汽车方向盘逆向工程的数字化设计论文

1、大学本科学生毕业设计汽车方向盘逆向工程的数字化设计学 生： 学 号：指导教师： 助理指导教师：专 业：机械设计制造及其自动化大学机械工程学院二O年六月Graduation Design of Design of Steering wheel based on reverse engineeringUndergraduate: Supervisor: LecturerMajor: Mechatronics EngineeringCollege of Mechanical EngineeringJune，20大学本科学生毕业设计（论文） 摘要摘 要随着工业技术的进步和经济的发展，产品的功能已不再是赢得市场的唯一条件。要吸引消费者，产品不仅要具有强大的功能，还要有流畅，造型丰富和个性的外观。高品质的产品外观必然要由复杂的曲面组成。但是，传统的设计开发模式中，设计师在CAD/CAM系统设计中很难用严密统一的数学语言来描述这些自由曲面。从而使得逆向设计和快速成型方法在产品设计中的地位凸现出来。逆向工程在CAD/CAM系统中的使用大大降低了产品设计速度，缩短了设计周期，使得从已有产品到新产品的改型

2、变得容易操作。逆向工程的方法必将成为现代工业造型设计的首选。本文在对逆向工程和数控加工技术研究的基础上，完成了汽车方向盘的逆向设计及数控加工。首先使用ATOS扫描系统对实物模型方向盘进行扫描，生成数据点云，通过我们对点云的降噪、去杂点、光顺等预处理，得到我们所需要的准确的数据点云。然后再使用点云处理软件在点云的基础上重新建模，在对模型分析评价的基础上进行模具设计，针对模具的生产进行了数控加工编程，使用数控加工中心加工模具，最后对前期建立的模型进行数控加工。文中内容围绕着产品快速成型技术的几个环节：三维数据采集，点云预处理，CAD模型重构，模具设计及数控加工，通过汽车方向盘的逆向设计加工具体介绍了应用逆向工程的数字化设计方法，总结了基于逆向工程的产品造型设计基本过程，提出了改善了产品设计环节的新思路。关键词：逆向设计；模具设计，数控加工；点云处理；atos扫描系统，CAD模型重构IV大学本科学生毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTWith industrial and technological progress and economic development, the

3、product features are no longer the only condition to win the market. To attract consumers, the product not only has strong capabilities, but also a smooth, rich styling and personalized look. The appearance of high-quality products is bound to the surface by the complex composition. However, traditional design and development model, designers in CAD / CAM system design difficult to use rigorous unified mathematical language to describe the free surface. So that the reverse design and rapid proto

4、typing methods in product design stand out in the position. Reverse engineering in CAD / CAM system, greatly reduced the use of design speed, shorten the design cycle, making new products from existing products to the modification becomes easy to operate. Reverse engineering of modern industrial design will become the first choice. In this paper, reverse engineering and CNC machining technology based on the completion of the reverse steering wheel design and CNC machining. ATOS scanning system t

5、he first to use the steering wheel on the physical model to scan data point cloud generated by our point cloud noise reduction, to noise, such as pre-smoothing, to get what we need accurate data point cloud. And then use the point cloud point cloud processing software based on the re-modeling, analysis and evaluation model based on mold design, mold production were for NC programming, CNC machining center with mold, the last of the pre-established model for NC machining. The contents of the text

6、 surrounding the product of several aspects of rapid prototyping technology: three-dimensional data acquisition, point cloud pretreatment, CAD model reconstruction, mold design and CNC machining, reverse through the steering wheel are introduced in detail the design process using reverse engineering of digital design summarized based on reverse engineering the basic process of product design, product design is proposed to improve the links of new ideas. Keywords: reverse design; die design, CNC

7、machining; point cloud processing; atos scanning system, CAD model reconstruction大学本科学生毕业设计（论文） 目录目录摘 要IIAbstractII第一章 绪论21.1逆向工程简介21.2逆向工程研究背景21.3逆向工程制造过程简介21.4本文研究的内容21.5本章小结2第二章 逆向工程测量系统22.1扫描系统简介22.2三维扫描方法分类22.2.1接触式数据采集方法22.2.2非接触式数据采集方法22.3 ATOS三维扫描仪简介22.4 ATOS系统组成22.5 ATOS系统工作原理22.6 汽车方向盘实例扫描过程22.7 本章小结2第三章 数据预处理23.1点云数据的平滑处理23.2 点云的数据精简23.3 误差点的处理23.4 点云的对齐23.5本章小结2第四章 三维模型重构24.1模型重构技术简述24.2汽车方向盘逆向造型实例24.3本章小结2第五章 模具设计及数控加工过程25.1汽车方向盘模具设计过程25.2数控编程及机床使用方法25.3本章小结2第六章 结论与展望26.1总结26.2展望2参考

8、文献2致谢2大学本科学生毕业设计（论文） 绪论第一章 绪论1.1逆向工程简介逆向设计是一种相对于正向设计的产品设计方法。在传统的设计过程中，产品设计是一个从无到有的过程，即设计人员首先在大脑中构思产品的外形、性能和大致的技术参数等，然后通过设计计算与绘制图纸建立产品的三维数字化模型，最终使用这个模型进行制作加工，完成产品的整个设计制造过程。这样的产品设计过程我们称为“正向设计”的过程。产品造型设计的正向设计流程如图1.1所示。【1】CAD造型设计模型塑造3D外形测量模具设计产品加工图1.1正向设计流程图如前所述，在现代工业中，由于很多零部件在外观设计上要求的提高，使得通过正向设计过程获得理想曲面难度较大。而逆向工程的产品设计可以认为是一个“从有到无”的过程。简单地说，逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程，它起源于精密测量和质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。具体而言就是针对已有的产品或零件原型，通过3D数字化测量仪准确、快速地测量出工件轮廓的三维坐标，把获取的工件坐标数据点存入计算机形成“点云”文件，再利用逆向设计软件通过对点云的处理构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进。逆向设计的过程是对已有设计的再设计，实质上是一个“认识-再现-超越”的过程。因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。随着计算机技术、数控加工技术和测量技术的飞跃发展，逆向工程在现代工业中得到了广泛的应用。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程。逆向设计的流程如图12所示。【2】实物模型数据获取数据处理曲面重构CAD建模新产品NC代码CAD/CAM系统格式转换接口产品原型快速成型机数据检验及修正图1.2逆向设计流程图1.2逆向工程研究背景作为产品设计制造的一种手段，在20世纪末，逆向工程技术开始受到各国工业界和学术界的高度重视，从那时起，有关逆向工程技术的研究和应用就一直受到政府、企业和科研机构的关注。特别是随着现代计算机技术及测量技术的发展，利用CAD/

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