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1、2020级机械设计制造及其自动化专业逆向工程与快速成型技术期末大作业系部：机械工程系班级：机械电子工程2002班学号：姓名：课程名称逆向工程与快速成型技术分组情况组长组员教师评阅成绩任务一任务二任务三任务四任务五总分成绩综合评定：优秀;良好;中;及格;不及格教师签字：日期：年月日任务一任务要求：请利用知网工具检索近3年国内有关逆向工程与快速成型的新技术、新方法、新工艺或者新装备，分析其背景、解决的问题、采用的方法、应用效果、应用领域等内容，填写(1)(8)项内容(1)背景：逆向工程可以帮助工程师分析现有发动机的设计和性能，寻找改进和创新的机会。通过对现有发动机的分析,可以发现其优点和不足之处，
2、并基于这些发现进行创新设计。快速成型技术可以将创新设计快速转化为实体原型，以进行测试和验证。通过对发动机进行逆向分析，可以发现几何形状的不均匀性、材料的局部缺陷等问题，并进行相应的优化。快速成型技术可以将优化后的设计快速制造出来，以验证其性能改进效果。总之，逆向工程和快速成型技术在发动机开发中的应用可以带来创新设计、性能优化和零部件替代等优势。这些技术的应用可以加速发动机开发过程，提高设计质量和性能，并为发动机制造商带来竞争优势。(2)解决的问题：发动机的设计和开发通常需要进行多次原型制作和测试。快速成型技术可以帮助工程师快速制作发动机的原型模型，提供给设计和测试团队进行评估和验证。发动机的某
3、些部件具有复杂的几何形状，传统的加工方法可能无法满足其制造要求。快速成型技术可以通过逐层堆叠材料的方式制造复杂结构部件，如涡轮叶片、燃烧室等。发动机的不同应用领域和需求可能需要不同的设计和参数设置。快速成型技术可以根据特定需求制造个性化定制的发动机部件，提供更好的适应性和性能。逆向工程和快速成型技术在发动机开发中的应用可以提高设计和制造效率，降低成本，提高产品质量和性能。(3)采用的方法：通过使用3D扫描仪等设备对现有发动机进行扫描，获取其三维几何形状和结构信息。然后使用CAD软件对扫描数据进行处理和建模，生成准确的发动机CAD模型。在获取发动机的CAD模型后，可以使用CAD软件进行反向工程，
4、即根据已有的物理模型推导出其设计过程和参数。这可以帮助工程师了解发动机的设计原理和优化方向。逆向工程不仅可以获取发动机的几何形状，还可以分析材料的特性。通过对零部件进行材料测试和分析，可以确定材料的强度、热传导性能等参数，为发动机的设计和改进提供基础数据。(4)实施过程：首先，需要收集现有发动机的相关数据，包括几何形状、设计参数、材料特性等。这可以通过测量、扫描、文献研究等方式进行。将收集到的数据进行处理和建模,使用CAD软件将几何形状和设计参数转化为可编辑的CAD模型。这一步骤可以使用逆向工程软件进行数据处理和转换。对建立的CAD模型进行分析和优化，通过模拟和仿真工具进行性能评估，如流场分析
5、、热传导分析等。根据分析结果，对发动机的结构和设计参数进行优化。根据优化后的CAD模型，使用快速成型技术进行零部件的制造。这可以使用3D打印机、激光烧结等快速成型设备进行。快速成型制造出的零部件可能需要进行后处理和精加工，以提高其表面质量和精度。例如，可以进行机加工、抛光等工艺。制造完成的发动机零部件需要进行测试和验证，以确保其性能和质量符合要求。可以进行实验室测试、性能测试等。根据测试和验证结果，对发动机的设计进行优化和改进。这可以通过反复的循环进行，直到满足设计要求。总的来说，逆向工程和快速成型技术在发动机开发中的应用实施过程包括数据收集、数据处理和建模、分析和优化、快速成型制造、后处理和
