风扇叶片的逆向建模与快速制造(附件)
摘 要风扇叶片的逆向设计与制造主要分两个方面：一方面是对风扇叶片进行逆向工程设计；还有一方面就是对其快速成型。风扇叶片的逆向设计,首先是用三坐标测量仪对风扇叶片进行点采集，然后选择UG软件来完成风扇叶片的造型；再对叶片进行后期调整，最后对其运用快速制造技术，制造出一个相似的风扇叶片。总之，风扇叶片经过点采集—点云处理—曲面生成—后期处理—快速制造，完成风扇叶片的逆向设计与制造。将逆向工程与快速制造相结合，来完成风扇叶片的生产和再制造，配合快速成型机，不仅能达到精度和质量要求，而且产品的开发周期被大大缩短，不管是效率上，还是性能上，都大大提高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2选题目的及意义 1
1.3 研究现状 2
1.4 课题研究内容 2
第二章 总体方案的设计 3
2.1总体方案的确定 3
2.2 风扇叶片模型点采集方案 3
2.2.1 三坐标测量仪 3
2.2.2三坐标测量仪的选择 4
第三章 风扇的逆向造型 6
3.1 叶片点云采集 6
3.2 叶片制作 7
3.2.1 叶片模型点云处理（1） 8
3.2.2 叶片模型点云处理（2） 9
3.3 扇芯制作 11
3.4 零件组装 13
第四章 快速成型 15
4.1快速成型介绍 15
4.2快速成型过程 15
4.3快速成型成果 15
4.4快速成型后处理 16
结束语 17
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1引言
从上个世纪40年代电脑的诞生，标志着信息化时代的来临，科技信息文化信息在这条高速公路上快速传播，知识产生知识，人们从信息公路上获取已有的科技并不断创新。随着人们的生活水平的提高，对产品的要求也越来越高，传统的生产模式单一品种大批量生产已经越来越少，个性化产品，DIY产品被更多的人所需求，所以不断的获取新的知识技术成了现
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
如今的生存之道。事实证明，每个国家或多或少都有技术引进的现象，这不仅提高了本国的消费水平，而且提高了本国的技术水平。技术引进的目的还存在于技术创新，人们的探究的欲望是不会停止的，所以越来越多的新技术通过原有的技术创新改造。这种技术创新大多都是通过逆向工程而实现的，这种方式大大缩短了产品的开发周期，也符合现在的制造观念。因此，各个国家都非常重视逆向工程的研发及应用。
1.2选题目的及意义
跨入二十一世纪，人民的生活水平有了显著的提高，传统的产品生产模式已经跟不上市场的发展需求。中国是个制造大国，传统的生产模式从邓小平改革开放以来，就被沿用至今，虽然制造业对我国的经济发展起到关键作用，但是光光凭借制造而不是创造的话，中国依然只能是发展中国家，“中国制造”已经不是一个陌生的词语，可以说世界各地都能随处可见，可是如果没有自己的创新产品，终将很难打破现今的国际经济形势。由此可知，创新技术，研究专利，推陈出新，从国外的先进技术取其精华，发展新技术，是我国现在发展的重要任务。运用逆向技术，可以直接从国外的先进科技产品上通过数据分析，参数设置，模型探究等手段，得到一些我们可以获取的知识，并且运用这些先进的知识科技创造出更为人所赞叹的技术。通过这样的方法，可以快速跟上发达国家的经济科技水平，在当今弱肉强食的世界上，获取自己的一杯羹。只有技术先进了，不管是经济上，还是军事上，才能得到快速发展，增强国家的实力！
产品的设计之初，传统的是正向设计，随着科技发展，逆向技术也成为与正向技术一起发展制造的重要方法，两者是完全不同设计制造方法。正向设计是从无到有的设计生产过程，而逆向工程是从现有的产品中，通过UG、CAXA、Solid Works等各种建模软件，得到CAD模型，再通过3D打印技术、数控车床铣削技术等复制出一个从外形到主要参数都近乎相同的实物模型。逆向工程的发展意义主要有两方面：从研究的角度上看，它是现在设计发展的必然趋势，也是最直接获得参数数据的方式方法之一。另一方面，从制造开发的角度上看，虽然现在的计算机技术已经被普遍运用，但是由于各种原因，并不是一开始就开始使用的计算机辅助设计模型制造，仿真技术就是逆向工程的发展基础，近年来，科技发展使逆向工程技术不断提高，逆向工程成为产品开发和改进的一个重要部分。
1.3 研究现状
