UG逆向造型的原理、一般方法和技巧

1、逆向工程一、什么是逆向工程1?什么是逆向工程？不借助于繪圖、文檔資料或者已有的計算機模型，將一個現(xiàn)有的工件、分總成、或者產(chǎn)品進行復制的過程，被稱之為“逆向工程”。該過程通常需要有相應的硬件設(shè)備和軟件來完成。2?什么場合需要逆向工程？?某一產(chǎn)品的原始制造商不再生產(chǎn)該產(chǎn)品；?原始產(chǎn)品設(shè)計時沒有保留合適的文檔資料；?原始制造商已經(jīng)沒有了，但是客戶還需要它的產(chǎn)品；?原始設(shè)計的文檔資料丟失或者根本就沒有；?某個產(chǎn)品中不好的特征需要重新設(shè)計，比如,過度磨損的地方表示該處必須加以改進；?在長時間的使用之后，加強某個產(chǎn)品好的特征；?分析競爭對手產(chǎn)品好壞特點；?為改善產(chǎn)品的性能和特點而探索新的方法；?獲得競爭對

2、手的基準測試方法，理解競爭對手的產(chǎn)品來開發(fā)更好的產(chǎn)品；?原有的CAD莫型不夠支持現(xiàn)有的修改和加工方式；?原有的供應商不能或者不愿意提供額外的工件；?原有設(shè)備的制造商不愿意或者不能提供替換工件、或者因為唯一的工件來源而漫天要價；?用更現(xiàn)代的、廉價的技術(shù)來更新廢棄的材料或者過時的加工工藝。3. 逆向工程的過程：?明確系統(tǒng)的各個組件以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系；?以另外一種形式或者更高抽象的技術(shù)水平，來創(chuàng)建和表示系統(tǒng)；?建立該系統(tǒng)的物理表達形式。4. 開始進行逆向工程之前，需要注意的幾個重點逆向工程通過獲取它的物理尺寸、特征和材料特性，可以復制某個現(xiàn)有的工件。在打算進行逆向工程之前，需要進行很好的費用/效

3、益分析以評估逆向工程項目的合理性。典型地講，如果被復制的東西有高價值，或者可以進行大規(guī)模的生產(chǎn)，逆向工程是比較節(jié)省費用的，具有較高的性價比。有時候，即使逆向工程不節(jié)省費用，但是某一個產(chǎn)品對于整個系統(tǒng)來說有至關(guān)重要，對它進行逆向工程操作也是必須的。5. 使用CAD集成逆向工程概念的產(chǎn)品開發(fā)機械零件的逆向工程包括使用使用激光掃描頭（儀）或者計算機層析（CT獲取三維點云。使用表面點云來表示工件的幾何形狀是創(chuàng)建參數(shù)化表面模型的第一步。使用逆向工程軟件從點云創(chuàng)建一個好的三角片網(wǎng)格模型。然后將三角片云圖進行整合、光順和優(yōu)化，得到干凈均勻的高質(zhì)量三角片模型，然后對模型進行分析并為CAM（計算機輔助加工）產(chǎn)生

4、刀具加工路徑。對于某些產(chǎn)品的表面或者部分尺寸要求比較高的，則可以將三角片模型導入CAD軟件生成NURB（非均勻有理樣條）曲線或者NURBS曲面做進一步的精煉、分析、修改并生成加工路徑。最后CAM生產(chǎn)出物理零件。6. 技術(shù)服務?接觸和非接觸式（激光）掃描；?物理零件與CAD模型偏差分析；?尺寸檢測和評估；7. 逆向工程所需的要素?數(shù)字化或者掃描硬件（轉(zhuǎn)臺式掃描機、便攜式掃描儀、激光掃描頭與三坐標測量機、激光掃描頭與關(guān)節(jié)臂、激光掃描頭與雕刻機等）；?云圖逆向工程軟件（比如NXCLONEMAGEWARSURFACERGOEMAGICPOLYWORK）?CAD設(shè)計軟件（比女口UGNXPRO-ESOLI

5、DWORK）;8. 逆向工程的應用在很多領(lǐng)域里逆向工程早已司空見慣，諸如娛樂、汽車、消費產(chǎn)品、微器件、電子和機械設(shè)計等。比如，有一臺新型機器上市，競爭對手制造商可能買一臺，將它拆散以學會如何建造，弄明白它是怎么工作的。在建筑、造船等行業(yè)，橋梁、建筑及船殼可以從過去成功的例子中復制，這樣可以減少失敗的幾率。在很多場合，設(shè)計人員使用油泥、石膏、木材、泡沫乳膠等材料，將他們的設(shè)想做成某一形狀。但是為了能夠加工零件，需要CAD莫型。隨著產(chǎn)品的外形越來越大越接近自然形狀，在CAD里面進行設(shè)計會面臨很大的挑戰(zhàn)，有時侯甚至不可能；沒法保證CAD莫型能夠與手工雕刻的模型足夠地接近，特別是在某些局部區(qū)域。逆向工

