塑胶模具设计：逆向工程在鼠标外壳快速设计与制造中的应用 ...

1 点云数据处理

    本次测量实验采用非接触式REV scan自定位手持式三维激光扫描仪来获取鼠标外壳表面多组离散点的几何坐标数据，即其原形的数字化模型。这些点云数据包括测量路径规划、数据的采集以及测量的基本规则。打开Imageware12软件，读取鼠标外壳的点云信息。如图1所示。

图1 点云信息

    重新构建鼠标外壳的CAD模型时，通过数据精简、3D-B样条曲线创建、控制点/曲线节点设置、分割曲线、扫掠曲面、放样曲面、缝合等一系列操作，形成最后的模型。如图2所示。

图2 重构曲面

2 快速成型

    快速成型（rapid prototyping，RP）是一种基于离散/堆积思想的新型快速制作技术。它是集激光技图1点云信息术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术于一体，将实体零件分层扫描、逐层堆积的快速制作技术。经过Imageware12三维重建过的重构曲面，在三维软件Pro/E中进行实体化得到三维实体模型。如图3所示。

图3 实体模型

在经过三维实体化后，通过RPdata数据处理软件来实现实体的分层精度及成型方向的设定，分层愈小，精度愈高。综合精度和成型时间成本，本次实验分层间距取0.10mm。由于鼠标外壳为壳体特征，为成型牢固和减少翘曲变形，需设定支撑。对加工过程进行模拟仿真，仿真过程如图4所示。

图4 快速成型仿真过程

    本实验使用西安交通大学的SPS450B快速成型机，通过RPbuild控制软件进行制作工艺参数设定：填充扫描速度2800mm/s，扫描间距0.1mm，支撑扫描速度800mm/s，跳跨速度12000mm/s，轮廓扫面速度1800mm/s，补偿直径0.12mm。加工得到的样件经过后处理如图5所示。后处理过程包括零件的清洗、支撑去除、打磨、表面涂覆以及后固化等。

图5 鼠标外壳样件

3 快速模具制作

    快速模具技术能将快速原型件样件快速翻制成塑件或树脂产品，满足产品的单件或小批量生产的要求。如图6所示，模具型框尺寸选择要适中，避免硅胶浪费和增加固化的时间。一般要求型框的内表面距样件约15mm，型框比样件高出约l0mm。

图6 模具型框

图7 硅胶模具

    硅胶的计量根据型框包容体积和硅胶的密度乘积计算。将称量好的硅胶和固化剂按9:1的比例均后取出，利用开模刀具，按照波浪线分型。由于鼠标外壳具有一定的拔模斜度，可进行强行脱膜。图7所示为快速硅胶模具 其上设置有支撑浇注孔，通过浇注料实现快速固化，完成鼠标外壳样件的快速制作，极大地降低了加工的成本并缩短生产时间模具。其上设置有支撑浇注孔，通过浇注AB料实现快速固化，完成鼠标外壳样件的快速制作，极大地降低了加工的成本并缩短生产时间。

4 结束语

    通过逆向工程技术在鼠标外壳中的成功运用，获得了较好质量的快速成型制件及硅胶模具。通过三维重构获得了鼠标外壳的实体数据，对实验的加工工艺参数进行了研究，提供了完整的实验方法。结果表明，该设计方法极大地缩短了产品的研发周期，提高产品的生产效率，可以获得较大的经济效益。

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