夹持机构逆向创新设计与制造
目录
引言 5
一、 逆向工程的概述 6
(一) 逆向工程技术要点 6
(二) 逆向工程的技术路线 7
二、 部件结构分析和设计目标 8
(一) 结构分析 8
(二) 设计目标 9
三、 数据采集与逆向建模 10
(一) 数据采集 10
(二) 数据处理与优化 13
(三) 零件的逆向建模 14
四、 逆向建模精度检测 18
(一) 整体精度对比检测 18
(二) 关键尺寸精度对比检测 19
五、 部件结构创新设计 20
(一) 创新原理 20
(二) 机构设计要求 20
(三) 创新设计思路 20
(四) 虚拟装配验证 21
(五) 创新设计结果 22
六、 关键零件的工艺与加工 23
(一) 加工装备 23
(二) 传动零件 23
(三) 夹片零件 24
(四) 零件的精度检测 27
七、 装配验证 27
八、 项目结论 28
参考文献 29
总结 30
致谢 31
附件1 夹片零件的部分加工程序 32
引言
工业产品数字化设计与制造可以缩短产品的设计开发周期，提高生产效率，增强经济竞争力。此次赛项是关于某型产品夹持器零件的数据采集、再设计、样件加工与装配。夹持器是夹住物体进而操控物体的设备。它能够在执行某些动作的同时夹住和松开物体。夹持器夹持工件时应保证被夹工件在移动、停留和装入过程中，应完全松开。另外它还应保证工件夹持姿态再现几何偏差在给定的公差带内。
这些将需要运用到我在学校所学的专业知识并进行一些拓展，做到理论与实践相结合，在这过程中自身的技能也能得到提升。
逆向工程的概述
逆向工程技术要点
传统产品的开发实现通常是从概念设计到图样再到产品，被称为正向设计或顺向工程。刚好与逆向工程的设计原理相反，逆向工程是从零件原型到图样，在加工制造 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
。目前逆向工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。近年来随着生物和材料技术的发展，逆向技术也开始应用于人工生物骨骼等医学领域。
逆向工程的核心技术为数据采集、数据处理、逆向建模。
数据采集
数据采集是提取物体的表面三维坐标数据，是逆向工程工作流程的第一步。目前数据采集设备分为接触式和非接触式两种，接触式测量设备主要包括三坐标测量机及关节臂式测量机。三坐标测量机应用广泛测量精度高，重复性好，不受物体表面颜色反光特性影响。但其柔性差，效率低。非接触式设备中激光扫描应用最为广泛，它可以灵活，快捷的获取高精度的点云数据，可以对一些表面柔软易变形的物体进行测量。
在激光扫描采集中有贴点扫描和利用转盘拼接扫描，贴点扫描通过3个标志点进行过渡，扫描的点云数据较为完整精度高。但对贴标志点的位置有要求，标志点不能贴成一条直线，标志点贴在较为平坦的区域，还要保证在过渡中有至少3个公共点。扫描中会把标志点提取出来，增加后期的处理步骤。利用转盘拼接扫描能够方便快捷的提取出点云数据。但它需要扫描两个文件，将两个点云数据进行拼接增加了后续的处理工作，拼接后的点云数据精度较低。
数据处理
对采集到数据进行预处理，因为激光扫描会提取大量的点云数据，需要对这些点云进行精简。通过“曲率”“体外孤点”“减少噪音”等让平坦区域的点数较少，在特征部分区域的点数较多。然后将点云转化为三角形面片，面片质量的好坏会影响到后期建模，所以需要对面片进行删除钉状物，去除特征，填孔的处理。
逆向建模
通过对物体机构的分析，将面片分成多个区域，分别对这些区域进行曲面创建，曲面创建主要有两种形式一种是点线面构造，一种是基于三角面片构造。通过提取特征线来对曲面进行构造，它可以通过调节点和线来控制曲面的走势。但对于复杂曲面的构建效率太低，与面片重合的精度会就低。由三角面片构建的曲面，效率高，与面片的重合精度高。但不好控制曲面的走势。通过连接和剪切将面连接起来构建成三维模型。
逆向工程的技术路线
逆向工程是将已有产品模型转化为工程设计模型和概念模型。逆向工程可有效改善技术水平，提高生产率，增强产品竞争力，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。它可以为提高工程设计及加工分析的质量和效率提供充足的信息，并可以结合计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助工程（CAE）/计算机辅助制造（CAM）对产品进行设计服务。利用3D数字化测仪器，准确、快速的提取轮廓坐标，经曲面建构、编辑和修改后，传至一般的CAD/CAM系统，再通过CAM产生的加工路径，批量生产产品如下图所示。
/图11 逆向工程的技术路线
部件结构分析和设计目标
结构分析
根据提供夹持机构的部分零件，简化支架、夹片1和夹片2零件进行创新设计，最终组装成夹持机构。简化支架上有两个沟槽底部有一个圆孔，圆孔与动力输入轴配合为夹片的运动提供动力，沟槽是起导向作用需要对夹片零件进行创新设计让其在简化支架的沟槽内滑动。夹片1夹片2零件是靠夹持面来夹持物体，所以夹片1和夹片2在简化支架中的位置方向是夹持面垂直沟槽方向。还需要设计一个传动件，传动件与简化支架底部配合并且能够连接夹片1和夹片2零件，让两个夹片零件能够相互运动。简化支架、夹片1、夹片2如下图21、22、23所示。
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