2020級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)逆向工程與快速成型技術(shù)期末大作業(yè)系部：機(jī)械工程系班級(jí)：機(jī)械電子工程2002班學(xué)號(hào)：姓名：

課程名稱逆向工程與快速成型技術(shù)分組情況組長(zhǎng)組員教師評(píng)閱成績(jī)?nèi)蝿?wù)一任務(wù)二任務(wù)三任務(wù)四任務(wù)五總分成績(jī)綜合評(píng)定：優(yōu)秀□；良好□；中□；及格□；不及格□教師簽字：日期：年月日任務(wù)一任務(wù)要求：請(qǐng)利用知網(wǎng)工具檢索近3年國(guó)內(nèi)有關(guān)逆向工程與快速成型的新技術(shù)、新方法、新工藝或者新裝備，分析其背景、解決的問(wèn)題、采用的方法、應(yīng)用效果、應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容，填寫(xiě)（1）~（8）項(xiàng)內(nèi)容（1）背景：逆向工程可以幫助工程師分析現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和性能，尋找改進(jìn)和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的分析，可以發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)和不足之處，并基于這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)?？焖俪尚图夹g(shù)可以將創(chuàng)新設(shè)計(jì)快速轉(zhuǎn)化為實(shí)體原型，以進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行逆向分析，可以發(fā)現(xiàn)幾何形狀的不均勻性、材料的局部缺陷等問(wèn)題，并進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。快速成型技術(shù)可以將優(yōu)化后的設(shè)計(jì)快速制造出來(lái)，以驗(yàn)證其性能改進(jìn)效果?？傊嫦蚬こ毯涂焖俪尚图夹g(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用可以帶來(lái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化和零部件替代等優(yōu)勢(shì)。這些技術(shù)的應(yīng)用可以加速發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能，并為發(fā)動(dòng)機(jī)制造商帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。（2）解決的問(wèn)題：發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)通常需要進(jìn)行多次原型制作和測(cè)試。快速成型技術(shù)可以幫助工程師快速制作發(fā)動(dòng)機(jī)的原型模型，提供給設(shè)計(jì)和測(cè)試團(tuán)隊(duì)進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證。發(fā)動(dòng)機(jī)的某些部件具有復(fù)雜的幾何形狀，傳統(tǒng)的加工方法可能無(wú)法滿足其制造要求?？焖俪尚图夹g(shù)可以通過(guò)逐層堆疊材料的方式制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件，如渦輪葉片、燃燒室等。發(fā)動(dòng)機(jī)的不同應(yīng)用領(lǐng)域和需求可能需要不同的設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置。快速成型技術(shù)可以根據(jù)特定需求制造個(gè)性化定制的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，提供更好的適應(yīng)性和性能。逆向工程和快速成型技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用可以提高設(shè)計(jì)和制造效率，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。（3）采用的方法：通過(guò)使用3D掃描儀等設(shè)備對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行掃描，獲取其三維幾何形狀和結(jié)構(gòu)信息。然后使用CAD軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和建模，生成準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)CAD模型。在獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的CAD模型后，可以使用CAD軟件進(jìn)行反向工程，即根據(jù)已有的物理模型推導(dǎo)出其設(shè)計(jì)過(guò)程和參數(shù)。這可以幫助工程師了解發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理和優(yōu)化方向。逆向工程不僅可以獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀，還可以分析材料的特性。通過(guò)對(duì)零部件進(jìn)行材料測(cè)試和分析，可以確定材料的強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)性能等參數(shù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（4）實(shí)施過(guò)程：首先，需要收集現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括幾何形狀、設(shè)計(jì)參數(shù)、材料特性等。這可以通過(guò)測(cè)量、掃描、文獻(xiàn)研究等方式進(jìn)行。將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和建模，使用CAD軟件將幾何形狀和設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)化為可編輯的CAD模型。這一步驟可以使用逆向工程軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換。對(duì)建立的CAD模型進(jìn)行分析和優(yōu)化，通過(guò)模擬和仿真工具進(jìn)行性能評(píng)估，如流場(chǎng)分析、熱傳導(dǎo)分析等。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化后的CAD模型，使用快速成型技術(shù)進(jìn)行零部件的制造。這可以使用3D打印機(jī)、激光燒結(jié)等快速成型設(shè)備進(jìn)行?？焖俪尚椭圃斐龅牧悴考赡苄枰M(jìn)行后處理和精加工，以提高其表面質(zhì)量和精度。例如，可以進(jìn)行機(jī)加工、拋光等工藝。