逆向工程的機械產品設計方法分析

宋青山　吳世成

摘 要：伴隨著現(xiàn)當代科學技術的快速發(fā)展，智能化的制造技術已經逐漸成為了現(xiàn)代企業(yè)生產當中的重要發(fā)展趨勢，數(shù)字化的設計、專業(yè)化定制、系統(tǒng)化制造等等，都被運用到機械產品的設計和生產過程當中，并且在這當中融入了輔助制造以及輔助設計等，而這些都需要掌握熟練的基本功，然而這樣一種熟練的工種卻被現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)工程師所取代，逆向的工程機械產品設計在此時映入人們的視野當中，并且在機械的生產和制造當中起到非常重要的作用。由此，本文針對“逆向工程的機械產品設計方法分析”作為研究對象，為逆向工程在機械制造當中的運用指明方向。

關鍵詞：逆向工程;機械產品;設計方法

一、逆向工程技術的基本概況

1.1逆向工程技術的主要內容

逆向工程（又名反向工程，Reverse Engineering-RE），是對產品設計過程的一種描述。逆向工程技術作為現(xiàn)當代社會發(fā)展當中比較先進的一種特殊的設計方法，主要是運用基本的測量以及工程分析手段，從實物的樣品當中獲得必要的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)，并且能夠依據(jù)所獲得的相關數(shù)據(jù)信息進行設計和開發(fā)，構建出同一類產品這樣一種設計方法。作為一種具有反向推理、挖掘以及優(yōu)化的重要過程，不管是從實物模型還是電子模型都能夠進行反向思考，展現(xiàn)了較為先進的設計理念以及制造理念，并且在逆向過程當中得到運用，這對于機械制造行業(yè)以及科技的發(fā)展都具有非常重要的作用。

1.2逆向工程技術的分類及特點

首先，形狀反求又被人們稱之為幾何反求，主要值得是運用從實物的樣品當中，對其表面獲取的相關數(shù)字化的內容進行有效分析，然后在依據(jù)這些信息反求出現(xiàn)實物體樣品大概的CAD模型，之后，在運用三維掃描技術對現(xiàn)實的樣品進行精確化和高速度的掃描，獲取更為精確的數(shù)據(jù)，然后對這些所獲取的數(shù)據(jù)進行有效的瑰麗并予以處理，依據(jù)實物樣品當中的數(shù)據(jù)要求，運用專業(yè)化的軟件，將這些數(shù)據(jù)導入CAD這一模型當中予以重構，這樣就能夠獲取三維樣品實物模型，最后對這些模型進行深入加工和制作，生產處全新的產品。

其次，工藝反求與材料反求有些類似，依據(jù)實物樣品所表現(xiàn)出來的工藝造型以及運用相關材料進行反向推理，然后在運用所獲取到的相關數(shù)據(jù)，對工藝當中所使用的材料以及設計內容，進行后期的加工與制作，最終獲得良好的產品工藝技術以及制作方法。這樣一種常用的物品修復功能，能夠進行更深入的分析。例如：在針對歷史文物的修復過程當中，就可以采用逆向工程當中的材料反求以及工藝反求技術，對其進行掃描和測量，將所獲取的相關數(shù)據(jù)運用計算機模擬技術進行重構，然后在依據(jù)材料反求技術進行修補，使其能夠重獲當初的樣貌。

二、逆向工程的機械產品設計方法具體應用

2.1逆向工程技術在模具制作過程當中的運用

在傳統(tǒng)的模具制作過程當中，大多是針對特定的模型經過反復的修復、加工以及實驗之后，才能夠最終確定出來，但是，在這一發(fā)展過程當中，大多會消耗很大的人力、物力和材料。逆向的工程技術可以在模具制作當中具有非常大的優(yōu)勢。首先，可以運用于模具相符合的內容對相關數(shù)據(jù)進行分析，依據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)構建形成特定的生產工序，這樣就可以依據(jù)模具快速的生產處與設定標準相符合的一些模具。除此之外，還可以運用逆向工程技術，對現(xiàn)實的樣品進行更為精細化的分析，然后在采用反求技術構建形成CAD三維立體模型，這樣就能夠在一定程度之上不斷減少模具在后期制作過程當中產生的誤差，促使模具的制作更加的精準。由此可見，逆向工程技術在機械產品后期的改型設計方面具有非常重要的作用。

