模具设计制造中逆向工程技术的应用

模具设计制造中逆向工程技术的应用

赵兴

天津津荣天宇精密机械股份有限公司

摘要：作为制造大国，我国制造业发展良好，各类技术一直不断更新优化，逆向工程技术作为其中的常用技术在模具设计制造领域发挥着重要作用，对于提升模具的精度和质量相当有益，同时也是增强模具行业创新活力的重要技术。本文将围绕着模具设计制造中逆向工程技术的应用展开论述，对逆向工程技术特点进行简要分析，分析逆向工程技术工艺流程，并进一步对技术在模具设计制造中的应用方式做出探索，以期促进模具行业技术升级稳定发展。

关键词：模具设计制造；逆向工程技术；技术应用

引言

技术革新的行业发展的动力，不同于传统技术，逆向工程技术除了有利于提升模具精度和质量上之外，更能够保证模具的美观性，这对于汽车、摩托车这类产品上具有优势。逆向工程技术构建模型的功能使得模具设计更具有创造性和科学性，促进模具结构的优化，其快速成型技术也能够使模具制造更加高效。模具行业应当更加重视逆向工程技术的研究，以及其应用方式的创新，以提升产品竞争力，在国际竞争中占据优势地位。

1 逆向工程技术在模具设计制造的应用分析

1.1三维数据的收集处理

利用三维激光扫描系统进行三维数据的收集和处理工作，通过三维激光扫描系统能够获取全面的数据信息，并通过分析将各项信息进行合并处理。当进行数据的收集时信息的扫描阶段要注意自定位的基础，以保障能够获取更加精准的测量数据，通常精度需要在0.1～0.5mm中，数据的合并需要采用十字激光技术进行，产生三角面。为了提高数据的稳定性和可靠性，需要采用STL方式输出数据。

1.2集成软件的应用

通过结合CAD集成软件以及逆向工程技术能够更加合理的对模具进行分析，通过将数字化点上传至系统中，利用系统对数据信息进行分析和处理，能够优化模型特征的结构，更好的完成二次曲面划分和处理工作，使构建的模型更加合理，实物模型的精确度更高。

1.3零件实物集合建模

分析处理零件实物是进行逆向工程设计的重要内容。这就是通过对三维数据进行处理实现的，通过对所获取的数据信息及特征进行整合分析，保证模型曲面以及连接位置的合理性，并判断模型的光滑程度是否满足需求。

2模具设计制造中逆向工程技术的应用

2.1逆向工程技术的实施步骤

2.1.1点云数据的采集

通过三维扫描技术来获取原始点云的数据信息，并基于此进行后续的设计和处理工作。影响逆向建模的关键参数是点云数据的真实性。通过三维扫描分析所获取的点云数据信息，并通过接触或非接触的方式对其进行初步的处理，采用EXASCAN 手持式三维扫描仪能够更加方便的进行处理工作，手持式三维扫描仪的精准度能够达到0.04mm，分辨率能够达到0.05mm，需要提前喷涂显影剂才能够开始扫描。

2.1.2点云数据的处理

将所获得的点云信息数据作为三维坐标点，通过信息数据的空间分布进行建模，虽然可能会由于采用设备不同和被测物体不同的原因，导致所获得的数据点有较大差异，上下误差可能在几百点到几百万点之间。对三维扫描仪扫描所获取的点云信息数据进行分析可以发现，点与点之间毫无规律是呈散乱分布的。此外位于边界位置容易出现数据失真现象，这也会增大测量结果的误差。所以，为了保障逆向建模的合理性，需要提前进行云数据的处理，然后再进行分析。

信息的预处理工作是通过CAD建模完成的，处理时需要对数据点进行分割、精简，保证后续步骤的顺利进行。需要采用Geomagic Studio对其进行处理，并通过手动注册分析、清除噪点并对边界进行优化和处理。当进行点云数据的处理时要首先要构建框架结构，形成曲线网络模型。曲线网络模型的构建应用NURBS 曲面拟合算法构建，保障形成曲面结构的光滑度以及密封性。通过调整曲面结构，对模型进行初步的优化。可以通过延伸、拼接、剪裁等方式进行调整。对于IGS格式的文件需要使用三维软件对其进行处理和分析，避免出现乱码问题。

