聶迪　趙彥如

摘 要：自從2000年以來，我國就進入了信息時代，而信息時代以計算機為主要研究設(shè)備，因此，計算機軟件的開發(fā)變得如火如荼，而基于逆向工程的曲面零件重構(gòu)正是計算機發(fā)展領(lǐng)域中的一個重要組成部分。本文主要針對逆向工程進行闡述，對逆向工程中的數(shù)據(jù)采集、處理、CAD模型重建以及數(shù)控加工刀具軌跡生產(chǎn)的過程進行說明，并通過實例說明如何基于逆向工程進行曲面零件的重構(gòu)。

關(guān)鍵詞：逆向工程；曲面零件；曲面重構(gòu)；數(shù)控加工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.104

0 前言

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機應(yīng)用的領(lǐng)域也隨之擴大，現(xiàn)階段幾乎所有行業(yè)都需要借助計算機來進行工作，因此，掌握好計算機技術(shù)十分必要。對于基于逆向工程的曲面零件重構(gòu)工作更是需要相關(guān)工作人員熟練掌握相應(yīng)的計算機技術(shù)，方能達到設(shè)計的要求以及滿足生產(chǎn)的需要。

1 逆向工程的概念、流程及設(shè)計步驟

1.1 逆向工程的概念

逆向工程是一種以實際測量數(shù)據(jù)為依據(jù)的計算機產(chǎn)品造型技術(shù)，主要是通過數(shù)字化的測量儀器來對物體表面的空間數(shù)據(jù)進行收錄，然后再經(jīng)過逆向工程對數(shù)據(jù)的整理以及處理，來獲取該產(chǎn)品的數(shù)字模型信息，在逆向工程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳送到計算機輔助制造的數(shù)控系統(tǒng)中，就能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及制造[1]。

1.2 逆向工程實現(xiàn)的流程

實現(xiàn)逆向工程過程總共分為五個步驟，一為準備模型階段，該階段是逆向工程的基礎(chǔ)階段；二是三維測量環(huán)節(jié)，實現(xiàn)用數(shù)據(jù)資料來表明該模型的所占空間；三是計算機再設(shè)計環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)是逆向工程的基本環(huán)節(jié)，是最為核心技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)，四是快速成型階段，此階段是零件生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，也是檢驗重構(gòu)零件是否合格的重要階段；最后是投入生產(chǎn)，即進行零件的大規(guī)模生產(chǎn)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的重要階段。

1.3 逆向工程實施的步驟

首先是準備工作，即確定設(shè)計的整體思路之后再對實物進行系統(tǒng)性的分析，在能夠確定模型的構(gòu)成以及模型的曲面類型之后再進行軟件的選取和確定。其次是數(shù)字化的構(gòu)建，即通過掃描的方法來獲取零件實物的三維坐標值，一般來說，通過3D掃描測量的方式來獲得坐標的方法較為常用。再次是幾何特征的提取，任何實物的曲面都可以通過一種幾何公式來進行表達，而對幾何特征的提取工作，一般有兩種方法，一是邊界分割法，二是區(qū)域分割法，兩者相對比，區(qū)域分割法更具有明確的幾何特征，因此，常用區(qū)域分割法來對零件實物的曲面特征進行提取。

2 數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理是重構(gòu)CAD模型離散數(shù)據(jù)的主要依據(jù)，是數(shù)字化技術(shù)的首要步驟，只有獲得了準確的數(shù)據(jù)，才能夠?qū)⒄`差與曲面進行比較，實現(xiàn)正確的CAD建模。通常情況下，數(shù)據(jù)的采集是用某種測量方法以及測量儀器來讀出實物表面的若干點組成的幾何坐標，而坐標數(shù)據(jù)的采集也分為兩種，即接觸式數(shù)據(jù)采集以及非接觸式數(shù)據(jù)采集，接觸式數(shù)據(jù)采集是以三坐標測量機為主要代表的傳統(tǒng)型儀器，其缺點是容易損傷測頭以及被測零件的表面，而非接觸式數(shù)據(jù)采集由于避免了物體的接觸，所以不會有測頭以及被測物的損傷，并且由于測量速度快，自動化程度較高，適用于較多的軟件，所以被廣泛的使用。

3 模型的重建

常用的數(shù)控加工曲面有三種[3]：

（1）行切法：即刀具依據(jù)零件的輪廓以及切點的軌跡進行加工，該種方法精度高，并且效率高，缺點為容易導致殘留高度相差較大，因此可用于零件的粗加工。

（2）層切法：即將零件的其余過多的部分進行一層層的切除。由于該方法的刀具軌跡固定，空刀現(xiàn)象少，效率高，所以也是一種較為常用的高效率加工方法。

（3）環(huán)切法：常用于各種槽腔的曲面加工，包括槽腔中各種凸臺和復雜型面的加工，該種加工方法是較為常見的一種高效率的精細加工方法。

4 實例

本次所加工的零件是某種零件的蓋子，在通過逆向工程的數(shù)據(jù)測量后，可以得到如圖1所示的測量模型，通過3D模型的構(gòu)建，并利用CAXA程序生成刀具的軌跡，經(jīng)過仿真，通過數(shù)控加工就可得到該模型的實體零件。圖2為零件的重構(gòu)曲面。

5 結(jié)論

逆向工程技術(shù)是一種將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機CAD技術(shù)結(jié)合在一起的一種綜合性計算機技術(shù)，能夠在CAD的操作界面中將復雜的曲面零件進行重構(gòu)，不僅大大減少了零件產(chǎn)品的開發(fā)時間，增加了零件的開發(fā)質(zhì)量，還能夠真正的實現(xiàn)降低開發(fā)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟收益?；谀嫦蚬こ痰那媪慵_發(fā)技術(shù)能夠?qū)a(chǎn)品從設(shè)計到加工整個信息流程及時監(jiān)控，既能夠較快達到企業(yè)的生產(chǎn)目標，又能夠在設(shè)計中體現(xiàn)出自身的價值。

參考文獻：

[1]高曉芳.基于逆向工程的曲面零件重構(gòu)及NC加工[J].機械工程與自動化，2010（05）：164-165.

[2]黃斌達，王琦，陳發(fā)威.復雜曲面零件的逆向建模及數(shù)控加工仿真的研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2010（12）：97-100.