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人气指数: 发布时间:2015-05-28 11:44  来源:http://www.plusonespro.com  作者:许汝真等
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  【摘 要】本文首先对数字化建模的手段和方法进行了分析,然后通过ATM机中的实例分析,介绍了几种典型零件的反求过程。在此基础上,开展了虚拟装配过程的技术和路径分析。最后介绍了工程图绘制的过程。为开展反求设计工作的人员,提供了借鉴实例和技术参考。
  【关键词】设计;Solidworks;反求;研究;开发
  【Abstract】Frist, the means and methods of digitized modeling are analyzed. Then we introduced the reverse process of several typical parts through the example in ATM analysis. On this basis, we analysed the techniques and methods of virtual assembly process. Finally, we introduced the process of engineering drawing. It provides a reference example and technical reference for designers that need to carry out reverse design.
  【Key words】Design; Solidworks; Reverse; Research; Development
  引言
  反求工程(Reverse Engineering)是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD模型过程。在目前日趋激烈的市场竞争下,反求工程在产品研发过程中,通过借鉴、继承已有的知识和技术并在此基础上发展新的产品,能够缩短产品的研发设计周期,促进技术的革新。是目前工业产品开发的一种常用手段。
  反求工程的第一步就是得到实物外形数据,这些数据可以通过一些先进的测量装置进行收集,也可以采用人工测量的方式得到。目前市面上有许多以提供实体模型数字化的工程公司。他们依靠图像采集设备得到实物的三维基本模型,再通过少量的人工修补,得到达到一定精度,另用户满意的数字化模型。这种方式简单高效,然而,在实践中发现其存在以下问题:
  1)进行数字化建模的参考实物是经过加工制造得到,其本身存在着加工误差、加工缺陷、变形等问题,而三维数字化建模设备得到的三维模型并不能排除加工误差,更不能将加工缺陷从特征中去除,同时也无法判断实物是否发生过变形,得到的三维数字化模型完全是对实物的拷贝,对此类零件进行虚拟装配无法达到预期装配结果,对此类零件进行加工生产也无法实现其预期功能。
  2)对数字化建模设备直接得到的三维模型和实体进行测量比较,可以发现设备数字化建模过程本身存在误差,且部分误差远超过其预期的误差范围。这样,为了保证关键部位的建模精度,我们需要进行反复的人工校对和重新建模。
  3)高精度的数字化建模设备成本高昂等。
  同样,人工直接测量的方式也存在一些问题:
  1)无法准确测绘不规则曲面。
  2)难以实现大型零件的精准测绘。
  3)从测量到建模完成花费时间较长,工作效率比较低。
  但是,人工测绘的方式存在着数字化设备建模无法取代的智能、灵活、分析的优势而在一些企业中得到应用。其优势在于测绘人员在对零件测绘的过程中能够反复琢磨、理解、分析产品的设计思想,有利于在原始设计的基础上进行改进设计。同时,在测绘过程中,测绘人员能够理解产品的设计意图,人为地排除因加工零件或安装变形产生的误差等不利因素。
  Solidworks具有功能强大、易学易用和技术创新等特点,可以实现零件建模、虚拟装配、仿真、工程图绘制等从设计到仿真的一系列功能,因此在机械设计领域得到了广泛的应用。特别是家电行业、塑料模具行业,是一种首选的工具平台。本文以ATM机中某功能模块为例,对Solidworks在反求设计中的应用开展相关的研究。
  1 零件建模
  从零件绘制难易角度出发,将ATM机中的零件划分为以下几类:钣金件,塑料件,轴和轮类零件,齿轮和皮带。
  其中以钣金件和塑料件的结构最为复杂,就总体结构而言,钣金件通常承担着支撑、定位等功能,其上分布大量孔、槽、折弯等特征,在绘制的过程中,除了要保证特征的完整之外,更要保证特征位置的准确度;塑料件大部分为走钞通道板,为了实现走钞的流畅,塑料件往往形式多样,包含大量曲面以及不规则特征。下面对这几类零件的绘制分别说明。
  1.1 钣金件的绘制
  Solidworks中有专门的钣金绘制工具,包含基体法兰,转换到钣金,放样折弯,边线法兰,斜接法兰,褶边,转折,折弯等功能。钣金件上特征多且复杂,因此按照一定的绘制顺序能够使钣金件的绘制事半功倍。首先,绘制基体法兰,选取钣金件中的主干部分进行绘制。然后,在主干的基础上,绘制折弯特征,主要通过钣金工具栏中的边线法兰和斜接法兰实现。在这里值得一提的是,边线法兰在生成折弯时,只能够形成平面类折弯(图1),而斜接法兰则可以通过绘制特征横断面(图2)来形成包含曲面或具有复杂结构的折弯(图3)。最后,通过拉伸切除等工具,对钣金件上的孔、槽类特征进行绘制。按这样的顺序可以避免特征的遗漏,同时便于特征的查找和修改。
  1.2 塑料件的绘制
  为保证塑料件的强度,在设计时,通常增加筋板类特征,这也是导致塑料件(图4)特征复杂的原因之一。因此,在绘制塑料件时,首先通过拉伸工具绘制出塑料件的最大外形轮廓。然后,通过拉伸切除,去除多余材料,形成准确的外形轮廓特征,并利用抽壳等工具,完成筋板类特征的绘制。最后,利用拉伸切除等工具,进行孔类和槽类特征的绘制。

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