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第五章 CAD/CAM技术的发展趋势 5.1 逆向工程技术 5.2 快速原型制造技术 5.3 虚拟制造技术 5.4 网络化制造技术 §5.1 逆向过程技术 概述 逆向工程的定义 逆向工程技术的研究对象 实物类 软件类 影像类 逆向工程技术的研究内容 研究流程 逆向工程的设计阶段 零件原型的数字化 从测量数据中提取零件的几何特征 零件原型的CAD模型重建 重建CAD模型的检验与修正 某型叶片的逆向工程建模实例 制定建模策略 榫头拉伸曲面重建 叶身蒙皮曲面重建 叶片CAD模型生成 §5.2 快速原型制造技术 概述 概念 优越性 快速性 适合成型复杂零件 高度柔性 高度集成化 分类 光固法 原理 特点 叠层法 原理 特点 §5.3 虚拟制造技术 概述 概念 分类 产品的虚拟设计技术 产品的虚拟制造技术 虚拟制造系统 虚拟现实技术 概念 基于虚拟现实技术的产品开发 “先进计算机图形交互应用系统” §5.4 网络化制造技术 概述 概念 关键技术 分布式网络通信技术 网络数据存取、交换技术 产品数据管理技术 协同工作技术 工作流管理 发展趋势 面向全球制造的开放式系统及集成平台 协作式开放制造集成网络基础结构 基于信息高速公路的数据库技术 设备重组和资源重用 * * 逆向工程(Reverse Engineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整已经没有CAD模型的情况 下，按照现有零件的模型，利用各种数字化技术及CAD技术重新构造原型的CAD模型的过程。 先进产品设备的实物本身 先进产品设备的图样、程序、技术文件等 先进产品设备的图片、照片或以影像文件形式出现的资料 分析所引进产品的设计指导思路、功能和原理方案分析、结构分析、形体尺寸分析、精度分析、材料分析、工作性能分析、造型设计分析、工艺分析、使用和维修分析等 通常采用三坐标测量机或激光扫描等测量装置来获取零件原型表面点的三维坐标值。 按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原型所具有的设计与加工特征。 将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接获取零件原型表面的CAD模型。 采用根据获得的CAD模型重新加工出样品的方法来检验重建的模型是否能满足使用要求。对不满足的产品重复以上过程，直至达到零件的设计要求。 某发动机的叶片，采用激光测量设备采集数据点40712个，数据点包围盒大小为5.3×2.6×10.3 由CAD系统设计出零件的计算机三维曲面或实体模型，根据工艺要求，按照一定的厚度对CAD模型进行分层，生成二维平面信息，再将分层后的数据进行一定的处理，输入加工参数，生成加工代码，利用数控装置精确控制激光束的运动，在当前工作层上扫描出切片的截面形状，再移动工作台，铺上新的一层成行材料，如此一层层地加工，直至整理零件加工完毕。 精度高、表面质量好、原材料的利用率将近100%。但制造材料较脆，加工零件时需要制作支撑，材料在固化过程中伴有收缩，导致零件变形。 无需支撑，激光只作轮廓扫描，无需作填充扫描，制造效率高，运行成本低。缺点是材料利用率低，表面粗糙度不好。 连杆模具的快速原型制造实例 以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验到使用整个生命周期的模拟和仿真。 虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实，又称假想现实，意味着“用电子计算机合成的人工世界”。从此可以清楚地看到，这个领域与计算机有着不可分离的密切关系，信息科学是合成虚拟现实的基本前提。 针对某一市场需要，利用以因特网为标志的信息高速公路，灵活而迅速地组织社会制造资源，把分散在不同地区的现有生产设备资源、智力资源和各种核心能力，按资源优势互补的原则迅速地组成一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体——网络联盟企业，以便快速推出高质量、低成本的新产品。 行为主体——网络联盟 *