基于逆向工程的车身设计应用

刘孝峰+++王刚

摘 要：现如今，汽车工业是一个相对于其他产业而言，相对较成熟的产业，有着高度密集的技术，时常作为现代各种高新技术的一种载体。同时在汽车工业技术中产品开发处于核心的地位。随着十几年来经济的高速发展，我国在汽车行业顺应国际汽车行业的发展潮流的同时，综合技术开发水平有了明显的提高。文章基于逆向工程的车身设计应用，在扫描车身点云数据到建构模型、检验数据、修改数字模型的这条技术路径上，寻找出更为高效、优质的逆向工程设计方法，并应用到汽车行业中去。

关键词：逆向工程；车身设计；研究

1 逆向工程的概念

在很多常见的工业生产中，如航空、汽车、模具等生产中，工程师长期以来都一直在追求如何才能获得含有大量先进技术的高产量产品的目标。而这些产品通常都具有如下特点，不仅外面覆盖的物件大多数都是美观的，同时对于每一个构件的精度要求也极高，时常还有可能带有复杂的，在电脑上用普通的CAD在计算机上很难进行完成的几何特征，必须采用一些特别的方式才能够实现。所以，在实际生产生活过程中，设计原形通常是制件模型或者是一些通过手工修改后的样件。之后再使用一些手段将模型转换成CAD模型，以此来辅助后续的计算机制造，快速制造一些原型工具，管理产品数据，以及制造计算机的集成系统等先进技术，与此同时对其进行详细的处理亦或是管理。这种技术是从实物样品获得数据模型，现在已经发展CAD系统中一种比较独立的范围，即我们上面所提的“逆向工程”，也可以称作是反向工程。

2 逆向工程的特点

该设计方法与传统的产品设计方法相比，主要的区别是：传统的产品生产过程通常先是进行概念设计，再进行CAD模型或者图纸的设计，最后再制造出想要的产品。而现在的逆向工程产品生产过程是先进性CAD模型生成，再制造出想要的产品，它起源于对产品的精密测量以及质量检验。因此在其产生和发展的阶段，因为出发点、侧重点亦或是应用环境等情况的不同，在不同的文章中有不同的概述。一般来说该工程首先会把先进产品的设备当做实物，把软件或影像，比如：图纸、程序、图像、照片等，当做是研究对象，再利用一些現代的设计方法或者是设计原理、生产工程学、材料学等对关键的技术进行系统的分析研究和探索。最后开发出和它类似的更先进的产品。从广义来讲，逆向工程包括的方面有形状反求、工艺反求以及材料反求等。在这一意义下，该工程可被定义为：逆向工程是指从实际物品中提取有关的信息来构建CAD数字化技术模型和重建几何模型技术的总称。所以，计算机辅助几何建模反求也许是对这一概念更为精确的表达，这篇文章所要表达的逆向工程就是这个概念。逆向工程技术是指不断消化和吸收先进的生产技术，进而开发、设计、创新新的产品，是一种非常重要的技术手段。尤其对于那些曲面外形较复杂的零部件，逆向工程更为适用，可以作为该种构件的主要设计方式。比如说汽车的外形覆盖件，设计师经常会按1：1的比例制作木模型或者陶土模型，之后把测量到的表面数据输入到计算机中，再进行造型、修改、完善，最后通过CAM完成模具的制作。

3 该技术在国内外的应用情况

现如今，很多的外形设计是还不能够直接的通过计算机对某些物体，尤其是复杂的艺术造型、人体或动植物外形等的三维空间几何设计。因此在对这些产品进行设计时，更喜欢用粘土、木材亦或是泡沫塑料制作初始的外形，然后再利用逆向工程设计方法把实物模型转变成三维空间模型。另外，由于生产工艺、产品外观、使用效果等方面的因素，人们常需要对已经做好的构件进行局部的改造。因此在没有三维空间模型的原始设计的情况下，如果可以把实物构件在数据测量和处理的基础上，建造和实际情况相符合的空间模型，对三维空间模型进行改造以后再进行产品的加工，这样很明显可以提高产品的生产效率。所以，逆向工程在改造模型方面可以起到很大的作用。另一方面而言，现在的已经生产出来的产品被当作基准点进行其他产品的设计已经成为现如今生产实物的一条重要理念。现如今，我国与发达国家相比，设计制造方面还有很大的差距，利用逆向工程设计技术不但可以吸收来自国外先进的设计制造经验，还可以让我国生产出来的产品设计是站在更高的起点上，加快了某些产业的生产速度。其次对于某些大型设备而言，如汽轮机组、航空发动机等，经常会由于某个零部件的损坏而不能正常运行，这时如果使用逆向工程手段，可以很便捷地生产出这种零部件进行更换，这无疑提高了设备的利用率和使用年限。

4 逆向工程设计法的重要意义

我们国家，很多厂家常采用传统的方式进行对车身的开发和改造，也就是说在设计车身和装备工艺的制造和设计中，先是对汽车外形的模型进行塑造，然后制造主样板、主图板以及主模型，再完成汽车车身工艺装备的结构设计和制造，通过把主图板、主样板和主模型结合起来当做是形状和尺寸的确定依据。因为上面所叙述的三个物品都是实际存在的物品，因此成本高，周期长，而且会在开发过程的环节中因多次传递造成形状尺寸的累积误差，因此精度较低，严重时甚至会影响对于车身的开发。另外还有一些厂家在设计时，使用了CAD技术和CAM技术，但在对于仿制产品或是轻手工进行局部的改造后，仍然使用一些较为传统的测量技术去手机特征线上离散的坐标数值，之后输入到计算机里，建立三维空间CAD模型处理方法，它有下面几种限制，比如测量速度缓慢，时间长，且精度低，尤其是很复杂的曲面，离散点不能准确的对它的形状做出定义，工程师简单但却重复的工作量十分大。国外有些先进的汽车制造企通常在成熟应用CAD/CAM技术后，把逆向工程里的先进技术运用到对于车身的设计以及制造上，同时设计出了一些很有用的对于逆向工程处理以及开的工具，进而实现缩短开发时间，提高生产质量的目的。

5 结束语

逆向工程，作为一种新型的生产技术，在车身的设计应用中已经很广泛了。事实也证明，这种设计方法与传统的方法比较有很大的优势，也有很大的作用。文章就逆向工程的概念、特点，以及现在国内外上的应用和起到的作用，进行了简单的分析，通过引起相关从业者的足够重视，提高汽车生产的效率和质量。

参考文献

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[2]姚楠.逆向工程技术在汽车车身设计中的应用与分析[J].中国水运（理论版），2006（12）.

[3]应陈勇.逆向工程在车身设计中的应用[J].机械与电子ISTIC.