6、精加工、测试和验证、优化和改进等步骤。这些步骤可以根据具体需求和项目情况进行调整和优化。（5）应用效果：逆向工程可以快速获取发动机的几何形状和结构信息，加快产品设计和改进的过程。快速成型技术可以快速制造发动机的原型和零部件，减少制造时间。逆向工程可以帮助制造商快速获取发动机的CAD模型和工程图纸，减少设计和制造成本。快速成型技术可以减少零部件制造的时间和成本，特别是对于复杂结构部件。逆向工程可以帮助工程师分析发动机的几何形状和材料特性，优化产品设计和结构。快速成型技术可以制造出具有复杂几何形状的零部件，提高产品的精度和一致性。逆向工程和快速成型技术可以根据特定需求制造个性化定制的发动机部件，提
7、供更好的适应性和性能。这可以满足不同应用领域和需求的要求（6）应用领域：逆向工程可以帮助工程师获取现有发动机的几何形状和结构信息，用于产品设计和改进。快速成型技术可以制造出复杂几何形状的零部件，帮助改进发动机的性能和效率。逆向工程和快速成型技术可以用于制造发动机的零部件，如涡轮叶片、燃烧室、进气道等。这些技术可以快速制造出复杂结构的零部件，减少制造时间和成本。可以帮助工程师分析发动机故障的原因，并提供修复方案。快速成型技术可以制造出故障部件的替代件，减少停机时间和成本。快速成型技术可以快速制造出发动机的原型模型，用于设计验证和性能测试。这可以帮助工程师在早期阶段评估和改进发动机设计。逆向工程和
8、快速成型技术可以根据特定需求制造个性化定制的发动机部件。这可以满足不同应用领域和需求的要求。总的来说，逆向工程和快速成型技术在发动机开发中的应用可以涵盖发动机设计、零部件制造、故障分析和修复、原型制作和测试以及个性化定制等领域。这些应用领域可以提高发动机开发的效率、质量和创新能力。（7）对照本课程的知识点，总结该技术/方法/工艺/装备与课程的联系，展望该技术/方法/工艺/装备在行业的应用场景。逆向工程是指通过对己有产品或零部件进行逆向分析和研究，获取其设计和制造信息的过程。在发动机中，逆向工程可以用于分析和改进现有发动机的设计和制造技术，提高发动机性能和效率。快速成型技术是一种通过逐层堆积材料
9、来制造复杂形状零部件的技术。在发动机中，快速成型技术可以用于制造一些形状复杂、结构独特的零部件，如喷油嘴、涡轮叶片等，提高零部件的精度和性能。逆向工程课程与发动机中的应用有着密切的关系。逆向工程课程可以教授学生如何使用逆向工程的方法和技术来分析和改进发动机的设计和制造。课程内容可能包括逆向工程的基本原理和方法、逆向工程软件的使用、逆向工程案例分析等。通过学习逆向工程课程，学生可以掌握逆向工程的技术和工具，为将来在发动机行业中应用逆向工程提供基础。此外，逆向工程课程还可以与快速成型技术结合，教授学生如何使用快速成型技术制造发动机零部件。学生可以学习如何使用快速成型技术设备、选择适合的材料和工艺参
10、数，以及进行零部件质量控制等。通过学习逆向工程课程，学生可以了解快速成型技术在发动机中的应用，为未来的工作和研究提供实践基础。(8)参考文章出处：1张仲卿.逆向工程技术及整合应用.台湾：高立图书有限公司，1999.2逆向工程和快速成型集成技术在发动机开发中的应用.昆明理工大学刘红武任务二（20分）任务要求：选择一个模型（或者零件），优先选择机械零部件，也可以选择生活物品或者创意模型（长宽高均不超过100mm）。利用结构光栅扫描仪将选定好的模型进行逆向建模。建模过程中需要进行标记点粘贴、点云扫描、点云处理、三角面处理、精确曲面拟合（或者参数曲面拟合）、模型保存等步骤，最终得到曲面较好的ST1.格
