外文翻譯--用逆向工程方法來提高模具制造.doc

用逆向工程方法來提高模具制造摘要:現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)與五軸高速銑都能降低模具制造時(shí)間和成本。不過，為了使用模具，仍然經(jīng)常需要操作手冊(cè)的精加工和裝配。模具制造商進(jìn)行手工修改銑削模具。逆向工程技術(shù)可控制模具的質(zhì)量，評(píng)估模具加工幾何尺寸和裝配公差。有時(shí)模具決定加工產(chǎn)品的形狀。在這種情況下，模具制造商可以直接修改模具。因此，最終的模具的幾何形狀并不真正反映一個(gè)原始的CAD模型。本文的目的是要指出非接觸控制質(zhì)量的好處，并在程序的基礎(chǔ)上運(yùn)用逆向工程技術(shù)，來改造和更新的數(shù)學(xué)模型模具的拋光和修改。這一程序通過光掃描儀測(cè)試一個(gè)實(shí)體模具的生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：CAD建模逆向工程模具曲面重建計(jì)算機(jī)輔助制造1）簡(jiǎn)介生產(chǎn)工具（更好地稱為模具）是在制造業(yè)中一個(gè)重要元素。一個(gè)新產(chǎn)品的開發(fā)在設(shè)計(jì)制造模具中是一個(gè)漫長(zhǎng)和昂貴的步驟。因此，任何努力都有助于減少模具生產(chǎn)時(shí)間和成本。如今，現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)和五軸高速銑削都允許：&開始于三維CAD模具快速設(shè)計(jì)&電火花加工電極的建設(shè)，以克服與幾何形狀上由銑刀加工不到的相關(guān)問題&刀具軌跡由數(shù)控生成，使用策略開發(fā)可以減少加工時(shí)間&材料粗加工時(shí)去除率高&精加工時(shí)能得到較準(zhǔn)確的尺寸公差和表面粗糙度無論修剪操作被推遲多久使用，在模具投入使用之前，下面的操作仍然經(jīng)常需要&手工操作，銑削和電火花加工過程中取得光滑表面&裝配，以確保模具的封閉一方面，拋光和裝配保證片的成型，但另一方面，他們修改腔體表面的方式是數(shù)學(xué)非定義。因此，最終的真實(shí)的模具幾何形狀不反映原始的CAD模型（理想幾何）?，F(xiàn)在的CAD軟件資源不允許消除這種不協(xié)調(diào)另一個(gè)方面，模具引進(jìn)的微小變化是往往被忽略的。有時(shí)模具需要修改，經(jīng)過整理來反映產(chǎn)品最終的修改形狀。在這種情況下，模具制造商可直接修改而不更新模具CAD模型。因此，可能出現(xiàn)問題：&模具零部件的裝配過程&模具因磨損和斷裂需要更換逆向工程技術(shù)為模具制造商克服一些問題提供了新的機(jī)會(huì)。在最近多年來，非接觸式數(shù)字化設(shè)備已改善，主要表現(xiàn)在每次掃描的準(zhǔn)確性和測(cè)點(diǎn)的數(shù)量上。高掃描速度允許用戶在幾秒內(nèi)檢索十萬（甚至幾百萬）份的模具表面。在高密度點(diǎn)云中包含的信息可為模具的質(zhì)量控制和CAD模型的修改提供幫助。彩色偏差圖，CAD數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間的比較分析顯示出一個(gè)完整的公差和偏差。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）對(duì)一些分散的檢查點(diǎn)的測(cè)量。對(duì)整體和局部的腔面偏差進(jìn)行評(píng)估，來確定加工誤差，并探討其原因。在投入使用前對(duì)模具型腔表面的顏色偏差地圖的考慮，可能有益于減少了模具制作所需的時(shí)間。檢查的結(jié)果要推廣到整個(gè)數(shù)字表面，而不是僅局限于某一點(diǎn)。明智的措施，可以分析到：定義重新加工策略，當(dāng)真正的模具表面超過了相應(yīng)的CAD模型一些。這意味著材料還有余量，仍然可加工；不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，檢測(cè)并調(diào)查其原因。當(dāng)CAD模型表面超過了相應(yīng)的真正的模具表面一些，這意味著材料沒有余量手工加工或機(jī)加工。在這種情況下，模具不能投入使用，因?yàn)槠涔畛隽私o定的公差誤差。在另一邊，逆向工程的資源可以通過數(shù)學(xué)模型來更新模具：凸模和凹模模具配件數(shù)碼化，作為點(diǎn)云數(shù)據(jù)的輸出；重構(gòu)腔表面；生成的三維CAD模型的模具本文的目的是顯示出非接觸式測(cè)量點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。