逆向工程在模具制造中的應(yīng)用

1逆向工程系統(tǒng)模具設(shè)計的必要性在快速變化的產(chǎn)品市場中，能否以市場為導(dǎo)向，迅速生產(chǎn)符合市場要求的產(chǎn)品是公司成功的關(guān)鍵。然而，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)這樣一個問題。也就是說，客戶提供的樣品和模型沒有圖紙和圖形數(shù)據(jù)，因此工程師無法獲得正確的尺寸。如果要制造模具就更為煩雜,用傳統(tǒng)的雕刻方法,時間長而效果不佳,這時候你就需要一個一體化的解決方案:從樣品到數(shù)據(jù)再到產(chǎn)品,逆向工程系統(tǒng)就專門為制造業(yè)提供了一個全新、高效的三維制造路線。逆向工程是以專案方式執(zhí)行一模型的仿制工作。往往擬仿制的產(chǎn)品沒有原始設(shè)計圖檔,而是委托單位交付一件樣品或模型,要求制作單位復(fù)制出來。傳統(tǒng)的復(fù)制方法是用立體雕刻機(jī)或液壓三次元靠模銑床制作出一比一等比例的模具,再進(jìn)行量產(chǎn),這種方法稱為類比式復(fù)制,無法建立工件尺寸圖檔,也無法做任何的外形修改,已漸漸地為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。2逆向工程實(shí)施過程逆向工程(ReverseEngineering,RE)是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述。是以目前已有的實(shí)物通過三維激光超數(shù)及逆向軟件處理,還原為電腦模型,并且可以修改和改進(jìn)。逆向工程的實(shí)施過程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過程。從實(shí)踐中我們可以得出,逆向工程的整個實(shí)施過程包括了從測量數(shù)據(jù)采集、處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng),最終與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM系統(tǒng))融合的過程。工程的實(shí)施需要人員和技術(shù)的高度協(xié)同、融合。3逆向工程技術(shù)與現(xiàn)有cad/cam系統(tǒng)的關(guān)系逆向工程在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用逆向工程技術(shù)不是一個孤立的技術(shù),它和測量技術(shù)及現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于大多數(shù)工程技術(shù)人員對逆向工程技術(shù)不夠了解,將逆向工程技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM技術(shù)等同起來,用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的技術(shù)水平要求逆向工程技術(shù),往往造成人們對逆向工程技術(shù)的不信任和誤解。從理論角度分析,逆向工程技術(shù)能夠按照產(chǎn)品的測量數(shù)據(jù)重建出與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)完全兼容的三維模型,這是逆向工程技術(shù)的最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。但是我們應(yīng)該看到,目前人們所掌握的技術(shù),包括工程上的和純理論上的(如曲面建模理論),都還無法滿足這種要求。特別是針對目前比較流行的大規(guī)?！包c(diǎn)云”數(shù)據(jù)建模,更是遠(yuǎn)未達(dá)到可以直接在CAD系統(tǒng)中應(yīng)用的程度。因此我們認(rèn)為,目前逆向工程CAD技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的關(guān)系只能是一種相輔相成的關(guān)系?，F(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,無論從理論還是實(shí)際應(yīng)用上都已經(jīng)十分成熟,在這種狀況下,現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)不會也不可能為了滿足逆向工程建模的特殊要求變更系統(tǒng)底層。另一方面,逆向工程技術(shù)中用到的大量建模方法完全可以借鑒現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng),不需要另外搭建新平臺?；谶@種分析,我們認(rèn)為逆向工程技術(shù)在整個制造體系鏈中處于從屬、輔助建模的地位,逆向工程技術(shù)可以利用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng),幫助其實(shí)現(xiàn)自身無法完成的工作。有了這種認(rèn)識,我們就可以明白為什么逆向工程技術(shù)始終不是市場上的主流,而大多數(shù)CAD/CAM系統(tǒng)又均包含逆向工程模塊或第三方軟件包這樣一種情況。4產(chǎn)品以及其他逆向工程軟件逆向工程技術(shù)中的常用軟件目前比較著名的有:(1)Imageware作為UGNX中提供的逆向工程造型軟,可以處理幾萬至幾百萬的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。根據(jù)這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級曲面具有良好的品質(zhì)和曲面連續(xù)性。Imageware的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構(gòu)造曲面模型與實(shí)際測量數(shù)據(jù)之間的誤差以及平面度、真圓度等幾何公差。(2)CopyCAD,主要處理測量數(shù)據(jù)的曲面造型。DELCAM的產(chǎn)品涵蓋了從設(shè)計到制造、檢測的全過程;包括PowerSHAPE、Power-MILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS-TEAM等諸多軟件產(chǎn)品。CopyCADM系列中的其他軟件可以很好地集成。(3)RapidForm逆向工程軟件,主要用于處理測量、掃描數(shù)據(jù)的曲面建模以及基于CT數(shù)據(jù)的醫(yī)療圖像建模,還可完成藝術(shù)品的測景建模以及高級圖形生成。RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面檢測的工具,用戶可以方便地利用以前構(gòu)造的曲線網(wǎng)格經(jīng)過縮放處理后應(yīng)用到新的模型重構(gòu)過程中。以上介紹的是目前較常見的逆向工程軟件,在國內(nèi)能夠見到的商品化的逆向工程軟件均是國外的。國內(nèi)在逆向工程軟件方面雖然也有研究,但是主要集中在幾所高校。這些研究性軟件還沒有完全具備與國外商業(yè)化軟件競爭的條件。由國內(nèi)逆向工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人士參與開發(fā)的逆向工程軟件QuickForm是國內(nèi)逆向工程軟件中較好的一個。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的幾何引擎,運(yùn)行穩(wěn)定性好,具有良好的可操作性。由于開發(fā)人員具有豐富的逆向工程實(shí)施經(jīng)驗,因此系統(tǒng)中的功能設(shè)置、操作方式符合國內(nèi)用戶的習(xí)慣,這是國外軟件所無法具備的。QuickForm的另一個優(yōu)勢是價格優(yōu)勢,QuickForm的價格在同類軟件中具有極強(qiáng)的競爭力。同時,使用國產(chǎn)軟件也是對國內(nèi)制造業(yè)和軟件行業(yè)的支持。5模型生成和數(shù)字創(chuàng)造工藝逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾個方面:(1)對產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域,由于設(shè)計師習(xí)慣于依賴3D實(shí)物模型對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行評估,因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD軟件直接設(shè)計的而是首先制作出全尺寸的木質(zhì)或粘土模型,然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型;(2)當(dāng)設(shè)計需經(jīng)實(shí)驗才能定型的件模型時,通常采用逆向工程的方法;(3)損壞或磨損零件的還原,以便修復(fù)或重制;(4)產(chǎn)品的檢測。在制造業(yè)中,逆向工程已成為消化吸收新技術(shù)和二次開發(fā)的重要途徑之一。作為改進(jìn)設(shè)計的一種重要手段,它有效地加快了新產(chǎn)品響應(yīng)市場的速度。同時,逆向工程也為快速原型提供了很好的技術(shù)支持,成為制