某一零部件的损坏而停止运行，通过逆向工程手段，可以快速生产这些零部件的替代零件，从而提高设备的利用率和使用寿命。（4）一些特殊领域，如：艺术品、考古文物的复制，医学领域中人体骨骼、 关节等的复制、假肢制造，特种服装、头盔的制造时需要首先建立人体的几何模型，这些情况下都必须从实物模型出发得到CAD模型。（5）借助于工业CT技术，逆向工程不仅可以产生物体的外部形状，而且可以快速发现、定位物体的内部缺陷，从而成为工业产品无损探伤的重要手段20。5 结束语目前，我国企业对于技术引进基础上的逆向工程重视还不够，多数企业把技术设备的引进仅仅看作是提高产品技术含量或者增加产品种类的方式，而没有考虑到技术引进与逆向工程的结合对企业技术水平的提升，没有从更高的战略角度来考虑技术引进问题。逆向
