反求工程又稱逆向工程，作為產品設計制造的一種新的手段，從20世紀90年代初。該技術開始引起工業界和學術界的高度重視。傳統的產品設計通常是從概念設計到圖樣，再制造出產品。反求工程是從現有的產品零件進行實物測錄的基礎上形成零件的設計圖紙或CAD模型，反求工程的出現改變了產品傳統的開發模式。由于新產品的開發大多數都是在原有產品基礎上的改進，可以利用反求工程對原有產品進行改型設計，從而大大縮短產品開發周期，減少了開發費用。Pro/Engineer是美國參數技術公司(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化約束，那么隨后的變更將十分方便，非常適用于像產品概念設計這種需要經常引發變動的過程，是理想的反求工程軟件，在塑料模具設計中，很好的利用Pro/E和反求工程將會大大縮短模具開發的時間，取得滿意的效果。

　　1 反求工程及Pro/E中的逆向工具

　　目前，大多數有關反求工程技術的研究和應用都集中在幾何形狀，即重建產品實物的CAD模型和最終產品的制造方面，稱為實物反求工程。一個待測工件在反求工程中要經過數據采集、點云模型預處理、曲線/曲面重構等關鍵步驟，最后才形成CAD模型。

　　1.1 數據采集

　　數據采集技術是反求工程的關鍵技術之一，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，聲學法和磁學法，工業計算機層析技術簡稱工業CT。

　　接觸式測量方法是另一種流行采集方法，一般是利用聯接在探頭上的傳感器來測算目標點的位置。這種方法簡單易行，CMM(Coordinate Messuring Machine，三坐標測量機)最早出現在20世紀60年代初期，隨著科學技術的發展，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，能提供測量點的坐標值。

　　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。從輸入點集一創建包絡一創建小平面一創建曲面，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化，主要是噪聲消除及缺損數據修補等。

　　2)包絡處理，對點處理階段完成后生成的包絡進行編輯。

　　3)小平面處理，對包絡處理完成后生成的小平面進行編輯及優化，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據點擬合出樣條線，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。在實際應用中經常結合以上兩種方法來構造曲面模型，即先用數據點求出逼近的曲線，然后以這些曲線為控制線構造出曲面，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(交互式曲面設計)等。

　　2 模具設計流程

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

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

　　模具設計流程一般是先利用軟件系統的零件模塊建立產品的三維模型，然后利用軟件系統的模具型腔模塊來設計模具構件，如上下模型腔、澆注系統、抽芯機構和滑塊機構等。最后設計模架，如固定模板、導柱、導套、頂出機構、復位機構和冷卻及加熱裝置。

　　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，對于一模多腔的創建方法，要在布局對話框中選取。拆模之前，先檢驗模型的厚度(ThicknessCheck)，即檢測零件的厚度是否存在過大或過小的現象;然后檢驗拔模角(DraftCheck)，即檢測是否有倒勾(Undercut)現象、拔模角的數值是否合理。檢驗的目的是確認零件成品的厚度及拔模角是否符合要求以便修改。

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

　　(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計的重點，尤其是對于那些形狀復雜的零件，更是如此。若分模面有靠破孔，只有填補起來才能拆模。

　　(2)分割并創建體積塊。所謂建立體積塊，就是將已經創建的工件以分型面為參照，分割為數個體積塊，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，所以看不見內部結構，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)。開模的過程相當于對模具的頂出、側抽芯等動作進行模擬，以確認各種動作的合理性。

　　如上例所示，利用Pro/E對相應的點云數據進行逆向處理后，轉換為CAD模型，作為零件輸入到Pro/E模具設計模塊中，經過模具裝配、設計分型面、分割模具體積塊、抽取模具元件、開模等過程，最終設計出相應的模具零件。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。設計完成后可以在Pro/E中利用CAM模塊進行模具的數控模擬加工，實現CAD/CAE/CAM一體化操作。

　　一個完整的模具設計。應該還包括模架的設計，模架很多己經標準化且情況比較復雜，這里就不再詳細介紹。

　　3 結論

　　目前，企業競爭日趨激烈。零件產品不斷更新換代，相應的模具產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用提供了廣闊的前景。現代測試技術的發展，快速、精確地獲取實物的幾何信息已變成現實，將零件的幾何信息數字化后通過與CAD/CAM軟件(如Pro/E)的數據格式轉換，實現無縫連接，然后在Pro/E中利用它的強大的造型功能和模型參數化的特點，進行產品的研發改造，這就為模具的快速制造提供了更為廣闊的前景。提高了企業的市場競爭能力。