實木家具制造技術(shù)及應(yīng)用

《國家重點培育高職院校建設(shè)項目成果系列教材·軟體家具制造技術(shù)及應(yīng)用》是國家重點培育高職院校建設(shè)項目成果系列教材之一?！秶抑攸c培育高職院校建設(shè)項目成果系列教材·軟體家具制造技術(shù)及應(yīng)用》是由順德職業(yè)技術(shù)學院和金富土集團斯帝羅蘭實業(yè)發(fā)展有限公司、新馬木工機械設(shè)備有限公司開展“校企合作”共同開發(fā)的。全書較為系統(tǒng)地介紹了沙發(fā)、床墊等軟體家具的材料（屬性）、結(jié)構(gòu)及加工工藝；介紹了木材、海綿、皮革布材料相應(yīng)的加工設(shè)備應(yīng)用知識及安全生產(chǎn)基礎(chǔ)知識；介紹了單人沙發(fā)出木架模板、海綿模板、皮革模板及制作的全過程；各章節(jié)介紹了主要質(zhì)（商）檢知識并提供了考核辦法，符合從業(yè)技能要求；書中還簡要介紹了家具展示知識?！秶抑攸c培育高職院校建設(shè)項目成果系列教材·軟體家具制造技術(shù)及應(yīng)用》基本上以學習情境劃分章節(jié)，各章節(jié)融理論、實踐于一體，構(gòu)思嚴謹，圖文并茂，可指導生產(chǎn)相應(yīng)（零）部件、產(chǎn)品，可操作性強；章節(jié)間內(nèi)容編排由局部到整體、由淺人深，邏輯性、可讀性強。

增材制造應(yīng)用領(lǐng)域

以激光束、電子束、等離子或離子束為熱源，加熱材料使之結(jié)合、直接制造零件的方法，稱為高能束流快速制造，是增材制造領(lǐng)域的重要分支，在工業(yè)領(lǐng)域最為常見。

在航空航天工業(yè)的增材制造技術(shù)領(lǐng)域，金屬、非金屬或金屬基復合材料的高能束流快速制造是當前發(fā)展最快的研究方向。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，增材制造經(jīng)歷了從萌芽到產(chǎn)業(yè)化、從原型展示到零件直接制造的過程，發(fā)展十分迅猛。美國專門從事增材制造技術(shù)咨詢服務(wù)的Wohlers協(xié)會在2012年度報告中，對各行業(yè)的應(yīng)用情況進行了分析。在過去的幾年中，航空零件制造和醫(yī)學應(yīng)用是增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域。2012年產(chǎn)能規(guī)模將增長25%至21.4億美元，2019年將達到60億美元。增材制造技術(shù)正處于發(fā)展期，具有旺盛的生命力，還在不斷發(fā)展；隨著技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣泛。

增材制造航空領(lǐng)域應(yīng)用

高速、高機動性、長續(xù)航能力、安全高效低成本運行等苛刻服役條件對飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料和制造提出了更高要求。輕量化、整體化、長壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)功能一體化以及低成本運行成為結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料應(yīng)用和制造技術(shù)共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，這取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)材料和現(xiàn)代制造技術(shù)的進步與創(chuàng)新。

首先，增材制造技術(shù)能夠滿足航空武器裝備研制的低成本、短周期需求。隨著技術(shù)的進步，為了減輕機體重量，提高機體壽命，降低制造成本，飛機結(jié)構(gòu)中大型整體金屬構(gòu)件的使用越來越多。大型整體鈦合金結(jié)構(gòu)制造技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代飛機制造工藝先進性的重要標志之一。美國F-22后機身加強框、F-14和“狂風”的中央翼盒均采用了整體鈦合金結(jié)構(gòu)。大型金屬結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)制造方法是鍛造再機械加工，但能用于制造大型或超大型金屬鍛坯的裝備較為稀缺，高昂的模具費用和較長的制造周期仍難滿足新型號的快速低成本研制的需求；另外，一些大型結(jié)構(gòu)還具有復雜的形狀或特殊規(guī)格，用鍛造方法難以制造。而增量制造技術(shù)對零件結(jié)構(gòu)尺寸不敏感，可以制造超大、超厚、復雜型腔等特殊結(jié)構(gòu)。除了大型結(jié)構(gòu)，還有一些具有極其復雜外形的中小型零件，如帶有空間曲面及密集復雜孔道結(jié)構(gòu)等，用其他方法很難制造，而用高能束流選區(qū)制造技術(shù)可以實現(xiàn)零件的凈成形，僅需拋光即可裝機使用。傳統(tǒng)制造行業(yè)中，單件、小批量的超規(guī)格產(chǎn)品往往成為制約整機生產(chǎn)的瓶頸，通過增量制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)以相對較低的成本提供這類產(chǎn)品。