對(duì)模具的三維CAD模型經(jīng)過拋光和配合可以更新，這就應(yīng)成為模具制造商之間的良好實(shí)踐。使用共同的逆向工程技術(shù)和軟件包可以完成這一任務(wù)。對(duì)程序進(jìn)行了建議性的測(cè)試，可以驗(yàn)證實(shí)體模具。2）插入數(shù)字化及檢查（CAD模型）由一數(shù)控機(jī)床粗銑輕合金完成模具的插入，凹模模腔用電火花完成實(shí)體上的微小溝槽。事實(shí)上，這些尺寸過小的溝槽的加工不能由銑削完成。在凸模模腔的左半邊卻沒有被加工，以便它仍然呈現(xiàn)出45交叉磨削路徑。另一半是加工后拋光。這種非接觸式掃描儀能夠區(qū)分為兩步完成的操作被引入評(píng)估。為了體現(xiàn)非接觸檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字化的模具鑲件所用光學(xué)掃描儀由墨西哥灣有限公司按ATOS標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。此外，目前為了提高光學(xué)掃描儀的精度和分辨率，部分邊緣點(diǎn)作了大數(shù)目的定義，便于測(cè)量。所選的掃描裝置利用立體視覺，因?yàn)樗袃蓚€(gè)索尼XC75內(nèi)置CCD攝像頭（768572像素/8位），其光存儲(chǔ)掃描對(duì)象邊緣的圖像。投影機(jī)在傳感器的中心位置，其包含10張有順序的幻燈片：4干涉條紋（相移技術(shù)）6個(gè)二進(jìn)制編碼后的灰色圖像。這6位代碼可以區(qū)分26個(gè)視野為64列?？紤]到模具插入整體規(guī)模，掃描儀進(jìn)行了標(biāo)定的工作面積為160毫米200毫米。這樣的掃描儀配置的精度為0.06毫米，在設(shè)備上的數(shù)據(jù)表里有顯示。掃描識(shí)別軟件網(wǎng)是由固定參考標(biāo)記創(chuàng)建的，故多重掃描自動(dòng)注冊(cè)在一個(gè)點(diǎn)云內(nèi)。有一個(gè)標(biāo)記中所涉及的領(lǐng)域的缺少了部分?jǐn)?shù)據(jù)，但墨西哥灣的軟件可以完成關(guān)閉這些漏洞的虛擬模型。通過軟件計(jì)算了在墨西哥灣上的參考標(biāo)記為基礎(chǔ)的網(wǎng)格對(duì)齊程序。由Inus快速成型軟件科技有限公司雇用的模具檢查。2.1凹模腔檢查凹模腔數(shù)字化掃描需要12個(gè)點(diǎn)。數(shù)字化數(shù)據(jù)和原始CAD模型之間的比較，顯示了最大偏差在0.84毫米左上型腔。通過CMM的測(cè)量可證實(shí)：該型腔深度的偏差結(jié)果為0.85毫米。在電火花加工中，電極運(yùn)動(dòng)也許并沒有完全垂直于凹模模腔分型面。在電火花加工機(jī)床上一個(gè)不正確的模具的安裝方式，導(dǎo)致個(gè)很小的傾斜是很正常的。在CAD模型正常的分型面上計(jì)算出的傾向考慮到了數(shù)字化的數(shù)據(jù)。2.2凸模腔檢查對(duì)完全數(shù)字化的凸模模腔來說，九點(diǎn)掃描是必要的。在掃描之間的數(shù)據(jù)和原始CAD模型對(duì)照，最大誤差定位在右腔模上。在這一區(qū)域，有銑刀下降而造成的一種輕擦變化。在CAD數(shù)據(jù)里，在微小溝槽底部邊界有毛刺。凸模的模腔插入是由直徑為4毫米的數(shù)控球狀銑刀加工，刀具路徑為45方向與平面對(duì)角線平行的軌跡。這種操作不會(huì)允許創(chuàng)建的凹槽底有毛刺。因此，掃描數(shù)據(jù)顯示，處理槽會(huì)有很大的誤差。還原的差異性的極限規(guī)模最大誤差多達(dá)0.20毫米。拋光操作已去除了一層非常薄的材料，故造成的偏差小于0.10毫米。3）模具CAD模型程序的重構(gòu)在模具CAD模型中，幾何公差（對(duì)稱，同心度，平行度，正交等）已被視為制造，裝配和正確的工作的重要資料。在設(shè)計(jì)階段，以及運(yùn)用逆向工程，片功能是非常重要的，它不能被忽略。對(duì)于這樣的原因，重建進(jìn)程在很大程度上取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)。為了正確的CAD起始掃描數(shù)據(jù)，需要?jiǎng)?chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化程序模型的。最重要的步驟是分割的過程，這是掃描到表面細(xì)分領(lǐng)域或區(qū)域數(shù)據(jù)。