机械专业常用技术名词

第一部分：机械专业常用技术名词

快速原形制造技术（RPM）

是本世纪80年代中期发展起来的新技术，它可不需任何模具、不用机构加工，而是依据CAD提供的三维数据，采有分层扫描的制作方法，快速制作所需实体榜样。它可用于设计评估、产品开发、模具制造上，在缩短生产周期、降低生产费用、保证质量方面有显著的效益。 计算机辅助制造（CAM）

指应用计算机进行制造信息处理的全部工作。包括：编制清单和数控加工指令、安排生产计划和进度、进行车间工段控制和质量控制等。 计算机辅助设计（CAD）

是在计算机硬件与软件的支撑下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、仿真和图形处理的研究，使计算机辅助技术师完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图形。

柔性制造技术及系统（FMS） 是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种。中小批量生产。它通过简单地改变软件的方法能够制造出多种零件中任何一种零件。它主要由三部分组成：（1）加工系统；（2）运储系统；（3）一套计算机控制系统。 快速原型制造(RP)

在计算机控制下,CAD数据驱动制作出来的模型比图纸和计算机屏幕提供了一个信息更丰富、更直观的实体。国际统计资料表明，RP原型中1/3被用来作为可视化的手段，用于评估设计、协助设计模具，沟通设计者与制造商及工程投标，1/3被用来进行试装配和性能试验，如空气动力学试验、光弹应力分析等，1/4以上用于协助完成模具制造。 快速模具制造技术（RT）

用硅橡胶、金属粉环氧树脂粉、低熔点合金等方法将RP原型准确复制成模具，这些简易模具的寿命是50-1000件，适宜产品试制阶段。对制造长寿命的钢制模具，一个成熟的工艺是RP原型→ 三维砂轮研磨整体石墨电极电火花钢模。这一工艺的特点在于RP原型及振动研磨法，它避开了CNC加工，节约了CNC编程及加工时间。一个中等大小，较为复杂的电极一般4-8小时即可完成，复形精度也较高。这一工艺对制造注塑模、锻模、压铸模等型腔模均较适合。运用RP/RT技术比传统的数控加工制造模具，周期缩短为1/3-1/10，费用降低为1/3-1/5。由于RT的显著经济效益，近年来，工业界对RT的研究开发投入了日益增多的人力和资金，因而，RT的收益也获得了巨大的增长。 计算机辅助工艺设计（CAPP）

CAPP从CAD系统中获得零件的几何拓扑信息、工艺信息，并从工程数据库中获得企业的生产条件、资源情况及企业工人技术水平等信息，进行工艺设计，形成工艺流程卡、工序卡、工步卡及NC加工控制指令，在CAD、CAM中起纽带作用。 计算机辅助工艺设计的重要意义在于：

可以将工艺设计人员从大量繁重的重复性的手工劳动中解放出来，使他们能将主要精力投入到新产品的开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等具有创造性的工作中；

（2）可以大大缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争 能力；

（3）可以提高企业工艺设计的标准化，并有利于工艺设计的最优化工作； （4）能够适应当前日趋自动化的现代制造环节的需要，并为实现计算机集成制造系 统创造必要的技术基础。

计算机辅助工程分析（CAE）

CAE(计算机辅助工程分析)主要是以有限元法、有限差分法、有限体积以及无网格法为数学基础发展起来的一个软件行业。 企业资源计划（ERP）

ERP是为制造业企业提供从客户、分销与销售、制造、采购、整个供应链上物流、资金流、信息流集成的，对资源能力优化平衡的系统 PDM（产品数据管理）

PDM（产品数据管理）是从管理CAD/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。PDM系统除了要管理上述数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见，PDM系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺、制造、经营和服务等部门。因此，PDM系统的实施具有涉及面广、信息工作量大等特点。

数字控制（NC）

指用离散的数字信息控制机械等装置的运行NC(Numerical Control) 计算机数字控制（CNC）

计算机数控，指用计算机作为一般数控系统中的控制装置 计算机分布式数控（DNC）

计算机直接数控或分布式数控，是指一台或多台计算机对多台数控机床实施综合数字控制。DNC集成系统属于自动化制造系统的一种模式，是实现CAD/CAM和计算机辅助生产管理系统(CAPMS)集成的纽带，它强调信息的集成与信息流的自动化，物料流的控制与执行可大量介入人机交互。相对FMS来说DNC投资小、见效快，是具有较好柔性的多个数控加工设备的集成控制系统。DNC接口是DNC集成系统的一个组成部分，它是将数控设备与工业网络相连的中间环节，主要负责DNC计算机与数控设备及工业网络之间的通信。 第二部分：逆向工程简介

1、 正向工程（Forwad Engineering） 传统以来，工业产品的开发均是循着序列严谨的研发流程，从功能与规格的预期指针确定开始，构思产品的零组件需求，再由各个组件的设计、制造以及检验零组件、检验整机组装、性能测试等程序。每个组件都保留有原始的设计图，此设计图目前已广泛CAD图档来保存。每个组件的加工都有工序图表，对于复杂的形状组件则以CAM软件产生的NC加工档案来保存。每个产品组件的加工尺寸合格与否则以品管检查报告来纪录。这种开发模式称为预定模式（Prescriptive model）此类开发工程称为正向工程 正向工作流程

