吳爽

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110045）

基于UG逆向設(shè)計(jì)與制造

吳爽

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110045）

基于UG、Geomagic Studio數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，對(duì)其實(shí)施方案和操作流程進(jìn)行了詳細(xì)論述。以安全錘的逆向設(shè)計(jì)過程為例，提出了“由Geomagic Studio處理點(diǎn)云—特征曲線、曲面的建構(gòu)，再由Rapidform整體構(gòu)造產(chǎn)品曲面并利用UG仿真模擬輸出程序到機(jī)床上加工出產(chǎn)品”的具體方案。研究結(jié)果表明，采用Geomagic Studio、Rapidform對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，大幅度縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，更具高效性和可行性，加速了產(chǎn)品開發(fā)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用UG模擬仿真輸出程序提高加工制造的可靠性。

Geomagic Studio；UG；逆向設(shè)計(jì)；安全錘

0 引言

隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)的流行，逆向工程技術(shù)的不斷發(fā)展，逆向工程已經(jīng)成為聯(lián)系新產(chǎn)品開發(fā)過程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶，被廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車、飛機(jī)、模具等產(chǎn)品的改型與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，成為消化、吸收先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速開發(fā)的重要技術(shù)手段。逆向工程技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、產(chǎn)品模型重構(gòu)技術(shù)等。

1 數(shù)據(jù)采集

首先對(duì)安全錘進(jìn)行分析，然后進(jìn)行貼點(diǎn)，貼點(diǎn)時(shí)注意所貼點(diǎn)要足夠掃描點(diǎn)數(shù)，并且有利于另一部分掃描面的參考，貼點(diǎn)如圖1所示。

圖1　對(duì)產(chǎn)品安全錘貼點(diǎn)Fig.1 Safety hammer sticking point

利用三維掃描儀對(duì)安全錘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)采集Fig.2 Data collection

2 點(diǎn)云處理

利用Geomagic Studio進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括去除體外孤點(diǎn)、雜點(diǎn)，減少噪聲點(diǎn)，“統(tǒng)一采樣”工具進(jìn)行稀疏，最后利用“封裝”工具生成不規(guī)則的三角網(wǎng)模型，然后利用“網(wǎng)格醫(yī)生”對(duì)模型進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后利用“補(bǔ)洞”工具把三角網(wǎng)的缺口、孔洞補(bǔ)齊，最終生成“igs”點(diǎn)云文件，如圖3所示。最后對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)封裝如圖4所示。

3 建模

對(duì)igs點(diǎn)云選取特征點(diǎn)，利用建模軟件相應(yīng)命令形成對(duì)象模型特征線，對(duì)零件面進(jìn)行建立分型面、曲面建模面，進(jìn)行曲面重建，注意降低曲面與點(diǎn)云之間的誤差（誤差控制在0.05%范圍之內(nèi)），對(duì)模型進(jìn)行重構(gòu)。

圖3　點(diǎn)云處理結(jié)果Fig.3 Point cloud processing results

圖4　數(shù)據(jù)點(diǎn)封裝圖Fig.4 The data point package diagram

4 制造

利用UGCAM模塊對(duì)安全錘模型進(jìn)行虛擬仿真產(chǎn)品加工。采用先粗后精、先正面后背面加工方法，選取合適刀具，生成各步驟刀跡軌跡，粗加工采用型腔銑加工方法，刀具軌跡如圖5所示；半精加工采用剩余銑加工方法，刀具軌跡如圖6所示；精加工采用固定軸輪廓銑加工，刀具軌跡如圖7所示；通過鏡像刀具軌跡生成另一面的刀具軌跡。

圖5　型腔銑刀具軌跡Fig.5 Cavity milling tool track

圖6　剩余銑刀具軌跡Fig.6 Residual milling tool path

圖7　固定軸輪廓銑刀具軌跡Fig.7 Fixed axis contour milling tool path

根據(jù)刀具軌跡生成后處理程序，將后處理程序?qū)霗C(jī)床中，在數(shù)控銑床上加工，完成安全錘的產(chǎn)品加工，如圖8所示。

圖8　加工完成的安全錘Fig.8 Safety hammer finished processing photo

5 結(jié)束語

通過三維掃描儀對(duì)零件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，Geomagic Studio數(shù)據(jù)處理、Rapidform建模、UG加工制造，完成產(chǎn)品由掃描到加工成實(shí)物的全過程，提出了產(chǎn)品從虛擬到現(xiàn)實(shí)，數(shù)字化設(shè)計(jì)到制造的解決方案。

［1］袁鋒.UG逆向工程范例教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］張葉，張慶陽，文省政，等.多軸壓縮機(jī)逆向設(shè)計(jì)方法研究［J］.風(fēng)機(jī)技術(shù)，2014，Z1.

Reverse Design and Manufacture of Based on UG

WU Shuang
（Shenyang Polytechnic College，Shenyang Liaoning 110045，China）

The UG、Geomagic Studio based on digital design and manufacturing，on the implementation scheme and the operation process are discussed in detail.With the reverse design process safety hammer as an example，the proposed"by the Geomagic Studio processing point of constructing the cloud characteristic curve，curved surface，and then by the concretescheme ofproduct Rapidformoverall structure surface and output processing".The research results show that using Geomagic Studio，Rapidform reverse design of products，greatly shorten the new product design and development cycle，more efficient and feasible，To accelerate the product development，creative design，the reliability of the simulation program of machining simulation output using UG.

Geomagic Studio；UG；reverse design；safety hammer

TP29

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.02.047

1002-6673（2015）02-125-02

2014-12-31

吳爽（1978-），女，講師，碩士。