模型飞机的逆向设计与数控加工(附件)【字数：7137】
摘 要逆向工程，是将已有产品模型转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上进行工程分析和创新设计的一种方法和应用技术。其结合数控加工是最近几年在机械制造业中新兴的一种产品制造的方法。模型飞机的逆向设计与数控加工以逆向工程技术为核心，用接触式三坐标测量仪对模型飞机进行数据点的采集，然后用UG工程软件对其进行框架的建模，对点云数据进行预处理后用拟合、投影等指令完成线的拟合，然后用拉伸、通过曲线网络等指令完成由线到面的构建，接着完成飞机的实体构造包括机身、机翼和机尾的缝合。将飞机的左半部分用镜像构造出来，再用CAM对模型进行数控模拟仿真加工。生成数控加工程序，最后使用数控机床完成实物的加工。 逆向工程在产品设计制造中的应用，加快了产品设计周期，促进了国民经济的发展和科学技术水平的提高。
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 1
1.4课题研究内容 2
第二章 总体方案设计 3
2.1方案的确定 3
2.2测量方法的选择 3
2.3数据点的采集 3
第三章 模型飞机凸模造型 4
3.1模型飞机的点云文件 4
3.2点拟合成线 5
3.3机身的构造 9
3.4机翼的构造 10
3.5机尾的构造 12
3.6机窗的构造 13
3.7曲面缝合 14
3.7.1细节处理 15
3.7.2 镜像 15
第四章 模型飞机加工 16
4.1粗加工 16
4.2半精加工 17
4.3精加工 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1引言
随着科学技术的发展，利用机械CAD/CAM进行正向设计已经得到很好的解决。但在很多特殊领域，如产品仿制、汽车设计等，利用常规的手段难以解决问题，逆向工程正是在这样的趋势下产生。逆向工程是一种把生产产品过程再现的技术，即对某一产品进行逆向的研究与分析，在这研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
究分析过程中得出该产品的外形特点、组织结构及技术参数等结论。在最开始的时候，逆向工程被人误认为是严重侵害别人的知识产权，其实不然。逆向工程反而保护知识产权者，如果怀疑某个公司侵权，可以利用逆向工程技术来寻找证据。逆向工程的过程通过CMMS、激光扫描仪等3D扫描技术测量实际物体的尺寸后经过CAD、CAM、CAE等软件构筑3D虚拟模型。
19世纪欧美国家开始研究逆向工程。1900年初期，各国投入大量财力进行逆向工程的研究并取得了丰硕的成果。逆向工程早期所采用的硬件设备是仿制加工设备，制造出来的物品质量参差不齐，后来有了接触式扫描设备，利用探针来获取物体外形，接着又有非接触式的扫描方法，使测量精度更加精确。
1.2选题目的及意义
逆向工程被广泛的运用到各个方面，小到单件、小批量零部件的制造，大到汽车、飞机等大型样件的生产，都需要利用逆向工程来完成，这不仅能提高生产效率，还能大大减轻人们工作的负担。一些企业在新产品的开发、外形设计、质量分析等方面也会用到逆向工程，从而大大缩短了产品的研发周期，降低了企业的成本和风险同时加快了产品的系列化转型，跟上了现代人们快节奏的生产步伐。随着我国科学技术的发展，对逆向工程的需求也越来越迫切，但是我国逆向工程远远落后世界领先水平，这也促使我国开始重视逆向工程技术。目前，世界在逆向工程领域比较好的国家有美国、日本等，而作为世界上最大的发展中国家同时也是制造大国，我国的逆向工程技术的探索之路任重而道远。
1.3研究现状
