基于RE/RP技术电脑显示器底座快速原型制造研究

论文摘要

反求工程（RE）和快速成型（RP）技术是近年来倍受制造业和学术界关注的一种先进制造技术,其推广使用为制造业带来了蓬勃生机,目前已广泛应用于新产品的开发设计。该技术是从表面数据测量和处理出发,结合新的设计概念重构CAD模型,然后进行快速成型并进行反复优化评估,直至得到满意的设计结果。该过程不但可以减少产品设计错误,为后续生产打下良好的基础,而且能显著缩短新产品的开发周期,降低产品开发成本,从而使企业能够快速响应市场需求,进一步提升产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。本文阐述了RE/RP技术的概念、应用范围以及在国内外的研究现状,讨论了现阶段RE/RP技术集成系统框架。在此基础上,我们综合应用反求工程、快速成型技术与CAD技术完成复杂薄壁零件——电脑显示器底座的设计与制造,对快速成型技术在制造薄壁零件中的一些关键技术提出了初步的解决方法。主要研究内容和实验结果如下:（1）以电脑显示器底座为研究对象,通过研究RE/RP的关键技术及相关理论,比较各种相关技术和工艺方法,结合本课题的特点以及实验室现有的设备选择RE/RP的集成方式,构建了集成系统的框架。（2）通过研究反求工程中数据采集的设备和方法,最终采用三坐标测量机结合游标卡尺对电脑显示器底座进行接触式数据采集,运用Pro/E软件进行CAD模型重构,并介绍了模型重构的方法。（3）根据电脑显示器底座模型本身的特点以及实验室现有快速成型设备,选用了MEM320A快速成型机进行制作,详细地论述了模型的熔融挤压成型工艺的具体操作步骤、模型成型方向选择原则及相关参数设置,实现了产品的再制造。（4）针对熔融挤压成型工艺在制造过程中出现的缝隙、台阶进行了总结分析,并相应地提出了一些有效措施。防止模型在制造中产生缝隙的主要改进措施包括使用爽身粉和CA-50胶混合修复和优化参数设置。获得较小台阶效应的主要方法为借助什锦锉和水砂纸打磨、减小分层参数设置中的层厚和使曲面的法线方向接近工作台的水平方向等。本研究的进展为新产品快速成型制造过程中参数设置与优化提供了几种可行性途径,并为新产品原型制造工艺的关键技术提供了一些潜在的解决方法,因此对于促进制造业的进一步发展具有一定的意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 反求工程概述
• 1.2.1 反求工程的概念
• 1.2.2 反求工程的应用范围
• 1.2.3 反求工程技术在国内外研究应用现状
• 1.3 快速成型概述
• 1.3.1 快速成型的概念
• 1.3.2 快速成型的应用范围
• 1.3.3 快速成型技术在国内外研究应用现状
• 1.4 RE/RP 系统的集成
• 1.5 研究目的及意义
• 第二章 RE/RP 技术及相关理论研究
• 2.1 RE 技术及相关理论研究
• 2.1.1 反求工程的内涵
• 2.1.2 反求工程的关键技术
• 2.2 RP 技术及相关理论研究
• 2.2.1 RP 技术原理
• 2.2.2 RP 技术主要工艺方法
• 2.3 Pro/ENGINEER 造型软件简介
• 2.4 RE/RP 技术集成方式的选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于反求工程的电脑显示器底座设计
• 3.1 电脑显示器底座的数据采集
• 3.1.1 数据采集设备和方法
• 3.1.2 电脑显示器底座的数据采集步骤
• 3.2 电脑显示器底座的数据处理
• 3.2.1 等精度直接测量
• 3.2.2 等精度（直接）测量数据处理步骤
• 3.3 电脑显示器底座 CAD 模型重构
• 3.3.1 模型重构软件介绍
• 3.3.2 模型重构及输出 STL 文件
• 3.4 本章小结
• 第四章 快速成型制造及其加工工艺的研究
• 4.1 分层与控制软件 Aurora 简介
• 4.1.1 软件功能
• 4.1.2 运行环境
• 4.1.3 启动 Aurora 软件
• 4.1.4 分层
• 4.1.5 层片模型
• 4.1.6 设定成型位置
• 4.2 电脑显示器底座的快速成型
• 4.2.1 成型设备简介
• 4.2.2 成型制造前的数据准备
• 4.2.3 MEM 快速成型工艺流程
• 4.3 零件熔融挤压成型过程中的不足以及解决方法
• 4.3.1 缝隙问题及其解决方法
• 4.3.2 台阶问题及其解决方法
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