汽艇发动机壳体的反求与模具设计

摘要

逆向工程是数字化产品开发方法之一，它极大地缩短了产品的开发周期，提高了产品精度，是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。 目前逆向工程的重要研究领域主要集中在两大方面，一是逆向工程集成系统的研究，主要内容集中在逆向工程各个环节的集成，通用软件的开发；另外一方面是对逆向工程中的关键技术的研究，包括数据获取、数据处理以及三维模型重建。数据获取是逆向工程的前提和基础，数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响后期模型重构的质量，实体模型重建是逆向工程的最终环节。本文的研究范畴集中于数据处理与模型重建。 本文主要是将逆向工程技术应用于形状复杂汽艇发动机部件，通过对外形复杂的汽艇发动机部件进行三维数据测量，数据处理得出产品CAD模型。首先阐述了逆向工程中数据获取的规划和方法，对不同的点云形式作了分析和比较，阐明了本文的研究对象是散乱数据点云；其次对数据处理中的几大关键技术作了分析和研究，包括散乱点云的拓扑关系建立，多视点云的对齐，散乱点云数据的噪声点去除，扫描线点云的精简等等。接着，详细介绍了运用反求软件Imageware完成汽艇发动机部件的曲面重构，并分析了操作中解决的问题。最后，通过对浇注系统，成型零件，抽芯机构以及推出机构的设计完成壳体零件的模具设计。在总结前人的研究经验基础上，本文提出了自己的创新点，包括：采用八叉树作为数据分割的方法，建立散乱点云的拓扑结构，加速邻域搜索，通过邻域搜索来去除噪声点；提出扫描线点云数据精简方法；通过编制程序，完成了读入点云数据，平移，旋转和放大缩小数据点云。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2逆向工程的概念

1.3逆向工程的应用

1.4逆向工程的研究现状

1.5逆向工程关键技术

1.6课题来源及任务分析

1.6.1课题来源及意义

1.6.2主要研究工作

1.7本章小结

第二章数据采集技术

2.1引言

2.2数据测量方法

2.3测量方法分析比较

2.4数据测量规划

2.5测量数据分析

2.6本文的数据点获取

2.7本章小结

第三章数据处理关键技术

3.1引言

3.2数据处理中的关键技术简介

3.2.1数据点的拓扑关系重建

3.2.2多视点云的对齐

3.2.3误差点的识别和去除

3.2.4数据精简

3.2.5数据分块

3.3点云的误差点的识别与去除

3.3.1扫描线点云的误差点的识别与去除

3.3.2散乱点云的误差点的识别与去除

3.4散乱数据处理模块的设计与实现

3.4.1引言

3.4.2 OpenGL图形库

3.4.3主要模块的设计与实现

3.5本章小结

第四章基于Imageware的汽艇发动机壳体部件反求造型

4.1 Imageware

4.1.1 Imageware简介

4.1.2 Imageware的优点

4.1.3使用Imageware的一般流程

4.2点云处理过程

4.3数据分块与曲面重构

4.3.1点云数据的分块

4.3.2曲面重构

4.4硅胶在逆向工程中的应用

4.5 Imageware使用中的一些问题

4.5.1光滑拼接曲面

4.5.2缺损点云的曲面重构

4.5.3 Imageware软件使用的关键点

4.6本章小结

第五章汽艇发动机壳体的模具设计

5.1零件分析

5.2压铸模具总体设计

5.3分型面的选择

5.4浇注系统设计

5.5压铸模具成型零件设计

5.6压铸模具结构零件设计

5.7抽芯机构设计

5.8推出机构设计

5.9模具装配图

5.10本章小结

第六章总结与展望

6.1本文的主要工作和贡献

6.2论文存在不足以及后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文