模具設計制造中逆向工程技術的應用

韋焜程

（桂林市交通技工學校，廣西 桂林 541004）

逆向工程是創新模仿的重要方法之一，其相關的逆向工程技術，是集計算機軟硬件技術、測量技術、現代產品的設計與制造技術于一身的綜合應用技術。逆向工程技術在模具生產制造行業中，有著相當大的發展空間，隨著我國制造業的不斷進步與發展，逆向工程技術越來越廣泛普及。

1 逆向工程技術概述

1.1 簡介

從廣義上來說，逆向工程又可以被稱作測量造型、反向工程或者反求工程。逆向工程主要指的是對零件產品實物進行一定的測量，以及相應數據處理。逆向工程主要應用于設計圖紙與CAD 模型缺失的情況下。

逆向工程技術，是一項綜合性十分強的專業技術，是集材料學、生產工程學、計量學以及現代的設計理論于一身的新型技術。逆向工程技術能夠對新型產品進行重新認識，以及創新地對其進行開發。因此，逆向工程技術作為產品的新型開發手段，能夠支持客戶的各種各樣的用途，對模具的具體加工以及快速模型的制作的多數據格式，也能高效地進行輸出，這就從根本上有效地提高新型產品適應市場需求的發展速度。

1.2 優勢

一般情況下采用的產品的傳統設計方法，是通過對相關產品市場進行調研，根據產品特性進行理念設計，進行效果圖的繪制，然后進行在對其評價后，利用CAD 軟件做出所設計產品的三維模型，經過一系列的標準測試，比如干涉檢驗以及虛擬裝配等等，最后制出產品。

眾所周知，使用這種傳統正向工程技術進行產品的設計，生產的周期過長，相應地市場風險就會變大。所以，逆向工程技術就應運而生了。逆向工程技術具體做法，是對實物模型進行詳細地測量，然后根據這些具體的數據，來構件產品的CAD 數字模型，最后將這些設計特征，應用于相關產品的加工與制作過程中去。逆向工程技術使用的設計方法，正好與正向工程技術的相反，可以從根本上彌補正向工程技術的不足。

1.3 應用領域

逆向工程技術能夠有效地提高產品相應的快速制造能力，增多產品的設計手段，使產品的幾何造型逐漸豐富起來，能夠拓寬計算機輔助建模的相關應用范圍。

從概念與特點上來看，逆向工程這項關鍵技術的主要應用領域，是玩具、鑄膜、車船、飛機、家用電器以及人造皮革等，與模具相關的行業。

近年來，隨著我國醫學科技的迅猛發展，逆向工程技術也逐漸應用在美容、人工生物骨骼領域方面。但是逆向工程技術最主要的，還是應用在模具相關行業。

2 逆向工程技術設計過程

逆向工程技術實施工作的具體過程，主要有3個階段：

首先是認識階段。這個階段主要說的是對實物原型功能進行具體詳細地全面分析，以此來確定實物的相關技術指標，以及其各幾何元素之間的相互關系；

其次是再設計階段。通過對實物原型的測量記錄數據設計，使得再次被產出生成，這階段包括測量、修整、建立模型這3個部分的內容；

最后是產品的制造階段。顯而易見，這個階段說的就是相關制作人員，依據實物的零件進行圖紙的再設計，從而得出相關的制作測量工藝設計，最終生產出目標產品。

2.1 集成軟件的運用

目前的商品化的CAD 集成系統軟件是比較多的，在進行逆向工程技術的實施時，要選擇適合的集成系統軟件。利用CAD 進行逆向設計的主要內容，包括數字化點的輸入與處理，其主要是數字化點數據的相應變化處理，以及相關數據的輸入；構造模型的相關特征，并對二次曲面的區域進行劃分；針對相關點云數據對實物的三維模型進行確立；零件通過云測試后，生成具體的實物模型；制造模具并對其進行優化處理。

2.2 三維數據的采集

近幾年來，激光技術得到了迅猛發展，在逆向工程技術的應用中，可以充分運用激光的超強定性在掃描過程中，通過非接觸式測量方法（光柵法、全息法、深度圖象三維測量法、激光三角法等）的使用在實物掃描中，這樣可以很好地克服由于機械接觸式測量存在的許多的系統誤差，將逆向工程技術的運用發展提升到一個新的高度。

2.3 相關實物零件的幾何建模

逆向工程技術應用的最關鍵一步，就是零件實物的幾何建模。說白了，相應數據的處理過程就是幾何建模過程。其目的在于獲取所輸入在其中的數據的基礎信息特征。

幾何模型建立的好壞，是由曲面以及其連接處的光滑程度，還有模型與實物零件的擬合相似度來決定的。幾何建模的通用的具體手段，主要有據調整、復制、區域修剪、數據密度修改、數據光順、噪音去除、尖角保留等等，可以使用這些手段來獲取圖像的具體形態。

