作為汽車車身關(guān)鍵裝備的汽車覆蓋件模具岂张，其設(shè)計(jì)、制造速度直接制約汽車工業(yè)的發(fā)展促弯。本文闡述了逆向工程在汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)中所發(fā)揮的巨大作用通冕，它是用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)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(shí)物的CAD數(shù)學(xué)模型的過程诲厚。

　　汽車工業(yè)是全球制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一创炉，隨著巿場需求的改變，汽車的更新?lián)Q代速度日趨加快蔽曙，其設(shè)計(jì)尺那、制造速度的快慢直接制約著汽車業(yè)的發(fā)展∥恚現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念的形成將給汽車發(fā)展帶來巨大的變革，由此而提出的逆向工程在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用將大大的改進(jìn)汽車制造業(yè)的現(xiàn)狀丹自。

　　逆向工程（Reverse Engineering）彰朴，是指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)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(shí)物的CAD模型的過程弹值。逆向工程在汽車工業(yè)中的應(yīng)用据智，著眼於實(shí)際問題就是在汽車設(shè)計(jì)中怎樣進(jìn)行實(shí)物測量和逆向建模，所使用的CAD設(shè)計(jì)工具主要是UG和CATIA豫尽，利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法和手段篙梢，根據(jù)汽車自身特點(diǎn)，建立起與原模型相近的模型美旧。

　　硬件條件

　　天津汽車模具有限公司的測量技術(shù)已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平渤滞，該公司所使用的測量儀器包括三坐標(biāo)測量機(jī)、ATOS掃描儀和數(shù)碼相機(jī)榴嗅，三者相結(jié)合使用妄呕，使測量達(dá)到更高的精度，并準(zhǔn)確地反映了原物體的實(shí)際型面特征和搭接關(guān)系嗽测，為以後的建型提供了可靠的數(shù)據(jù)绪励。下面是在測量過程中使用的三種儀器：

　　三坐標(biāo)測量機(jī)（DELTA4507）

　　三坐標(biāo)測量機(jī)是從意大利引進(jìn)的先進(jìn)儀器，可以測量模具论咏，檢具及各種裝卡具优炬，是一種接觸式的測量儀器。它的測量範(fàn)圍是4.07m×2.54m×1.83m，一般的工件都可以在測量範(fàn)圍內(nèi)進(jìn)行測量，大型的工件可以分段測量必怜，測量後將所測數(shù)據(jù)合并，得到整個(gè)工件的測量數(shù)據(jù)恃姨。該儀器的測量不確定度為0.018mm，重復(fù)測量精度為0.008mm窝秤。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(shè)計(jì)的要求宴今。它可以為所測工件建立空間坐標(biāo)系，以便在後面的測量中有一個(gè)原始的統(tǒng)一的坐標(biāo)系將數(shù)據(jù)合并到一起幽州，保證測量精度换攘。

　　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(shí)可隨意繞著被測物體移動(dòng)，在距被測物體約700 mm處高速攝取實(shí)物表面數(shù)據(jù)匙戚。掃描系統(tǒng)可連續(xù)投影11種不同間距的光帶於物體上椎颓，通過光帶間距的變化，再經(jīng)過數(shù)碼影像處理器分析潭三，在數(shù)秒內(nèi)便可得到實(shí)物表面數(shù)據(jù)最阿，實(shí)現(xiàn)三維掃描高速化掀塞，對於大型物體需分塊掃描。該系統(tǒng)的測量（掃描）範(fàn)圍可達(dá)8m×8m貌砖，曲面拼接精度達(dá)到0.1mm/m喂很。這種掃描系統(tǒng)的掃描不用編程，不受場地和實(shí)物皆刺、檢具等位置的限制少辣，操作方面，又由於重量較輕芹橡、體積較小毒坛，可實(shí)現(xiàn)異地測量。ATOS掃描儀不但可以用於尖角林说、凹槽、復(fù)雜輪廓及軟質(zhì)件的測量屯伞，而且可用於汽車腿箩、摩托車外飾件的造型和大型模具的制造。

　　XL數(shù)碼相機(jī)

　　在ATOS測量大的工件分塊掃描時(shí)劣摇，為了減少掃描照片的拼接誤差珠移，利用一臺(tái)XL數(shù)碼相機(jī)，使若乾不同位置掃描的曲面能按特征點(diǎn)自動(dòng)拼接末融，形成一個(gè)完整的三維數(shù)字模型钧惧，是專為掃描大型物體而設(shè)的預(yù)先定位工具。掃描物體尺寸小於500mm時(shí)用ATOS基本系統(tǒng)就可以完成粮郁，如果掃描物體尺寸小於1500mm×1500mm×1000mm時(shí)叮歧，需要ATOS和低分辨率XL數(shù)碼相機(jī)配合，如果掃描物體大至8~10m就需要高分辨率XL數(shù)碼相機(jī)和ATOS配合学咸。

