基于Pro/E的电话听筒外壳模具的逆向设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)陕西科技大学机电工程学院 作者:高东强

  以电话听筒外壳曲面为例,采用三维激光扫描方式采集曲面数据,并处理数据形成点云。在此基础上,利用Pro/E 软件,完成听筒外壳曲面的重构及凸、凹模的型腔设计。

  逆向设计已经成为我国一部分企业的固定生产方式,针对市场上热门产品的仿造及在仿造的基础上做合理的改进屡见不鲜,逆向工程的广泛应用起了不可忽视的作用。逆向工程是根据已存在的产品或零件原型来构造产品的工程设计模型或概念模型,在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造,是对已有设计的再设计。逆向工程技术已引起各国工业界和学术界的高度重视,特别是随着现代计算机技术及测试技术的快速发展,利用Pro/E 技术来实现产品实物的逆向工程,已成为逆向工程技术应用的主要内容。

  Pro/E 是一个优秀的CAD软件,它作为一种专门用于机械设计的三维特征造型软件,具有参数化功能定义、实体零件及组装造型、三维上色实体或线框造型棚、完整工程图产生及不同视图的产生等强大功能,它可以出色地完成逆向设计中曲面的建模和产品凸模和凹模的型腔设计。在逆向应用中,使用Pro/E 软件造型曲面及模具型腔具有以下优点:

  (1)能直接根据三维造型产品的三维数据来完成模具造型及结构的设计工作,提高模具设计的准确性,降低模具设计成本,保证了产品的几何精度;

  (2) 大大缩短模具设计周期;

  (3) 在设计过程中,可以直接修改模型,并且能直接为后期的设计提供准确的三维数据。

  电话听筒外壳曲面模具逆向三维设计的总体思路如下: 首先,利用思瑞公司的三维激光扫描机Laser-RE600Ⅲ采集电话听筒外壳的曲面数据,在Surfacer软件中形成点云; 其次,导入Geomagic Studio 软件,将点云数据处理成线框模型; 最后,利用线框模型在Pro /E 中生成电话听筒外壳曲面,并进一步设计模具型腔。

1、数据的采集与处理

  在逆向工程技术中,获得重构CAD模型的离散数据,即数字化技术是关键。测得正确的数据是CAD建模的前提。一般说来,三维表面数据采集方法可分为接触式数据采集和非接触式数据采集两大类。非接触式扫描主要运用光学原理进行扫描,主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等。考虑到学校现有设备的情况,作者采用思瑞公司生产的非接触式三维激光扫描仪Laser-RE600Ⅲ。它具有不与样件接触、数据采集速度快等优点。在测量过程中,坐标测量机将对工件各种几何元素的测量转化为对这些几何元素上点坐标位置的测量,再由Surfacer 软件根据相应几何形状的数学模型计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等参数,即形成点云数据。电话听筒外壳曲面点云图如图1。

基于Pro/E的电话听筒外壳模具的逆向设计

图1 电话听筒外壳曲面点云图

  但应注意,由于激光区域的限制,应分别扫描电话听筒外壳4 个侧面和顶面,再将其拼接成顶面和侧面两个整体,保存为两个asc格式,分别为1.asc和2.asc。为使测量数据的合理性更高,需删除点云外因光线、湿度等因素所形成的不正确的点。

4、结束语

  逆向工程在数据处理、曲面片拟合、规则特征识别、专用商业软件和三维扫描仪的开发等方面已经取得非常显著的进步。但实际应用中,整个过程仍需要大量的人工交互,操作者的经验和素质影响着产品的质量,自动重建曲面的光顺性难以保证。因此逆向工程技术仍然是目前CAD/CAM 领域一个十分活跃的研究方向。

  作者通过采集与处理电话听筒的数据、进行曲面的设计及模具造型,取得了较满意的效果,充分说明了利用Pro /E 技术来实现产品实物的逆向工程的可行性和必要性。可逆技术已成为联系产品开发过程中各种先进技术的纽带,并成为消化、吸收先进技术,实现产品快速开发的重要手段。

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