逆向工程技术及其在福田车身开发中的应用.doc

2004·1FOTONTechnology逆向工程技术及其在福田车身开发中的应用·张志亮逆向工程技术及其在福田车身开发中的应用北汽福田技术研究院张志亮【摘要】进入21世纪知识经济已成为主导经济，制造业面临新的环境。为了适应新的变化，各国政府、产业界和科技界提出了各种先进的制造技术，其中逆向工程技术作为先进制造技术之一，得到各国普遍重视。我国汽车开发，尤其是车身开发技术目前远远落后于发达国家水平，如何利用先进的制造技术提升我国汽车车身开发技术水平，这正是本课题研究的出发点：即探索利用逆向工程技术来提升我国汽车车身开发水平。本文首先将阐述逆向工程的基本概念，其次介绍车身逆向工程的基本原理、车身逆向工程中测量技术与原理,以及车身三维数学曲面模型建立的理论基础、车身外形曲面光顺方法，和车身逆向工程中点数据处理技术、曲线曲面重建技术，最后结合福田重卡车身逆向开发项目，重点阐述车身逆向工程技术的应用与流程。关键词：车身汽车开发逆向工程1概述1.1逆向工程技术的简要描述传统以来，工业产品的开发均是遵循序列严谨的开发流程，从产品的功能与规格的指标确定开始，构思产品的零组件需求，再由各元件的设计、制造、检验、零件分装、整机总装、性能测试等程序来完成。这种开发模式，被称为正向工程FE(ForwardEngineering)。近十几年来，随着测量技术、计算机软、硬件技术的发展，有别于传统正向工程的一门新技术正在蓬勃兴起，这种技术在东南亚工业界已广泛应用，它就是逆向工程RE(ReverseEngineering)。所谓逆向工程就是指在没有设计图纸或设计图纸不全、不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有的目标产品模型，利用各种数字化技术重新构造零件三维CAD数学模型的过程，包括目标产品原型数字化和三维CAD模型重建两个主要阶段。1.2逆向工程在车身开发中应用的可能众所周知，车身的开发它需要大量资金的积累、技术的积累、人才的积累。我国汽车业尚没有形成很强的研发能力，很多专家认为：过去多年我们走的开发思路，一是完全自主开发，一切从零开始，这种开发思路实践证明不成功，因为我们没有那么大规模支持，更没有那么多的技术、管理积累；二是图省事，简单“拿来主义”，这样技术永远在别人的手里，不可能形成开发能力。逆向工程技术就是迅速解决提升我们汽车车身研发水平重要手段之一。我们提升汽车自主开发能力，赶上世界水平唯一的办法，必须采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、创新。韩国、日本都曾经走这条路，他们不是简单的把别人的车拿来装配，而是真正地消化、吸收，通过消化、吸收学习，缩短和世界水平的差距，逐步培养起自己的自主开发能力，因此成为今天的世界汽车五大强国之一。逆向工程技术正是消化、吸收先进技术重要方法之一，尤其在车身开发方面，逆向工程技术是送我们走上巨人肩膀的强大武器。我们福田公司车身开发人员正是利用这先进技术开展了欧曼重卡车身的研发，并取得了成功。2车身逆向工程的原理与基本理论2.1车身正向工程开发与车身逆向工程的原理2.1.1车身正向工程开发过程汽车车身正向工程开发走过了两个历史发展阶段。一是20世纪70年代以前属于传统的正向开发，二是70年代末至今的计算机辅助设计正向开发。现代的车身正向开发：随着70年代末计算机技术的发展，计算机车身辅助设计逐步在车身正向开发中得到应用。现代的车身正向开发流程总的来说与传统正向开发流程相似，但其中应用了大量的计算机辅助技术，具体如下流程：1：1油土模型修改新产品规划与概念设计修改原设计1：1三维效果图1：1模型表面数据数字化手工1：5车身效果图1：1三维CG动画效果CAM：模夹具制造表面光顺处理1：5三维效果图NC加1：1油泥模型三维CG动画效果车身三维总布置计算机模拟风洞试验零部件三维结构设计1：1油泥模型风洞试验零部件三维虚拟装配与检查车身的CAE分析RP快速成型件试制、试验图1车身正向开发流程从上述流程图可以看出，现代车身正向设计比传统设计更加复杂，更加精细，其中最大特点应用计算机辅助技术，在造型阶段应用CAS技术（ComputerAidedStyling），在模型制作阶段应用计算机NC技术（NumericalControl），在总布置及结构设计阶段采用三维CAD，在设计验证阶段采用了CAE（ComputerAidedEngineering）以及RP（RapidPrototyping）技术，在制造阶段采用CAM（ComputerAidedM