　　軟件條件

　　建型過程中主要使用兩種軟件CATIA和UG菌秘。CATIA的功能強(qiáng)大，它能夠讀取較大的數(shù)據(jù)骤顿，數(shù)字建型編輯（Digitized Shape Editor）模塊對點(diǎn)云進(jìn)行編輯及奋、點(diǎn)云復(fù)位、點(diǎn)云的面化處理海黍、激活婶祥、稀化、刪除闲挚。它的稀化可以根據(jù)曲率的變化來稀化點(diǎn)云阴迹，使曲率變化大的地方所保留點(diǎn)的數(shù)目要比規(guī)則面多，以保證所得點(diǎn)能夠反映物體表面的實(shí)際特征男枝；快速表面改造模塊（Quick Surface Reconstruction）可以激活點(diǎn)云的某一部分酝浦，利用點(diǎn)云生成面分衫；外形生成設(shè)計(jì)模塊（Generative Shape Design）主要編輯由點(diǎn)云生成的面，它在建型過程中起了主要作用般此；自由造型模塊（Freestyle）可以進(jìn)行模具設(shè)計(jì)中曲線和面的設(shè)計(jì)工作蚪战。CATIA解決了逆向工程中點(diǎn)云數(shù)據(jù)龐大而無法處理的情況。UG突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式铐懊，為用戶提供一個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)邀桑，在UG中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體科乎、線框和表面功能結(jié)合在一起壁畸，這一結(jié)合被實(shí)踐證明是強(qiáng)有力的。在設(shè)計(jì)過程中主要用到Modeling和Surface模塊茅茂。

　　建型過程

　　由於測量過程中測得的是離散點(diǎn)數(shù)據(jù)捏萍，缺乏必要的特征信息，往往存在數(shù)字化誤差空闲，需要先對汽車的外形進(jìn)行建型令杈，主要是從美學(xué)的角度來考慮，外形的光順性是最主要的碴倾，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則是曲線上曲率極值點(diǎn)盡可能少些棋眠；相鄰兩個(gè)極值點(diǎn)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)格的光順即粗，其含義是指網(wǎng)格的每一條曲線都是光順的滋样，光順的曲面，應(yīng)該是沒有凸區(qū)和凹區(qū)枯悲，此時(shí)要從車的風(fēng)格考慮由意匠面人員來調(diào)節(jié)督阿。然後在數(shù)控機(jī)床上用可加工塑料進(jìn)行1：1的仿形加工，加工出來的模型與原車型進(jìn)行比較揽邀，經(jīng)過有關(guān)人員的研討之後粗啼，再對意匠面進(jìn)行修改，反復(fù)三到四次辙势，最終定下意匠面之後蘸概，其它件的外形皆根據(jù)意匠面來設(shè)計(jì)。

　　開始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前羞媳，要先理解原有模型的設(shè)計(jì)思想悄济，對模型進(jìn)行系統(tǒng)的分析，在此基礎(chǔ)上還可能要修復(fù)或克服原有模型上存在的缺陷扼菠，此時(shí)主要從零件的功能上考慮摄杂，主要考慮以下一些要點(diǎn)：

　　（1） 型面分析

　　系統(tǒng)地分析，然後將模型劃分為幾個(gè)特征區(qū)析恢，得出設(shè)計(jì)的整體思路墨坚，確定模型基本構(gòu)成形狀的曲面類型。分析所要設(shè)計(jì)的件與其它件的配合關(guān)系映挂，找到配合面泽篮、基準(zhǔn)孔，分清在一個(gè)具體實(shí)物中哪些是重要面柑船，哪些是過渡面帽撑，有配合關(guān)系的表面根據(jù)基準(zhǔn)側(cè)進(jìn)行面的偏置，這時(shí)就要根據(jù)此面在那個(gè)件中的重要性來定鞍时，定出重要面後亏拉，另一個(gè)配合面不再根據(jù)點(diǎn)云建，而是由此面偏置逆巍，與意匠面有關(guān)的要根據(jù)意匠面來設(shè)定及塘，例如車門外板。過渡面要看它的作用兰捣，還要考慮是否能夠成形槐骂。

　　（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赞亡，但相對於外形，零件就相對降低了要求鄙划，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要從功能的角度出發(fā)生纫。

　　（3） 協(xié)調(diào)

　　尖角模型建成後药锯，要進(jìn)行協(xié)調(diào)都陵，看相配合的面及過渡區(qū)是不是發(fā)生抵觸。還要進(jìn)行重建CAD模型的檢驗(yàn)與修正怒随，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(yàn)重建的CAD模型是否滿足精度或其它試驗(yàn)性能指標(biāo)的要求造轴，對不滿足要求者重復(fù)以上過程，直至達(dá)到零件的設(shè)計(jì)要求彰你。

　　通過上述流程胀邀，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。逆向工程是一項(xiàng)開拓性柿菩、實(shí)用性和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)戚嗅，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到新產(chǎn)品的開發(fā)、舊零件的還原以及產(chǎn)品的檢測中枢舶，不僅消化和吸收實(shí)物原型懦胞，并且能修改再設(shè)計(jì)以制造出新的產(chǎn)品。逆向工程將加快汽車更新?lián)Q代速度凉泄，加快其設(shè)計(jì)躏尉、制造速度蚯根，提高質(zhì)量，降低成本胀糜，提高中國汽車工業(yè)競爭力颅拦。

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