模具设计制造中逆向工程技术的应用

2012-01-26韦焜程

装备制造技术 2012年7期

韦焜程

（桂林市交通技工学校，广西桂林 541004）

逆向工程是创新模仿的重要方法之一，其相关的逆向工程技术，是集计算机软硬件技术、测量技术、现代产品的设计与制造技术于一身的综合应用技术。逆向工程技术在模具生产制造行业中，有着相当大的发展空间，随着我国制造业的不断进步与发展，逆向工程技术越来越广泛普及。

1 逆向工程技术概述

1.1 简介

从广义上来说，逆向工程又可以被称作测量造型、反向工程或者反求工程。逆向工程主要指的是对零件产品实物进行一定的测量，以及相应数据处理。逆向工程主要应用于设计图纸与CAD 模型缺失的情况下。

逆向工程技术，是一项综合性十分强的专业技术，是集材料学、生产工程学、计量学以及现代的设计理论于一身的新型技术。逆向工程技术能够对新型产品进行重新认识，以及创新地对其进行开发。因此，逆向工程技术作为产品的新型开发手段，能够支持客户的各种各样的用途，对模具的具体加工以及快速模型的制作的多数据格式，也能高效地进行输出，这就从根本上有效地提高新型产品适应市场需求的发展速度。

1.2 优势

一般情况下采用的产品的传统设计方法，是通过对相关产品市场进行调研，根据产品特性进行理念设计，进行效果图的绘制，然后进行在对其评价后，利用CAD 软件做出所设计产品的三维模型，经过一系列的标准测试，比如干涉检验以及虚拟装配等等，最后制出产品。

众所周知，使用这种传统正向工程技术进行产品的设计，生产的周期过长，相应地市场风险就会变大。所以，逆向工程技术就应运而生了。逆向工程技术具体做法，是对实物模型进行详细地测量，然后根据这些具体的数据，来构件产品的CAD 数字模型，最后将这些设计特征，应用于相关产品的加工与制作过程中去。逆向工程技术使用的设计方法，正好与正向工程技术的相反，可以从根本上弥补正向工程技术的不足。

1.3 应用领域

逆向工程技术能够有效地提高产品相应的快速制造能力，增多产品的设计手段，使产品的几何造型逐渐丰富起来，能够拓宽计算机辅助建模的相关应用范围。

从概念与特点上来看，逆向工程这项关键技术的主要应用领域，是玩具、铸膜、车船、飞机、家用电器以及人造皮革等，与模具相关的行业。

近年来，随着我国医学科技的迅猛发展，逆向工程技术也逐渐应用在美容、人工生物骨骼领域方面。但是逆向工程技术最主要的，还是应用在模具相关行业。

2 逆向工程技术设计过程

逆向工程技术实施工作的具体过程，主要有3个阶段：

首先是认识阶段。这个阶段主要说的是对实物原型功能进行具体详细地全面分析，以此来确定实物的相关技术指标，以及其各几何元素之间的相互关系；

其次是再设计阶段。通过对实物原型的测量记录数据设计，使得再次被产出生成，这阶段包括测量、修整、建立模型这3个部分的内容；

最后是产品的制造阶段。显而易见，这个阶段说的就是相关制作人员，依据实物的零件进行图纸的再设计，从而得出相关的制作测量工艺设计，最终生产出目标产品。

2.1 集成软件的运用

目前的商品化的CAD 集成系统软件是比较多的，在进行逆向工程技术的实施时，要选择适合的集成系统软件。利用CAD 进行逆向设计的主要内容，包括数字化点的输入与处理，其主要是数字化点数据的相应变化处理，以及相关数据的输入；构造模型的相关特征，并对二次曲面的区域进行划分；针对相关点云数据对实物的三维模型进行确立；零件通过云测试后，生成具体的实物模型；制造模具并对其进行优化处理。

2.2 三维数据的采集

近几年来，激光技术得到了迅猛发展，在逆向工程技术的应用中，可以充分运用激光的超强定性在扫描过程中，通过非接触式测量方法（光栅法、全息法、深度图象三维测量法、激光三角法等）的使用在实物扫描中，这样可以很好地克服由于机械接触式测量存在的许多的系统误差，将逆向工程技术的运用发展提升到一个新的高度。

