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1、逆向工程在模具维修中的应用东风（十堰）车身部件有限责任公司杨志猛摘要： 本文通过具体实例阐述了逆向工程在模具维修中的应用，重点介绍了从点云数据的采集、曲面模型构建、UGS体生成、数控加工及模具调试的全过程。关键词 ：模具部件; 逆向工程 ; 数控加工 ; 模具调试Abstract : The application of reversing engineering in the mould maitaining was illustrated through the concrete examples ,and the overall process of the conllecting po
2、int cloud data , constructing curve models , generating the UG entities,numerical controlling machining,mould debugging was introduced on emphases.Keyword : mould components; reversing engineering; numerical controlling machining; mould debugging 1 引言我公司的老产品占有相当比重，许多模具图纸都存在着与实际模具不符的现象， 而有的模具根本就没有图纸，
3、这给模具部件更换及日常维修工作带来相当大的困难。本文将通过零件边板-踏板支架拉延模压边圈的更换，阐述逆向工程在模具维修中的应用，重点介绍从点云数据的采集、曲面模型构建、UG 实体生成、数控加工及模具调试的全过程。逆向工程在模具维修中的应用,可以说是我公司模具维修技术上的一个突破， 它丰富了我公司模具维修技能，大大缩短了模具维修周期，提高了模具维修质量。2 产品及相关模具简介2.1 产品简介边板-踏板支架（制件号：53N-01511-B）是我公司老产品中的主打产品，月均产量在5000辆份以上，具有制件复杂，工序长等特点，这给模具的保障能 力提出了更高的要求。图一为冲压件成品图，它经过以下几道工序
4、冲压完成：20P预拉延 一30P拉延- 40P修边冲孔50P翻边成形-a 60P冲孔a70P正冲侧冲孔一电0P切舌 90P翻口由于模具经过十多年的大批量生产，模具的状态已不容乐观，部分模具已可以报废。本文中涉及到的制件边板-踏板支架30P拉延序模具40C-5795在一次 生产中出现重大故障（见图二），其压边圈出现断裂失效，造成了生产的停顿。3.2模具简介模具的主要参数如下：（根据现场测绘得出）此模具为1988年设计制造，距今已有22年之久，模具图纸残缺不全，大部 分已经遗失，现有的图纸看不清楚，同时数据也不全，故老图纸基本没有参考价 值。(1) 模具轮廓尺寸：650mm*1100mm*680m
5、m(2)模具闭合高度：680mm(3) 使用气压：4.5MPa(4)托干布局图如下：(托干规格：2 28*420,行程：40mm)如图二左示：模具40C-5795主要有凸模、凹模、压边圈及模架组成，模具制造时是依据靠模进行仿形铳，而靠模是根据制件图手工加工成型的， 其精度较 低，而且要根据实际的成型情况进行修正，因此实物与图纸存在着较大的差异， 即实物与图纸不符。鉴于以上情况，我们只能将图纸作为参照，而以实物为基准 更换压边圈。图2.1示工序制件图与实物工序件存在差异，故应以实物为基准更 换压边圈。压边圈断裂成三块使模具无法正常工作，临时措施可以烧焊应付生产，但 制件的质量和模具的稳定性及安全
6、性将受到很大影响，因此彻底的措施是要对压 边圈进行更换。2.2:通过逆向工程反求得出压边圈的加工数模，维修后的预计效果如下图图2.2压边圈CA位体模型3利用逆向工程对压边圈进行更换3.1 逆向工程简介将实物转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造 技术的总称，称为逆向工程”。由于逆向工程的实施能在很短的时间内准确、可 靠地复制实物样件，因此逆向工程成为当前制造技术的热点之一。逆向工程的设计流程如图三示：实物分析CAD模型重建* 数据处理数控加工3.2 实物的全面分析我们通过对损坏压边圈的分析知道，通过对 30P工序件三坐标扫描（简单 曲面可以打点）并处理后可以得到工序件的数
7、模，而压边圈和凸模组成的型面就 是工序件数模的内表面，即工序件数模外表面的一个料厚偏置面。因此，我们只需得到压边圈所对应的点云图（不需要对整个工序件的点云进行处理， 只需对压 边圈所对应的数据处理即可，以缩短处理周期），就可以通过UG的处理得到压 边圈的加工数模。通过工序件实现对压边圈的逆向。3.3 工序件数据采集数据采集所用到的测量设备和方法多种多样，其原理也各不褛同。我们采用测量的设备是意大利 C00RD3公司的三坐标测量仪，可以用来测量特征的空间坐标及轮廓线，此设备获得的点数据可以转化为iges文件格式通过 UG软件进行处理，而且比较方便。图四、图五为工序件在三坐标测量仪上的打 点小意图