制造完成的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件需要進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，以確保其性能和質(zhì)量符合要求。可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、性能測(cè)試等。根據(jù)測(cè)試和驗(yàn)證結(jié)果，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。這可以通過(guò)反復(fù)的循環(huán)進(jìn)行，直到滿足設(shè)計(jì)要求?？偟膩?lái)說(shuō)，逆向工程和快速成型技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用實(shí)施過(guò)程包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和建模、分析和優(yōu)化、快速成型制造、后處理和精加工、測(cè)試和驗(yàn)證、優(yōu)化和改進(jìn)等步驟。這些步驟可以根據(jù)具體需求和項(xiàng)目情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。（5）應(yīng)用效果：逆向工程可以快速獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀和結(jié)構(gòu)信息，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)的過(guò)程?？焖俪尚图夹g(shù)可以快速制造發(fā)動(dòng)機(jī)的原型和零部件，減少制造時(shí)間。逆向工程可以幫助制造商快速獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的CAD模型和工程圖紙，減少設(shè)計(jì)和制造成本。快速成型技術(shù)可以減少零部件制造的時(shí)間和成本，特別是對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件。逆向工程可以幫助工程師分析發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀和材料特性，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)?？焖俪尚图夹g(shù)可以制造出具有復(fù)雜幾何形狀的零部件，提高產(chǎn)品的精度和一致性。逆向工程和快速成型技術(shù)可以根據(jù)特定需求制造個(gè)性化定制的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，提供更好的適應(yīng)性和性能。這可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域和需求的要求（6）應(yīng)用領(lǐng)域：逆向工程可以幫助工程師獲取現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何形狀和結(jié)構(gòu)信息，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)。快速成型技術(shù)可以制造出復(fù)雜幾何形狀的零部件，幫助改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。

逆向工程和快速成型技術(shù)可以用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，如渦輪葉片、燃燒室、進(jìn)氣道等。這些技術(shù)可以快速制造出復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件，減少制造時(shí)間和成本?？梢詭椭こ處煼治霭l(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因，并提供修復(fù)方案?？焖俪尚图夹g(shù)可以制造出故障部件的替代件，減少停機(jī)時(shí)間和成本?？焖俪尚图夹g(shù)可以快速制造出發(fā)動(dòng)機(jī)的原型模型，用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證和性能測(cè)試。這可以幫助工程師在早期階段評(píng)估和改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。逆向工程和快速成型技術(shù)可以根據(jù)特定需求制造個(gè)性化定制的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。這可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域和需求的要求?？偟膩?lái)說(shuō)，逆向工程和快速成型技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用可以涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、零部件制造、故障分析和修復(fù)、原型制作和測(cè)試以及個(gè)性化定制等領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的效率、質(zhì)量和創(chuàng)新能力。（7）對(duì)照本課程的知識(shí)點(diǎn)，總結(jié)該技術(shù)/方法/工藝/裝備與課程的聯(lián)系，展望該技術(shù)/方法/工藝/裝備在行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景。逆向工程是指通過(guò)對(duì)已有產(chǎn)品或零部件進(jìn)行逆向分析和研究，獲取其設(shè)計(jì)和制造信息的過(guò)程。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，逆向工程可以用于分析和改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和效率?？焖俪尚图夹g(shù)是一種通過(guò)逐層堆積材料來(lái)制造復(fù)雜形狀零部件的技術(shù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，快速成型技術(shù)可以用于制造一些形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)獨(dú)特的零部件，如噴油嘴、渦輪葉片等，提高零部件的精度和性能。逆向工程課程與發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用有著密切的關(guān)系。逆向工程課程可以教授學(xué)生如何使用逆向工程的方法和技術(shù)來(lái)分析和改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。課程內(nèi)容可能包括逆向工程的基本原理和方法、逆向工程軟件的使用、逆向工程案例分析等。通過(guò)學(xué)習(xí)逆向工程課程，學(xué)生可以掌握逆向工程的技術(shù)和工具，為將來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)中應(yīng)用逆向工程提供基礎(chǔ)。