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(chǎn)隨著科技的進步，工藝在不斷改進優(yōu)化。在生產(chǎn)塑料牙刷的過程中，將逆向工程運用其中，通過產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)逆向設(shè)計注塑模具，這樣在進行生產(chǎn)時就能提高效率，使牙刷的生產(chǎn)能夠批量進行。而這種逆向設(shè)計模具的方式在模具制造中也能夠得到大力的應(yīng)用。本文對塑料牙刷生產(chǎn)中逆向工程的應(yīng)用進行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：塑料牙刷;逆向工程;生產(chǎn);應(yīng)用

塑料牙刷在生產(chǎn)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(chǎn)周期以及成本投入方面都有不利的影響，將逆向工程應(yīng)用其中，可以通過對牙刷數(shù)據(jù)的獲取來反向設(shè)計模具，這樣牙刷生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都能夠得到較好的提高。

1.逆向工程概述

通常產(chǎn)品的設(shè)計過程主要是指從結(jié)構(gòu)框架設(shè)計到產(chǎn)品形成的過程，也就是說，設(shè)計人員需要先將產(chǎn)品的性能、外觀以及相關(guān)的工藝參數(shù)等構(gòu)思出來，接著進行具體的設(shè)計，以此得到數(shù)據(jù)的模型，然后進行研發(fā)，最終出產(chǎn)品。這種產(chǎn)品的設(shè)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(chǎn)品倒推到設(shè)計，具體是指結(jié)合已經(jīng)存在的產(chǎn)品，對產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)模型設(shè)計進行倒推的過程。逆向工程在模具制造方面有較好的應(yīng)用，最早的船舶行業(yè)中有關(guān)船體的放樣設(shè)計就是應(yīng)用了逆向工程[1]。

2.逆向工程應(yīng)用的重要作用

逆向工程在產(chǎn)品的尺寸檢測、產(chǎn)品仿制以及新產(chǎn)品研發(fā)中有較好的應(yīng)用，其應(yīng)用過程中具體的優(yōu)勢有，能夠使產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)周期縮短，有了已經(jīng)存在的產(chǎn)品，對其設(shè)計進行倒推，能夠使產(chǎn)品的更新升級加快。另外，能夠使新產(chǎn)品開發(fā)的成本投入減小，降低風(fēng)險，減少了不斷試驗優(yōu)化的過程，從已知產(chǎn)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(jié)果直接制造成型，不需要樣件，也不會過多的依靠傳統(tǒng)模具制造方式，模具制造方面有較好的應(yīng)用前景。而間接法就是制造產(chǎn)品部件原型，將原型作為母模，與制模工藝結(jié)合將需要的模具制造出來[2]。

3.塑料牙刷生產(chǎn)中逆向工程的應(yīng)用

3.1收集坐標數(shù)據(jù)

在逆向工程的應(yīng)用中，收集坐標數(shù)據(jù)是首要的工作，這是處理數(shù)據(jù)、建立模型的最基本的工作。通常在收集數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，又或者利用數(shù)字成像、激光掃描測量三維坐標的數(shù)據(jù)，得到無序的多點云數(shù)據(jù)[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(shù)據(jù)，這種掃描方法主要是借助于計算機技術(shù)，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及外形進行掃描，然后獲取到產(chǎn)品外表面的三維坐標。產(chǎn)品的三維信息能夠以數(shù)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(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息，如果產(chǎn)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(chǎn)品的表面進行處理，使其能夠正常反光時再收集數(shù)據(jù)。光三維掃描儀的穩(wěn)定性很好，而且掃描的精度很高，其中有自動轉(zhuǎn)盤，可以使人工操作量減少，這樣效率和質(zhì)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(zhuǎn)盤上，開始掃描。

3.3逆向處理

將保存好的兩種格式文件導(dǎo)出后再導(dǎo)入到CAD設(shè)計軟件中，依照點云和線段，使用三維設(shè)計軟件對塑料牙刷進行逆向設(shè)計，然后對逆向設(shè)計的結(jié)果進行不斷的優(yōu)化完善，從而獲得滿足要求的模型數(shù)據(jù)，并應(yīng)用到牙刷模具的設(shè)計中，這樣后續(xù)在生產(chǎn)塑料牙刷時就可以利用模具批量生產(chǎn)，保證尺寸標準統(tǒng)一，同時對于尺寸的檢測也更加方便。

4.逆向工程應(yīng)用的關(guān)鍵

4.1 Pro/E軟件介紹

在CAD設(shè)計軟件中，Pro/E軟件主要是包含設(shè)計到生產(chǎn)的機械自動化軟件，在三維造型設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛，屬于參數(shù)化的實體造型系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)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(guī)范設(shè)計提供較好的環(huán)境。Pro/E的交互式曲面擴展功能對其處理技術(shù)進行了新的定義，具備曲面建模的能力，靈活性較高。設(shè)計人員能夠在自由化的參數(shù)建模環(huán)境中開展工作，實現(xiàn)設(shè)計和工程的集成。在Pro/E軟件中，參數(shù)化建模的基礎(chǔ)上對形狀多樣的物體進行幾何建立，工程設(shè)計人員能夠有較大的靈活發(fā)揮空間。

4.2 Pro/E軟件曲面建模

在應(yīng)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(chǎn)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(guān)數(shù)據(jù)進行測量，然后經(jīng)過相應(yīng)的軟件處理收集的數(shù)據(jù)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(xù)的設(shè)計提供幾何參考。利用建模的方法與傳統(tǒng)的圖紙設(shè)計不同，這種方式以三維模型的尺寸作為前提，主要是以構(gòu)圖手板進行設(shè)計。塑料牙刷生產(chǎn)過程中，將掃描過的牙刷模型數(shù)據(jù)作為原型，三坐標數(shù)據(jù)體現(xiàn)牙刷的數(shù)字化模型，有了模型數(shù)據(jù)，在Pro/E軟件中進行曲面建模時，在尺寸方面就不會出現(xiàn)差值，而且牙刷結(jié)構(gòu)的細節(jié)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(jié)構(gòu)優(yōu)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(shù)控制，對圖表進行自定義，很多的功能都能夠良好的體現(xiàn)。

結(jié)束語：

綜上所述，利用掃描儀獲取塑料牙刷的點云數(shù)據(jù)，然后通過相應(yīng)的點云處理軟件，對其進行優(yōu)化，利用優(yōu)化完善后的數(shù)據(jù)反向設(shè)計牙刷生產(chǎn)的模具，這樣可以使牙刷研發(fā)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(chǎn)的質(zhì)量。

參考文獻：

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

[2]張棟良. 逆向工程技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用分析[J]. 數(shù)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(chǎn)品及其模具設(shè)計中的應(yīng)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(xué)本科 ?助理工程師 ?浙江省超風(fēng)礦用機械制造有限公司 ?325401 ?礦用機械設(shè)計及研發(fā)（卷揚機與絞車等）