反求工程又稱逆向工程，作為產(chǎn)品設(shè)計制造的一種新的手段，從20世紀(jì)90年代初。該技術(shù)開始引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計通常是從概念設(shè)計到圖樣，再制造出產(chǎn)品。反求工程是從現(xiàn)有的產(chǎn)品零件進行實物測錄的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計圖紙或CAD模型，反求工程的出現(xiàn)改變了產(chǎn)品傳統(tǒng)的開發(fā)模式。由于新產(chǎn)品的開發(fā)大多數(shù)都是在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上的改進，可以利用反求工程對原有產(chǎn)品進行改型設(shè)計，從而大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，減少了開發(fā)費用。Pro/Engineer是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)推出的新一代CAD/CAE/CAM軟件，其強大的功能深受用戶歡迎。在模具設(shè)計模塊中。Pro/E提供了方便又實用的工具。這些功能可以讓使用者在最短的時間內(nèi)進行模具組裝(Mold Assembly)、模型檢驗(Model Cheek)、分模面(Parting Surface)建立等過程，順利完成拆模的工作。它的獨到之處在于只要很好地完成了模型的參數(shù)化約束，那么隨后的變更將十分方便，非常適用于像產(chǎn)品概念設(shè)計這種需要經(jīng)常引發(fā)變動的過程，是理想的反求工程軟件，在塑料模具設(shè)計中，很好的利用Pro/E和反求工程將會大大縮短模具開發(fā)的時間，取得滿意的效果。

　　1 反求工程及Pro/E中的逆向工具

　　目前，大多數(shù)有關(guān)反求工程技術(shù)的研究和應(yīng)用都集中在幾何形狀，即重建產(chǎn)品實物的CAD模型和最終產(chǎn)品的制造方面，稱為實物反求工程。一個待測工件在反求工程中要經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、點云模型預(yù)處理、曲線/曲面重構(gòu)等關(guān)鍵步驟，最后才形成CAD模型。

　　1.1 數(shù)據(jù)采集

　　數(shù)據(jù)采集技術(shù)是反求工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以分為非接觸式測量方法和接觸式測量方法。非接觸式測量方法是指用非接觸的光電方法對曲面的三維形貌進行快速測量的方法，常用的有激光掃描測量，聲學(xué)法和磁學(xué)法，工業(yè)計算機層析技術(shù)簡稱工業(yè)CT。

　　接觸式測量方法是另一種流行采集方法，一般是利用聯(lián)接在探頭上的傳感器來測算目標(biāo)點的位置。這種方法簡單易行，CMM(Coordinate Messuring Machine，三坐標(biāo)測量機)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在測量速度和精度上都有很大的提高。它是使用接觸探頭測量物體表面的位置點，探頭通常聯(lián)接著一個敏感的壓力傳感器裝置，通過與物體表面的接觸得到觸發(fā)，能提供測量點的坐標(biāo)值。

　　1.2 Pro/E中的逆向工具

　　Pro/E野火版的小平面特征和重新造型特征組成一個完整的逆向解決方案。從輸入點集一創(chuàng)建包絡(luò)一創(chuàng)建小平面一創(chuàng)建曲面，形成一個處理逆向的完整流程。小平面處理的流程如下：

　　1)點處理，輸入點集，對點集進行必要的編輯和優(yōu)化，主要是噪聲消除及缺損數(shù)據(jù)修補等。

　　2)包絡(luò)處理，對點處理階段完成后生成的包絡(luò)進行編輯。

　　3)小平面處理，對包絡(luò)處理完成后生成的小平面進行編輯及優(yōu)化，得到小平面特征。

　　下面以某盒體零件為例。簡單介紹逆向處理的經(jīng)過。圖1為測量后輸入的點云圖，首先消除噪音點，圖2表示進行缺陷點的糾正，圖3為點處理后的模型，圖4為小平面處理后的模型。

　　重新造型特征過程一般是由數(shù)據(jù)點擬合出樣條線，然后利用樣條線擬合出曲面，曲面之間還可以進一步縫合或者加厚以得到實體模型。建立曲線和曲面的常用擬合方法是逼近法和插補法。在實際應(yīng)用中經(jīng)常結(jié)合以上兩種方法來構(gòu)造曲面模型，即先用數(shù)據(jù)點求出逼近的曲線，然后以這些曲線為控制線構(gòu)造出曲面，得到CAD模型。

　　常用的反向工程軟件有PTC公司的ScanTools，ICEM Surf，Pro/DESIGER(CDRS)，ISDX(交互式曲面設(shè)計)等。

　　2 模具設(shè)計流程

　　目前，計算機輔助設(shè)計技術(shù)在設(shè)計制造模具方面得到了廣泛應(yīng)用，其中Pro/E是使用最為廣泛的一種。PTC公司推出的Pro/E軟件，是基于參數(shù)化設(shè)計的三維設(shè)計軟件，是集合了零件設(shè)計、零件裝配、模具開發(fā)、NC加工、鈑金設(shè)計、自動測量等功能于一體的軟件。

