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摘要：随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制作及管理维护等各个方面。在实际开发制作过程中，设计人员接受的技术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CAD模型，这就需要应用逆向工程技术。基于此，本文主要对逆向工程技术及其在模具设计制造中的应用进行分析探讨。
关键词：逆向工程技术；模具设计制造；应用
1、前言
近年来，我国制造业有了很大发展，逆向工程技术是一种自主研发的生产技术，与传统生产技术相比，它有着得天独厚的优势：一、可以切实减少设计制造的时间；二、可以极大的提高模具质量，增加企业经济效益。对于制造企业而言最为关键的是，加强对这一技术的研究，并将其应用到模具设计生产当中，为进一步提高模具质量奠定基础。
2、逆向工程技术设计过程分析
（1）集成软件应用。现阶段，CAD集成系统软件的应用，主要是直接以商品的形式体现，因此，在逆向工程技术的应用中，要注意选用最为合适的集成系统软件，具体而言，使用CAD的过程，可以划分为四个步骤：一、将数字化点输入其中，并且对其进行处理，尤其要注意发生变化的数据，然后，将所有的数据输入其中；二、构造出模型的相应特征，与此同时，还要对二次曲面进行划分；三、促使实物模型更加清晰，这一目的的实现，需要建立在相关点数据之上；四、这也是最后一步，即制造模具，并对其做出一定的合理的处理。
（2）三维数据收集。当前，三维数据的收集，主要途径是通过三维激光扫描抄数系统完成的，通过这一系统，能够实现对前期准备工作中设置和形成的所有标记和数据进行全面的扫描，同时，可以实现对所有数据的合理、科学合并。除此以外，在扫描期间，需要使用先进的自定位技术，最大限度上保证测量精度，将其控制在0.1毫米到0.5毫米之间，在此基础上，通过十字激光，对合并后的数据进行扫描，最终，产生一个三角面。为保证数据的可靠性，数据的输出通常以STL的形式进行。
（3）零件实物几何建模。使用逆向工程技术，零件实物几何建模是其中不可或缺的关键性环节，从本质上而言，就是一个处理三维数据的过程，在处理过程中，得到数据的信息，以及得到数据特征。众所周知，想要确定几何模型，就要对模型的曲面，还有对其连接处光滑程度展开详细、深入的分析，以此判定模型和实物零件双方是否吻合。除此以外，可以利用保留的尖角，通过复制的手段，借助距离调整等方法，得到图象的具体形态。
3、逆向工程技术模具设计制造应用
在现代工业生产中，（60~90）%的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础。由于模具的生产方式和模具几何形状的特点，逆向工程技术在模具的设计制造中得到了广泛的应用。综合国内的研究现状，逆向工程技术在模具设计制造中的应用主要包含以下几个方面：
3.1根据实物样件制造模具
从上游厂商接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但是，也可能面对的并非CAD模型，而是实实在在的实物样件，这就需要通过逆向工程技术与CAD/CAM系统的结合，为客户提供快速模具设计服务。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先依据零件实物的数字化点云，用逆向工程软件构造其数模，并生成实体模型，再通过对该数模进行相应的工艺分析与处理，给出合理的模具设计方案，完成基于三维CAD的模具总体设计和结构设计。
3.2模具的修改定型
在模具制造行业中，经常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求的模具。然而这些几何外形的改变，却往往并未反映在原始的CAD模型上。借助于逆向工程的表面数字化和CAD模型重建功能，设计者可以建立或修改制造过程中变更过的设计模型。在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。
3.3以样本模具为对象的消化吸收
对引进模具消化吸收、二次创新，通过分析引进技术设计意图，结合逆向工程技术，建立其数字化模型，进行再设计，可以实现引进技术的消化吸收与二次创新。再设计一般首先对引进模具进行三维扫描，应用逆向工程软件把样件模具逆向生成CAD模型，导入CAE中进行计算机仿真模拟，判断成形结果是否符合实际情况。通过两者的结合，反复试验，修改、优化模具以达到消除缺陷乃至模具创新的目的。
使用逆向工程技术和仿真模拟技术进行模具设计创新，是把现代化手段应用于技术创新中，满足国家长远发展要求。通过对逆向工程和仿真模拟技术在模具设计中的完美结合，在充分理解原始模具的基础上加入自身的设计，从而拥有了独立的知识产权。使用逆向工程技术进行模具创新，能充分实现继承和创新相结合的思想，以前人的创新作为基础，再提高一步创新出更高水平的新产品，这是我国提高模具工业自主创新能力的必由之路。
3.4损坏或磨损模具的还原
对于汽车模具，尤其是大型覆盖件模具是汽车生产的关键性工艺装备，由于其结构尺寸大，模具型面形状复杂，尺寸精度和表面质量要求高，使得模具制造周期长，成本高，而一旦磨损或损坏，将造成极大的损失，因此其修复技术日益受到重视。模具修复就是利用材料、热处理、激光焊接或刷焊、数控加工和表面工程等技术实现模具的物理修复。但由于缺少科学有效的指导方法和评价标准，使得模具修复成本高，周期长，质量差，甚至造成被修模具报废。
基于逆向工程技术的磨损模具建模方法可以通过对磨损区域表面特征的识别与恢复功能，建立完整的模具CAD模型，然后基于恢复的CAD模型，应用有限元方法进行冲压成形模拟和分析计算，对修复的CAD模型的质量进行评价及修改，这将极大地减少模具修复的成本和强度，提高模具的使用寿命。目前，逆向工程和有限元分析技术在模具开发中已经发挥着重要作用，将这两项技术应用于模具修复，可为模具修复带来更加科学有效的方法，从而提高模具修复的质量和效率，达到快速修复模具的目的。
3.5回弹检测与质量控制
回弹是薄板冲压成型过程中不可避免的物理现象，与模具几何形状、材料特性、摩擦接触等诸多因素密切相关。目前广泛采用的方法是用CAE技术通过迭代计算获得模具最终的补偿型面，但由于仿真技术还无法准确计算冲压件的回弹，因此通过这种方式获得的模具补偿型面很难保证其准确性。
通过逆向工程技术为研究解决模具设计制造中的回弹检测与质量控制提供了新的思路，即首先通过逆向工程技术建立实际冲压件的数字模型，将该数字模型和原始CAD模型进行比较从而实现三维冲压件回弹的精确评测，避开了仿真方法无法准确计算回弹的问题，从而可以为模具的修整提供正确的指导[8]。而且获得实际冲压件的数字化模型后，可以将其和有限元方法计算的回弹仿真结果进行比较，获得回弹仿真计算的误差，并以该误差建立回弹仿真误差补偿模型。
4、结语
由于模具制造过程中经常需要反复测试和修改模具型面。若采用逆向工程技术测量出最终符合要求的模具并反求出数字模型，在重复制造该模具时就可以运用这一数字模型生成加工程序，可大大提高生产效率，降低制造成本。可以肯定，随着我国制造业的不断发展，逆向工程技术将会在模具制造业内得到十分广泛的应用，尤其是生产各种汽车、玩具、鞋类等产品及配件的企业，采用逆向工程技术，可满足产品更新、换型周期不断缩短的市场需要。
参考文献：
[1]翟秀云.逆向工程技术在模具设计制造中的应用[J].煤矿机械，2013，34（12）.
[2]李经炎.模具设计制造中逆向工程技术的应用[J].中国科技博览，2013（37）：164.
论文作者:袁洲
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/3
标签：模具论文; 工程技术论文; 模型论文; 模具设计论文; 数据论文; 实物论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第4期论文;