形狀特征支持產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造技術(shù)。專門的自動(dòng)程序軟件尚未需要用戶足夠地干預(yù)，結(jié)果就令人很滿意：他們順利產(chǎn)生的連接、修剪補(bǔ)丁反映了全球的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形狀，但很少會(huì)在表面邊界沿特征線，鋒利的邊緣，圓角型材等所謂的任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的細(xì)分曲面上，在不理智的態(tài)度進(jìn)行部分重新設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@個(gè)重建進(jìn)程的基礎(chǔ)是三角數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它不會(huì)討論信息是如何細(xì)分的。自動(dòng)曲面重建是相當(dāng)快的，逆向工程過程的最終目的是建立一個(gè)不需要作出任何修改它的形狀和質(zhì)量要求的數(shù)字模型。在這種情況下，有時(shí)，三角模型是足夠的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形應(yīng)用STL文件。當(dāng)需要更新的模具或產(chǎn)品三維模型，以保持它的形狀，供進(jìn)一步修改或?qū)碇匦略O(shè)計(jì)，就應(yīng)該使用一個(gè)CAD驅(qū)動(dòng)。重建進(jìn)程的最好的結(jié)果是用逆向工程軟件，用戶建立細(xì)分點(diǎn)云在相同的方式，制造CAD模型，所以用戶交互仍起著根本性的作用。凸臺(tái)，型腔，孔，倒角和圓角的邊界曲線要被檢測(cè)和掃描數(shù)據(jù)定義，但自動(dòng)化功能仍不能令人滿意。事實(shí)上，軟件的自動(dòng)檢測(cè)的，而不是一般的平穩(wěn)連續(xù)曲線的幾何實(shí)體，只是零散的零部件。毫無疑問，人類的干預(yù)，使該過程相當(dāng)艱苦和耗時(shí)，但表面質(zhì)量和形狀更容易修改。即使沒有達(dá)到汽車A級(jí)質(zhì)量，重構(gòu)表面曲率連續(xù)的質(zhì)量是良好的，同時(shí)為所需形狀提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)式。越復(fù)雜的曲面重構(gòu)，CAD模型越是難以修改和管理。因此，重要的是要方便細(xì)分掃描數(shù)據(jù)沿模具或產(chǎn)品的特征線來生成簡(jiǎn)單表面的邊界。如果分割過程是人類理性和智慧參與，即需要用戶的干預(yù)，就能得到最好的結(jié)果。該確定重構(gòu)模具的數(shù)學(xué)模型的程序，實(shí)現(xiàn)了普通的商業(yè)軟件的使用。INUS科技公司由軟件來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)曲面，并生成NURBS曲面的曲線。程序的開發(fā)通過以下步驟：1模具型腔的數(shù)字化模具的一個(gè)最重要的部分是模腔表面。因此，只有重建的模具型腔數(shù)字化，而分型面，可以從原來的CAD模型恢復(fù)，也可能很容易得到CAD模具的型腔。經(jīng)過整個(gè)型腔的數(shù)字化，多種掃描必須一致，有時(shí)數(shù)據(jù)一定要根據(jù)流程圖。點(diǎn)云功能處理軟件時(shí)，掃描數(shù)據(jù)是喧鬧的，不光滑。用戶決定是否在整個(gè)數(shù)據(jù)或一個(gè)小區(qū)域內(nèi)使用這種功能。軟件包可計(jì)算和顯示最佳的數(shù)據(jù)來選擇函數(shù)參數(shù)的值，但在特定情況下，用戶不得不依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)值進(jìn)行調(diào)整。2網(wǎng)絡(luò)曲線創(chuàng)建這種從表面掃描數(shù)據(jù)集的方法，被稱為網(wǎng)絡(luò)曲線創(chuàng)建表面。它是基于特征曲線，如對(duì)稱線，特征線或鋒利的邊緣線。網(wǎng)絡(luò)曲線的創(chuàng)建需要用戶交互：用戶通過曲線坐標(biāo)軸或掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)插值創(chuàng)建平行截面。正如已經(jīng)解釋，最終的結(jié)果是最好沿同一曲線或邊界劃分，CAD建模時(shí)會(huì)每個(gè)單一的模具表面插入。這些點(diǎn)云首先