據(jù)統(tǒng)計，我國大型航空鈦合金零件的材料利用率非常低，平均不超過10 %；同時，模鍛、鑄造還需要大量的工裝模具，由此帶來研制成本的上升。通過高能束流增量制造技術(shù)，可以節(jié)省材料三分之二以上，數(shù)控加工時間減少一半以上，同時無須模具，從而能夠?qū)⒀兄瞥杀居绕涫鞘准?、小批量的研制成本大大降低，?jié)省國家寶貴的科研經(jīng)費。

通過大量使用基于金屬粉末和絲材的高能束流增材制造技術(shù)生產(chǎn)飛機零件，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體化，降低成本和周期，達到“快速反應(yīng)，無模敏捷制造”的目的。隨著我國綜合國力的提升和科學技術(shù)的進步，我國經(jīng)濟體已經(jīng)處于世界經(jīng)濟體前列，與發(fā)達國家的一樣，保證研制速度、加快裝備更新速度，急需要這種新型無模敏捷制造技術(shù)——金屬結(jié)構(gòu)快速成形直接制造技術(shù)。

其次，增材制造技術(shù)有助于促進設(shè)計-生產(chǎn)過程從平面思維向立體思維的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)制造思維是先從使用目的形成三維構(gòu)想，轉(zhuǎn)化成二維圖紙，再制造成三維實體。在空間維度轉(zhuǎn)換過程中，差錯、干涉、非最優(yōu)化等現(xiàn)象一直存在，而對于極度復雜的三維空間結(jié)構(gòu)，無論是三維構(gòu)想還是二維圖紙化已十分困難。計算機輔助設(shè)計（CAD）為三維構(gòu)想提供了重要工具，但虛擬數(shù)字三維構(gòu)型仍然不能完全推演出實際結(jié)構(gòu)的裝配特性、物理特征、運動特征等諸多屬性。采用增量制造技術(shù)，實現(xiàn)三維設(shè)計、三維檢驗與優(yōu)化，甚至三維直接制造，可以擺脫二維制造思想的束縛，直接面向零件的三維屬性進行設(shè)計與生產(chǎn)，大大簡化設(shè)計流程，從而促進產(chǎn)品的技術(shù)更新與性能優(yōu)化。在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計者既要考慮結(jié)構(gòu)與功能，還要考慮制造工藝，增材制造的最終目標是解放零件制造對設(shè)計者的思想束縛，使飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計師將精力集中在如何更好實現(xiàn)功能的優(yōu)化，而非零件的制造上。在以往的大量實踐中，利用增量制造技術(shù)，快速準確地制造并驗證設(shè)計思想在飛機關(guān)鍵零部件的研制過程中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。另一個重要的應(yīng)用是原型制造，即構(gòu)建模型，用于設(shè)計評估，例如風洞模型，通過增材制造迅速生產(chǎn)出模型，可以大大加快“設(shè)計-驗證”迭代循環(huán)。

再次，增材制造技術(shù)能夠改造現(xiàn)有的技術(shù)形態(tài)，促進制造技術(shù)提升。利用增量制造技術(shù)提升現(xiàn)有制造技術(shù)水平的典型的應(yīng)用是鑄造行業(yè)。利用快速原型技術(shù)制造蠟?zāi)？梢詫⑸a(chǎn)效率提高數(shù)十倍，而產(chǎn)品質(zhì)量和一致性也得到大大提升；利用快速制模技術(shù)可以三維打印出用于金屬制造的砂型，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在鑄造行業(yè)采用增量制造快速制模已漸成趨勢。

《逆向工程及智能制造技術(shù)》是化學工業(yè)出版社出版圖書。

逆向工程及智能制造技術(shù)

• 出版社： 化學工業(yè)出版社

• ISBN：9787122359520

• 版次：1

• 商品編碼：12660599

• 品牌：化學工業(yè)出版社

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 出版時間：2020-05-01

• 用紙：膠版紙

• 頁數(shù)：209

• 正文語種：中文

內(nèi)容簡介

本書圍繞逆向工程及智能制造技術(shù),重點介紹以數(shù)據(jù)點云語義特征理解和幾何特征生成為手段還原產(chǎn)品設(shè)計意圖,基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模關(guān)鍵技術(shù)及其在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。首先綜述了逆向工程的概念、CAD建模方法、建模技術(shù)及在智能制造中的應(yīng)用;其次闡述了逆向工程的工作流程、軟硬件平臺;再次介紹了基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD建?？蚣芗瓣P(guān)鍵技術(shù):數(shù)據(jù)點云測量及預處理、基于多尺度分析的截面特征提取、曲面特征提取、約束驅(qū)動的特征模型優(yōu)化重建;最后給出了逆向工程在創(chuàng)新設(shè)計、數(shù)控加工、3D打印及再制造等智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

