張 利

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

摘 要：目前，各種機械工件的產(chǎn)品追求輕盈、精密，對機械型企業(yè)來說，很多核心設(shè)備的機械產(chǎn)品的使用中，需要防護罩，同時增加產(chǎn)品的精密程度。大多防護罩的使用和性能的要求嚴格關(guān)系到企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，這關(guān)系到企業(yè)在同類型企業(yè)中的核心競爭力，所以對于防護罩功能和用途有很大的需求。因為防護罩要求和實體設(shè)備之間要求結(jié)合恰當，所以防護罩并不僅是CAD模型，又要求和實際相互結(jié)合。因此，對于機械型企業(yè)來說，加強對防護罩的設(shè)計和制造方面的研發(fā)有助于企業(yè)未來的發(fā)展和在市場上的立足，具有極大的經(jīng)濟和無限的潛在價值。

關(guān)鍵詞：防護罩模具；設(shè)計；制造

逆向工程是現(xiàn)在普遍運用的一種理論方法，逆向工程模具設(shè)計是一種從事物出發(fā)，從樣件來獲得產(chǎn)品的一種數(shù)學(xué)技術(shù)。隨著現(xiàn)代的科技越來越前沿，各類人才不斷的補充，各種機械型企業(yè)的設(shè)備也越來越精密，對于機械設(shè)備的要求的增大決定著一個機械型企業(yè)的市場競爭力與潛在的未來競爭能力。為了提高機械設(shè)備的使用壽命和對設(shè)備損耗的減少，以及設(shè)備的精密程度的加強，就應(yīng)運而出了防護罩這一市場，防護罩對機械設(shè)備的保護使得設(shè)備更能持久。

1 防護罩模具的設(shè)計與制造在機械型企業(yè)中重要作用

對于機械型企業(yè)來說，機械設(shè)備和產(chǎn)品是其在該類市場具有競爭力的最大的核心資本，工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展同時推動了防護罩模具行業(yè)的發(fā)展。只有機械設(shè)備優(yōu)秀耐用，科技先進，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量水平高，各類誤差可控在較小的范圍內(nèi)，產(chǎn)品的質(zhì)量水準超出其他機械企業(yè)，機械企業(yè)才能夠有自己的市場和立足之地。外在的機械產(chǎn)品的質(zhì)量就間接地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械型企業(yè)對于機械設(shè)備地比拼，再轉(zhuǎn)變?yōu)榉雷o罩性能的對比。真正有實際意義的實體防護罩設(shè)備，只有真正從數(shù)據(jù)內(nèi)容準確出發(fā)得到的實體設(shè)備才能夠確實有利于公司，保護機械本身和使用者。不僅防護罩對機械型企業(yè)有重要價值，防護罩的設(shè)計與制造也是同樣不容忽視的。并且現(xiàn)在生活中出現(xiàn)越來越多的各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣的產(chǎn)品，設(shè)計和制作都上升到了一個難度，所以需要模具的設(shè)計者充分了解并且掌握各種技巧，來適應(yīng)現(xiàn)在生活和機械企業(yè)的發(fā)展。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理與分類

2.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理

防護罩屬于一種復(fù)合模具，由三道工序制作而成，即合并落料、沖孔、拉伸。應(yīng)該注重每一道工序之間互輔互助的功能以及影響，增加其精確度。落料應(yīng)該選擇性的增加復(fù)合條料的卸料裝置和定位設(shè)計，落采用順裝結(jié)構(gòu)，使得落料條料更加的準確，提高精確度，防止落料之后的廢料套在凸板上方，浪費材料和破壞模具；沖孔的時候應(yīng)該增加廢料的托板，固定在下模具座上，避免廢料不慎落入沖床之中；拉伸可以增加復(fù)合壓邊圈兼推板裝置的設(shè)計，保持模具零件的外觀的質(zhì)量；如果要降低生產(chǎn)的成本和解決模具制造的周期較長的問題，可以采用通件的方法，如“將模具的上下模座、導(dǎo)向部分、緊固件采用通用件”，降低生產(chǎn)的難度和成本。為了讓維修問題的解決更加方便，模具的工作部分可以采用鑲嵌拼接的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2 分類和針對措施

