作為汽車車身關鍵裝備的汽車覆蓋件模具，其設計、制造速度直接制約汽車工業(yè)的發(fā)展。本文闡述了逆向工程在汽車覆蓋件模具設計中所發(fā)揮的巨大作用梢苍，它是用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD數(shù)學模型的過程指胡。

　　汽車工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一诲有，隨著巿場需求的改變，汽車的更新?lián)Q代速度日趨加快橘忿，其設計药封、制造速度的快慢直接制約著汽車業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代化設計理念的形成將給汽車發(fā)展帶來巨大的變革侯选，由此而提出的逆向工程在汽車制造領域的應用將大大的改進汽車制造業(yè)的現(xiàn)狀吠谢。

　　逆向工程（Reverse Engineering），是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量诗茎，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD模型的過程工坊。逆向工程在汽車工業(yè)中的應用，著眼於實際問題就是在汽車設計中怎樣進行實物測量和逆向建模敢订，所使用的CAD設計工具主要是UG和CATIA王污，利用現(xiàn)有的設計方法和手段，根據(jù)汽車自身特點，建立起與原模型相近的模型昭齐。

　　硬件條件

　　天津汽車模具有限公司的測量技術(shù)已達到國內(nèi)先進水平尿招，該公司所使用的測量儀器包括三坐標測量機、ATOS掃描儀和數(shù)碼相機阱驾，三者相結(jié)合使用泊业，使測量達到更高的精度，并準確地反映了原物體的實際型面特征和搭接關系啊易，為以後的建型提供了可靠的數(shù)據(jù)吁伺。下面是在測量過程中使用的三種儀器：

　　三坐標測量機（DELTA4507）

　　三坐標測量機是從意大利引進的先進儀器，可以測量模具堤酿，檢具及各種裝卡具谷培，是一種接觸式的測量儀器。它的測量範圍是4.07m×2.54m×1.83m镇评，一般的工件都可以在測量範圍內(nèi)進行測量藤侦，大型的工件可以分段測量，測量後將所測數(shù)據(jù)合并牺鱼，得到整個工件的測量數(shù)據(jù)樊何。該儀器的測量不確定度為0.018mm，重復測量精度為0.008mm跪晕。在這樣的精度下得到的測量結(jié)果足以滿足汽車覆蓋件模具設計的要求秀彤。它可以為所測工件建立空間坐標系，以便在後面的測量中有一個原始的統(tǒng)一的坐標系將數(shù)據(jù)合并到一起啄崖，保證測量精度笙吠。

　　ATOS便攜式三維掃描儀

　　德國GOM公司的ATOS便攜式三維掃描儀在測量時可隨意繞著被測物體移動，在距被測物體約700 mm處高速攝取實物表面數(shù)據(jù)垄暗。掃描系統(tǒng)可連續(xù)投影11種不同間距的光帶於物體上轴座，通過光帶間距的變化，再經(jīng)過數(shù)碼影像處理器分析简烘，在數(shù)秒內(nèi)便可得到實物表面數(shù)據(jù)苔严，實現(xiàn)三維掃描高速化，對於大型物體需分塊掃描孤澎。該系統(tǒng)的測量（掃描）範圍可達8m×8m届氢，曲面拼接精度達到0.1mm/m。這種掃描系統(tǒng)的掃描不用編程，不受場地和實物、檢具等位置的限制懦砂，操作方面，又由於重量較輕絮供、體積較小衣吠，可實現(xiàn)異地測量。ATOS掃描儀不但可以用於尖角壤靶、凹槽缚俏、復雜輪廓及軟質(zhì)件的測量，而且可用於汽車贮乳、摩托車外飾件的造型和大型模具的制造忧换。

　　XL數(shù)碼相機

　　在ATOS測量大的工件分塊掃描時，為了減少掃描照片的拼接誤差饥猴，利用一臺XL數(shù)碼相機倔晚，使若乾不同位置掃描的曲面能按特征點自動拼接，形成一個完整的三維數(shù)字模型屉胳，是專為掃描大型物體而設的預先定位工具封均。掃描物體尺寸小於500mm時用ATOS基本系統(tǒng)就可以完成，如果掃描物體尺寸小於1500mm×1500mm×1000mm時履剔，需要ATOS和低分辨率XL數(shù)碼相機配合篇臭，如果掃描物體大至8~10m就需要高分辨率XL數(shù)碼相機和ATOS配合。