规格订定——设计——制造——检验

2、 逆向工程（Reverse Engineering） 随着工业技术水平的提升以及生活水准的提高，任何通用性产品在消费者对于高品质的要求下，功能上的需求已不再是赢得市场竞争力的唯一条件。产品不单单是功能要先进，近年来在 3D CAD 软件的带动下，工业设计领域已日益受到重视。 工业设计多着重于产品的外观造型，在正向工程的研发流程中已不是传统的机械工程师们所能胜任的了，取而代之的就是所谓的“逆向工程”(Reverse Engineering)，也成为反向工程、反求工程。逆向工程作为产品设计的一种手段，在20世纪90年代初，开始引起各国工业界和

学术界的高度重视。设计师们先通过手工方式塑造出模型，例如：蜡模、木模、石膏模、粘土模、工程塑料模等等，然后再以三维尺寸测量的方式生成自由曲面的 CAD 文件。

所谓的逆向工程是指针对现有工件，利用 3D 数字化测量仪准确、快速地取得点云图像，随后经过曲面构建、编辑、修改之后，置入一般的 CAD/CAM 系统，再由 CAD/CAM 计算出 NC 加工路径，最后通过 CNC 加工设备制作模具。另一种量产方式则是先以快速原型机(Rapid Prototyping System)将样品模型制作出来，然后再以快速模具(Rapid Tooling)进行产品量产。

逆向工程的工作流程

样品——3d扫描——数据处理——CAD曲面建购——修改外形 ︳

模具加工——CAM生成NC文件—— 量产复制—— 模具成型 ︳ RT快速模具——RP快速成型—— 仿制、仿造已经成为了我国一部分企业的固定生产方式，针对市场热门产品的仿造品屡见不鲜，逆向工程的广泛应用在其中起到了不可忽视的作用。于是，经常有人将逆向工程和非法仿制联系在一起，甚至提出了知识产权保护等法律层面的问题。实际上，逆向工程代表了一种非常高效的产品设计思路和方法。现代制造业中逆向工程的概念以及逆向工程在模具制造等行业中的作用。

逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术，对竞争对手的产品进行改进，以避开艰苦的原型设计阶段，这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计，就是通过观察和测试某一种产品，对其进行初始化，然后拆开产品，逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程，并以此为基础在子系统和零件层面上，优化设计出一种更好的产品。美国的许多工程学院开设了逆向工程课程，教授学生用再设计代替原型设计，作为解决设计问题的一种方法。近年来，在汽车、电子产品等领域人们越来越多地采用逆向工程技术，来部分替代使用多年的原型设计方法。

一般归类逆向工程使用的原因，有以下几点：

1. 在产品设计保密的规定或是商业策略的考虑，国外原始、设计者不提供原始的CAD资料

2. 设计者参考几款成品设计。

3. 原设计者以油土、木模等代替的3D-CAD设计。需要以测量设备将外形资料测后，建模及后续加工。

4. 以实体模型、缩小模型进行试验。 5. 原始资料丢失 6. 数字化检测

逆向工程虽然是从物体的模型取得点云资料，通过逆向建模的方法、nc加工或快速成型制作出原物体的模型，但并不是仿造复制。传统的复制方法是利用立体雕刻机或是仿型铣床制作出成比例的模具，然后再进行量产。这种方法被称之为“类比式(Analog Type)复制”，缺点是无法建立工件尺寸的文件，也无法做任何的外形修改，现已逐渐被数字化的逆向工程系统所取代。

以摩托车覆盖件为例： 正向设计：

概念设计——效果图——油泥模——CAD建模——试验——优化设计——样机 N个人多个开发周期。 逆向设计：

实物/油泥模——CAD建模——试验——优化设计——样机 一个人一个月左右。

逆向工程相对于正向工程的优势： 1、 产品设计的直观性

2、 节省产品开发的时间和成本

3、 减少风险，提高质量，增强企业竞争力 4、 完成正向工程不能完成的样品开发 逆向工程的应用范围包括：

模具样品开发：汽机车类、家电制品、运动器材、玩具、陶瓷等。 快速原型制作：古董、人像、艺术品、卡通人物、玩具等。 人体形状测量：人体外形测量、医疗器材制作等。 造型设计：立体动画、多媒体虚拟实景、广告动画等。 尽管逆向工程可以解决很多问题，但是基于设备的测量精度和逆向软件的功能，都会造成很多限制。

以测量设备来说，不管是接触式、非接触式的测量系统，在逆向工程最大的限制，在于测量的精度。一般来讲，测量一定都有误差，再加上软件建模式，使用者能否将点云与曲面误差控制得当，是比较困难的；

另一方面测量所得到的点云资料，以实际情况来说，通常无法得到很好的圆度、直线度、平面度等几何形状。所以逆向建模曲面平滑与曲面连续性的要求，通常与点云/曲面误差相冲突，要缩小误差，则曲面品质较差。而曲面的顺滑、连续性都达到要求，通常很难确保与点云资料之间的误差。

因此在逆向建模时，设定合理的误差范围是基础。误差范围的设定，最主要的是测量设备。 第三部分 扫描机特点应用

1、三座标的培训

三维激光测量机的结构、功能特点（产品说明书为准） 主要特点：

机械部件：采用进口的导轨，花岗岩工作平台，龙门式结构，具有旋转工作台 电器部件：采用国外进口的激光测头，采用伺服控制系统

控制软件：浙江大学自主开发的扫描机控制软件，全中文控制界面， 扫描参数可调整，扫描点云可显示，双数据输出格式。

测量机与扫描机的比较

不管是扫描还是测量都叫做三座标，只有做模具这一块才会去划分扫描还是测量机。

1、接触式测量系统靠探针和高灵敏的传感器接触物体采集点云资料。 优点：

（1） 精度高，干扰小。

（2） 较易解决测量定位问题，有原始的机械坐标系，可以定位一个测量原点。