2.3 相关实物零件的几何建模

逆向工程技术应用的最关键一步，就是零件实物的几何建模。说白了，相应数据的处理过程就是几何建模过程。其目的在于获取所输入在其中的数据的基础信息特征。

几何模型建立的好坏，是由曲面以及其连接处的光滑程度，还有模型与实物零件的拟合相似度来决定的。几何建模的通用的具体手段，主要有据调整、复制、区域修剪、数据密度修改、数据光顺、噪音去除、尖角保留等等，可以使用这些手段来获取图像的具体形态。

2.4 模型的数字化检测

零件加工成型后，先对零件进行相关的扫描与测量，然后采用逆向工程技术对CAD 模型进行构建，将此模型与相关的计算机数据比较，从而排除误差，提高整个检测过程的精确度。

3 逆向工程技术模具设计制造应用

在当今现代化工业生产工程中，超过一半的工业产品生产需要模具的使用。近年来，逆向工程技术在模具的相应设计制造，渐渐地普及起来。

3.1 定型模具

在模具的整个制造工程中，往往为了最终取得符合要求的模具，最初设计的模具型面都是要经过一定的反复修改过程的。但是这些改变，却未能及时地反应在最初的CAD 模型上。此刻，就需要借助逆向工程技术中的CAD 模型重建功能，以及表面数字化来进行制造过程中的设计模型的修改变更。在模具的重复生产中，可以使用这种备用的模型，来完成整个产品的有效加工，从而在根本上降低模具的生产成本，提高其生产率。

3.2 制造模具

通过逆向工程技术的具体使用，根据实物零件的相应数字化点云构造其数模，然后生成具体的实体模型，并对这个生成的数模，进行工艺处理分析，总结归纳出合适详细的模具相关设计的方案措施，从而达成以CAD 三维技术为基础的模具的总体结构设计。

3.3 创新模具

通过逆向工程技术的广泛应用，配合相关的仿真模拟技术，来对模具进行创新生产设计。这样做是在技术创新过程，应用了相应的科技手段，对国家发展的长远要求很是适应。

相关设计人员应该将逆向工程技术与仿真模拟技术，有效完美地融合起来，在对原有实物零件模型的深入了解后，加入自己的创新思维设计产品，使其产品拥有了独立知识产权。逆向工程技术给予模具创新的快速发展，是功不可没的，使得相关人员能够在前辈的基础上，进行提升产品的层次与水平，通过反复试验与优化修改来进行模具的创新，这是我国模具行业自主创造能力提升的必经过程。

3.4 修复模具

有些模具的制造周期长，相关生产成本很高，一旦出现磨损以及损坏，就会造成极大的资源流失与经济损失，所以模具的修复还原技术日益受到关注，其重要性不容忽视。

模具修复就是利用材料、热处理、激光焊接或刷焊、数控加工和表面工程等技术，实现模具的物理修复。但是，现在常出现的状况，就是由于缺少科学的指导方法与评价标准，使得模具修复过程不完美，严重的甚至造成模具的报废。

逆向工程技术的在模具修复工作中，有着关键性的作用。通过逆向工程技术的具体应用，在很大程度上降低了模具修复的成本以及压力强度，从而在根本上提高了模具的使用成本。修复的成本和强度，提高模具的使用寿命。逆向工程技术可以使模具修复更加有效地实施，增强模具修复的品质，提高模具修复的效率，从而达到快速修复模具的目的。

4 逆向工程技术工作中应注意的问题

在产品的实际设计中，逆向工程技术中所应用的部分软件，仍然存在一定的局限性，在具体的机械设计应用领域中，其局限性集中表现为软件不够智能化、点云数据的处理分析过程薄弱，现今的逆向工程技术应用，建模中主要依靠的还是人工，这就导致相关设计的精确度不高，集成化程度也是很低的。这些问题亟待解决与提高，并需要加以分析研究，努力改进。