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第十章模具CAD/CAM中的新技术§10.1逆向工程（RE）与数控测量技术在新产品的开发过程中可能经常遇到以下情况：1用户有时给出实物模型，例如粘土或泡沫塑料造型。或产品仿制只有实物模型。2有可能CAD模型好看，但实际生产出的产品不好看，需要进行实物造型并修改。3对复杂曲面或艺术模型，CAD造型困难。解决以上问题需要用到一项新的技术——逆向工程技术。逆向工程（RE）是从实物模型到CAD模型的技术。逆向工程分两个步骤，模型数据采集和曲面重建。①模型数据采集由计算机控制三坐标测量仪对实物模型表面捎描，记录下实物表面特征点的坐标，并存储为数据文件。②曲面重建由软件读入点坐标，自动生成特征曲线和光滑曲面，从而生成CAD模型，以便于后续的CAE及CAM工作。三坐标数控测量仪：三坐标数控测量仪是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。它由测量机主体、测量系统、控制系统和数据处理系统组成。三坐标数控测量仪三坐标数控测量仪三坐标数控测量机常见结构形式测头是测量系统主要部件测头有：机械接触式测头、电气接触式测头和光学非接触式测头等。激光测头测量精度最高，其次是光学衍射式测头，机械接触式测头测量精度较差。按测量精度可分为两类：一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于精密测量，分辨力一般为0.5μm～2μm；另一类为生产型，一般放在生产车间，用于生产过程测量，分辨率一般为5～10μm。逆向工程的应用：1、新产品的开发和产品的改型设计；2、产品仿制；3、质量检验；4、快速零件原型制造。课本150页§10.2快速成型技术在新产品的开发过程中，为了使设计者能很快的对新产品进行设计评价、功能验证、可制造性、可装配性验证等，一般需要进行产品的单件生产，实际装配，以进行外形、功能等各方面的检测，及时发现问题；或新产品需要生产非功能性样件。在此要求下，于80年代后期发展起来快速成型(RP)技术。快速成型(RapidPrototyping简称RP)技术是从CAD模型到实物模型的技术快速成型技术是在计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机数字控制、激光技术和新材料的基础上发展起来的一种新的制造技术。Rp技术原理：Rp技术的成型原理与传统成型（如去除成型、受迫成型）方法不同，它采用材料增长的方法进行零件成型。RP具体的方法是：依据零件的三维CAD模型，在高度方向上对CAD模型进行离散化，得到各层截面的二维轮廓形状。然后在RPM成型设备上，顺序加工各片层，并按序层层结合，快速堆积制作出所要求的三维实体零件。液态光敏树脂选择性固化SLA(StereoLithographyApparatus)堆积成型过程具体是通过采用黏结、熔结、聚合作用或化学反应等手段，逐层地或固化树脂、或切割薄片、或烧结粉末、或材料熔覆、或材料喷洒等方式来实现的。RPM技术经过近20多年的发展，已有多种成熟的RPM技术用于实际生产，可以加工多种非金属和金属材料。其中最典型的有以下几种：液态光敏树脂选择性固化丝状材料选择性熔覆薄型材料选择性切削粉末材料选择性烧结从各种RPM技术的过程都包括CAD模型建立、前处理(如生成STL文件格式，将模型分层切片等)、快速原型制作和后处理(如去除支架、清理表面、固化处理等)等四个步骤。快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性:（1）产品制造过程几乎与零件的复杂性无关（“分层制造，逐层叠加”），可实现自由制造，这是传统方法无法比拟的。（2）产品的单价几乎与批量无关（不需准备任何刀具、模具及工装夹具），特别适合于新产品的开发和单件小批量零件生产。（3）由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作。快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性:（4）无切割、噪音和振动等，有利于环保。（5）整个生产过程自动进行，与CAD模型具有直接的关联，所见即所得，可随时修改，随时制造。（6）与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。§10.3高速加工（HSM）技术高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。高速加工主要特征是：高的切削速度高的进给速度高的加工质量其加工效率比传统的切削加工要高几倍，甚至十几倍。高速加工是一个系统工程，它需要各个方面的配合以形成完整的高速切削工艺，如数控机床、切削刀具、冷却润滑介质和CAD/CAM系统等等。1976年美国的Vought公司研制了一台高速铣床，最高转速达到了20000rpm。现在高速机床从单一的高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床、磨床乃至各种高速加工中心等。日本日立精机的HG400III型加工中心主轴最高转速达36000~40000r/min，工作台快速移动速度为36～40m/min。采用直线电机的美国Ingersoll公司的HVM800型高速加工中心进给移动速度为60m/min。高速加工（HSM）的优点如下：（1）高速加工提高了模具加工的速度对于精加工，从材料去除速度而言，高速加工比一般加工快四倍以上。（2）高速加工可获得高质量的加工表面因高速精加工采取了极小的进给量与切深，故可获得很高的表面质量，有时甚至可以省去钳工修光的工序。（3）简化了加工工序传统铣削加工只能在淬火之前进行，淬火造成的变形必须要经手工修整或采用电加工最终成形。现在则可以通过高速加工完成，省去了电极材料、电极加工编程及加工，以及电加工过程所需所有费用。节省了部分加工或手工修整工艺。减少人工修光时间，工艺得到简化。（4）使模具修复过程变得更加方便模具在使用过程中往往需要多次修复，以延长使用寿命，过去主要是靠电加工来完成，如果采用高速加工可以更快地完成该工作，而且可使用原NC程序，无需重新编制，能做到加工精确无误。§10.4虚拟制造技术虚拟制造技术——以计算机仿真技术为前提，对产品的设计、制造、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期的模拟和仿真。目的：在产品的设计阶段就预测出产品性能和产品制造技术，可制造性，从而更有效、更经济、更柔性灵活的组织生产，优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化虚拟制造技术按其功能可划分为：1．产品的虚拟设计技术。面向产品的原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测。虚拟设计以优化产品的性能、成本为目标。2．产品的虚拟制造技术。面向产品制造过程，检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性，以优化制造工艺、保证制造质量、降低制造成本为目标。3．虚拟制造系统。着重于生产过程的规划、组织管理、资源调度。对物流、信息流、资金流、能源流等的建模、仿真与优化。如虚拟企业、虚拟研发中心等。现实制造系统与虚拟制造系统