摘要：利用反求工程来对汽车某零部件进行设计，使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计与制造的过程中，充分利用CAD、CAM等先进技术。由于反求工程的实施能在很短的时间内准确、可靠地复制实物样件，因此反求工程成为当前企业先进制造技术的热门话题之一。利用UG软件进行零件的反求在外形复杂的汽车冲压件的逆向造型设计中取得较好应用效果。
关键词：逆向工程测点 构线 构面 刀具轨迹 数控程序
现代制造技术中零件加工往往通过数控加工设备来完成，而其中数控加工程序是必须的技术核心。简单的零件可以通过手工编程获得数控加工程序，复杂结构的零件，其程序编制往往比较困难。好在目前社会上流行许多CAD、CAM软件，诸如（如：UG、Pro/ENGINEER、CATIA等），可以利用它们的CAD模块设计三维模型，然后利用其CAM模块生成数控加工程序，这就是目前常规新产品设计制造的方法。
但是，有时设计和制造者面对的是实物样件。即零件样品已经有了，不需要设计，但这样的零件需要加工许多个，故加工此零件的数控程序又是必须的。将这实物转化为CAD数学模型，利用软件等进行处理获得数控加工程序，这就是现代制造技术中时髦的“反求工程”或叫“逆向工程”（Reverse Engineering）。通过反求工程复现实物的CAD模型，使得那些以实物为制造基础的产品有可能在设计与制造的过程中，充分利用CAD、CAM等先进技术。
笔者利用UG软件进行零件的反求，在外形复杂的汽车冲压件的逆向造型设计中，选择三坐标测量机来测量冲压件特征的空间坐标、扫描剖面、测量分型线以及轮廓线。此设备获得点的数据量不像激光扫描仪扫描的那么大，所以用一些非专业的逆向设计软件是很合适的。 UG就是很好的帮手，以UG4.0为例，将笔者在逆向工程中的点滴经验，总结归纳如下：
1.测点技巧
测点之前首先规划好打点方法。一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密一些，平滑的地方则可以稀一些。由于一般的三坐标测量机取点的效率大大低于激光扫描仪，所以在零件测点时要做到有的放矢。
2.以点构线技巧
2.1.点管理 测得的点先要整理好，首先去误点、剔除明显缺陷点；其次将同质点（同方向、同法线）的剖面点放在同一层里；再者分型线点单独一层、孔位点单独放一层，轮廓线点也单独放一层，便于点管理。通常这个工作在测点阶段完成，也可以在UG软件中完成。有时测量软件带预设点的安放层，一边测点，一边归档。
2.2.构线技巧 选用“through point”方式构建样条线，其中关键是分型线的构建，分型线的构线误差一般控制在0.5mm以下。尽量做到误差最小并且光顺。各样条线的构建同时要根据样品的形状、特征以及将来构面要求，从而确定线条走向。连线可用直线、圆弧。
2.3.曲线调整技巧与要求 因测量有误差及样件表面不光滑等原因，造成样条线曲率半径变化往往存在突变（原因也可能是选错点），对以后的构面的光顺性有影响。因此曲线必须经过调整，使其光顺。调整中最常用的一种方法是下拉菜单中选【Edit line】--[Edit pole]选项，利用鼠标拖动控制点。这里有许多选项，如限制控制点在某个平面内移动、往某个方向移动、是粗调还是细调以及打开显示line的“梳子”开关等。另外，调整line经常还要用到移动line的一个端点到另一个点，使构建曲面的曲线有交点。【注意】无论用什么命令调整曲线都会产生偏差，调整次数越多，累积误差越大。
3.线构面技巧
3.1.应用合适的构面命令 运用构面下拉菜单中的各种建立曲面方法，包括【Though Curve Mesh】、【Though Curves】、【Rule】、【Swept】、【From point cloud】 等。选择那种构面方法要根据样件的具体特征情况而定。常用其中的【Though Curve Mesh】将调整好的曲线用此命令编织成曲面。此种方法构面的优点是可以保证曲面边界曲率的连续性，因为它可以控制四周边界曲率（相切），因而构面的质量更高更光滑。而【Though curves】 注重保证两边曲率，它在构面时误差比较大。假如两曲面交线要【Blend】，因【Though curve mesh】 的边界就是两曲面的交线，显然这条线要比两个【Though Curves】曲面的交线光顺，这样倒圆角出来的圆角质量是有比较大的差别（【Though curve mesh】较好）。
3.2.面与面之间的“刀痕”处理 如果发现构建的两个面之间有明显的“刀痕”，这主要是由这两个面不相切所致。解决这个问题可以通过调整参与构面【Though curve mesh】曲线的端点与另一个面中的对应曲线相切，再加上【Though curve mesh】 边界相切选项即可解决。因为道理很简单，只有构成曲面的母曲线相切才能保证曲面相切，进而获得较高质量的曲面。
3.3.补充构面线条 在构建曲面的过程中，有时还要再加连一些线条，用于构面，来弥补面与面之间的“破洞”。连线和构面经常要交替进行。曲面建成后，要检查曲面的误差，一般测量点到面的误差，对外观要求较高的曲面还要检查表面的光顺度。
4.以曲面生成数控程序
根据三维实体的数学模型，用UG4.0中的【PROGRAM】命令生成刀具轨迹，设定必要参数（坐标原点，刀具参数，切削用量等），后可获得数控加工程序。
5.结束语
本文结合实践经验.介绍了逆向工程技术的应用领域；由于逆向工程是一门较新的高技术，无论是测量设备，还是应用软件都还存在一些不很完善的方面，能够熟练掌握、应用这门技术的技术人员还不是很多，急需开展这方面的培训和普及工作，希望本文能起到抛砖引玉的作用，是笔者最大的心愿。
作者简介：作者蒋洪斌 江苏宜兴人1989年7月毕业于东南大学，工学学士，讲师；无锡机电高等职业技术学校，机动工程系CAD/CAM专业负责人 ，主编《计算机辅助设计实训》教材 ；主要从事机电类专业课程的教学及研究工作。