通常情況下模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點如下：首先，模具的正確選取。一般防護罩的使用期限屬于長期性的，有必要選擇具有較長使用壽命的材料。大多選取GrWMn，因為其耐磨的性質(zhì)很好，適應(yīng)性很強，適合防護罩模具的制造；其次，模具之間的間隙。間隙一旦過小，會導(dǎo)致產(chǎn)品某部分過于薄，產(chǎn)品過薄的部分不夠結(jié)實，容易受損。間隙一旦過大，會使產(chǎn)品局部過于厚，影響產(chǎn)品的精確性，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的精確性的偏差。產(chǎn)品的大小、形狀和外觀的質(zhì)量就不能受到保證，生產(chǎn)出來的防護罩會和實際應(yīng)用中出現(xiàn)各種問題；最后，模具凹凸模和定位卸料板的設(shè)計。凸模設(shè)計通常采用臺階整體式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得凸模固定板、墊板和內(nèi)六角圓柱頭螺釘和上模座一起固定；凹模與凸模相似的結(jié)構(gòu)，固定板、內(nèi)六角圓柱頭螺釘需要和下模板座固定在一起，這就不能采用臺階整體式結(jié)構(gòu)，而應(yīng)該采用整體式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)果構(gòu)能夠更好的將其準確性體現(xiàn)出來；這樣的設(shè)計使得精確度得到保證，設(shè)備的內(nèi)在質(zhì)量也得到初步的定位。

2.3 現(xiàn)代防護罩模具的設(shè)計和總方案

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)逐步的發(fā)展，計算機科學(xué)也得到了很大的飛躍性進步，將計算機運用到我們防護罩設(shè)計的逆向工程理論中，能夠節(jié)省不少人力物力資源，同時也保證了各種數(shù)據(jù)的精確和穩(wěn)定。使用計算機科學(xué)進行輔助和CAD模型進行加工，對三維曲面的防護罩設(shè)計運用計算機進行完美的編輯，并且利用其他輔助功能對周圍環(huán)境進行測試，有利于保護設(shè)計和實驗的精確性。對于具體的模具的設(shè)計來說，應(yīng)該根據(jù)防護罩模具所應(yīng)有的設(shè)計的特點。例如大小和尺寸上的特點，根據(jù)質(zhì)量和精確度要求的特點來具體規(guī)劃設(shè)計的要求，對防護罩模具的輪廓保持清晰。不同的防護罩應(yīng)該有著不停地設(shè)計方案，但是整體來說，對于原理和基本設(shè)計是有著一定得規(guī)格適用。

3 逆向工程設(shè)計的原理與關(guān)鍵技術(shù)原理

逆向工程又稱作逆向技術(shù)，即對一項目標產(chǎn)品先進行逆向工程的分析和研究，從而演繹并且得出該產(chǎn)品的處理流程、組織結(jié)構(gòu)、功能特性以及技術(shù)規(guī)格等設(shè)計因素。逆向工程在防護罩的設(shè)計和制作的過程中需要通過實際的設(shè)備來逆向推導(dǎo)出其準確的數(shù)據(jù)模型，然后對數(shù)據(jù)模型進行重新設(shè)計，從而得到更加完美的防護罩產(chǎn)品。逆向工程是現(xiàn)階段較為常用的技術(shù)，主要有三個方面：技術(shù)測量的分類、曲面重建技術(shù)、注塑CEA分析。三種技術(shù)測量有各自的優(yōu)點和缺點，不過綜合來看，針對普通產(chǎn)品還是應(yīng)用廣泛的非接觸性測量方式最為符合現(xiàn)階段的需求。另外兩種接觸式測量和逐層掃描測量雖然精確度高，但是效率不夠?qū)嵱?。通常意義上的曲面重構(gòu)即將原始曲面的模型進行恢復(fù)。逆向工程中有兩種方法：①用B線條和NURBS曲面為基礎(chǔ)構(gòu)造曲面；②以三角Bezier曲面為基礎(chǔ)來構(gòu)造。注塑CAE分析中，很多物理因素能夠?qū)ζ湓斐捎绊?，如時間、壓力、溫度、濃度等。防護罩的CAD模型重構(gòu)設(shè)計是非常重要的，在設(shè)計過程中應(yīng)該采用最科學(xué)的手段，如對數(shù)據(jù)點除雜和數(shù)據(jù)補差、平滑等處理。并且最終得到擬合曲面。

