基于Pro／E的电话听筒外壳模具的逆向设计

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Reverse Design of Handset Shell Based on Pro/EGAO Dongqiang ，YI Jiangmiao ，JIA Yanling ，LIN Huan ，ZHANG Fei(1.Shaanxi University of Science&Technology，Xian Shaanxi 7 10021，China；2.XJ Group Corporation，Xuchang Henan 461000，China)Abstract：Taking the handset shel surface as example，thme-dimensional laser scanning method Was used to collect surface da-ta.Then the data Was processed to form point cloud.On the basis，Pm/E software was used to reconstruct the handset shell surfaceand to design the concave-convex die。

Keywords：Reverse design；Surface modeling；Design of concave-convex die逆向设计已经成为我国-部分企业的固定生产方式，针对市场上热门产品的仿造及在仿造的基础上做合理的改进屡见不鲜，逆向工程的广泛应用起了不可忽视的作用。逆向工程是根据已存在的产品或零件原型来构造产品的工程设计模型或概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。逆向工程技术已引起各国工业界和学术界的高度重视，特别是随着现代计算机技术及测试技术的快速发展 ，利用 Pro/E技术来实现产品实物的逆向工程 ，已成为逆向工程技术应用的主要内容 。

Pm/E是-个优秀的 CAD软件，它作为-种专门用于机械设计的三维特征造型软件，具有参数化功能定义、实体零件及组装造型、三维上色实体或线框造型棚 、完整工程图产生及不同视图的产生等强大功能 ，它可以出色地完成逆向设计中曲面的建模和产品凸模和凹模的型腔设计 。在逆向应用 中，使用Pro/E软件造型曲面及模具型腔具有以下优点：(1)能直接根据三维造型产品的三维数据来完成模具造型及结构的设计工作 ，提高模具设计的准确性，降低模具设计成本 ，保证 了产品的几何精度； (2)大大缩短模具设计周期； (3)在设计过程中，可以直接修改模型，并且能直接为后期的设计提供准确的三维数据。

电话听筒外壳曲面模具逆向三维设计的总体思路如下：首先，利用思瑞公司的三维激光扫描机Laser-RE6001I采集电话听筒外壳的曲面数据，在 Surfacer软件中形成点云；其次，导入 C，eomagic Studio软件，将点云数据处理成线框模型；最后，利用线框模型在Pro/E中生成电话听筒外壳曲面，并进-步设计模具型腔。

1 数据的采集与处理在逆向工程技术中，获得重构 CAD模型的离散数据，即数字化技术是关键。测得正确的数据是CAD建模的前提。-般说来，三维表面数据采集方法可分为接触式数据采集 和非接触式数据采集两大类。非接触式扫描主要运用光学原理进行扫描 ，主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等 〖虑到学校现有设备的情况，作者采用思瑞公司生产的非接触式三维激光扫描仪Laser-RE6001。它具有不与样件接触、数据采集速度快等优点。在测量过程中，坐标测量机将对工件各种几何元素的测量转化为对这些几何元素上点的坐收稿 日期：2011-11-28作者简介 ：高东强 (1960-)，男，教授，从事凸轮、模具 CAD/CAM方面的研究。E-mail：Yijm0911###163.con。

· 122· 机床与液压 第41卷标位置的测量 ，再由Surfacer软件根据相应几何形状的数学模型计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等参数，即形成点云数据。电话听筒外壳曲面点云图如图 1。

图 1 电话听筒外壳曲面点云图但应注意，由于激光区域的限制，应分别扫描电话听筒外壳4个侧面和顶面，再将其拼接成顶面和侧面两个整体，保存为两个 asc格式，分别为 1.asc和2.aso。为使测量数据的合理性更高，需删除点云外因光线、湿度等因素所形成的不正确的点。所测得的部分数据如下 ：- 3.255 8， -25.963 7，13.380 715.494 7， -：29.181 7，13.466 7- 7.279 0，-79.473 4，0.916 0- 21.210 6，-83.947 0，9.058 521.674 3，-87.299 9，16.286 121.546 3，-84.107 9，13.512 14.152 4，67.116 2， -5.837 59.245 5，25.087 5，5.740 68.319 4，-38.092 2，11.327 7数据处理用Geomagic Studio软件，对所测点云进行拼接、摆正、曲率采样、体外孤单、封装和横截面等处理，使之生成相框模型。电话听筒的外壳是左右对称的，因此只需造型-半曲面的线框模型，如图2所示。

图2 电话听筒外壳曲线2 电话听筒外壳曲面的三维曲面造型 ]利用 Pro/E造型电话听筒外壳曲面的过程如下：(1)导入模型打开 Pro/E并用 插入 -共享数据 -子文件命令插入之前处理的线框模型。

(2)创建基础曲面利用拉深工具拉深出图3所示的曲面1和曲面2。

曲面1图3 创建拉深曲面(3)绘制主体曲线和中间结构线利用草绘按钮，根据输入曲线的形状绘头部曲线 1；利用 编辑 -投影”命令，绘制投影曲线 2及底部的投影曲线 3；利用基准点工具和草绘工具依次绘制样条曲线 4～8，如图4所示。

图4 创建样条曲线(4)曲面处理①混合曲面利用 边界混合工具”，选择投影曲线2和3为投影曲线，选择样条曲线1、4～8为结构曲线，创建出混合曲面。如图5所示。

图5 创建混合曲面图②合并曲面利用 合并工具”将两个曲面合并得到轮廓曲面。

③镜像并合并曲面选鹊像平面，使刚才创建的曲面镜像到另-边，镜像完成后将两个曲面进行合并，如图6所示。

(5)创建局部特征依次完成旋转听筒曲面并与圆曲面合并，然后完成割喇叭孔、切割 MIC孔和安装孔，得到的图形如图 7所示。