文档介绍：Cimatron软件在逆向工程中的应用
摘 要:介绍Cimatron软件在塑料模具逆向工程设计和制造中的应用。并通过塑料面罩玩具的设计实例,说明用Cimatron软件为塑料模具产品逆向工程提供了强有力的设计工具,充分利用Cimatron软件强大的点造型曲面功能,可大大缩短特别是塑料模具产品的设计周期。
    关键词:逆向工程;CAD;三坐标测量机;点造型;快速分模
    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CAD/CAM 正向过程,它适用于比较规则的解析外型零件的模具设计。随着工业技术的飞速发展,许多产品形状复杂,如塑壳玩具、摩托车外形部件等需要兼顾美学及工业要求,这就使得直接建立其模具CAD模型非常困难,从而不能用CAD/CAM 正向工程。在先有实物或主模型时,可以通过CAD/CAM 逆向工程来开发其模具,简而言之,由实物到产品的过程即CAD/CAM 逆向工程,它对于缩短模具开发周期非常有效,特别是那些形状复杂的生活用品和工业用品模具。
    逆向工程通常被用来执行模型的仿制、开发工作。基于原型或实物的逆向工程因其快捷的开发方式,极大地缩短了产品的开发周期,因而在设计和制造领域有着广泛的技术需求。特别是对于没有原始几何信息的零件,逆向工程是完成零件精确几何造型的重要手段,因而在模具设计和制造中成为技术热点。同时由于逆向工程能够提供原始产品的主要外形特征,进而对其几何外形进行改进,实现产品的快速改型,因此能够满足系列化、多样化的要求。传统的复制方法是用立体雕刻机或仿形铣床制作出模具,再进行批量生产。这种复制方式无法建立工件尺寸的图形文件,也无法做任何外形修改,因此已为数字化的逆向工程系统所取代。目前所称的逆向工程是针对现有工件,利用3D数字化测量仪器准确、快速地测量工件的表面点数据或轮廓线条,并加以创建曲面、分模、加工,制作所需模具;或由CAD系统生成的SPL模型文件传至快速成型机,将样品模型制作出来,直至达到满意效果。在许多逆向工程应用实例中,并不是要完全仿制原有的产品,而只是要掌握原有的设计理念,经过调整来建立1个类似的设计模型,因此逆向工程所涵盖的意义不只是重制,也包括了再设计。
    在应用Cimatron软件进行逆向工程的主要思路是:精心制定测量规划,利用三坐标测量仪获取实物模型数据;再利用Cimatron软件完成散乱数据点的数据建模,得到零件的曲线模型;然后利用Cimatron软件将曲线生成曲面,在这些曲面的基础上进行正向设计(正向设计在此不讨论),与装配协调,生成实体特征模型。这种方法保证了逆向工程的优势,又利用了CAD软件强大的实体和曲面建模功能,是工程设计中一种好的解决方法之一。基本流程如图1所示。
图1 逆向工程流程
  笔者以Cimatron软件在塑料面罩玩具模具逆向工程中的应用为例,介绍Cimatron软件逆向工程的具体实施步骤。
1 采用三坐标测量机测量数据点
    塑料面罩玩具的外形由复杂的曲面组成,形状艺术化,尺寸精度相对形状要求较低,用CAD/CAM 软件直接建模很困难。而且玩具由孩子们的爱好确定,必须制造样板,因此利用三坐标测量机测量装置来获取零件原型轮廓和表面特征的数据点。在塑料面罩玩具表明数字化中,采