2.2逆向工程技術在磨損零件修復及還原方面的運用

不管是進行生產加工的企業(yè)還是制造型的企業(yè)，零件在使用過程當中都會呈現(xiàn)出磨損或者損壞的情況，這是不可避免的，特別是一些大型的企業(yè)當中，生產設備當中所表現(xiàn)的精細化的零件，這些零件大多需要通過專門定制，并且對相應的尺寸、規(guī)格要求都具有非常嚴格的要求。在生產過程當中，需要消耗過長的時間。運用逆向工程技術能夠進一步提升這些零件后期的生產與加工所呈現(xiàn)的速度以及精確度，不斷降低零件的損耗率。運用改性技術針對零件的損害程度進行數(shù)據(jù)化的分析，從中提取相應的參數(shù)以及表現(xiàn)特征，然后在依據(jù)所獲取的相關數(shù)據(jù)對零件損壞部分進行完善和修補。逆向工程技術還可以運用這樣一種分析能力對零件所表現(xiàn)出來的磨損程度，損害因素等進行有效的剖析，減少零件生產過程當中的誤差，提升零件后期的整體加工質量。

2.3逆向工程技術在產品仿制當中的運用

在現(xiàn)當代的社會發(fā)展過程當中，逆向工程技術主要是對一些產品的復制和仿制等方面的運用非常的廣泛，特別是在產品的外觀造型設計表現(xiàn)方面。合理的運用數(shù)字化技術能夠更有效的對產品進行掃描，然后在運用所獲得的數(shù)據(jù)建立起實物3D模型，這樣就可以對后期想要復制、仿制的內容進行修改。最后，運用3D打印這樣一種特殊的技術表現(xiàn)手法，對最終修改過的物體造型進行制作。通過運用NC加工能夠更為快速的制造出與起初所設定的模具相符合的內容，然后在經過注塑獲取最后所需要的一些產品。這一技術在后期的制作過程當中，運用數(shù)字化的技術，進一步提升了模型制作的精確度，在后期的生產與發(fā)展過程當中被我國的許多生產企業(yè)運用，成為了產品大批量生產過程當中常用的一種模式。

2.4逆向工程技術在藝術品復制當中的運用

對于藝術品的制作以及設計來說，是一種非常嚴謹?shù)墓ぷ?，特別是針對一些有價值的并且是非常優(yōu)秀的藝術作品的仿制與生產，在一些考古文物后期的仿制以及修復當中都會運用到這樣一種特殊的技術表現(xiàn)。例如：在一些工藝品的生產與加工過程當中，現(xiàn)實通過優(yōu)秀的藝術品制作者進行設計，制作出非常精美的藝術作品，然后在借助這一技術進行相應的數(shù)據(jù)分析以及模具的制作，最后在依據(jù)這些所制作出來的模具生產處非常精美的工藝品，這樣不僅僅能夠進一步提升工藝品的整體質量，而且還能夠提升生產效率，運用企業(yè)來進一步降低成本。

結論：

綜上所述，逆向工程技術具有很強的實用性以及創(chuàng)新性特點，是一項綜合性非常強的技術表現(xiàn)，在許多領域當中的運用都非常的廣泛。將逆向工程技術有效的運用到機械產品的生產設計過程當中，不僅僅能夠更大程度的提升機械產品的生產質量以及生產效率，而且還能夠不斷降低生產成本，特別是對一些專業(yè)化定制產品的加工企業(yè)來說，這樣一種技術表現(xiàn)具有非常重要的作用，也能夠進一步促進企業(yè)更為快速的發(fā)展，促使我國的數(shù)字化技術逐漸邁向一個新的高度。

參考文獻

[1]逆向工程如何滿足設計和造型需要[J].? ?機電信息. 2002（05）

[2]逆向工程造型關鍵技術解析[J]. 楊明霞.? 南方農機. 2019（16）

[3]逆向工程及快速成型的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 賈思珩.? 數(shù)字通信世界. 2019（11）

[4]軟件逆向工程分析技術的實踐與探索[J]. 高菁.? 中國設備工程. 2018（05）

[5]基于非接觸式測量的自由曲面逆向工程的應用[J]. 張榕賓.? 就業(yè)與保障. 2016（12）

[6]軟件逆向工程分析技術研究及應用[J]. 劉明.? 航空計算技術. 2011（02）

[7]Imageware在逆向工程中的應用[J]. 曹軍.? 工具技術. 2010（10）

[8]逆向工程的具體應用實例[J]. 劉建波，宋昌才.? 農業(yè)裝備技術. 2009（05）

[9]逆向工程及其關鍵技術[J]. 林峰，巫少龍，周建強.? CAD/CAM與制造業(yè)信息化. 2003（09）

[10]快速逆向工程系統(tǒng)及其關鍵技術[J]. 陳麗能，張偉，馬亞良.? 金華職業(yè)技術學院學報. 2002（04）

作者簡介：第一作者：宋青山（1985.02-），男，籍貫：黑龍江省哈爾濱市，上海工程技術大學，職稱：專業(yè)技術十二級。