逆向工程在塑料牙刷生產中的運用分析

摘要：牙刷在人們的日常生活中屬于易耗品，塑料牙刷的生產隨著科技的進步，工藝在不斷改進優化。在生產塑料牙刷的過程中，將逆向工程運用其中，通過產品模型的數據逆向設計注塑模具，這樣在進行生產時就能提高效率，使牙刷的生產能夠批量進行。而這種逆向設計模具的方式在模具制造中也能夠得到大力的應用。本文對塑料牙刷生產中逆向工程的應用進行了分析，以供參考。

關鍵詞：塑料牙刷;逆向工程;生產;應用

塑料牙刷在生產中缺少適合的檢驗工具，所以對于尺寸的檢測相對來講較為繁瑣，在生產周期以及成本投入方面都有不利的影響，將逆向工程應用其中，可以通過對牙刷數據的獲取來反向設計模具，這樣牙刷生產的質量和效率都能夠得到較好的提高。

1.逆向工程概述

通常產品的設計過程主要是指從結構框架設計到產品形成的過程，也就是說，設計人員需要先將產品的性能、外觀以及相關的工藝參數等構思出來，接著進行具體的設計，以此得到數據的模型，然后進行研發，最終出產品。這種產品的設計過程屬于正向工程，也是最基本進行的流程。而相反的，逆向工程簡單來講就是從產品倒推到設計，具體是指結合已經存在的產品，對產品設計的相關數據模型設計進行倒推的過程。逆向工程在模具制造方面有較好的應用，最早的船舶行業中有關船體的放樣設計就是應用了逆向工程[1]。

2.逆向工程應用的重要作用

逆向工程在產品的尺寸檢測、產品仿制以及新產品研發中有較好的應用，其應用過程中具體的優勢有，能夠使產品的設計研發周期縮短，有了已經存在的產品，對其設計進行倒推，能夠使產品的更新升級加快。另外，能夠使新產品開發的成本投入減小，降低風險，減少了不斷試驗優化的過程，從已知產品中進行反向思考，可以減少成本的浪費。再者，對于小批量的部件制造較為適用，特別是在模具的制造中，可以進行直接制模也可以間接制模。直接法就是利用CAD的結果直接制造成型，不需要樣件，也不會過多的依靠傳統模具制造方式，模具制造方面有較好的應用前景。而間接法就是制造產品部件原型，將原型作為母模，與制模工藝結合將需要的模具制造出來[2]。

3.塑料牙刷生產中逆向工程的應用

3.1收集坐標數據

在逆向工程的應用中，收集坐標數據是首要的工作，這是處理數據、建立模型的最基本的工作。通常在收集數據時，主要的方法有利用簡易的工具進行手工測量，或者是通過測量機機械的測量三維坐標的有序點數據，又或者利用數字成像、激光掃描測量三維坐標的數據，得到無序的多點云數據[3]。在逆向工程中使用較為廣泛的就是光三維掃描儀來收集數據，這種掃描方法主要是借助于計算機技術，對產品的結構以及外形進行掃描，然后獲取到產品外表面的三維坐標。產品的三維信息能夠以數字信號的方式進行計算機處理，使模具的制造效率得以提升。利用光的反射收集產品的數據信息，如果產品顏色深或者是透明、高反光，掃描不易被識別出來，需要對產品的表面進行處理，使其能夠正常反光時再收集數據。光三維掃描儀的穩定性很好，而且掃描的精度很高，其中有自動轉盤，可以使人工操作量減少，這樣效率和質量都能夠得到提高。在進行掃描操作之前，還需建立掃描平臺，給牙刷進行噴粉處理后晾干，然后按照掃描的要求給牙刷貼點，接著將其放置在自動轉盤上，開始掃描。

3.3逆向處理

將保存好的兩種格式文件導出后再導入到CAD設計軟件中，依照點云和線段，使用三維設計軟件對塑料牙刷進行逆向設計，然后對逆向設計的結果進行不斷的優化完善，從而獲得滿足要求的模型數據，并應用到牙刷模具的設計中，這樣后續在生產塑料牙刷時就可以利用模具批量生產，保證尺寸標準統一，同時對于尺寸的檢測也更加方便。

4.逆向工程應用的關鍵

4.1 Pro/E軟件介紹

在CAD設計軟件中，Pro/E軟件主要是包含設計到生產的機械自動化軟件，在三維造型設計中應用較為廣泛，屬于參數化的實體造型系統，具備數據庫的性能。Pro/E軟件中的高級曲面擴展功能能夠為逆向工程進行建模和規范設計提供較好的環境。Pro/E的交互式曲面擴展功能對其處理技術進行了新的定義，具備曲面建模的能力，靈活性較高。設計人員能夠在自由化的參數建模環境中開展工作，實現設計和工程的集成。在Pro/E軟件中，參數化建模的基礎上對形狀多樣的物體進行幾何建立，工程設計人員能夠有較大的靈活發揮空間。

4.2 Pro/E軟件曲面建模

在應用逆向工程時，Pro/E軟件的曲面建模是其中的重要工作，在生產塑料牙刷的過程中，使用逆向工程通常需要制造模具，利用光三維掃描儀對牙刷的相關數據進行測量，然后經過相應的軟件處理收集的數據信息，從而形成三維框架，將其以igs的格式進行保存，接著將處理過后的文件傳入到Pro/E軟件中，以便能夠為后續的設計提供幾何參考。利用建模的方法與傳統的圖紙設計不同，這種方式以三維模型的尺寸作為前提，主要是以構圖手板進行設計。塑料牙刷生產過程中，將掃描過的牙刷模型數據作為原型，三坐標數據體現牙刷的數字化模型，有了模型數據，在Pro/E軟件中進行曲面建模時，在尺寸方面就不會出現差值，而且牙刷結構的細節問題也能夠反映出來，對造型上的要求能夠在模型中進行結構優化，這樣牙刷模具的制造就能夠更好的符合具體要求。對塑料牙刷的建模主要就是通過Pro/E軟件中的曲面建模功能，借助于計算機，能夠進行函數控制，對圖表進行自定義，很多的功能都能夠良好的體現。

結束語：

綜上所述，利用掃描儀獲取塑料牙刷的點云數據，然后通過相應的點云處理軟件，對其進行優化，利用優化完善后的數據反向設計牙刷生產的模具，這樣可以使牙刷研發的周期縮短，成本投入減少，對于牙刷尺寸的檢測也更加便捷，進而提高牙刷生產的質量。

參考文獻：

[1]何靜宇，崇云雪. 逆向工程在塑料牙刷生產中的運用[J]. 南方農機，2019（12）：184-184.

[2]張棟良. 逆向工程技術在塑料模具設計中的應用分析[J]. 數字化用戶，2018，024（028）：96-96.

[3]高東強，楊飛，閆媛媛. 逆向工程在塑料產品及其模具設計中的應用[J]. 中國塑料，2014，28（01）：203-205.

作者簡介：周招仁 ?19800628 ?男 ? 浙江平陽 ? 大學本科 ?助理工程師 ?浙江省超風礦用機械制造有限公司 ?325401 ?礦用機械設計及研發（卷揚機與絞車等）