　　軟件條件

　　建型過程中主要使用兩種軟件CATIA和UG轨来。CATIA的功能強大肢抚，它能夠讀取較大的數(shù)據(jù)，數(shù)字建型編輯（Digitized Shape Editor）模塊對點云進行編輯基霞、點云復位别主、點云的面化處理、激活漆勉、稀化撒蟀、刪除叙谨。它的稀化可以根據(jù)曲率的變化來稀化點云温鸽，使曲率變化大的地方所保留點的數(shù)目要比規(guī)則面多，以保證所得點能夠反映物體表面的實際特征手负；快速表面改造模塊（Quick Surface Reconstruction）可以激活點云的某一部分涤垫，利用點云生成面；外形生成設計模塊（Generative Shape Design）主要編輯由點云生成的面竟终，它在建型過程中起了主要作用蝠猬；自由造型模塊（Freestyle）可以進行模具設計中曲線和面的設計工作。CATIA解決了逆向工程中點云數(shù)據(jù)龐大而無法處理的情況统捶。UG突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式榆芦，為用戶提供一個全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)，在UG中喘鸟，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實體匆绣、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實踐證明是強有力的。在設計過程中主要用到Modeling和Surface模塊崎淳。

　　建型過程

　　由於測量過程中測得的是離散點數(shù)據(jù)境猜，缺乏必要的特征信息，往往存在數(shù)字化誤差寨衣，需要先對汽車的外形進行建型胸叠，主要是從美學的角度來考慮，外形的光順性是最主要的遇托，設計的準則是曲線上曲率極值點盡可能少些债烹；相鄰兩個極值點之間的曲率盡可能接近線性變化。曲面光順往往歸結(jié)為網(wǎng)格的光順笔广，其含義是指網(wǎng)格的每一條曲線都是光順的榄缸，光順的曲面，應該是沒有凸區(qū)和凹區(qū)浓盐，此時要從車的風格考慮由意匠面人員來調(diào)節(jié)涌疲。然後在數(shù)控機床上用可加工塑料進行1：1的仿形加工，加工出來的模型與原車型進行比較倚胀，經(jīng)過有關人員的研討之後九昵，再對意匠面進行修改，反復三到四次可款，最終定下意匠面之後育韩，其它件的外形皆根據(jù)意匠面來設計。

　　開始結(jié)構(gòu)設計前闺鲸，要先理解原有模型的設計思想筋讨，對模型進行系統(tǒng)的分析，在此基礎上還可能要修復或克服原有模型上存在的缺陷摸恍，此時主要從零件的功能上考慮悉罕，主要考慮以下一些要點：

　　（1） 型面分析

　　系統(tǒng)地分析立镶，然後將模型劃分為幾個特征區(qū)壁袄，得出設計的整體思路，確定模型基本構(gòu)成形狀的曲面類型媚媒。分析所要設計的件與其它件的配合關系嗜逻，找到配合面、基準孔缭召，分清在一個具體實物中哪些是重要面栈顷，哪些是過渡面，有配合關系的表面根據(jù)基準側(cè)進行面的偏置嵌巷，這時就要根據(jù)此面在那個件中的重要性來定辐菩，定出重要面後瓜收，另一個配合面不再根據(jù)點云建，而是由此面偏置鸡蒲，與意匠面有關的要根據(jù)意匠面來設定箭雪，例如車門外板。過渡面要看它的作用束咙，還要考慮是否能夠成形濒秸。

　　（2） 曲線曲面的光順處理

　　要求類似於前面外形的光順性處理览止，但相對於外形邢垮，零件就相對降低了要求，它的結(jié)構(gòu)設計主要從功能的角度出發(fā)校增。

　∏省（3） 協(xié)調(diào)

　　尖角模型建成後，要進行協(xié)調(diào)茁只，看相配合的面及過渡區(qū)是不是發(fā)生抵觸膛胜。還要進行重建CAD模型的檢驗與修正，根據(jù)獲得的CAD模型重新測量和采用加工出樣品的方法來檢驗重建的CAD模型是否滿足精度或其它試驗性能指標的要求哥纫，對不滿足要求者重復以上過程霉旗，直至達到零件的設計要求。

　　通過上述流程蛀骇，天津汽車模具有限公司已能夠成功地完成整車的測量和建型工作厌秒。逆向工程是一項開拓性、實用性和綜合性很強的技術(shù)擅憔，它已經(jīng)廣泛應用到新產(chǎn)品的開發(fā)鸵闪、舊零件的還原以及產(chǎn)品的檢測中，不僅消化和吸收實物原型暑诸，并且能修改再設計以制造出新的產(chǎn)品蚌讼。逆向工程將加快汽車更新?lián)Q代速度，加快其設計屠列、制造速度啦逆，提高質(zhì)量，降低成本笛洛，提高中國汽車工業(yè)競爭力。

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