基于逆向工程与快速成型的轮胎花纹块模具制造技术

摘要

激烈的市场竞争造成产品向小批量、多元化、生命周期短的趋势发展。快速成型技术可以缩短产品试制及单件小批量制造周期;而逆向工程可以在吸收已有技术的基础上，对产品进行仿制和优化设计，从而缩短产品设计周期。将二者结合起来，应用在模具制造业，可使模具设计周期缩短40％，制造周期缩短1/3。
　　本文针对轮胎花纹块模具提出了一种基于逆向工程与快速成型技术的制造方法。使用三维扫描设备采集轮胎表面的点云数据，根据数据逆向设计出高精度轮胎三维模型，再根据模型正向设计出轮胎花纹块模具。使用热固性铸造用覆膜砂作为成型材料，结合快速成型技术叠层制造模具砂型，再结合重力铸造技术得到高精度模具毛坯（坯件尺寸公差等级CT可达7-8级）。坯件经少量机加工和打磨处理，即可满足模具的尺寸精度和表面质量要求。
　　本文以40.00R57工程巨型轮胎为例，详细分析了从轮胎数据采集到花纹块模具设计的完整逆向流程。最终逆向得到的轮胎数模与原始点云数据比较，最大绝对误差为±2.5mm，最大相对误差为±0.7‰。通过对比的方式，详细说明基于SLS法和PIRP法制作花纹块模具铸型（缩比0.4倍）的工艺流程，同时对两种方法的工艺参数和部分关键技术进行了优化设计。最终得到的模具毛坯件尺寸公差等级达到CT7～8级，表面粗糙度Ra达到12.5-25μm。
　　该模具制造技术为轮胎模具制造业提供了一种新思路，并且使用该技术制作的某型号轮胎花纹块模具已成功应用于实际生产。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外制造现状

1．3 逆向工程技术

1．3．1 逆向工程的基本概念

1．3．2 逆向工程的关键技术

1．3．3 逆向工程的应用领域

1．4 快速成型技术

1．4．1 快速成型的基本概念

1．4．2 快速成型的基本原理

1．4．3 快速成型的分类

1．4．4 快速成型的应用领域

1．5 快速模具技术

1．5．1 快速模具的基本概念

1．5．2 快速模具的分类

1．5．3 快速模具的发展趋势

1．6 课题研究内容

2 基于逆向工程的轮胎花纹块模具设计

2．1 轮胎数据采集

2．1．1 待测轮胎的尺寸与特点

2．1．2 测量设备与测量原理

2．1．3 测量方案规划

2．2 数据预处理

2．2．1 剔除误差点

2．2．2 点云数据滤波

2．2．3 点云数据精简

2．3 数据分割

2．4 曲面重构与精度评价

2．4．1 轮胎花纹曲面重构

2．4．2 轮胎胎面重构

2．5 实体模型重构

2．6 花纹块模具设计

2．7 本章小结

3 基于SLS法的花纹块模具制造技术

3．1 成型设备与材料

3．2 SLS法基本原理

3．3 总体技术路线

3．3．1 设计模具铸造方案

3．3．2 生成加工数据

3．3．3 制作模具铸型

3．3．4 后处理铸型

3．3．5 浇注毛坯及质量评价

3．4 技术路线评价

3．5 本章小结

4 基于PIRP法的花纹块模具制造技术

4．1 成型设备与材料

4．2 PIRP法成型原理及特点

4．3 总体技术路线

4．3．1 设计模具铸造方案

4．3．2 生成加工数据

4．3．3 制作模具铸型

4．3．4 后处理铸型

4．3．5 浇注毛坯及质量评价

4．4 技术路线评价与对比

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