20世纪80年代日本名古屋工业研究所和美国UVP公司、美国3M公司提出了逆向工程技术（RE）并开始研制开发。并在一些重要的国际会议上，提出了逆向工程这个概念，从此逆向工程真正被世人所了解接受。各国纷纷成立了各自的逆向工程研究部门，这个时候与之发展的还有相关的制造部门和软件开发公司。目的就是加快逆向工程技术的发展，再加上这项科技的发展前景和意义非常，所以得到了很多教育科研机构，政府机构，科技爱好者的大力支持，无形之中形成了强大的逆向工程研究集体，这个逆向工程的发展创造了很好的空间。国外逆向工程的快速发展体现在两个方面，一方面在于测量设备方面：日本、英国、德国、美国等国家的三坐标测量机和三维扫描技术非常先进，应用广泛。比如德国COM公司生产的ATOS扫描仪，精度达到0.01mm,可随意绕零件移动、转动，非常灵活。主要用于汽车、模具等造型；还有一方面在于数据处理软件方面，即通过一系列操作得到质量优美的曲线、曲面，并通过标准数据格式将曲线、曲面传输给CAD/CAM软件，再完成最终的造型。代表性的有美国的Imageware、英国的CopyCAD、德国的NX等等。
由于我国的特殊历史背景，我国对逆向工程的研究和国外比起来起步比较晚。经费投入也不够多，创新性的研究更少。直到改革开放时期，逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。国内从事测量机设备的企业也比较少，没有国外那么先进。而数据处理方面则是主要集中在高等学府如：清华大学、浙江大学、南京航天航空大学等。现在没有开发出稳定的专业化软件来处理点云数据，现在由国内逆向工程领域人士参与开发的逆向工程软件有QuickFrom。形式比较单一，需要时间和政府来扶持逆向工程技术的推广和发展。中国的逆向工程研究与发展还需要经历漫长的路程。
1.4 课题研究内容
本课题为以风扇叶片为研究对象，研究了各类实物测量方法，运用测量仪对风扇的数据进行采集。以ug为软件平台，对数据处理，曲面重构，实物反求的关键技术，运用合适的造型方法，重构出风扇的自由曲面。步骤分为：
风扇叶片几何形状数据的获取。分析比较逆向工程中常见的数据测量方式，选择合适的测量设备；对风扇数据采集方式进行规划，运用扫描仪和Power INSPECT软件获得其实物的测量数据。
数据处理。通过三角网格对数据进行处理，得到了需要的测量数据。
应用UG软件对数据处理后的叶片坐标进行布尔运算，重新造型，得到叶片的自由曲面。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2选题目的及意义 1
1.3 研究现状 2
1.4 课题研究内容 2
第二章 总体方案的设计 3
2.1总体方案的确定 3
2.2 风扇叶片模型点采集方案 3
2.2.1 三坐标测量仪 3
2.2.2三坐标测量仪的选择 4
第三章 风扇的逆向造型 6
3.1 叶片点云采集 6
3.2 叶片制作 7
3.2.1 叶片模型点云处理（1） 8
3.2.2 叶片模型点云处理（2） 9
3.3 扇芯制作 11
3.4 零件组装 13
第四章 快速成型 15
4.1快速成型介绍 15
4.2快速成型过程 15
4.3快速成型成果 15
4.4快速成型后处理 16
结束语 17
致 谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1引言
从上个世纪40年代电脑的诞生，标志着信息化时代的来临，科技信息文化信息在这条高速公路上快速传播，知识产生知识，人们从信息公路上获取已有的科技并不断创新。随着人们的生活水平的提高，对产品的要求也越来越高，传统的生产模式单一品种大批量生产已经越来越少，个性化产品，DIY产品被更多的人所需求，所以不断的获取新的知识技术成了现
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
如今的生存之道。事实证明，每个国家或多或少都有技术引进的现象，这不仅提高了本国的消费水平，而且提高了本国的技术水平。技术引进的目的还存在于技术创新，人们的探究的欲望是不会停止的，所以越来越多的新技术通过原有的技术创新改造。这种技术创新大多都是通过逆向工程而实现的，这种方式大大缩短了产品的开发周期，也符合现在的制造观念。因此，各个国家都非常重视逆向工程的研发及应用。
1.2选题目的及意义