逆向工程技术于20世纪80年由美国MVP公司、美国3M公司和日本名古屋工业研究所联合提出并开始投入开发。一些重要的国际和国内会议上已经将逆向工程及其相关技术作为一个重要的课题。逆向工程技术是一种重要的研究开发和消化吸收的手段，它有利于研究人员快速消化吸收原有产品的优势，然后在原产品的基础上改进形成新产品，从而增强各国企业的生产竞争力。因此，各国都开始建造以逆向工程技术为核心的研究中心，成立了与逆向工程相关的设备制造公司，政府还大力支持材料供应商和相对应的软件公司，这样就形成了一个很大的集体。这对发展逆向工程技术提供了很好的外部环境和政策扶持。
相比于发达国家，我国逆向工程技术起步较晚，投入的经费很少，知道的创新型研究也很少，直到20世纪90年代中期，我国才开始投入经费，由此逆向工程才在我国得到快速发展与推广。但直到现在我国还没有开发出稳定的商业化软件，而在数据处理方面的软件研究现主要集中在高等院校如：清华大学、南京航空航天大学。在某些逆向工程尖端领域，我国还远远落后于发达国家。
1.4课题研究内容
研究的课题为模型飞机的逆向设计与数控加工，其中包括模型飞机数据点的采集，UG工程软件中建模过程和模型飞机整体的构造，在CAM系统中模拟数控仿真加工以及最后的实际加工操作。
研究方向为将逆向工程与数控加工技术相结合，来完成模型飞机的生产和再创造，配合高精密性的铣床或者数控加工中心，达到精度和质量要求并且缩短产品的开发周期，使产品的消化吸收和二次开发准确快捷。
第二章 总体方案设计
2.1方案的确定
根据逆向工程的原理，模型飞机的逆向设计及数控加工流程如下：产品模型（模型飞机）数据采集（三坐标测量仪）点云处理及曲面重构（UG9.0工程软件）数控编程与加工（CAM制造系统）新产品（模型飞机）。
2.2测量方法的选择
第一步采集数据点需要用三坐标测量仪通过探针对模型飞机的表面进行测量，而常用的测量方式有下面两种：
接触式测量：接触式测量是通过传感探针与被测量物品的接触而记录物品表面的坐标位置。在接触式测量中，可以人工对测量区域进行划分，使得在大曲面或表面起伏较大的区域获得更多的测量点，来达到提高测量精度的要求，然后在实体建模过程中根据曲面的特征点与特征线，减少了处理难度和工作量，但是缺点是人工测量效率较低。
非接触式测量：非接触式测量是通过光学、声学等基本原理，利用声波与被测物体碰撞产生回声的时间计算与声源点的距离。在非接触式测量时，大大减少了人工划分，整个被测物体表面迅速采集到大量的点，使得测量效率大大提升，但其测量的数据量也是非常庞大的，所以需要高性能的计算机设备。
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 1
1.4课题研究内容 2
第二章 总体方案设计 3
2.1方案的确定 3
2.2测量方法的选择 3
2.3数据点的采集 3
第三章 模型飞机凸模造型 4
3.1模型飞机的点云文件 4
3.2点拟合成线 5
3.3机身的构造 9
3.4机翼的构造 10
3.5机尾的构造 12
3.6机窗的构造 13
3.7曲面缝合 14
3.7.1细节处理 15
3.7.2 镜像 15
第四章 模型飞机加工 16
4.1粗加工 16
4.2半精加工 17
4.3精加工 19
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1引言
随着科学技术的发展，利用机械CAD/CAM进行正向设计已经得到很好的解决。但在很多特殊领域，如产品仿制、汽车设计等，利用常规的手段难以解决问题，逆向工程正是在这样的趋势下产生。逆向工程是一种把生产产品过程再现的技术，即对某一产品进行逆向的研究与分析，在这研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
究分析过程中得出该产品的外形特点、组织结构及技术参数等结论。在最开始的时候，逆向工程被人误认为是严重侵害别人的知识产权，其实不然。逆向工程反而保护知识产权者，如果怀疑某个公司侵权，可以利用逆向工程技术来寻找证据。逆向工程的过程通过CMMS、激光扫描仪等3D扫描技术测量实际物体的尺寸后经过CAD、CAM、CAE等软件构筑3D虚拟模型。