4 逆向工程和先進計算機技術(shù)的具體應(yīng)用

現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，為生活和工業(yè)帶來了很大的便利，合理利用計算機技術(shù)能夠為防護罩模具的制造帶來很大的好處，不僅有利于數(shù)據(jù)的采集和處理，對問題的檢測和修復(fù)也一樣可行。而逆向工程的具體運用基于逆向工程的原理之上，模具設(shè)計從事物出發(fā)，從樣件獲得產(chǎn)品，也可以利用人工智能。防護罩產(chǎn)品都是自由曲面的異形體，這樣是為了能讓防護罩能夠最大程度上和實體的設(shè)備匹配，發(fā)揮防護罩應(yīng)有的功能與作用，但是這給測量帶來了較大的難度。因此防護罩測量的關(guān)鍵就在與測量自由曲面，并且用先進的技術(shù)進行測量和計算，用CAD/CAE/CAM一體化的模擬和加工技術(shù)可以充分的解決問題，以將整套加工程序的工作用先進的計算機技術(shù)完成。這樣能對以后的工作提供更為精準的參考，從軟實力側(cè)面提高防護罩與實體設(shè)備的精確度。外國激光的掃描設(shè)備的使用能夠更加便捷的獲得防護罩曲面的點云圖。CAD模型重構(gòu)也是將曲面的重構(gòu)工作看成最重要的，為了針對創(chuàng)建防護罩上孔和槽的特征進行創(chuàng)建，需要對所收集到的數(shù)據(jù)進行一些數(shù)學(xué)方式的處理和分割，得到最終數(shù)據(jù)，及精確度高和有效性高的曲面。這樣和實體的設(shè)備實現(xiàn)最佳擬合，從而達到的最有效率最精確的防護罩。

5 結(jié)束語

防護罩對機械型企業(yè)來說是必不可少且是其企業(yè)根本競爭力的核心需要，以上對于防護罩的設(shè)計與制造的原理和應(yīng)用為企業(yè)提供了學(xué)術(shù)的支持，并且通過實踐的嚴格驗證，產(chǎn)品的耐用性能確實有所提高，相比于以前的防護罩能夠較為有效的起到延長機械設(shè)備的使用壽命和減緩機械損耗方面作用，不僅對機械設(shè)備的保護持久高效，同時對于企業(yè)工人也有一定的保護作用。防護模具的設(shè)計采用更為科學(xué)的原理和先進的材料，工藝較為簡單可行，設(shè)計理念能夠結(jié)合材料科學(xué)，更為高效，降低企業(yè)成本，適應(yīng)市場和企業(yè)的需求?；诖舜翁接懞脱芯浚罄m(xù)會繼續(xù)同有關(guān)人士進行探討，繼致力于機械企業(yè)設(shè)備的研究和探討，繼加強防護罩和設(shè)備的擬合程度，希望能夠?qū)C械企業(yè)的發(fā)展能夠有所幫助，推動社會的發(fā)展。

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中圖分類號：TG76

文獻標志碼：A

文章編號：2096-2789（2017）09-0131-02

作者簡介：張利（1978-），女，講師，研究方向：機械工程。