一 、引言

　　逆向工程通常執行模型的仿制、開發工作。基于原型或實物的逆向工程因其快捷的開發方式，極大地縮短了產品的開發周期，因而在設計和制造領域有著廣泛的技術需求。特別是對于沒有原始幾何信息的零件，逆向工程是完成零件精確幾何造型的唯一手段，因而在模具設計和制造中成為技術熱點。同時由于逆向工程能夠提供原始產品的主要外形特征，進而對其幾何外形進行改進，實現產品的快速改形，能夠滿足系列化、多樣化的要求。傳統的復制方法是用立體雕刻機或靠模銑床，制作出1：1等比例的模具，再進行批量生產。這種復制方式無法建立工件尺寸的圖形文件，也無法做任何外形修改，因此已為數字化的逆向工程系統所取代。目前所稱的逆向工程是針對現有工件，利用3D數字化測量儀器準確、快速測量工件的表面點數據或輪廓線條，并加以創建曲面、分模、加工，制作所需模具;或由CAD系統生成的STL模型文件傳至快速成型機(RAPID PROTOTYPING MACHINE)，將樣品模型制作出來，直至達到滿意效果。在許多逆向工程應用實例中，并不是要完全仿制原有的產品，而只是要掌握原有的設計理念，經過調整來建立一個類似的設計模型，因此逆向工程所涵蓋的意義不只是重制(RE-MANUFACTURING)，也包括了再設計(RE-DESIGN)，其過程如圖1所示。 圖 1 逆向工程流程圖

　　圖 1 逆向工程流程圖

　　本文以CimatronCAD/CAM軟件在汽車排氣管逆向工程中的應用為例介紹逆向工程具體實施步驟。

　　二 、分析原型

　　如圖2所示的汽車排氣管，外形復雜，曲面變化較大且不規則，要對其進行數據采集，在三坐標測量機上方法很多，但是數據的采集方案要符合造型的思路，否則很難實現零件的精確再現。

　　根據排氣管的幾何形狀，可以看出盡管排氣管表面完全是無規則的空間曲面，但整個幾何形狀卻是由排氣管輪廓曲線及可變截面輪廓線來控制的。這樣就可以通過變截面掃描物體的方法來創建排氣管的曲面模型。這樣做的優點是采集的數據少，造型時，幾何模型表面光滑，有利于濾掉測量過程中產生的隨機擾動和原始零件固有的缺陷。當然也可以對排氣管表面分層進行截面輪廓測量，但是這種方法數據采集工作量大，所需的曲線處理的工作量也很大，而且通過這些曲線所創建的曲面上會存在明顯的凸凹不平的光滑波紋，效果很不理想，本次測量采用第一種方法。

　　圖 2 數字產品模型

　　對圖2所示模型分兩次裝卡進行測量，圖3-a 為第一次裝卡所測數據點，圖3- b、3-c為第二次裝卡所測數據點。在保證坐標原點相同條件下測得輪廓及表面特征數據點,如圖3所示。

　　三、 CAD曲面造型

　　將三坐標測得的以上數據點分別以igs格式存檔，在Cimatron CAD造型環境中對各數據點文件進行坐標旋轉保證坐標原點及坐標軸向一致,然后進入Cimatron逆向工程軟件Re-Eng環境中，調入各數據點文件，確定斷點后完成數據點文件的合并，然后返回Cimatron CAD造型環境中進行編輯，將這些分散的點連成SPLINE曲線，用BLEND功能將SPLINE曲線構成曲面，得到如圖4圖形。內腔采用等壁厚處理，經過光順處理后得到圖2數字產品模型，該數字產品模型經格式轉換后可供快速成型機使用.

　　圖 4 CAD部分曲面造型

　　四、 快速分模

　　將圖2所示的數字產品模型進入Cimatron快速分模軟件QUICK-SPLIT進行型芯、型腔的設計。由于汽車排氣管為鑄造件，所以要考慮鑄件的收縮比。分模方向如圖5所示。經分模后的圖形退出快速分模軟件進入曲面CAD環境時自動產生分模線，根據已有的分模線快速生成分模曲面，該方法可以非常靈活地處理模型的曲面信息，可對計算精度進行細調，最后經編輯、整理形成最終設計結果，進行NC加工后可得到理想的上、下模及形芯。

　　圖 5 快速分模成型圖

　　五、結論

　　逆向工程一般是通過三坐標測量機或激光掃描機等數據采集設備獲取復雜零件的三維數據點，進而利用反求軟件進行數據點處理，實現由點à線à面的CAD三維模型設計,由此可見，逆向工程主要包含兩項內容，一是實物模型表面數據點的獲取，即數字化技術，二是曲面造型技術。逆向工程技術與NC加工技術或RP技術相結合能使企業產品開發、研制周期大大縮短，為新產品進入市場創造先機，為企業帶來巨大經濟效益，所以逆向工程技術深受制造業的重視。