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基于逆向设计的气门摇臂的三维建模与制造

基于逆向设计的气门摇臂的三维建模与制造

本文的主要目的是用以企业验收,通过产品的实际小批量生产,有利于企业对汽车气门摇臂三维扫描参数及创新的检验。目前已成功应用于企业实际生产开发模具,进行大批量生产,应用效果良好,本课题为3D扫描逆向工程提供典型的实践工程应用案例,课题设计与实现具

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  • 详细描述

    基于逆向设计的气门摇臂的三维建模与制造
    本文针对气门摇臂在逆向制造的全过程做了理论研究与实际操作。介绍了点云数据的具体采集方法和点云数据的处理过程、介绍了依据点云数据的具体建模过程、介绍了根据精度要求对模型进行数控加工。因为后续产品的数控加工或者快速成型、工程分析和产品再设计都需要以此为基础。本文正是以实物为基础,对模型的再制造加以研究。
    关键词:逆向制造;三维建模;点云处理;数控编程
     
    目录
    摘要 2
    ABSTRACT 2
    第一章 绪论 4
    1.1 逆向技术介绍 4
    1.2  本文的研究内容 5
    第二章 气门摇臂点云数据的采集及处理 5
    2.1 扫描前期 5
    2.1.1 设备选择 5
    2.1.2 工件处理 6
    2.2  点云数据的采集 7
    2.3  原始数据的预处理 9
    2.3.1 打开软件 9
    2.3.2 打开扫描点文件 9
    2.3.3 原始数据的着色 10
    2.3.4 多余数据的去除 11
    2.4  点云数据的拼合 12
    2.5  点云数据的三角化 15
    2.6  网格化数据的处理 16
    2.7  点云数据的数据精简 18
    2.8 本章小结 19
    第三章 气门摇臂的三维模型重构 20
    3.1 模型重构的软件选择 20
    3.2 点云数据的领域划分 20
    3.3点云数据的坐标对齐 22
    3.3.1 建立“位置” 23
    3.3.2 坐标轴的建立 26
    3.3.3 手动对齐 27
    3.4 三维模型重构 29
    3.5 本章小结 35
    第四章 气门摇臂的数控加工 36
    4.1 气门摇臂的结构工艺分析 36
    4.1.1 气门摇臂的功能分析 36
    4.1.2 气门摇臂的零件分析 36
    4.2 气门摇臂的工艺制定 37
    4.3 气门摇臂的数控程序编制 38
    4.3.1编程软件的选择 38
    4.3.2加工基准及加工坐标系的选择 39
    4.3.3 毛胚和模型的设置 39
    4.3.4 气门摇臂的数控编程 40
    4.3.4.1 刀具的选择 40
    4.3.4.2 侧面孔加工 41
    4.3.4.3 正面加工 44
    4.3.4.4 反面加工 47
    4.4 气门摇臂的数控加工 49
    4.5 本章小结 51
    第五章 结论 52
    致谢 52
    参考文献 52
     
    第一章绪论
    1.1 逆向技术介绍
    逆向工程技术是在上世纪80年代初才发展起来的新兴科技,能够对过往的产品进行复刻。即类似克隆技术,直接从成品出发,继而复制甚至改进产品的过程。
    逆向技术的应用方面
    1.逆向技术广泛的被应用到产品的一次开发和产品改型设计、产品的批量生产、产品的精度检测等方面。
    2.逆向技术可大大减少产品的设计和开发时间,可推进产品的升级、可减少企业对新产品开发的风险。
    3.逆向技术可用于文件丢失。在需要对以往的设备进行技术备份或者产品改型,则需要以往的数字化信息。可当当年的设计人员离岗或者数字化信息丢失,则需要对设备进行逆向。
    1.2  本文的研究内容
    本文基于汽车发动机内的气门摇臂工件,将扫描技术、逆向技术与数控加工相结合,将实现Geomagic studio、Geomagic design X和UG NX的良好配合,以达到相关标准的要求。通篇被划分为四章,如下所示:
    第一章绪论主要对逆向技术进行介绍,对逆向的应用范围进行介绍。
    第二章介绍点云数据的具体采集方法和点云数据的处理过程。
    第三章介绍了依据点云数据的具体建模过程。
    第四章介绍了根据精度要求对模型进行数控加工。
     
    结论
    此次通过四个软件:Win3dd,Geomagic Studio,Geomaic Design X,NX UG联合完成了对发动机中气门摇臂的逆向制造过程。Win3DD扫描点云、Geomagic Studio完成对点云的处理、Geomaic Design X进行点云的逆向建模、NX UG对模型进行数控编程再通过数控机床加工。通过此次研究发现,扫描仪在进行扫描时,摄像头扫描出的点云会根据物体的位置而扭曲,多次扫描后,精度就会降低。在进行点云处理时,会遇到噪点会比较多,点云表面也会凹凸不平和钉状体较多的情况影响精度。在以后的研究中将扫描仪升级或者换成三坐标测量仪,精度将会提高许多。
     
    参考文献
    【1】张学昌.逆向建模技术与产品创新设计【M】.北京:北京大学出版社,2009.9
    【2】黄斌达.复杂曲面零件的逆向建模、数控加工及仿真的研究【D】.硕士学位论文,南昌航空大学,2011.6
    【3】丛海宸,成思源,杨雪荣等,基于领域划分的逆向参数化建模【M】,组合机床与自动加工技术,2016.6  
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