逆向工程技術及其在模具設計制造中的應用分析

摘 要：本文主要對逆向工程技術進行分析，并對其在模具設計制造中的具體應用進行闡述，具體分析三維激光掃描儀以及逆向軟件的云數據處理等方面的問題。驗證逆行工程技術在模具設計制造中的具體應用價值。

關鍵詞：逆向工程技術;模具設計制造;應用

在模具設計制造的過程中，對于一些已經形成成品的產品要了解其具體的設計，需要通過模具逆推的方式獲得。逆向工程技術可以通過對原始產品的研究，獲得產品的外形，并以此為基礎實現對模具的制造和設計。因此逆向工程技術也是當前模具設計制造中應用比較廣泛的一種方式。

一、逆向工程技術的實施步驟

（一）采集點云數據

逆向設計中三維掃描技術是最基礎的技術形式，通過三維掃描對原始點云數據進行提取，這也是逆向設計中最主要的手段和內容。逆行設計處理中主要的依據為原始點云數據。因此點云數據的真實性也會對逆向建模是否成功造成嚴重的影響。通過三維掃描獲取的點云數據，在測量的過程中，可以采用接觸以及非接觸式兩種方式。比如甲醇泵殼體的測量采用的為非接觸式的測量方式，采用的儀器為EXASCAN手持式三維掃描儀，這種三維掃描儀的應用便捷，能夠對汽車內飾進行掃描，同時采用影像與激光結合的方式，可以將測量的精度調到0.04毫米，分辨率達到0.05毫米。在掃描的過程中需要先進行顯影劑噴涂，然后再進行掃描。

（二）處理點云數據

三維掃描技術中會獲取大量的點云數據，而這些數據為三維坐標點。由于掃描設備的性能以及被測物體工作方式等方面的影響，使得測量數據的點數也不同，一般為幾百點到幾百萬個點之間。通過三維激光掃描儀對產品外形坐標數據點進行分析，這些點呈散亂分布，導致邊界以及尖銳角位置的數據測量不準確，進而產生數據誤差。因此在逆向建模中需要注重云數據的處理?？梢栽贑AD建模前，對相關數據進行預處理，包括對數據點的分割、重組以及數據點云的精減等。在點云的處理過程中，主要采用的為Geomagic Studio的處理方式，包括手動注冊、噪點清除、邊界優化等。在點云數據的處理過程中，需要通過大量的曲面和曲線特定進行網絡模型建設，并形成初步的模型框架。同時將形成的模型，利用NURBS曲面擬合算的方式，生成封閉光滑的曲面，通過對這些曲面的延伸、拼接和剪裁等處理，保證曲面模型的光滑性和完整性。在進行文件保存時，需要采用IGS格式，這是一種三維軟件的通用文件格式。因此在云數據處理中，必須要對點云數據進行刪除，防止曲面模型存在亂碼。

（三）實體建模

首先打開文件，可以采用UGNX打開，并對Geomagic沒有處理好的位置進行進一步的完善，同時通過獲得的曲面進行實體切割，進而獲得殼體形狀與表面模型相符的模具，由于模具的殼體形狀與原物體完全相同，因此可以用于之后產品的模型生產。

二、模具制造

在模具的設計和制造中，通過逆向工程技術的應用，能夠有效降低模具設計以及制造的時間，降低模具的設計和制造成本，提升模具的加工質量以及模具的利用效率。逆向工程技術需要與CAD進行結合應用，通過UGNX的壓鑄模型，完成數控加工工藝設計，并生成加工代碼。完成實體CAD建模后，需要通過快速制造技術的應用轉化虛擬數字模型的原型，進而對設計的結果進行評估，同時加強功能檢測，進而加強對模型制造產品的研發。在快速制造技術的應用中，銑床加工轉速已經超過50000轉每分鐘，快速成型技術的基礎為快速工裝模具，快速精鑄以及快速成型技術?？焖俪尚图夹g是一個新概念，具體的方法如下：

（一）立體光固化

具體指的是以光敏樹酯為主要的加工原料，并通過計算機對紫外激光束進行控制，通過對零件各層輪廓的掃描，使液態樹脂薄層由于光聚合反應而固化。并通過對工作臺的移動，將已經固化的樹脂浸入到液態的樹脂，再進行掃描，直到新層也在固化層上進行粘結。通過反復的操作，直到整個原型的制造完成。這種方式制造的原型質量好、精度高。

（二）分層物體制造法

主要采用的材料為復合材料以及紙張，這些材料需要單面涂有熱熔膠，同時通過對二氧化碳高功率光速零件分層輪廓的切割，使層間的熱壓裝置進行有效的粘合，這種材料的制作方式成本低，同時材料的來源比較廣泛。

（三）選擇性激光燒結

選擇的材料為陶瓷、金屬、塑料等材料，通過磙子進行鋪粉，同時利用二氧化碳高功率的激光束以零件的分層輪廓為基礎，對零件的邊界進行掃描燒結。這種方式不需要設計，同時材料的利用率比較高。

（四）熔化沉積造型法

主要采用的原材料為蠟、金屬等熔點比較低的物質，需要將這些材料拉成絲狀，然后在噴頭的位置進行加熱，使其呈半流動狀態。同時對噴頭進行控制，將零件的輪廓作為填充運動的基礎，通過噴頭的擠壓使熔融的材料形成基礎層，這種方式的結合度比較好，同時容易成型，但是也存在一定的不足，這種方式形成的模具過于粗糙，精度低。

三、結語

綜上所述，逆向工程技術的應用重點在于對原始點云數據的收集、處理和曲面構建，其中存在的難點為點云與曲面的吻合度。通過與CAD技術的結合，有利于獲取原實物的數字模型，并以此為基礎進行修改和完善，為模具的設計和加工帶來更大的便利，對模具設計和加工行業的發展具有重要的作用。

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作者簡介：韓佳（1984-），男，陜西戶縣人，碩士，講師，研究方向：材料成型及控制工程。