本書可供從事計算機輔助幾何設(shè)計、計算機視覺、機器視覺、數(shù)字化設(shè)計與制造等領(lǐng)域研究的科研人員以及從事計算機集成制造行業(yè)的企業(yè)界科技工作者閱讀,也可作為高等院校機械工程、自動化及計算機應(yīng)用等專業(yè)高年級本科生和研究生的參考用書。

目錄

第1 章緒　論1

1.1　逆向工程技術(shù)　/ 2

1.1.1　逆向工程的概念　/ 2

1.1.2　CAD 建模方法　/ 4

1.1.3　逆向工程CAD 建模方法　/ 5

1.1.4　逆向工程CAD 建模技術(shù)　/ 9

1.2　逆向工程在智能制造中的應(yīng)用　/ 15

1.2.1　智能制造　/ 15

1.2.2　逆向工程技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用　/ 16

第2 章逆向工程的技術(shù)基礎(chǔ)19

2.1　逆向工程技術(shù)的工作流程　/ 20

2.2　逆向工程的硬件平臺　/ 22

2.2.1　數(shù)據(jù)采集設(shè)備　/ 22

2.2.2　加工制造設(shè)備　/ 26

2.3　逆向工程的軟件平臺　/ 27

2.3.1　數(shù)據(jù)采集與分析軟件　/ 27

2.3.2　專用的逆向造型軟件　/ 29

2.3.3　CAD 建模軟件　/ 31

2.3.4　逆向工程在智能制造中的應(yīng)用軟件　/ 34

第3 章基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模39

3.1　基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模理論方法　/ 40

3.1.1　變量化設(shè)計造型方法　/ 40

3.1.2　基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模的提出　/ 41

3.1.3　基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模的優(yōu)勢　/ 42

3.2　基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模系統(tǒng)框架　/ 43

3.2.1　逆向工程CAD 建模的特征分析　/ 43

3.2.2　逆向工程CAD 建模的約束分析　/ 44

3.2.3　系統(tǒng)框架　/ 46

3.3　基于變量化設(shè)計的逆向工程CAD 建模關(guān)鍵技術(shù)　/ 48

3.3.1　數(shù)據(jù)點云預處理　/ 48

3.3.2　特征提取和特征間約束識別　/ 49

3.3.3　特征擬合　/ 51

3.3.4　基于圖論的約束分解　/ 52

3.3.5　優(yōu)化數(shù)值求解　/ 53

第4 章數(shù)據(jù)測量及預處理55

4.1　數(shù)據(jù)測量　/ 56

4.1.1　數(shù)據(jù)點云的分層　/ 58

4.1.2　數(shù)據(jù)點云的分析　/ 59

4.2　脈沖噪聲自適應(yīng)檢測和濾除　/ 60

4.2.1　基于全局統(tǒng)計特性分析的粗檢測　/ 61

4.2.2　自適應(yīng)弦偏差脈沖噪聲檢測　/ 62

4.2.3　脈沖噪聲的自適應(yīng)濾除　/ 63

4.2.4　實例分析　/ 64

4.3　基于3D 鄰域隨機噪聲濾波　/ 66

4.3.1　激光掃描數(shù)據(jù)點云的相關(guān)性分析　/ 66

4.3.2　激光掃描數(shù)據(jù)3D 鄰域　/ 69

4.3.3　模糊加權(quán)均值濾波　/ 70

4.3.4　基于3D 鄰域隨機噪聲濾波的算法步驟　/ 71

4.3.5　實例分析　/ 71

4.4　基于數(shù)據(jù)增強的多視點云匹配　/ 77

4.4.1　基于分層連通區(qū)域的點云數(shù)據(jù)增強　/ 77

4.4.2　基于同態(tài)濾波的點云數(shù)據(jù)增強　/ 82

4.4.3　增強點云數(shù)據(jù)的SIFT 特征匹配　/ 85

4.5　基于局部統(tǒng)計特性的數(shù)據(jù)精簡　/ 92

4.5.1　激光掃描數(shù)據(jù)點云的區(qū)域類型確定　/ 92

4.5.2　激光掃描數(shù)據(jù)的精簡　/ 93

4.5.3　實例分析　/ 95