11、式模型文件，并填写如下的过程内容。（1）请将所选择的实物模型（或者零件）的实际照片放置于下面的空白处。（图片居中，大小适宜）（2）请将模型（或者零件）粘贴标记点，并将粘贴标记点后的模型（或者零件）的实物照片放置于下面的空白处。（3）请将模型进行扫描，并将模型进行扫描的过程照片放置于下面的空白处。fi（3）请利用Geomagic软件打开扫描后得到的点云，并将点云着色，截图放置于下面的空白处。（4）将点云进行拼接、点云处理（非连接项、体外孤点、统一采样等），并将处理好的点云截图放置于下方空白处。（5）将点云转为三角面，对面进行处理（网格医生、孔填充、剪裁、特征修复等必要性操作），并将处理完成的图像
12、截图放置于下方空白处。（6）请将三角面进行精确曲面拟合（或者参数曲面拟合），并将处理完成的图像截图放置于下方空白处。将模型另存为ST1.格式。任务三（20分）任务要求：将任务二得到的ST1.模型文件进行切片，将切片完成的文件输入到3D打印机进行快速成型。（1）将ST1.模型导入到CURA软件，调整模型尺寸（缩放），将模型大小调整为长宽高不超过80mm,将模型进行切片，预览切片，并将预览图像截图放置于下方空白处。（2）将模型进行3D打印，将打印完成的模型取下，将打印的模型实物照片和任务一选取的模型实物照片放置于下方空白处，并进行对比。（两张图片左右放置，居中，方位一致）船任务四（20分）任务要求
13、：将任务二得到的点云模型转为精确曲面（或者参数曲面），进行构造曲面片、移动曲面片、构造栅格、曲面拟合等必要操作。得到质量较好的曲面片，并将模型另存为IGS格式。将任务三得到的3D打印模型利用光栅扫描仪进行扫描得到点云数据。将IGS文件和得到的点云数据导入到Geomagicqualify软件，进行IGS文件和点云数据的对比分析。（1）将光栅扫描仪得到的点云数据导入GeomagiCqualify软件，并将图像截图放置于下方空白处。（2）将IGS文件导入到Geomagicqualify软件，IGS文件作为参考模型，点云作为测试模型，将参考模型和测试模型进行对齐（必要时可建立特征，利用特征进行对齐）。
14、将对齐后的图像截图放置于下方空白处。（3）将参考模型和测试模型进行3D比较，在视图上至少创建2个3D比较注释，将截图放置于下方空白处。(4)将参考模型和测试模型进行边界比较，在视图上至少创建2个边界比较注释，将截图放置于下方空白处。(5)在参考模型上创建至少2个GD&T,然在测试模型进行评估，将评估的结果进行截图放置于下面的空白处。任务五任务要求：请检索相关文献或者查阅网络资源，进一步学习逆向工程与快速成型的案例，请列举一项案例，该案例应包括三维数据获取、创新设计、快速成型制造等过程，需写明该案例使用的设备，要求叙述过程清晰，思路完成，内容详细。案例叙述：制造一个个性化的手机壳。三维数据获取：
15、首先，通过使用3D扫描仪对手机进行扫描，获取准确的手机外形尺寸和形状数据。这可以帮助设计师了解手机的外形特征，以便进行个性化手机壳的设计。创新设计：基于手机的数据，设计师可以使用CAD软件进行创新设计，根据客户的喜好和需求，设计出独特的手机壳。这可能涉及到改进手机壳的外观设计、增加功能、提供更好的保护等方面的创新。快速成型：一旦设计师完成了创新设计，可以使用快速成型技术制造出个性化手机壳的原型。通过将设计转化为3D打印机可以接受的文件格式，可以快速制造出具有准确尺寸和形状的手机壳原型。客户可以试用原型，进行必要的调整和修改，直到满意为止。批量生产：一旦最终的设计得到客户的满意，可以使用快速成型技术进行批量生产。这可以通过3D打印技术来实现，将设计转化为可供生产用的文件，并在3D打印机上进行批量制造。这样，可以快速生产出具有准确尺寸和形状的个性化手机壳。通过三维数据获取、创新设计和快速成型技术，可以实现个性化手机壳的快速制造。这个案例展示了如何将数据获取、创新设计和快速成型有机地结合在一起，以满足客户的个性化需求。
