簡要介紹了逆向工程在工業(yè)設計中的應用及逆向工程在CAITIA中的實現(xiàn)，并應用CATIA軟件提供的逆向工程模塊對航空發(fā)動機渦輪葉片減震墊進行建模，最后提出了對逆向工程設計的幾點體會。

1、逆向工程概述

　　逆向工程又稱為反求工程或反向工程，是與正向工程相對的一種工程設計方法，是在對現(xiàn)有樣品的設計原理、結構、材料、工藝、裝配、包裝等進行分析研究的基礎上，研制開發(fā)出結構、性能等方面與樣品相似甚至更為先進的產品。它的一般流程是先利用測量系統(tǒng)對現(xiàn)有的樣品進行數(shù)據采集，再將測量數(shù)據輸入專業(yè)處理軟件或CAD/CAM系統(tǒng)中進行樣品數(shù)字模型重建，最后利用重建所得數(shù)字模型進行生產的一個過程。近年來出現(xiàn)了集成的逆向成型系統(tǒng)，是直接利用三維掃描儀進行樣品表面數(shù)據采集后傳入三維打印機進行快速成型加工的一種系統(tǒng)工具，主要應用在模具設計行業(yè)。

　　本文探討的渦輪葉片減震墊是安裝在葉片榫頭深根部位，用來減輕相鄰葉片之間振動沖擊的彈性墊片，因其尺寸小，形狀復雜，用接觸式的三坐標測量儀測量出來的點數(shù)據進行模型重建時難度很大，且模型變形較大，精確度無法保證;所以在對其進行逆向造型時采用非接觸式的掃描設備對其實體表面進行掃描得到點云數(shù)據，再將該點云數(shù)據導入CATIA V5中進行數(shù)字模型重建。

2、CATIA V5實現(xiàn)逆向工程造型的一般過程

　　CATIA V5是一個高度集成的解決方案，利用它不但可以完成產品的逆向造型，而且能直接進行結構設計、工程分析、模具設計、加工裝配等一系列后續(xù)工作，所以使用CATIA V5實現(xiàn)逆向工程非常方便。

　　CATIA V5在逆向造型方面提供一種由三角網格面自動生成曲面的工具，但一般只適用于簡單而規(guī)則的曲面。對于形狀比較復雜的曲面，需要手工來完成曲面重建。一般地，手工的曲面重建可按以下步驟進行：①引入點云數(shù)據;②點云過濾;③剔除不規(guī)則點;④生成三維網格面;⑤畫輪廓線將網格三角面分區(qū);⑥創(chuàng)建規(guī)則區(qū)域的面(如平面、柱面等);⑦對非規(guī)則區(qū)域，建立曲線或曲線網絡;⑧利用所建立的曲線及曲線網絡來創(chuàng)建曲面;⑨曲面修飾;⑩后續(xù)處理。

3、CATIA逆向工程在減震墊設計中的應用

　　3.1、點云數(shù)據導入與處理

　　進入DSE(Digitized Shape Editor)工作平臺，使用Cloud Import命令導入減震墊的點云數(shù)據。因為該零件尺寸很小，為了保證建模的精度，在導入點云數(shù)據時可以利用比例因子選項將點云的空間尺寸調大。如果不放大尺寸，在利用掃描點進行曲線創(chuàng)建時會因曲線的精度不夠而形成擬合度很小的折線段，此時也可以修改CATIA的顯示性能選項中的精度設置來提高曲線創(chuàng)建的精度，將默認的“固定的”精度方式改成“按比例”且把比例調至足夠小即可。導入的減震墊點云數(shù)據如圖1所示。

圖1 導入點云數(shù)據

　　導入點云后，使用Cloud Remove和Cloud Filtering命令對點云進行處理，得到處理過的點云數(shù)據如圖2所示。

圖2 處理過的點云

4、結束語

　　本文主要介紹了逆向工程的應用現(xiàn)狀以及在CATIA中實現(xiàn)逆向工程設計的方法，并成功地實現(xiàn)了航空發(fā)動機渦輪葉片減震墊的逆向造型�；�于前人的工作及本人的探索，筆者在逆向工程技術應用方面得出以下幾點體會：

　　(1)逆向工程是一個“認識原型——再現(xiàn)原型——超越原型”的學習加創(chuàng)新的過程，而不能只拘泥于再現(xiàn)原型，更不能在尚未認識原型的基礎上簡單地再現(xiàn)原型。

　　(2)在應用逆向工程技術時一定要對原型進行深入地分析，盡量領會其設計理念與設計意圖，理解其設計原理，掌握其設計方法，從而達到或超過原型的性能。

　　(3)在進行零部件逆向工程設計時要從總體的角度去考慮，要充分考慮到零部件本身的功能、材料、工作原理以及與其有裝配關系的相鄰零部件的材料、結構、尺寸等因素。