逆向工程及快速成型在模具制造中应用摘要：快速成型理论与技术是一种现代先进的制造技术，在一定程度上代表了模具设计与制造技术的发展方向。随着RP行业的迅速发展，快速成型技术在模具制造领域中的作用日趋重要。文章结合反求与快速成型技术特点，介绍逆向工程及快速成型在模具制造中的应用。关键词：逆向工程；快速成型；模具制造；反求技术；三维扫描仪中图分类号：TP202文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）05-0053-041逆向工程1.1逆向工程及反求技术逆向工程，又称反求工程（RE）,是以先进产品设备实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据，之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并得到对应的颜色。扫描仪是对物体做全方位的扫描，然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程，可以分为以下几个步骤：物体数据化：普遍采用三坐标测量机或光学三维扫描仪来采集物体表面的空间坐标值；从采集的数据中分析物体的几何特征：依据数据的属性，进行分割，再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征；物体三维模型重建：利用CAD软件，把分割后的三维数据做表面模型的拟合，得出实物的三维模型；检验、修正三维模型；加工、制造三维模型。1.2逆向工程流程1.2.1三维扫描：用三维扫描仪对实物进行髙精度三维测量，得到三维点云数据，输出ASC及STL文件。1.2.2曲面重构：利用Geomagic、Imageware、Rapidform、Copycad等逆向软件和Catia、Pro/e、Ug等设计软件读入扫描数据，对其进行数据重构。1.2.3数控加工：用三维软件重构数据进行数控加工出成品。或快速成型加工：扫描仪得出STL数据直接进行快速成型加工。1.3三维反求设备发展现状1.3.1第一代反求设备：三坐标测量机。精度高、体积较大、采集速度慢、测量范围受机械行程限制、设备维护成本咼。1.3.2第二代反求设备：激光扫描设备。投射线激光，采集速度慢、测量范围受机械行程限制、扫描死角多，测量数据无法编辑、无自动拼接测量数据。1.3.3第三代反求设备：白光光栅式三维扫描仪。具有便携、点距小、分辨率高、精度高、采集速度较快、对人体无害、标志点全自动拼接、硬件要求低等特点。2快速成型（RapidPrototyping）2.1快速成形技术快速成形技术（简称RP）是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，是一种集CAD/CAM.CNC、激光、新材料等技术于一体的现代先进制造技术。该技术改变了传统的通过去除多余材料获得零件的方法，利用分层制造、逐层累加成型的原理，可自动、直接、精确、快速地将设计思想转变成具有一定功能的原形实物零件，制造速度、制造成本与零件的复杂程度基本无关，从而可对实物零件进行快速功能验证、市场评估、修改定型。用定型零件进行模具的快速制造，可以实现零件的批量生产。因此，采用该技术可大大地缩短新产品的研制开发周期，降低研制开发的成本。快速成型的基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型）；其次根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再次根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体，如图1所示：2.2快速成型技术的特点2.2.1快速性。通过STL格式文件，RPM系统几乎可以与所有的CAD造型系统无缝连接，从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十小时，大幅度缩短新产品的开发成本和周期。可减少产品开发成本30%〜70%,减少开发时间50%,甚至更少。2.2.2高度柔性化。快速成型系统是真正的数字化制造系统，在整个制造过程，仅需改变CAD模型或反求数据结构模型，对成型设备进行适当的参数调整，即可在计算机的管理下制造出不同形状的零件或模型，特别适合新品开发或单件小批量生...