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逆向工程下的機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計方法

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逆向工程下的機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計方法

摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,智能制造逐漸成為了現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)的主流,數(shù)字化設(shè)計、制造工具系統(tǒng)、專業(yè)定制式服務(wù)型制造等廣泛應(yīng)用現(xiàn)代化機(jī)械的生產(chǎn)中,對一些計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助制造等工具的運(yùn)用已經(jīng)成為現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)計型員工必須掌握的基本技能,然而也正是在這樣一個“熟練工種”逐漸被現(xiàn)代化的“數(shù)據(jù)工程師”取代的背景下,基于逆向工程機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計制造逐漸進(jìn)入了人們的視野中,并在機(jī)械生產(chǎn)制造中發(fā)揮了越來越重要的作用。文章就主要針對逆向工程在機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行探析,為逆向工程在機(jī)械制造中的應(yīng)用參考。

關(guān)鍵詞:逆向工程技術(shù);機(jī)械產(chǎn)品;造型設(shè)計;探究應(yīng)用

1逆向工程技術(shù)簡介

1.1逆向工程技術(shù)定義

逆向工程技術(shù)是現(xiàn)代社會中較為先進(jìn)的一種設(shè)計方法,是指利用一些基本的測量和工程分析的手段從實(shí)物樣品中獲取必要的數(shù)字模型數(shù)據(jù),并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)信息設(shè)計開發(fā)出同類產(chǎn)品的設(shè)計方法。這是一種反向推理、優(yōu)化、挖掘的系統(tǒng)化過程,不論是從實(shí)物模型到電子模型還是理論概念上的反向推導(dǎo),都體現(xiàn)了先進(jìn)的設(shè)計理念和制造理念在逆向反求過程中的應(yīng)用,該項技術(shù)對于我國的機(jī)械制造業(yè)和科技發(fā)展有著重要的作用。

1.2逆向工程技術(shù)分類

逆向工程技術(shù)利用反求數(shù)據(jù)的劃分來實(shí)施操作,具體可以分為:工藝反求、材料反求、形狀反求等方面。形狀反求又可稱為幾何反求,是指利用從實(shí)物樣品的表面獲取的數(shù)字化信息進(jìn)行分析,再根據(jù)這些信息反求出實(shí)物樣品大致的CAD模型。再利用三維掃描技術(shù)對實(shí)物樣品進(jìn)行高速度、精確化的掃描,得到實(shí)物的精確化數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類處理,并按照實(shí)物樣品的數(shù)據(jù)要求,利用專門的軟件做輔助,將其導(dǎo)入到CAD模型中進(jìn)行重構(gòu),這樣就可以得到樣品的三維實(shí)體模型,利用得到的三維實(shí)體模型對這些模型進(jìn)行加工制作、模型設(shè)計制作等生產(chǎn)出新的產(chǎn)品。工藝反求和材料反求類似,根據(jù)實(shí)物樣品的工藝造型和所用材料進(jìn)行反向推理,利用獲取的數(shù)據(jù)對工藝的設(shè)計和材料的成分,用量進(jìn)行加工制作,最終得到產(chǎn)品的制作方法和工藝技術(shù)。該類技術(shù)經(jīng)常用在一些物品的修復(fù)和分析中,例如對歷史文物人的修補(bǔ)和保護(hù)中,如對兵馬俑的修補(bǔ)和保護(hù),兵馬俑在墓中經(jīng)過長期的掩埋,出土后很容易因風(fēng)化而遭到損壞,利用逆向工程中的工藝反求和材料反求技術(shù)就可以對其進(jìn)行掃描和測量,將所得到的數(shù)據(jù)利用計算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行模型重構(gòu),根據(jù)材料反求技術(shù)利用適合的材料進(jìn)行修補(bǔ),或者是對損壞嚴(yán)重的文物根據(jù)其制作方法進(jìn)行仿制,使其恢復(fù)原始的樣貌。

2逆向工程技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計中的具體應(yīng)用

2.1逆向工程技術(shù)在新產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計中的應(yīng)用