　　模具設(shè)計主要由軟件系統(tǒng)的模塊來實現(xiàn)，該模塊提供了幾乎所有模具設(shè)計所需要的功能，如設(shè)置產(chǎn)品收縮率、創(chuàng)建毛坯工件、模具分型面和模架。以及修改、重新定義和分析模具組件。

　　模具設(shè)計流程一般是先利用軟件系統(tǒng)的零件模塊建立產(chǎn)品的三維模型，然后利用軟件系統(tǒng)的模具型腔模塊來設(shè)計模具構(gòu)件，如上下模型腔、澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)和滑塊機構(gòu)等。最后設(shè)計模架，如固定模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂出機構(gòu)、復(fù)位機構(gòu)和冷卻及加熱裝置。

　　1、模具裝配。模具工件在裝配過程中可以用人工或自動的方法建立，本模具采用自動的方法建立。以缺省位置將參照零件裝配到模型中，由于本例是一模一腔的刨建方法，對于一模多腔的創(chuàng)建方法，要在布局對話框中選取。拆模之前，先檢驗?zāi)Ｐ偷暮穸?ThicknessCheck)，即檢測零件的厚度是否存在過大或過小的現(xiàn)象;然后檢驗拔模角(DraftCheck)，即檢測是否有倒勾(Undercut)現(xiàn)象、拔模角的數(shù)值是否合理。檢驗的目的是確認(rèn)零件成品的厚度及拔模角是否符合要求以便修改。

　　2、模具組件的設(shè)計是整個模具設(shè)計中的主體部分，利用自動或手動功能命令設(shè)計毛坯工件，設(shè)計分型面，分割模具體積塊，抽取模具元件，澆注系統(tǒng)設(shè)計，鑄模，開模，模架設(shè)計等。

　　(1)在Pro/E中建立分型面的目的是利用與工件完全相交的分型面來分開工件，拆出形成腔體的各個模具體積塊。同時，系統(tǒng)自動切除工件毛坯中塑件所占體積部分，形成模具的型腔體。建立分型面是模具設(shè)計的重點，尤其是對于那些形狀復(fù)雜的零件，更是如此。若分模面有靠破孔，只有填補起來才能拆模。

　　(2)分割并創(chuàng)建體積塊。所謂建立體積塊，就是將已經(jīng)創(chuàng)建的工件以分型面為參照，分割為數(shù)個體積塊，對于本模具來說，首先分割出上模和下模體積塊，此階段由于生成體積塊都是實體的，所以看不見內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在開模仿真過程即可看清楚。

　　(3)使用菜單管理器中的MoldingOpening項，進入開模菜單(也可以使用界面快捷鍵)。開模的過程相當(dāng)于對模具的頂出、側(cè)抽芯等動作進行模擬，以確認(rèn)各種動作的合理性。

　　如上例所示，利用Pro/E對相應(yīng)的點云數(shù)據(jù)進行逆向處理后，轉(zhuǎn)換為CAD模型，作為零件輸入到Pro/E模具設(shè)計模塊中，經(jīng)過模具裝配、設(shè)計分型面、分割模具體積塊、抽取模具元件、開模等過程，最終設(shè)計出相應(yīng)的模具零件。圖5、6分別為模具的分型面和開模模擬過程，利用模具顧問模塊還可以對注塑過程進行CAE分析，仿真注塑時塑料在模具中的流動情形，如流動路徑、溫度分布、壓力分布、最佳澆口位置等。設(shè)計完成后可以在Pro/E中利用CAM模塊進行模具的數(shù)控模擬加工，實現(xiàn)CAD/CAE/CAM一體化操作。

　　一個完整的模具設(shè)計。應(yīng)該還包括模架的設(shè)計，模架很多己經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化且情況比較復(fù)雜，這里就不再詳細(xì)介紹。

　　3 結(jié)論

　　目前，企業(yè)競爭日趨激烈。零件產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，相應(yīng)的模具產(chǎn)品的更新改造的周期也不斷縮短，成本逐漸降低，這就為反求工程的應(yīng)用提供了廣闊的前景。現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，快速、精確地獲取實物的幾何信息已變成現(xiàn)實，將零件的幾何信息數(shù)字化后通過與CAD/CAM軟件(如Pro/E)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)無縫連接，然后在Pro/E中利用它的強大的造型功能和模型參數(shù)化的特點，進行產(chǎn)品的研發(fā)改造，這就為模具的快速制造提供了更為廣闊的前景。提高了企業(yè)的市場競爭能力。