第5 章基于多尺度分析的截面特征提取97

5.1　多尺度分析的提出　/ 98

5.2　基于多尺度分析的截面特征分割　/ 101

5.2.1　曲率尺度空間理論　/ 101

5.2.2　尺度因子的確定　/ 102

5.2.3　多尺度特征點融合　/ 103

5.2.4　基于曲率尺度空間的截面特征分割　/ 105

5.2.5　實例分析　/ 105

5.3　基于多尺度分析的區(qū)域分割法　/ 108

5.3.1　種子區(qū)域選擇　/ 108

5.3.2　種子區(qū)域增長方式和標準　/ 108

5.3.3　基于多尺度分析的種子增長算法　/ 109

5.3.4　實例分析　/ 110

5.4　截面曲線特征類型識別　/ 110

5.4.1　特征支撐區(qū)域　/ 111

5.4.2　基于面積的投影高度函數(shù)　/ 111

5.4.3　基于投影高度函數(shù)的曲線特征識別　/ 112

5.4.4　圓錐曲線特征識別　/ 113

5.5　截面曲線特征擬合　/ 115

5.5.1　直線和圓弧擬合　/ 115

5.5.2　圓錐曲線擬合　/ 117

5.5.3　自由曲線擬合　/ 119

第6 章曲面特征提取121

6.1　基于截面輪廓的曲面特征分割方法　/ 122

6.2　基于截面特征相似性度量的曲面特征分割　/ 123

6.2.1　形狀描述　/ 124

6.2.2　相似性度量函數(shù)　/ 125

6.2.3　基于截面特征的相似性度量準則　/ 126

6.2.4　實例　/ 128

6.3　基于Curvelet 變換的曲面特征提取　/ 129

6.3.1　第二代離散Curvelet 變換理論　/ 129

6.3.2　基于Curvelet 變換的數(shù)據(jù)點云分析　/ 131

6.3.3　數(shù)據(jù)點云邊緣增強　/ 132

6.3.4　曲面特征提取　/ 132

6.4　曲面特征識別　/ 133

6.4.1　規(guī)則曲面特征識別　/ 134

6.4.2　自由曲面造型特征識別　/ 136

6.4.3　過渡曲面特征識別　/ 137

6.4.4　自由曲面特征識別　/ 138

6.5　曲面特征擬合　/ 139

6.5.1　規(guī)則曲面特征擬合　/ 139

6.5.2　自由曲面造型特征擬合　/ 143

6.5.3　自由曲面擬合　/ 144

6.5.4　過渡曲面擬合　/ 145

第7 章基于約束驅(qū)動的特征模型優(yōu)化重建147

7.1　基于圖的幾何約束分解　/ 148

7.1.1　有向約束圖表示　/ 149

7.1.2　幾何約束圖的DSM 矩陣　/ 150

7.1.3　基于DSM 的耦合約束消除　/ 150

7.1.4　基于多尺度特征的幾何約束凝聚算法　/ 152

7.1.5　實例分析　/ 154

7.2　特征模型優(yōu)化的數(shù)值求解　/ 157

7.2.1　約束的數(shù)學表示　/ 157

7.2.2　數(shù)學模型的建立　/ 159

7.2.3　特征模型優(yōu)化數(shù)值求解　/ 160

7.2.4　實例分析　/ 163

7.3　CAD 模型重建　/ 164

7.3.1　CAD 模型重建的基本步驟　/ 165

7.3.2　實例分析　/ 165

第8 章面向智能制造的逆向工程應(yīng)用169

8.1　逆向工程在創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用　/ 170

8.1.1　基于形態(tài)特征的逆向創(chuàng)新設(shè)計　/ 170

8.1.2　應(yīng)用實例　/ 171

8.2　逆向工程在數(shù)控加工中的應(yīng)用　/ 174

8.2.1　復雜自由曲面模型逆向設(shè)計及數(shù)控加工　/ 174

8.2.2　機器人腕關(guān)節(jié)模型重構(gòu)及數(shù)控加工　/ 178

8.3　逆向工程在3D 打印中的應(yīng)用　/ 183

8.3.1　FDM 式3D 打印機　/ 183

8.3.2　復雜曲面優(yōu)化設(shè)計及3D 打印　/ 184

8.3.3　曳引機殼拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及3D 打印　/ 189

8.4　逆向工程在再制造中的應(yīng)用　/ 195

8.4.1　逆向工程輔助廢舊零部件再制造　/ 196

8.4.2　應(yīng)用實例　/ 197

參考文獻200