逆向工程在汽车零部件设计中的应用

1、（）总轻型汽车技术技术纵横逆向工程在汽车零部件设计中的应用陈永东钟绍华（武汉理工大学汽车工程学院）摘要简要介绍了逆向工程技术及其在汽车工业中的应用，通过采用软件，重点阐述了基于逆向工程的汽车零部件的设计流程：数据采集、数据处理、模型重建和数控加工。关键词：逆向工程数据模型随着计算机辅助几何设计的理论和技术的发展，以及集成系统的开发和商业化，逆向工程已发展成为一门以先进产品、设备的实物为研究对象，利用等先进设计、制造技术，进行产品的复制、仿型乃至新产品开发的学科。它可以直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型，或直接制造产品，从而可以对产品设计进行快速评估和修改，大大缩短了产品的研制

2、周期，为新产品的快速和创新设计提供了一种切实可行的技术途径。汽车工业作为制造业的支柱产业之一，其产品更新换代速度日趋加快。本文以一汽车叉类零件的逆向工程设计、制造为例，对基于逆向工程的汽车零部件的开发设计流程进行讨论和分析。资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为模型，这就应用到了逆向工程技术。逆向工程的思想来源于油泥模型的数字化技术，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。所谓逆向工程（，），是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的模型的过程，它的设计流程如图所示。

3、逆向工程技术与传统的正向设计存在很大的差别。概括地说，正向设计工程是由概念到模型，再到实物模型的开发过程；而逆向工程则是由实物模型到模型的过程，对实物模型进行三维数字化处理，构造实物的模型，并利用各种成熟的以及等先进技术进行再创新设计。样品三维数据测量数据处理逆向工程及其应用传统的产品开发过程属于典型的正向工程（，），遵从正向设计的思维进行，一般由设计人员从市场需求中抽象出产品的概念描述，据此建立产品的模型，然后对其进行数控编程和数控加工，最后得到产品的实物原型，其设计过程如图所示。造型设计模型塑造曲面重建外形修饰模具加工产品复制模具成型产生文件外形测量模具设计产品加工快速成型逐层产生文件图正

4、向工程流程图图逆向工程流程图在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术逆向工程不仅仅是简单地再现产品原型，而是技术纵横轻型汽车技术（）总要进一步改进、提高产品原型。广义的逆向工程包括形状（几何）反求、工艺反求和材料反求等诸多方面，是一个复杂的系统工程。在汽车工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容：（）汽车新零件的设计，主要用于产品的改型或仿型设计；（）已有零件的复制，再现原产品的设计意图；（）损坏或磨损零件的还原；（）汽车车身特征断面设计；（）数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，为后续的产品制造、加工及模

5、具设计等工作提供了基础，它已成为制造业信息传递的重要而简洁的途径之一。测头的运动方向和被测曲面的法线方向不一致，故在确定实际被测件轮廓的各点坐标时，故需要进行测头半径的补偿。数据处理过程包括以下几方面的工作：（）数据预处理；（）数据分块；（）数据光顺；（）数据优化。本设计中，采用最简洁的方法即通过人机交互，图形显示，判别明显坏点，在数据序列中将这些点删除。在程序中，选用主菜单命令中新建一个实体零件，然后选择主菜单命令，指定数据密度模式（低密度模式），建立坐标系，读入数据后即可生成曲线。若原始测量数据存在较大的误差，必须用去除噪声点（）的方法去除那些偏差较大的点。也可通过新建扫描曲线（）、连接扫

6、描曲线（）、分开扫描曲线（）等方法，对曲线进行直接处理，即可获得大致令人满意的曲线。生成扫描曲线数据采集数据采集是逆向工程中的关键技术之一，是实现逆向工程的基础，其方法的好坏关系到能否准确、快速、完整地获取实物的二维、三维几何数据；会直接影响到重构的实体模型的质量，并最终影响到加工制造出来的产品能否再现真实的原型。数据的采集是指采用某种测量方法和设备测出实物各表面的若干组点的几何坐标，可以采用多种方式进行数据采集。在表面数字化技术中，根据测量方式的不同可以将数据采集方法分为接触式和非接触式两大类。传统方法就是以三坐标测量机（，简称）为代表的接触式，它是实际工程中常用的方式。目前，在部分产品的开

7、发设计中仍是实物三维数据采集的常用手段。本次测量正是采用了三坐标测量机进行数据采集，测量实体表面得到数字化的实体数据点。采集数据时所遵循的原则是曲率变化大的地方采点密集些，平滑的地方稀疏一些。图进行调整和光顺处理后的扫描曲线后，即可创建光滑曲线，用给定点数法（）等方法对曲线进行调整和光顺处理，如图所示。模型重建建模过程就是进行数据处理的过程。其通用手段有数据调整、复制区域修剪、数据密度修改、数据光顺、尖角保留等。所建立模型的质量取决于曲面拟合的好坏、曲面是否光顺及曲面连接是否光滑，其中曲线、曲面光顺是特别重要的问题。近年来，随着测量技术、设备和计算机技术的飞速发展，特别是逆向工程软件的研究和应

8、用水平的不断提高，能够体现逆向工程建模特点数据处理数据处理是逆向工程的关键一步，结果将直接影响后期模型重构的质量。使用三坐标测量机测量时，其误差主要来源于设备误差、装夹误差、测量基准的确定性误差及测头半径的补偿误差等。此外，测量得到的数据是测头中心的坐标值，而并非测 头与被测量件接触点的坐标值。在测量过程中，由于（）总轻型汽车技术技术纵横的软件也在不断推出，许多知名企业相继开发出独具特色的专业逆向软件，公司的就是其中之一。数据和信息。它所提供的工具能够使加工人员按照合理的工序将设计模型处理成刀位数据文件，这些文件经后处理变成数控加工程序。的加工流程包括：建立所需要的加工模型；设定加工操作环境；

9、定义序列；生成刀位数据文件；后置处理并生成代码，驱动数控机床。至此，经过上述反求建模，加工程序生成后，再将生成的数控加工代码经过一定的手工设定后，送至电火化线切割机或加工中心加工，即可完成该叉类零件的反求设计与制造。结束语逆向工程是全新的制造技术信息化、科学化的现代几何系统工程，开辟了设计制造零件的新途径。图模型重建信息数字化获取技术和以为代表的三维造型逆技术，为逆向工程提供了强有力的模型设计工具。向工程作为一项新技术在产品设计开发和制造方中国作为制造业大面，能大大地缩短设计制造周期。国，但在汽车的生产中，自己的原始创新所占比例仍较低。通过应用逆向工程技术，在消化、吸收先进技术的基础上，可以加快我国汽车零部件自主开发创新的步伐。参考文献有很多功能强大的模块，比如零件建模模块，工程图模块，数控加工模块等等，这里我们使用零件建模模块进行反求建模。在零件（）模块下创建出。完成创建后，可进一步利用制作高品质的渲染图，如图所示。数控加工一般而言，计算机辅助制造系统由刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成两部分组成。在产品加工制造环节，在规划许智欣，孙长库逆向工程技术北方新，费仁元实物逆向工程的关键技术肖尧