6、程為這一問題提供了一種有效的解決手段，因為這里的物理模型是CAD模型的可靠信息來源，這也被稱之為工件-CAD過程。逆向工程一個另外的原因是壓縮產(chǎn)品開發(fā)的時間。在非常競爭激烈的全球化市場，制造商不斷地尋求新的方法來縮短新產(chǎn)品投放市場的時間?？焖佼a(chǎn)品開發(fā)（RPD指的就是新近開發(fā)的技術(shù)和工藝可以幫助制造商和設(shè)計人員滿足減少產(chǎn)品開發(fā)時間的需要。例如，精密注塑模具公司必須大幅降低工具和模具的開發(fā)時間。通過使用逆向工程，可以迅速地以數(shù)字形式捕獲三維產(chǎn)品或模型、重新建模、導出給快速成型或者快速加工?，F(xiàn)代三維CAD設(shè)計工具已經(jīng)幫助機械設(shè)計實現(xiàn)了革命性的變化。三維掃描頭與三坐標測量機（CMM可以抄數(shù)各種組件，實

7、現(xiàn)信息屏幕化，然后進行三維建模。最新的三維掃描系統(tǒng)其精度已經(jīng)能夠完成從局部尺寸的分析到更高程度的產(chǎn)品定型方面的工作。跟汽車工業(yè)一樣，逆向工程在機械加工和航空制造方面也能勝任，因為這些領(lǐng)域的機械設(shè)計需要跨越很長的時間段，在期間有些組件可能已經(jīng)成舊過時。因此逆向工程在重新制造這些后市場零件就有了用武之地。二、UG的逆向造型遵循：點f線f面f體的一般原則。1、 測點測點之前規(guī)劃好該怎么打點。由設(shè)計人員提出曲面打點的要求。一般原則是在曲率變化比較大的地方打點要密一些，平滑的地方則可以稀一些。由于一般的三坐標測量機取點的效率大大低于激光掃描儀，所以在零件測點時要做到有的放矢。值得注意的是除了掃描剖面、測

8、分型線外，測輪廓線等特征線也是必要的，它會在構(gòu)面的時候帶來方便。2、 連線1. 點整理連線之前先整理好點，包括去誤點、明顯缺陷點。同方向的剖面點放在同一層里，分型線點、孔位點單獨放一層，輪廓線點也單獨放一層，便于管理。通常這個工作在測點階段完成，也可以在UG軟件中完成。一般測量軟件可以預先設(shè)定點的安放層，一邊測點，一邊整理。2. 點連線連分型線點盡量做到誤差最小并且光順。因為在許多情況下分型線是產(chǎn)品的裝配結(jié)合線。對汽車、摩托車中一般的零件來說，連線的誤差一般控制在0.5mm以下。連線要做到有的放矢，根據(jù)樣品的形狀、特征大致確定構(gòu)面方法，從而確定需要連哪些線條，不必連哪些線條。連線可用直線、圓弧

9、、樣條線（spline）。最常用的是樣條線，選用“throughpoint”方式。選點間隔盡量均勻，有圓角的地方先忽略，做成尖角，做完曲面后再倒圓角。3. 曲線調(diào)整因測量有誤差及樣件表面不光滑等原因，連成spline的曲率半徑變化往往存在突變，對以后的構(gòu)面的光順性有影響。因此曲線必須經(jīng)過調(diào)整，使其光順。調(diào)整中最常用的一種方法是EditSpline,選Editpole選項，利用鼠標拖動控制點。調(diào)整spline經(jīng)常還要用到移動spline的一個端點到另一個點，使構(gòu)建曲面的曲線有交點。但必須注意的是，無論用什么命令調(diào)整曲線都會產(chǎn)生偏差，調(diào)整次數(shù)越多，累積誤差越大。誤差允許值視樣件的具體要求決定。3、

10、 構(gòu)面運用各種構(gòu)面方法建立曲面，包括ThoughCurveMesh、ThoughCurves、Rule、Swept、Frompointcloud等。構(gòu)面方法的選擇要根據(jù)樣件的具體特征情況而定。筆者最常用的是ThoughCurveMesh，將調(diào)整好的曲線用此命令編織成曲面。Thoughcurvemesh構(gòu)面的優(yōu)點是可以保證曲面邊界曲率的連續(xù)性，因為Thoughcurvemesh可以控制四周邊界曲率（相切），因而構(gòu)面的質(zhì)量更高。而Thoughcurves只能保證兩邊曲率，在構(gòu)面時誤差也大。假如兩曲面交線要倒圓角，因Thoughcurvemesh的邊界就是兩曲面的交線，顯然這條線要比兩個Though