8、。图四工序件实物图图五意大利C00RD3三坐标测量仪采集数据的一般原则是在曲率变化比较大的地方打点要密集一些，平滑的地方则可以稀少一些。采点精度，这直接影响构造 CAD模型的精度。图六为三3.4数据分析处理通过对压料圈的实物及图六点云数据的分析可知，得到A-A,B-B,C-C这三个截面的数据对于压料圈数模的重建比较关键。 而这三个截面的分析处理如下如下：(A-A)截面图+4+ +I44-4+4+4 444+ 4-4-4+4-什 4 + i+ + ,(C-C)截面图数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响后期模型重建的 质量。数据处理的目的：一是除去模型中冗余的数据点， 最好只留下恰好
9、够重构 出CAD真型的数据量；二是对噪声点进行过滤。具体处理内容包括补偿点产生、 噪声点删除、数据点精化、数据点加密、坐标变换、数据的格式转换稳数据输出。 通常这个工作在UG软件中完成。3.5 CAD模型重建UG的逆向造型遵循点-线-面-体的一般原则。3.5.1 连接曲线曲线连接应尽量做到误差最小并且光顺。如果是曲面数据曲线应分层连 接，每层必须有一相同的坐标值，层与层之间哪一相同坐标值根据给出的取点问 距等数值变化。曲线的连线要做到有的放矢，根据实物的形状、特征大致确定构 面方法，从而确定需要连哪些线条，不必连哪些线条。连线最常用的是样条线，对有圆角、倒角、翻边的地方如无特殊要求可先忽略，做
10、成直角，做完曲面后再处理。3.5 .2 曲线调整因测量有误差及实物表面的划伤和缺陷等原因，连成的样条线的曲率半径变化往往存在突变，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。调整曲线时可使用 UG软件的相关命令，也可使用增加、删除个别点的办法使曲线光顺。但必须注意的是，无论用什么方法调整曲线都会产生偏差，调整次数越多，累积误差越大。误差允许值视样件的具体要求决定。3.5 .3 曲面重构。曲面的合成在UG中有多种方法，曲线顺序合成曲面时，并不是能一次成 功的，往往要经过多次调整修改。曲面有凸起、折痕，甚至曲面无法合成等问题经常碰到，这就要求设计人员不仅要熟练掌握 UG的造型功熊，
11、还应会分析原因。合成曲面时多用切面来解决曲率变化大的地方的折痕问题。通过做出两面之间的曲面使两个曲面光顺。在构建曲面的过程中，有时还要再加一些线条，用于构面。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，对外观要求较高的曲面还要检查表面的光顺度。构面还要注意简洁。面要尽量做得大，张数少，不要太碎，这样有利于后面增加一些圆角、斜度、倒角、翻边等特征，而且也有利于下一步编程加工。3.5 .4 实体构造当外表面完成后，下一步就要构建实体模型。当模型比较简单且所做的外表面质量比较好时，可以使用 UG中实体构造菜单中的命令构建实体模型，但是有时实体构建并不能一次完成，还需要反复修改曲线、曲面，
12、再重新构建，直至完成。 在构造实体模型时还应注意完成后与实物的参考对照，对于数据的处理应多加注意，看是否对实物的整体有太大的影响，如过多地背离了设计要求，那么就应重新分析。通过以上步骤及大量数据的处理，便可生成压边圈的三维实体模型如图七。图七压边圈CADK体模型3.6数控加工UM件最寸长于NC编程技术，在有了三维造型的前提下，CA曲模可直接 在UG中生成加工程序，在数控机床上进行加工。图八为正在我公司数控机床上 加工的压边圈。图八数控机床上加工的压边圈毛坯4模具调试压边圈通过数控加工完成后，模修 钳工要对其表面光洁度和粗糙度进行 提高，同时，压边圈的局部型面同原模 具的凸模和凹模可能还有干涉的
13、地方需要修整， 提高拉延模的研合率，最终要拉 延出合格的制件。图九为钳工在对数控加工完成后的压边圈进行修整，同时对模 具进行调试。图十新更换的压边圈在生产中正常运行的情况。图九 模具调试图十 新更换的压边圈在生产中正常运行5结束语逆向工程在模具维修中的应用，是传统模具维修技术上的一个新的尝试， 它在我公司的应用，丰富了我公司模具维修技能方式，提高了模具维修水平，大 大缩短了维修周期，提高了维修质量。参考文献：1、王宵 . 逆向工程技术及其应用【M 】 . 北京：化学工业出版社，2004.2、李勇清.基于散乱点的B 样条曲面重构和技术研究【 D】 .杭州：浙江大学，20023、王庆林.UG 铣制造过程使用指导. 清华大学出版社20024、李新城. 材料成形学. 机械工业出版社.20005、朱. 铣削加工实例与技巧. 国防工业出版社.2005.
