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快速成型逆向工程解决方案

快速成型逆向工程解决方案

文章来源:eb2008 作者:frank 发布时间:2009年11月09日 点击数: 字号:

快速成型/逆向工程

工业设计一体化解决方案

1.概念介绍

1.1快速成型: (Rapid Prototyping)
设计概念 三维数据 模型 检测 模具 产品

快速成形技术是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术,是集成计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术。

  • RP技术的基本过程
  • 快速成形技术的基本过程:
  • 由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型;
  • 将三维模型沿一定方向(通常为Z向)离散成一系列有序的二维层片(习惯称为分层)
  • 根据每层轮廓信息,进行工艺规划,选择加工参数,自动生成数控代码;
  • 成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来,得到三维物理实体。

    1.2逆向工程: (Reverse Engineering)
    产品 三维扫描 点数据 面片数据 三维数据

    逆向工程是对产品设计过程的一种描述. 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。通过数字化测量设备(如坐标测量机、激光测量设备等)获取的物体表面的空间数据,需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型,进而利用 CAM 系统完成产品的制造
    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

    2.市场需求

    80年代后期发展起来的快速成型技术, 其对制造业的影响可与50~60年代数控技术相比,RP技术可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能原型或直接制造零件,从而可以对产品设计进行快速评估,修改和试验,大大缩短产品研制周期。
    快速成型技术与传统成型工艺的优势主要体现在

    快速性
    从CAD设计到原型零件制成,一般只需几个小时至几十个小时,速度比传统的成形方法快得多,使快速成型技术尤其适合于新产品的开发与管理。

    自由成形
    可以根据零件的形状,无需专用工具的限制而自由地成形,可以大大缩短新产品的试制时间;二是指不受零件形状复杂程度限制。

    高度柔性
    仅需改变CAD模型,重新调整和设置参数即可生产出不同形状的零件模型。

    简易性
    相比于传统的机床加工工艺,快速成型技术实现了简单的操作,便捷的维护等特点,且不需专业人员值守。对人力、时间、费用实现了最大节省。

    传统的产品开发过程遵从正向工程(或正向设计)的思维,从收集市场需求信息着手,按照"产品功能描述(产品规格及预期目标)->产品概念设计->产品总体设计及详细的零部件设计->制定生产工艺流程->设计、制造工夹具、模具等工装->零部件加工及装配->产品检验及性能测试"这样的步骤开展工作,是从未知到已知、从抽象到具体的过程。

    而逆向(反求)工程则是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路,以"实物->原理->功能->三维重构->再设计"框架模型为工作过程,为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息,另一方面为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务,逆向(反求)工程是产品正向设计有益的补充及验证、促进正向设计的必备手段。

    逆向工程的应用领域十分广泛,主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业,以及最近新兴的人工生物骨骼。但其最主要的应用领域还是在模具行业。由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型,在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序,可以大大提高模具生产效率,降低模具制造成本。

    3.方案描述

    工业制造/产品设计流程

    快速成型/逆向工程方案图示

    模具设计验证解决方案

    背景:
  • 开模之前制作出适合装配等验证程序的模型,降低不必要的成本浪费
  • 有效的解决新品开发周期,进而缩短新品的发布周期,把握市场先机
  • 能够制作出硬度高、韧性强的适合于装配、功能测试的模型

    方案介绍
    概念设计:由研发部门根据部市场需求、产品定位、用户需求等信息,提出设计的概念
    CAD设计:由CAD设计部门根据先期概念进行产品的数字化设计,产生三维CAD数据
    转换修复: 采用Magics RP对CAD数据 进行转换并优化修复,为快速成型做准备
    快速成型: 使用Dimension快速成型机进行打印成型,最终获取到实体模型
    验证测试: 运用实体模型对设计实行验证-修复设计-验证......直至符合设计要求
    制模生产: 数控机床等方式开模,量产

    应用行业
  • 机械设计机构/设计院
  • 制造商产品设计研发/产品造型部门
  • 创新技术研究机构

    方案优势与客户收益
    1、节约费用、时间成本,缩短产品开发周期,把握市场先机
    2、获得ABS/ABS Plus材质的模型,适合装配、功能测试
    3、操作简便、真正办公室内使用,安静运作,且无有害气体或有毒物质存在
    4、快速、高效、高质量的售后服务

    4.应用案例

    青岛地恩地机电科技股份有限公司 是一家股份制拟上市公司。成立于1997年,公司有用年产100万台台式电动工具及年产60万台空压机的生产能力,已经成为较为完善的台式电动工具和空压机产品系列。公司总部(注册地)在青岛市崂山区(高新区),设有研发中心及营销中心,公司分别在山东省平度、崂山建有两座工厂,在胶州建有地恩地工业园。目前公司业务模式以ODM为主,客户主要分为两类,一类为国际知名台式电动工具制造商,一类为国际大型连锁超市,经过十年的发展历程,公司产品已经进入世界一流市场。公司将进一步扩大与国外名牌制造商合作,逐步将他们的研发及产品制造基地转移到我司工厂,形成客户负责市场营销,我司负责研发和制造的新的合作格局。另一方面,针对国际大型连锁超市客户逐步拓展自主品牌产品的营销。

  • 设备:Dimension SST 1200
  • 使用部门:产品研发设计中心
  • 用途:新品设计验证,主要为外观验证,装配验证等 。
  • 装配过程:

    客户收益:
    据DND集团设计工程师周工的介绍:
    该公司对产品质量的要求比较高,在新产品开发过程中,要求工程师尽量做到"周期短、质量好"。在以往的环境中进行设计时,有些问题比较棘手:
    1、设计时,无法直观零件与零件之间是否有干涉、碰撞,全凭工程师的设计经验;
    2、传统制作一个很小的模型,需要请专业模具师傅通过开模得到模型,大约耗时2-3周,制作周期长,花费的成本高;
    采用Dimension SST 1200快速成型机, 制作空压机、台式电动工具等产品的模型样件等,有利于增强模型的验证过程,缩短产品研发周期,节约研发的时间、费用成本。

    根据以往的方法,设计好一个产品之后,需通过模具制作出后,才能直观感觉立体的产品是否适用。传统制作一个很小的模型,需要通过开模得到模型,大约耗时2-3周,并且需要专业模具师傅。而使用Dimension快速成型机后,一个小模型的成本大约只需要原先不到十分之一的成本,而且普通的设计人员就能直接操作打印出来,并且只需1-2个小时就可完成。在费用方面,Dimension制作一个小型模具只需要100元的成本,而开模的费用却要1000元左右。

    通过Dimension模拟设计产品后,设计效率提高了将近80%,新产品开发周期比之前缩短了三分之一,新产品的开发成本也下降了近66%。

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