逆向工程
定义
逆向工程是一种从产品得出设计的过程,是一种产品设计技术再现过程,即对一项目标产品进行逆向分析及研究,从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素,以制作出功能相近,但又不完全一样的产品。
使用设备
三维面扫描仪(抄数机)
三维面扫描仪,在南方地区通常称为抄数机,是借着扫描技术来测量工件的尺寸及形状等原理来工作。
组成部件
抄数机主要部件有以下两个:
- 投影仪:对扫描目标投影白光和十字校准线。
- 两侧摄像头:位于投影仪两侧的摄像头模仿人眼对目标进行扫描,将扫描到的数据输入到电脑软件中进行处理。
使用抄数机扫描目标
- 为待扫描目标贴上标定点,粘贴标定点的时候应注意粘贴位置应该随机而且足够覆盖整个目标,此外,因为粘贴标定点的地方不会被扫描,因此需要避开特征点。
- 校对抄数机与目标的距离,在计算机中控制投影仪投影出十字校准线,同时电脑中也调出标准十字校准线,调整抄数机的位置,直至屏幕中能够完整显示目标并且两条十字线能够基本重合时。
- 对目标进行扫描,投影仪会投影出光栅状条纹,待扫描结束后,扫描出来的部分会在屏幕中显示为点云。
- 移动目标一定角度,计算机会自动匹配已扫描的标定点,从而识别出转过的角度,再次扫描直至真个目标被扫描成点云。
- 对点云数据进行处理,删除噪声,补全缺口(对标定点、缺口进行填补、搭桥等修补)。
- 对点云数据进行建模。
快速成型
数据模型预处理
因为快速成型机的工作方式是按层生成,因此并不是所有未经处理的三角面数据模型都能直接制作,所以需要对模型进行一些预处理。
- 找准支撑面,将支撑面转动到与底面平行的角度,并离底面有一定距离(通常为6mm)。
- 给模型生成支撑,支撑基本上能够自动生成,但是因为现实模型的复杂性,需要对支撑做一些修改调整。
- 确保模型和支撑都合理后,对模型进行分层处理,每层高度为0.1mm。
快速成型系统
基本原理
使用原材料逐层构造目标,而不需使用任何刀具,模具和工装卡具。传统使用刀具的制造方法是减法制造,而快速成型方法即是加法制造,不仅在速度上比传统的方法快,而且可以做到传统工艺无法做到的中空或异型管模型。
基本结构
光路板
光路板位于快速成型机上方,用于输出激光。
- 激光器:快速成型机的最核心的部件,是原料成型能量的来源。
- 反光镜:反光镜主要用来改变光路方向。
- 光阑:主要的控制部件,用于控制激光的通断。
- 凸透镜:将光聚焦在待成型位置。
原料容器
原料容器是原料的来源地,一般液体原料为一个腔,固体原料有两个腔。容器的深度应大于工作臂高度,长宽也应略大于工作台,以便操作。
工作区
工作台是生成产品的地方,应该有安全装置以免在异常情况下工作臂等活动部件的失控导致机器的损坏。
- 工作台:带网格钢板,要求高度水平。
- 工作臂:每生成一层,工作臂下降一个高度,要求高度垂直于工作台。
附加装置
液体原料
- 液面检测装置:保证液面的高度以保证落在激光聚焦点,通常是一个方块,通过定时对液面高度的检测来控制方块的升降来调节。
- 刮刀: 是一个盒子,深入液面0.2mm,外接真空吸附装置(通过缓冲盒)来吸附原料,在每一层的生成工作结束后但原料未凝固时进行涂敷,对于低洼处进行填补,对于高处进行刮去操作,保证每层高度。
粉末原料
- 刮刀:类似液体原料中的刮刀功效,方向恒定从原料腔中推挤原料到工作区,保证原料水平高度。
- 红外灯:因为工作时需要高温环境,在每一层完成后突然开启,对表面原料进行预热。
SLA快速成型机
原材料:液态光敏树脂。
制件性能:相当于工程塑料或蜡模。
SLS快速成型机
原材料:工程塑料粉末,树脂砂。
制件性能:相当于工程塑料、蜡模和砂型。
LOM快速成型机
原材料:涂敷热敏胶的纤维纸。
制件性能:相当于高级木材。
FDM快速成型机
原材料:固体丝状工程塑料。
制件性能:相当于工程塑料或蜡模。
后处理
后处理是指对制品的外观质量、结构形状、装配与使用规格储存等进行最终加工处理,也包括进一步改善与稳定制品的质量、性能和加工成复合产品的生产工艺。
快速成型机产品后处理
快速成型机的产品精度为0.1mm,因为工件表面上的残留支撑和其他客观原因,后处理一块是必不可少的,后处理内容一般为打磨和固化。
打磨与普通工件的打磨相似,使用不同型号的砂纸(数字越大则颗粒越小)进行打磨,磨掉表面残留的支撑和其他毛刺。此外,可能因为原材料本身的原因或激光束移动过快导致了工件固化不足或者硬度不够则需要放入烘干机进行固化。
批量生产
因为快速成型机的原料价格较高,单件时间成本高,因此适合生产原型和模具。需要制造多个产品时,需要铸模成型法制造多个产品。
- 用胶带或标记笔对原型标记分模线。
- 将原型放入容器中,浇入硅胶直至淹没原型,放入真空铸型机中抽干硅胶气泡。
- 将硅胶放入烘干机中烘干,直至完全凝固。
- 取出硅胶,借由手电筒找出分模线,使用专用刀具进行波浪形切割,取出原型。
- 对特殊位置开气孔,并找出合适的地方开注胶孔。
- 组合好硅胶,使用透明胶带封好,留有注胶孔的面应在四周包一圈胶带防止原料溢流。
- 将硅胶模具放入真空铸型机,分别放入原料和固化剂,在真空环境中先对原料搅拌。
- 原料搅拌完并排干气泡后,在真空铸型机中将固化剂和原料混合,再继续搅拌到无气泡并彻底混合。
- 将原料注入模具,静置一段时间后即可取出。