11、Curves曲面的交線光順，這樣Blend出來的圓角質(zhì)量是不一樣的。初學逆向造型的時候，兩個面之間往往有“折痕”，這主要是由這兩個面不相切所致。解決這個問題可以通過調(diào)整參與構(gòu)面（Thoughcurvemesh）曲線的端點與另一個面中的對應曲線相切，再加上Thoughcurvemesh邊界相切選項即可解決。只有曲線相切才能保證曲面相切。另外，有時候做一個單張且比較平坦的曲面時，直接用點云構(gòu)面（frompointcloud）更方便。但是對那些曲率半徑變化大的曲面則不適用，構(gòu)造面時誤差較大。有時面與面之間的空隙要橋接（Bridge），以保證曲面光滑過渡。在構(gòu)建曲面的過程中，有時還要再加連一些線條，用

12、于構(gòu)面。連線和構(gòu)面經(jīng)常要交替進行。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，一般測量點到面的誤差，對外觀要求較高的曲面還要檢查表面的光順度。當一張曲面不光順時，可求此曲面的一些Section，調(diào)整這些Section使其光順，再利用這些Section重新構(gòu)面，效果會好些，這是常用的一種方法。構(gòu)面還要注意簡潔。面要盡量做得大，張數(shù)少，不要太碎，這樣有利于后面增加一些圓角、斜度、增厚等特征，而且也有利于下一步編程加工，刀路的計算量會減少，NC文件也小。四、構(gòu)體當外表面完成后，下一步就要構(gòu)建實體模型。當模型比較簡單且所做的外表面質(zhì)量比較好時，用縫合增厚指令就可建立實體。但大多數(shù)情況卻不能增厚，所以只能采用偏置(O

13、ffset)外表面。用Offset指令可同時選多個面或用窗口全選，這樣會提高效率。對于那些無法偏置的曲面，要學會分析原因。一種可能是由于曲面本身曲率太大，偏置后會自相交，導致Offset失敗(有些軟件的算法與此算法不同，如犀牛王就可Offset那些會產(chǎn)生自相交的曲面)，如小圓角；另一種可能是被偏置曲面的品質(zhì)不好，局部有波紋，這種情況只能修改好曲面后再Offset;還有一些曲面看起來光順性很好，但就是不能Offset，遇到這種情況可用ExtractGeometry成B曲面后，再Offset，基本會成功。偏置后的曲面有的需要裁剪，有的需要補面，用各種曲面編輯手段完成內(nèi)表面的構(gòu)建，然后縫合內(nèi)外表面成

14、一實體(solid)。最后再進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，如加強筋、安裝孔三、做逆向產(chǎn)品的一般步驟逆向造型是三維造型中最高級的造型，造型方法多種多樣，造型過程復雜.相對來說比較難掌握。1. 確定產(chǎn)品的拔模方向：拔模方向在造型中非常重要，它要影響以后的開模。所以我們在做產(chǎn)品時一定要注意拔模方向，不能使做出來的產(chǎn)品產(chǎn)生倒拔模，如果倒拔模，模具就開不出來,這樣做出來的產(chǎn)品就不符合要求?2. 面的分析：面的分析在造型過程中特別重要，只有深刻理解產(chǎn)品的面與面之間的拓撲關(guān)系抓住產(chǎn)品中的特征，在抓住產(chǎn)品特征的基礎(chǔ)上確定面之間的拓撲關(guān)系，這樣才能快速、高質(zhì)量的完成。這在下面的實例中會陸續(xù)介紹?3. 面的做法：(1) 所有

15、構(gòu)造線必須光順連接，也就是相切或曲率連續(xù)，這樣做出來的面才能光順。如果不光順連接，所做出來的面就會扭曲。(2) 邊界線的制作必須滿足以下幾個條件：a. 相鄰邊應盡量垂直，角度不能太大.b. 同類型的構(gòu)造線要盡量平行，線的長度要盡可能差不多，不能相差太大。c. 所有構(gòu)造線盡量在一個平面內(nèi)，并且和最終所做的平面垂直.d. 疏密有致，也就是說在我們所要做的面變化比較大的地方取的構(gòu)造線要密，在變化不大的地方構(gòu)造線要稀。4. 線的做法(1)先直后圓，再樣條曲線；也就是在做線時能做直線的地方要作成直線，不能做成直線時做成圓弧 ，圓弧 .在直線和圓弧都不能做時才用樣條曲線在做的過程中要盡量用(2) 盡量做成平面線,而不是三維空間線.(3) 在平緩的地方橋接時，盡量用倒圓連接?(4) 在橋接時不能在端點,必須回拉一點,(做過頭往回割)，回拉時,橋接線不能超過兩邊的原始線，必須使橋接的線在原始線內(nèi)部，這樣所做出來的線才完全是凸曲線?(5) 在做樣條曲線時一定要用fit做,不能用其它幾種方法.(6) 在邊界線上用構(gòu)造線所在的平面求出交點?做出人造測量點.(可以通過offset分段偏置)用盡量少，盡量簡單的線，在允許的范圍內(nèi)作出符合要求的曲線(直線,圓弧)四、對逆向產(chǎn)