此外，逆向工程課程還可以與快速成型技術(shù)結(jié)合，教授學(xué)生如何使用快速成型技術(shù)制造發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何使用快速成型技術(shù)設(shè)備、選擇適合的材料和工藝參數(shù)，以及進(jìn)行零部件質(zhì)量控制等。通過(guò)學(xué)習(xí)逆向工程課程，學(xué)生可以了解快速成型技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用，為未來(lái)的工作和研究提供實(shí)踐基礎(chǔ)。參考文章出處：[1]張仲卿.逆向工程技術(shù)及整合應(yīng)用.臺(tái)灣：高立圖書(shū)有限公司，1999.[2]逆向工程和快速成型集成技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用.昆明理工大學(xué)劉紅武任務(wù)二（20分）任務(wù)要求：選擇一個(gè)模型（或者零件），優(yōu)先選擇機(jī)械零部件，也可以選擇生活物品或者創(chuàng)意模型（長(zhǎng)寬高均不超過(guò)100mm）。利用結(jié)構(gòu)光柵掃描儀將選定好的模型進(jìn)行逆向建模。建模過(guò)程中需要進(jìn)行標(biāo)記點(diǎn)粘貼、點(diǎn)云掃描、點(diǎn)云處理、三角面處理、精確曲面擬合（或者參數(shù)曲面擬合）、模型保存等步驟，最終得到曲面較好的STL格式模型文件，并填寫(xiě)如下的過(guò)程內(nèi)容。請(qǐng)將所選擇的實(shí)物模型（或者零件）的實(shí)際照片放置于下面的空白處。（圖片居中，大小適宜）（2）請(qǐng)將模型（或者零件）粘貼標(biāo)記點(diǎn)，并將粘貼標(biāo)記點(diǎn)后的模型（或者零件）的實(shí)物照片放置于下面的空白處。（3）請(qǐng)將模型進(jìn)行掃描，并將模型進(jìn)行掃描的過(guò)程照片放置于下面的空白處。（3）請(qǐng)利用Geomagic軟件打開(kāi)掃描后得到的點(diǎn)云，并將點(diǎn)云著色，截圖放置于下面的空白處。（4）將點(diǎn)云進(jìn)行拼接、點(diǎn)云處理（非連接項(xiàng)、體外孤點(diǎn)、統(tǒng)一采樣等），并將處理好的點(diǎn)云截圖放置于下方空白處。（5）將點(diǎn)云轉(zhuǎn)為三角面，對(duì)面進(jìn)行處理（網(wǎng)格醫(yī)生、孔填充、剪裁、特征修復(fù)等必要性操作），并將處理完成的圖像截圖放置于下方空白處。（6）請(qǐng)將三角面進(jìn)行精確曲面擬合（或者參數(shù)曲面擬合），并將處理完成的圖像截圖放置于下方空白處。將模型另存為STL格式。任務(wù)三（20分）任務(wù)要求：將任務(wù)二得到的STL模型文件進(jìn)行切片，將切片完成的文件輸入到3D打印機(jī)進(jìn)行快速成型。將STL模型導(dǎo)入到CURA軟件，調(diào)整模型尺寸（縮放），將模型大小調(diào)整為長(zhǎng)寬高不超過(guò)80mm，將模型進(jìn)行切片，預(yù)覽切片，并將預(yù)覽圖像截圖放置于下方空白處。將模型進(jìn)行3D打印，將打印完成的模型取下，將打印的模型實(shí)物照片和任務(wù)一選取的模型實(shí)物照片放置于下方空白處，并進(jìn)行對(duì)比。（兩張圖片左右放置，居中，方位一致）任務(wù)四（20分）任務(wù)要求：將任務(wù)二得到的點(diǎn)云模型轉(zhuǎn)為精確曲面（或者參數(shù)曲面），進(jìn)行構(gòu)造曲面片、移動(dòng)曲面片、構(gòu)造柵格、曲面擬合等必要操作。得到質(zhì)量較好的曲面片，并將模型另存為IGS格式。將任務(wù)三得到的3D打印模型利用光柵掃描儀進(jìn)行掃描得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將IGS文件和得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Geomagicqualify軟件，進(jìn)行IGS文件和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。將光柵掃描儀得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geomagicqualify軟件，并將圖像截圖放置于下方空白處。將IGS文件導(dǎo)入到Geomagicqualify軟件，IGS文件作為參考模型，點(diǎn)云作為測(cè)試模型，將參考模型和測(cè)試模型進(jìn)行對(duì)齊（必要時(shí)可建立特征，利用特征進(jìn)行對(duì)齊）。將對(duì)齊后的圖像截圖放置于下方空白處。將參考模型和測(cè)試模型進(jìn)行3D比較，在視圖上至少創(chuàng)建2個(gè)3D比較注釋，將截圖放置于下方空白處。（4）將參考模型和測(cè)試模型進(jìn)行邊界比較，在視圖上至少創(chuàng)建2個(gè)邊界比較注釋，將截圖放置于下方空白處。（5）在參考模型上創(chuàng)建至少2個(gè)GD&T，然在測(cè)試模型進(jìn)行評(píng)估，將評(píng)估的結(jié)果進(jìn)行截圖放置于下面的空白處。任務(wù)五任務(wù)要求：請(qǐng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)或者查閱網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步學(xué)習(xí)逆向工程與快速成型的案例，請(qǐng)列舉一項(xiàng)案例，該案例應(yīng)包括三維數(shù)據(jù)獲取、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速成型制造等過(guò)程，需寫(xiě)明該案例使用的設(shè)備，要求敘述過(guò)程清晰，思路完成，內(nèi)容詳細(xì)。案例敘述：制造一個(gè)個(gè)性化的手機(jī)殼。三維數(shù)據(jù)獲取：首先，通過(guò)使用3D掃描儀對(duì)手機(jī)進(jìn)行掃描，獲取準(zhǔn)確的手機(jī)外形尺寸和形狀數(shù)據(jù)。這可以幫助設(shè)計(jì)師了解手機(jī)的外形特征，以便進(jìn)行個(gè)性化手機(jī)殼的設(shè)計(jì)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)：基于手機(jī)的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)師可以使用CAD軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，根據(jù)客戶的喜好和需求，設(shè)計(jì)出獨(dú)特的手機(jī)殼。這可能涉及到改進(jìn)手機(jī)殼的外觀設(shè)計(jì)、增加功能、提供更好的保護(hù)等方面的創(chuàng)新。快速成型：一旦設(shè)計(jì)師完成了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以使用快速成型技術(shù)制造出個(gè)性化手機(jī)殼的原型。通過(guò)將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為3D打印機(jī)可以接受的文件格式，可以