19世纪欧美国家开始研究逆向工程。1900年初期，各国投入大量财力进行逆向工程的研究并取得了丰硕的成果。逆向工程早期所采用的硬件设备是仿制加工设备，制造出来的物品质量参差不齐，后来有了接触式扫描设备，利用探针来获取物体外形，接着又有非接触式的扫描方法，使测量精度更加精确。
1.2选题目的及意义
逆向工程被广泛的运用到各个方面，小到单件、小批量零部件的制造，大到汽车、飞机等大型样件的生产，都需要利用逆向工程来完成，这不仅能提高生产效率，还能大大减轻人们工作的负担。一些企业在新产品的开发、外形设计、质量分析等方面也会用到逆向工程，从而大大缩短了产品的研发周期，降低了企业的成本和风险同时加快了产品的系列化转型，跟上了现代人们快节奏的生产步伐。随着我国科学技术的发展，对逆向工程的需求也越来越迫切，但是我国逆向工程远远落后世界领先水平，这也促使我国开始重视逆向工程技术。目前，世界在逆向工程领域比较好的国家有美国、日本等，而作为世界上最大的发展中国家同时也是制造大国，我国的逆向工程技术的探索之路任重而道远。
1.3研究现状
逆向工程技术于20世纪80年由美国MVP公司、美国3M公司和日本名古屋工业研究所联合提出并开始投入开发。一些重要的国际和国内会议上已经将逆向工程及其相关技术作为一个重要的课题。逆向工程技术是一种重要的研究开发和消化吸收的手段，它有利于研究人员快速消化吸收原有产品的优势，然后在原产品的基础上改进形成新产品，从而增强各国企业的生产竞争力。因此，各国都开始建造以逆向工程技术为核心的研究中心，成立了与逆向工程相关的设备制造公司，政府还大力支持材料供应商和相对应的软件公司，这样就形成了一个很大的集体。这对发展逆向工程技术提供了很好的外部环境和政策扶持。
相比于发达国家，我国逆向工程技术起步较晚，投入的经费很少，知道的创新型研究也很少，直到20世纪90年代中期，我国才开始投入经费，由此逆向工程才在我国得到快速发展与推广。但直到现在我国还没有开发出稳定的商业化软件，而在数据处理方面的软件研究现主要集中在高等院校如：清华大学、南京航空航天大学。在某些逆向工程尖端领域，我国还远远落后于发达国家。
1.4课题研究内容
研究的课题为模型飞机的逆向设计与数控加工，其中包括模型飞机数据点的采集，UG工程软件中建模过程和模型飞机整体的构造，在CAM系统中模拟数控仿真加工以及最后的实际加工操作。
研究方向为将逆向工程与数控加工技术相结合，来完成模型飞机的生产和再创造，配合高精密性的铣床或者数控加工中心，达到精度和质量要求并且缩短产品的开发周期，使产品的消化吸收和二次开发准确快捷。
第二章 总体方案设计
2.1方案的确定
根据逆向工程的原理，模型飞机的逆向设计及数控加工流程如下：产品模型（模型飞机）数据采集（三坐标测量仪）点云处理及曲面重构（UG9.0工程软件）数控编程与加工（CAM制造系统）新产品（模型飞机）。
2.2测量方法的选择
第一步采集数据点需要用三坐标测量仪通过探针对模型飞机的表面进行测量，而常用的测量方式有下面两种：
接触式测量：接触式测量是通过传感探针与被测量物品的接触而记录物品表面的坐标位置。在接触式测量中，可以人工对测量区域进行划分，使得在大曲面或表面起伏较大的区域获得更多的测量点，来达到提高测量精度的要求，然后在实体建模过程中根据曲面的特征点与特征线，减少了处理难度和工作量，但是缺点是人工测量效率较低。
非接触式测量：非接触式测量是通过光学、声学等基本原理，利用声波与被测物体碰撞产生回声的时间计算与声源点的距离。在非接触式测量时，大大减少了人工划分，整个被测物体表面迅速采集到大量的点，使得测量效率大大提升，但其测量的数据量也是非常庞大的，所以需要高性能的计算机设备。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/248.html