2.1.3实体建模

使用UGNX能够读取文件信息，能够对文件内容进行补充，将曲面进行实体切割处理，获取曲面的模型特征数据，调整好模具的参数构建更精确的模型。

2.2制造模具与应用

2.2.1 模具的制造

采用逆向工程技术能够提高模具制造的质量和效率，缩短设计与制造的周期，实现对成本的控制。同时，在应用逆向工程的基础上联合CAD技术，当进行模型的压铸工作时采用UGNX进行压处理， 能提高加工制造的效果，能够提供代码参数。

完成CAD建模工作之后，就需要进行模型的转换，这时可以应用快速制造技术，使用该技术能够初步判断所采用的参数是否合理，评估结果更具有可信度，快速成型技术具有快速精铸以及快速成型的优势，主要包括以下方法：

（1）立体光固化

所使用的材料主要为光敏树脂，并通过计算机进行操控，使紫外激光光束能够准确的进行扫描工作，获得初步的零件轮廓信息，在光聚合作用之下能够使液态数据薄层固化，然后其浸泡入液态树脂当中，再次进行扫描，重复进行2～3次，直至完成原型的制造，这种方法的优势在于精准度非常高。

（2）分层物体制造技术

主要是采用复合材料和纸张进行，首先需要在材料表面涂抹热熔胶，并通过对轮廓进行切割分层，有效的压缩热压装置，这种方法的优势在于成本低。

（3）选择性激光烧结技术

这种方法的效率高，主要原料是陶瓷和金属等，并通过二氧化碳高功率激光束扫描零件的分层轮廓，明确零件烧结的边界。

（4）融化沉积造型

这种方法使用的材料主要是低熔点的金属材料，通过采取一定的方式将材料拉成丝，使其成为流动状态。并控制喷头使熔融的材料构建成基础层。这种方法的结合度高，但是不容忽视的是精确度可能会打不到要求。

2.2.2 逆向工程技术的应用

（1）模具定性

为了使模具的质量满足设计的要求，需要在设计时不断进行方案的调整， 使设计更加的合理。通过合理的设计避免出现问题，然后通过建模处理数据信息。逆向工程技术的应用，能够使模具更加的合理和科学。

（2）工程技术以及仿真技术

采用逆向工程联合仿真技术能够再次对模具进行创新，应用两种技术手段，使模具的质量再次提升，推动模具生产制造水平的发展。

（3）模具修复

目前，模具修复还没有明确的指导方式，还缺乏评判标准，为了控制修复的成本，要重视模具强度的提升，使模具的使用年限更长，逆向工程技术的使用能够使工作的强度降低，修复的效率提高，使模具行业健康的发展。

（4）模具结构评估

当进行模具质量评估时，需要评估模具设计当中的潜在问题，并评估参数是否合理，这样才能够使模具生产更加的规范，提高模具的质量。

结束语

综上所述，在模具设计与制造中，逆向工程技术通常与集成软件融合应用，将信息数据集成处理构建立体模型，借助三维激光扫描技术进行数据收集整合。逆向工程技术应用包括采集点云数据、处理点云数据以及实体建模三个步骤，在制造模具时主要有立体光固化、分层物体制造法、选择性激光烧结技术，此三类技术在材料、工艺上不同，各有优劣，应用时需要结合实际情况。此外，逆向工程技术也常用于模具定性、修复、以及结构评估，企业在生产时应当积极研究新的应用方式和优化措施。

参考文献

[1] 周亮. 模具设计制造中逆向工程技术的应用研究[J]. 中国机械, 2014(2):1.

[2] 李文莲. 模具设计制造中逆向工程技术的应用[J]. 黑龙江科学, 2022, 13(12):3.

[3] 肖德强. 模具设计制造中逆向工程技术的应用[J]. 装备制造技术, 2013(7):3.