基于逆向工程的失效模具快速修复方法及数值模拟

摘要

模具在长期的服役使用过程中，表面经过不断磨损会造成模具表面破损。由于一些进口的精密模具没有原始的CAD图纸与模型，严重磨损后只能选择报废处理，这样就增加了生产成本，降低生产效率。本文提出一种新的加工工艺在没有失效模具的原始模型基础上，使用逆向工程技术实现对失效模具的快速修复。
　　针对失效模具破损区域与失效模具整体的零件外形，采用3D CaMega光学扫描仪对失效模具进行扫描。通过将逆向点云处理软件与Geomagic Design X相融合共同完成了曲面重构与失效模具模型的建立。通过Marc软件进行模拟修复，获得模拟修复结果。
　　本文通过H13失效模具镶块进行预处理后，在点云获取与处理阶段，分析其失效形式，确定扫描方式，对失效模具表面喷涂显影剂，基于数字化扫描仪3D CaMega对失效模具分两部分进行扫描获取精确的点云数据。使用Geomagic Studio点云处理软件对两部分点云进行拼接、去除杂点、降噪、顺滑等处理。在重构阶段将处理好的点云导入重构软件Geomagic Design X中，通过对点云数据的领域划分、重构区基准建立、3D面片建立、实体特征建立等操作获取失效模具CAD模型以及失效磨损区域CAD模型。通过对失效模型与原始模型进行布尔求差获取待修复区域。在修复阶段由于重构出的模型数据较大无法直接进行Marc模拟修复，采用先将模型数据导入到有限元分析软件Dynaform中进行网格划分，尤其对待修复区域进行精细的网格划分，然后再导入到Marc中进行有限元模拟修复。
　　本文采用先进的三维扫描技术，获得精确的失效模具点云数据，优化了点云处理手段。通过逆向工程技术，在没有原始模型的基础上，获取了待修复区域的原始模型，实现了失效模具修复量的准确控制，优化了失效模具快速三维修复工艺。通过Marc软件进行模拟修复，模拟结果得出，修复的失效模具表面存在变形现象，通过对数据的分析可知，修复后失效模具表面变形量比较小，修复精度较高，能满足生产需要。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 逆向工程相关技术概括

1．1．1 逆向工程简介

1．1．2 逆向工程国内外研究现状

1．1．3 逆向工程相关应用介绍

1．2 重构技术的研究现状

1．2．1 数据采集方法

1．2．2 点云数据处理技术

1．2．3 数字化曲面研究现状

1．3 课题的主要研究内容

第2章 失效模具的扫描及数据处理

2．1 模具修复的经济与技术性分析

2．1．1 模具修复经济性

2．1．2 模具修复技术性

2．2 三维扫描设备选用及介绍

2．2．1 三维扫描现状

2．2．2 三维扫描设备选用

2．3 失效模具的扫描过程

2．3．1 扫描零件介绍

2．3．2 失效模具扫描前处理

2．3．3 失效模具扫描规划

2．3．4 对失效模具扫描

2．4 失效模具的数据处理

2．4．1 点云数据处理软件介绍

2．4．2 失效模具点云处理

2．5 本章小结

第3章 失效模具三维模型重构

3．1 逆向建模软件介绍

3．2 失效模具逆向建模过程

3．2．1 零件逆向建模思路

3．2．2 失效模具领域划分

3．2．3 建立坐标与基准平面

3．2．4 建立模型曲面面片

3．2．5 建立失效模具模型

3．3 原始模型获取

3．3．1 重构出原始模型

3．3．2 求出修复区域

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 软件特点简介

4．2．1 Dynaform软件的应用方式

4．2．2 Marc软件的应用方式

4．3 失效模具模拟前处理

4．3．1 综合运用各种软件流程

4．3．2 Dynaform网格处理

4．4 Marc模拟修复

4．4．1 失效模具材料属性

4．4．2 模拟参数设置

4．4．3 模拟结果分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