【摘要】介紹應用Cimatron 軟件進行汽車排氣管逆向工程設計的具體步驟，強調(diào)了逆向工程在現(xiàn)代制造技術(shù)中的地位及重要性。
關鍵詞：逆向工程 CAD 三坐標測量機 快速分模
一 、引言
逆向工程通常執(zhí)行模型的仿制、開發(fā)工作?；谠突?qū)嵨锏哪嫦蚬こ桃蚱淇旖莸拈_發(fā)方式，極大地縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，因而在設計和制造領域有著廣泛的技術(shù)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(shù)熱點。同時由于逆向工程能夠提供原始產(chǎn)品的主要外形特征，進而對其幾何外形進行改進，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速改形，能夠滿足系列化、多樣化的要求。傳統(tǒng)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(chǎn)。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(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。目前所稱的逆向工程是針對現(xiàn)有工件，利用3D數(shù)字化測量儀器準確、快速測量工件的表面點數(shù)據(jù)或輪廓線條，并加以創(chuàng)建曲面、分模、加工，制作所需模具；或由CAD系統(tǒng)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(chǎn)品，而只是要掌握原有的設計理念，經(jīng)過調(diào)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。
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(guī)則，要對其進行數(shù)據(jù)采集，在三坐標測量機上方法很多，但是數(shù)據(jù)的采集方案要符合造型的思路，否則很難實現(xiàn)零件的精確再現(xiàn)。
根據(jù)排氣管的幾何形狀，可以看出盡管排氣管表面完全是無規(guī)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(chuàng)建排氣管的曲面模型。這樣做的優(yōu)點是采集的數(shù)據(jù)少，造型時，幾何模型表面光滑，有利于濾掉測量過程中產(chǎn)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(shù)據(jù)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(chuàng)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。
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(shù)據(jù)點，圖3- b、3-c為第二次裝卡所測數(shù)據(jù)點。在保證坐標原點相同條件下測得輪廓及表面特征數(shù)據(jù)點,如圖3所示。
三、 CAD曲面造型
將三坐標測得的以上數(shù)據(jù)點分別以igs格式存檔，在Cimatron CAD造型環(huán)境中對各數(shù)據(jù)點文件進行坐標旋轉(zhuǎn)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(huán)境中，調(diào)入各數(shù)據(jù)點文件，確定斷點后完成數(shù)據(jù)點文件的合并，然后返回Cimatron CAD造型環(huán)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(gòu)成曲面，得到如圖4圖形。內(nèi)腔采用等壁厚處理，經(jīng)過光順處理后得到圖2數(shù)字產(chǎn)品模型，該數(shù)字產(chǎn)品模型經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后可供快速成型機使用.
四、 快速分模
將圖2所示的數(shù)字產(chǎn)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(jīng)分模后的圖形退出快速分模軟件進入曲面CAD環(huán)境時自動產(chǎn)生分模線，根據(jù)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(diào)，最后經(jīng)編輯、整理形成最終設計結(jié)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(jié)論
逆向工程一般是通過三坐標測量機或激光掃描機等數(shù)據(jù)采集設備獲取復雜零件的三維數(shù)據(jù)點，進而利用反求軟件進行數(shù)據(jù)點處理，實現(xiàn)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(nèi)容，一是實物模型表面數(shù)據(jù)點的獲取，即數(shù)字化技術(shù)，二是曲面造型技術(shù)。逆向工程技術(shù)與NC加工技術(shù)或RP技術(shù)相結(jié)合能使企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、研制周期大大縮短，為新產(chǎn)品進入市場創(chuàng)造先機，為企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益，所以逆向工程技術(shù)深受制造業(yè)的重視。
（轉(zhuǎn)載）