跨入二十一世纪，人民的生活水平有了显著的提高，传统的产品生产模式已经跟不上市场的发展需求。中国是个制造大国，传统的生产模式从邓小平改革开放以来，就被沿用至今，虽然制造业对我国的经济发展起到关键作用，但是光光凭借制造而不是创造的话，中国依然只能是发展中国家，“中国制造”已经不是一个陌生的词语，可以说世界各地都能随处可见，可是如果没有自己的创新产品，终将很难打破现今的国际经济形势。由此可知，创新技术，研究专利，推陈出新，从国外的先进技术取其精华，发展新技术，是我国现在发展的重要任务。运用逆向技术，可以直接从国外的先进科技产品上通过数据分析，参数设置，模型探究等手段，得到一些我们可以获取的知识，并且运用这些先进的知识科技创造出更为人所赞叹的技术。通过这样的方法，可以快速跟上发达国家的经济科技水平，在当今弱肉强食的世界上，获取自己的一杯羹。只有技术先进了，不管是经济上，还是军事上，才能得到快速发展，增强国家的实力！
产品的设计之初，传统的是正向设计，随着科技发展，逆向技术也成为与正向技术一起发展制造的重要方法，两者是完全不同设计制造方法。正向设计是从无到有的设计生产过程，而逆向工程是从现有的产品中，通过UG、CAXA、Solid Works等各种建模软件，得到CAD模型，再通过3D打印技术、数控车床铣削技术等复制出一个从外形到主要参数都近乎相同的实物模型。逆向工程的发展意义主要有两方面：从研究的角度上看，它是现在设计发展的必然趋势，也是最直接获得参数数据的方式方法之一。另一方面，从制造开发的角度上看，虽然现在的计算机技术已经被普遍运用，但是由于各种原因，并不是一开始就开始使用的计算机辅助设计模型制造，仿真技术就是逆向工程的发展基础，近年来，科技发展使逆向工程技术不断提高，逆向工程成为产品开发和改进的一个重要部分。
1.3 研究现状
20世纪80年代日本名古屋工业研究所和美国UVP公司、美国3M公司提出了逆向工程技术（RE）并开始研制开发。并在一些重要的国际会议上，提出了逆向工程这个概念，从此逆向工程真正被世人所了解接受。各国纷纷成立了各自的逆向工程研究部门，这个时候与之发展的还有相关的制造部门和软件开发公司。目的就是加快逆向工程技术的发展，再加上这项科技的发展前景和意义非常，所以得到了很多教育科研机构，政府机构，科技爱好者的大力支持，无形之中形成了强大的逆向工程研究集体，这个逆向工程的发展创造了很好的空间。国外逆向工程的快速发展体现在两个方面，一方面在于测量设备方面：日本、英国、德国、美国等国家的三坐标测量机和三维扫描技术非常先进，应用广泛。比如德国COM公司生产的ATOS扫描仪，精度达到0.01mm,可随意绕零件移动、转动，非常灵活。主要用于汽车、模具等造型；还有一方面在于数据处理软件方面，即通过一系列操作得到质量优美的曲线、曲面，并通过标准数据格式将曲线、曲面传输给CAD/CAM软件，再完成最终的造型。代表性的有美国的Imageware、英国的CopyCAD、德国的NX等等。
由于我国的特殊历史背景，我国对逆向工程的研究和国外比起来起步比较晚。经费投入也不够多，创新性的研究更少。直到改革开放时期，逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。国内从事测量机设备的企业也比较少，没有国外那么先进。而数据处理方面则是主要集中在高等学府如：清华大学、浙江大学、南京航天航空大学等。现在没有开发出稳定的专业化软件来处理点云数据，现在由国内逆向工程领域人士参与开发的逆向工程软件有QuickFrom。形式比较单一，需要时间和政府来扶持逆向工程技术的推广和发展。中国的逆向工程研究与发展还需要经历漫长的路程。
1.4 课题研究内容
本课题为以风扇叶片为研究对象，研究了各类实物测量方法，运用测量仪对风扇的数据进行采集。以ug为软件平台，对数据处理，曲面重构，实物反求的关键技术，运用合适的造型方法，重构出风扇的自由曲面。步骤分为：
风扇叶片几何形状数据的获取。分析比较逆向工程中常见的数据测量方式，选择合适的测量设备；对风扇数据采集方式进行规划，运用扫描仪和Power INSPECT软件获得其实物的测量数据。
数据处理。通过三角网格对数据进行处理，得到了需要的测量数据。
应用UG软件对数据处理后的叶片坐标进行布尔运算，重新造型，得到叶片的自由曲面。
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