工業(yè)制品也蘊(yùn)含著一種藝術(shù)氣息,尤其是一些對外觀或是造型要求嚴(yán)格的機(jī)械制品,為了使其更加美觀化、藝術(shù)化,逐漸向著藝術(shù)的方向發(fā)展。例如一些常見的機(jī)械制品:汽車,輪船、飛機(jī)等的零部件的制作。這些對外形要求較為嚴(yán)格的零件在制作的過程中,通常是有機(jī)械外形設(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)利用油泥、泡沫、木材等材料先制作出一個樣品模型,對這些模型從美觀的角度進(jìn)行評價、修改、完善,并開展風(fēng)阻實(shí)驗,檢測其是否符合空氣動力學(xué)的要求,在實(shí)驗中加以改進(jìn),確定最終的模型。該類產(chǎn)品的設(shè)計、制作不是利用的簡單的計算機(jī)軟件設(shè)計出來的,而是利用復(fù)雜的自由曲面進(jìn)行拼接加工制作,這些最終都是要利用逆向工程技術(shù)來完成,將制作好的模型利用CAD等技術(shù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的三維模型或是模具,利用模具開展的大批量、大規(guī)模的生產(chǎn)加工制作,這樣一來,不僅大大提高了機(jī)械加工企業(yè)的生產(chǎn)效率還大大降低了新產(chǎn)品研發(fā)周期,為機(jī)械制造企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2逆向工程技術(shù)在模具制作中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的模具制作一般是對模型經(jīng)過反復(fù)的修改、加工和實(shí)驗才最終確定出來的,但是這一過程往往需要耗費(fèi)大量的人力、物力。逆向工程技術(shù)則在模具之中展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。一是利用對符合要求的模具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)建立生產(chǎn)工序,這樣就可以根據(jù)模具快速生產(chǎn)出更多符合標(biāo)準(zhǔn)的模具。除此之外,還可以利用逆向工程技術(shù)對實(shí)物樣品進(jìn)行分析,再以反求技術(shù)制作出CAD三維模型,這樣可以大大的減少模具在制作過程中的修改頻率,使模具的制作更加精準(zhǔn),因此,逆向工程技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的改型設(shè)計方面有著重要的作用。

2.3逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品仿制方面的應(yīng)用

當(dāng)前社會,逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品的復(fù)制和仿制方面的應(yīng)用最為廣泛,尤其是在產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計方面。利用數(shù)字化技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行掃描,利用得到的數(shù)據(jù)建立實(shí)物的3D模型,這樣就可以對其進(jìn)行仿制和造型的修改,最后,利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)最終物品的形態(tài)和樣貌。通過NC加工可以快速制造出符合要求的模具,經(jīng)過注塑得到最后所需要的產(chǎn)品。這一技術(shù)在制作工程中利用數(shù)字化技術(shù),大大提高了模型制作的精確度,在生產(chǎn)和發(fā)展過程中逐漸被我國許多生產(chǎn)制造企業(yè)所應(yīng)用,成為產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)的主要應(yīng)用模式。

2.4逆向工程技術(shù)在磨損零件修復(fù)或還原方面的應(yīng)用

不論是生產(chǎn)加工型企業(yè)還是制造型企業(yè),零件的磨損和損害是不可避免的,尤其是一些大型企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中的精細(xì)零件,這些零件往往需要專門定制,且對尺寸和規(guī)格要求都極為嚴(yán)格,在生產(chǎn)中需要耗費(fèi)較長時間。利用逆向工程技術(shù)就可以提高這些零件的生產(chǎn)加工速度和精確度,降低零件的損壞率。利用改性技術(shù)對損壞的零件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,提取出相應(yīng)的零件參數(shù)和特征,再根據(jù)獲得到的這些數(shù)據(jù)對零件損壞部分進(jìn)行修補(bǔ)和完善。逆向工程技術(shù)還可以運(yùn)用一定的分析能力對零件的磨損程度,損害因素等進(jìn)行剖析,減少零件的生產(chǎn)誤差,提高零件的加工質(zhì)量。

2.5逆向工程技術(shù)在藝術(shù)品復(fù)制方面的應(yīng)用

藝術(shù)品的設(shè)計和制作是一項嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎绕涫菍σ恍┯袃r值的優(yōu)秀藝術(shù)品的仿制生產(chǎn),在一些考古文物的仿制和修復(fù)工作中也常用到這一技術(shù)。例如在一些工藝品生產(chǎn)加工企業(yè)中,先由優(yōu)秀的藝術(shù)品制作者設(shè)計。制作出精美的藝術(shù)品,再借由該項技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模具制作,最后根據(jù)這些制作的模具生產(chǎn)出精美的工藝品,這樣不僅可以提高工藝品的質(zhì)量,還能提高生產(chǎn)效率,利于企業(yè)降低成本。

3結(jié)束語

逆向工程技術(shù)兼具實(shí)用性和創(chuàng)新性于一體,是一項綜合性很強(qiáng)的技術(shù),在眾多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計中,不僅可以極大的提高機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量,在產(chǎn)品造型設(shè)計中還能降低設(shè)計成本,便于產(chǎn)品的修改和再設(shè)計。此外,應(yīng)用這項技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)過程中可以極大的縮短研發(fā)周期,尤其是對于專業(yè)定制產(chǎn)品的生產(chǎn)加工企業(yè)來說,該技術(shù)的發(fā)展為其提供了有力的保障。相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及人們不斷的探索和創(chuàng)新,該項技術(shù)必定會成為機(jī)械制造企業(yè)和工業(yè)設(shè)計中的一顆璀璨明星,并且能夠為社會中更多領(lǐng)域的發(fā)展帶來巨大的驚喜,使我國的數(shù)字化技術(shù)邁向一個更高的領(lǐng)域。

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作者:段軍 單位:達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院