2.4 模型的數字化檢測

零件加工成型后，先對零件進行相關的掃描與測量，然后采用逆向工程技術對CAD 模型進行構建，將此模型與相關的計算機數據比較，從而排除誤差，提高整個檢測過程的精確度。

3 逆向工程技術模具設計制造應用

在當今現代化工業生產工程中，超過一半的工業產品生產需要模具的使用。近年來，逆向工程技術在模具的相應設計制造，漸漸地普及起來。

3.1 定型模具

在模具的整個制造工程中，往往為了最終取得符合要求的模具，最初設計的模具型面都是要經過一定的反復修改過程的。但是這些改變，卻未能及時地反應在最初的CAD 模型上。此刻，就需要借助逆向工程技術中的CAD 模型重建功能，以及表面數字化來進行制造過程中的設計模型的修改變更。在模具的重復生產中，可以使用這種備用的模型，來完成整個產品的有效加工，從而在根本上降低模具的生產成本，提高其生產率。

3.2 制造模具

通過逆向工程技術的具體使用，根據實物零件的相應數字化點云構造其數模，然后生成具體的實體模型，并對這個生成的數模，進行工藝處理分析，總結歸納出合適詳細的模具相關設計的方案措施，從而達成以CAD 三維技術為基礎的模具的總體結構設計。

3.3 創新模具

通過逆向工程技術的廣泛應用，配合相關的仿真模擬技術，來對模具進行創新生產設計。這樣做是在技術創新過程，應用了相應的科技手段，對國家發展的長遠要求很是適應。

相關設計人員應該將逆向工程技術與仿真模擬技術，有效完美地融合起來，在對原有實物零件模型的深入了解后，加入自己的創新思維設計產品，使其產品擁有了獨立知識產權。逆向工程技術給予模具創新的快速發展，是功不可沒的，使得相關人員能夠在前輩的基礎上，進行提升產品的層次與水平，通過反復試驗與優化修改來進行模具的創新，這是我國模具行業自主創造能力提升的必經過程。

3.4 修復模具

有些模具的制造周期長，相關生產成本很高，一旦出現磨損以及損壞，就會造成極大的資源流失與經濟損失，所以模具的修復還原技術日益受到關注，其重要性不容忽視。

模具修復就是利用材料、熱處理、激光焊接或刷焊、數控加工和表面工程等技術，實現模具的物理修復。但是，現在常出現的狀況，就是由于缺少科學的指導方法與評價標準，使得模具修復過程不完美，嚴重的甚至造成模具的報廢。

逆向工程技術的在模具修復工作中，有著關鍵性的作用。通過逆向工程技術的具體應用，在很大程度上降低了模具修復的成本以及壓力強度，從而在根本上提高了模具的使用成本。修復的成本和強度，提高模具的使用壽命。逆向工程技術可以使模具修復更加有效地實施，增強模具修復的品質，提高模具修復的效率，從而達到快速修復模具的目的。

4 逆向工程技術工作中應注意的問題

在產品的實際設計中，逆向工程技術中所應用的部分軟件，仍然存在一定的局限性，在具體的機械設計應用領域中，其局限性集中表現為軟件不夠智能化、點云數據的處理分析過程薄弱，現今的逆向工程技術應用，建模中主要依靠的還是人工，這就導致相關設計的精確度不高，集成化程度也是很低的。這些問題亟待解決與提高，并需要加以分析研究，努力改進。

5 結束語

綜上可知，逆向工程技術主要是在相應的實物測量基礎上來進行有效地反求建模，同時結合CAD軟件來實現模具的快速構模以及分析、制作，最終得到性能優良的模具產品。在其他相關領域，逆向工程技術有著非常重要的應用價值。因此，可以知道逆向工程技術掀起了模具設計制造的新潮，其必將為我國的模具行業發展添磚加瓦。

[1]張 賓，章爭榮，肖小亭. 基于數值模擬的反變形模型構建CAD 模型的方法[J].機電工程技術，2008，(11)：13-15.

[2]周瑞強，莫才頌. 逆向工程技術及其在模具制造中的應用[J].茂名學院學報，2007，17(4)：15-16.

[3]陳宏遠，劉 東.實物逆向工程中的關鍵技術及其最新發展[J].中國制造業信息化，2006，(8)：1-4.

[4]楊 剛. 逆向工程技術在模具制造中的應用[J]. 科學咨詢，2009，(23)：49.

[5]黃平華，尹桂林，余 震. 逆向工程和數值模擬在汽車覆蓋件模具創新設計中的綜合應用[J].機床與液壓，2007，(10)：67-69.

[6]龔志輝，鐘志華. 基于逆向工程技術實現汽車覆蓋件回彈評測[J].湖南大學學報(自然科學版)，2007，(1)：24-27.

[7]成思源，張湘偉，黃曼慧.逆向工程技術及其在模具設計制造中的應用[J].機械設計與制造，2009，(6)：233-235.