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中国模协技术委员会第七届委员会换届会议论文集 161 基于反求技术的模具快速设计 刘守荣 (中国农业大学工学院机械设计与制造系，北京100083) 摘要：反求技术作为模具开发的一种重要设计手段，越来越受到工程技术人员的重视。近 年来随着计算机技术、激光测量技术和数控技术的飞速发展，反求技术不再是仅仅满足对已有 产品进行简单复制， 已经发展成为船舶、汽车、航空和模具等工业领域重要的产品创新设计 方法，是工程技术人员通过实物样件快速获取工程设计概念和设计模型的基本技术手段。可以 将实物样件或手工模型转化为CAD模型，并对CAD模型进一步优化和再设计，将有力地促进 了模具设计数字化与制造技术更紧密的结合，更好的为模具设计创新服务。 关键词：反求；模具；设计 1反求技术概念与工作流程 反求技术产生于20世纪80年代末至90年代初，广义上，反求技术可以分为实物反求、软件反求 和影像反求三类…。目前，大多数关于反求技术的研究主要集中在实物几何形状的反求重构上，即产品 实物的CAD模型重构和最终产品的制造，称为“实物反求技术”【2J。 反求技术是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构 实物的CAD模型的过程，是一个从样品实物生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开 发和生产的全过程。 传统的正向设计通常是工程人员根据产品的需求，以及设计的要求，应用三维设计软件，设计出产 品的CAD模型，在根据产品的CAD模型生成产品的生产图纸，生产厂家根据图纸加工出新产品。概括 地说，正向设计是由未知到已知，由想象到现实的过程【3J。其过程如图1所示。 图1正向设计过程 而产品的反求技术是从一个存在的实物模型入手，首先对其进行数字化处理，然后进行数据处理、 曲面重建等过程来构造出产品的CAD模型，工程人员再对重构的CAD模型进行消化、理解，从而对 重构模型的特征参数进行调整、修改，来达到对实物模型的逼近或再创新的目的，最后再根据修改后的 CAD模型制造出新产品。反求技术是对已有的设计进行重新设计。其过程如图2所示。 @一@一① 图2反求技术过程 162 中国模协技术委员会第七届委员会换届会议论文集 反求技术设计主要包括两方面的工作：产品的数字化和曲面重构。数字化是指对产品实物或模型进 行点云数据的采集；曲面重构则是根据离散的点云数据在CAD软件里构建曲线、曲面，从而建立产品 的三维模型。其中复杂曲面的CAD模型重构技术是反求技术研究的重点。 反求技术具体的工作流程是针对一现有的实物模型， 利用三维数字化测量仪器，准确、快速地测 量样品表面点云数据或轮廓线条，再对点云数据进行预处理、曲面重构，生成产品的CAD模型，传至 程如图3所示。 图3反求技术工作流程图 2反求技术的意义 在现代设计制造领域中，对于大多数产品来说，设计人员应用常规的设计程序，按照二维图纸或是 等)，设计出产品的CAD模型，并根据模型编制出数控加工程序，来驱动数控机床或其它数控设备，生 产出最终产品。 但是，现行产品设计还存在以下问题： (1)一些零件的形状十分复杂，曲率变化非常大，这样设计人员很难准确地在三维软件中设计出 它们的CAD模型。； (2)在没有图纸的情况下，设计人员需要对己知的产品实物模型进行复制或仿制加工。 (3)许多设计师仍通过手工绘图与手工捏塑了设计产品，这导致原型很难转为计算机模型来保存。 (4)计算机模型不能提供产品的全部信息，现行的三维设计软件在产品的造型设计方面还不够健 全，许多设计意图不能实现。 总之，现行的产品设计手段和设计环境，削弱了设计师的设计能力，不能清楚的将设计师的创造能 力表现出来，导致产品的形状单一，减缓了新产品的开发周期。 因此，我们需要一种良好的设计方法来解放上述问题，使设计者能够消化、吸收先进产品的精髓， 并在此基础上进行改造与创新，反求技术应运而生了。 随着工业技术的