逆向工程在煤机备件国产化中的应用

石红卫

（山西天地煤机装备有限公司，山西太原 030006）

0 引言

我国既是人口大国，也是土地大国，土地面积辽阔，各种资源丰富。我国的煤矿开采事业从建国初期到现在已经有了很大突破，起初的煤矿开采主要是人力开采，在开采过程中存在各种危险，一旦发生矿坑坍塌就会损失很多人力物力；现今国家科技发展迅速，各种器械被应用于煤矿的开发中，但是煤矿开发环境复杂，很多器械的使用寿命较短，想要提高煤矿开采器械的使用寿命就要提高其生产时的备件质量。我国大多数煤机备件是从国外进口的，近几年也开始了煤机备件的自主研发，在研发过程中应用逆向工程大大提高了煤机备件国产化的效率。

1 逆向工程的概念

我国传统的机械设计与生产过程是将设计者的设计概念转化为实体的过程。依据产生设计理念，通过各种计算将数据转化为产品图纸，接着生产产品的过程称为正向过程。逆向工程与之相反，逆向工程是根据实物或样品进行产品的反向设计与制造的过程，是对于样品的设计理念以及设计数据的求算过程。逆向工程又称为反向工程，以样品为依据来求出产品参数的过程是其实质，这种工程在20 世纪末就已经掀起了一股热潮。逆向工程的核心是数字化技术，以样品为依据，通过数字化的测量仪器对样品进行精细测量，构造立体模型，将模型的各种数据进行处理后用机器直接加工成产品，制造出大量产业所需要的模型。逆向工程技术已经逐步发展为我国各种产业备件生产的核心。

2 逆向工程应用于煤机备件生产

（1）对煤机备件的样品的数据采集。样品数据采集是逆向工程的第一步，数据采集是产品表面数据的获取技术，对数据采集时需要运用快速有效的数据采集方法。逆向工程中对数据的采集方法通常有：①通过照相的方法，根据光源的不同，利用计算机等科学仪器将其还原为立体数据模型；②通过专业的器材测量仪器直接获取三维模型的数据；③近几年才发展起来的激光扫描测量法和断层扫描测量法。这几种方法都可以快速收集到样品各个方面的数据，数据也都比较准确。

（2）煤机备件模型的构造。样品的数据采集完毕后，就要对这些数据进行分析。根据这些数据在计算机中形成立体模型，就完成了逆向工程的目的，得到产品的数据模型用于产品的再造和改善完善等方面的再设计。

（3）煤机备件的制造。利用测量到的数据和构造好的模型，对煤机备件进行制造，可以实现煤机备件制造的方法有3 种：①通过计算机直接将数据输入到数控加工设备上，通过数控加工设备直接加工出产品；②将数据输入到计算机中，利用模具设计软件，将所需要的模具模型进行立体化处理，对模具的模型设计好后再加工出成型的模具，再由模具生产出需要的各种产品；③产品设计，利用已经测量好的煤机备件的各个方面数据，对该备件进一步地改进加工，重新设计该备件，加强其不足之处，依靠相应的设计软件和设计人员，在此基础上不仅可以对煤机备件进行改进，还可以对该产品进行一系列的开发。

3 煤机备件国产化过程中的难点

（1）对于煤机备件表面的数据测量技术不够完备。关于物体的数据测量精度有时难以保证，测量的精度与测量设备的最小精度和测量人员的技术有关。我国逆向工程所用的测量仪器大都由国外进口，进口测量仪器的测量精度大多数在0.001 mm左右，有的测量仪器精度可以达到0.000 5 mm，国产的测量仪器都不能达到该精度。

（2）有些煤机备件的表面较复杂。由于探测仪器探测不到或光线照不到的地方，比如拐角处可能测不到，往往会造成数据测量不全面或者数据测量误差较大的情况，给曲面的模具构造造成困难。

（3）体积较大且表面形状较为复杂的的煤机备件。进行测量时往往分成若干个部分进行测量，在测量过程中有很多数据不能够准确重叠，在煤机备件的生产或模具的设计过程中会出现很大误差。

（4）测量时测量人员的专业技术不达标。应用逆向工程的关键不在于设备的好坏，而在于测量人员的熟练度和应用软件的能力，设备误差和系统误差是不能忽视的因素，而人才才是逆向工程应用时的最关键问题。在对样品进行测量时会有人为因素的干扰，测量人员的专业技术能力不强也会对测量结果造成干扰，在煤机备件设计过程中会产生很大误差，降低煤机备件的质量。

4 逆向工程系统的基本构成

逆向工程应用于煤机备件生产过程可以直接加工相关的仿制产品，也可以制作相关模具再进行产品的制作。建立一个完整的逆向工程制造体系通常需要以下的设备：①测量头，测量头是测量数据的关键部件，分为接触式和非接触式；②测量仪器，测量仪器通常有三坐标测量仪和激光扫描仪器等；③逆向工程软件，该软件应该有消除测量误差，可以对收集到的数据行编辑，生产出质量更好的备件的功能；④数控加工机器，对数据进行加工处理后直接传输给数控加工设备，进行产品的生产；⑤快速生产装备，备件应用是比较紧急的，数量也会很大，因此逆向工程的产品生产设备要拥有高效快速生产备件的特点。

5 逆向工程在煤机备件国产化方面的应用

煤矿是我国最主要的热能来源之一，被应用于各个领域，煤矿器械的零件能否高效、快速、准确地按原进口的备件进行仿制，能否降低备件的制造成本，能否提高制造出的备件的性价比，是当下做好煤机备件国产化工作的关键。在煤机备件国产化工作过程中应用逆向工程，是解决这些问题的最好方法。逆向工程的优点有：①逆向工程技术可以提取进口煤机备件的所有数据，转化为数字化系统，这些设备提取的数据准确性高、可靠性高，减少了人工测绘带来的误差，且收集的数据可以自动生成图纸，不需要人工手绘图纸；②数字化的数据可以直接转换为产品模型，模型输入数控设备后可以直接加工相应的煤机备件，该数据也可以反复设计和反复加工煤机备件生产所需的模具，可以消除传统加工方法步骤过多而造成的误差，保证生产出的煤机备件各方面尺寸的准确性；③利用逆向工程可以将数据进行系统记录，可以对这些数据进行可行性分析，保证了逆向工程仿制备件的科学性。

6 结束语

社会飞速发展，科学技术发展迅速，人们只注重产品制造的速度，忽略了产品的质量，尤其是大型工业器械的磨损消耗越来越严重，煤矿开采作为我国一大工业，机械零件的磨损十分严重，因此需要较多的煤机备件，应用逆向工程技术可以加快煤机备件的生产速度，还可以对部件的不足之处进行改进，具有较多优点。逆向工程技术在机械零件仿制过程的难点在于备件的测量。在实际的逆向工程技术的应用中，应对具体问题进行具体分析，设计最优的煤机备件方案。逆向工程技术虽然有高效、便捷、迅速生产备件的优点，但仍然存在很多弊端。逆向工程的应用还涉及到备件材料的选择、零件的进一步检验等问题，还要在今后的煤机备件的国产化过程中进一步研究。