逆向工程在汽車盤式制動系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

    在汽車發(fā)展過程中，制動系統(tǒng)在汽車安全行駛過程中起著至關(guān)重要的作用。裝配一款性能優(yōu)異的制動器，可以提高制動效能，保持制動效能的恒定性，從而大大減小事故發(fā)生的概率。其中以盤式制動器性能最為突出，保有量最大。盤式制動器主要由鉗體，支架，活塞組件和摩擦塊等關(guān)鍵零部件組成。

    逆向工程是將實物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱應(yīng)用先進的逆向工程思想，開發(fā)設(shè)計新一代的盤式制動器，為盤式制動器大批量生產(chǎn)提供較為完備的技術(shù)支持，以提高我國在汽車零部件及整車關(guān)鍵技術(shù)方面的自主研究開發(fā)能力。

    2 數(shù)據(jù)采集

    數(shù)據(jù)采集方法分為接觸式采集法和非接觸式采集法。所謂接觸式采集法是指包括使用基于力的擊發(fā)原理的觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集和連續(xù)式掃描數(shù)據(jù)采集、磁場法、超聲波法。非接觸采集法主要運用光學原理進行數(shù)據(jù)的采集所示，主要包括：激光三角形法、激光測距法、結(jié)構(gòu)光法以及圖像分析法等。這里采用非接觸采集法獲取復(fù)雜零件的點云數(shù)據(jù)，即三角面片數(shù)據(jù)。如圖1所示，是三維掃描儀的示意圖，其包含掃描支架，信號采集設(shè)備，信號輸出設(shè)備，及其附屬設(shè)備。零件掃描時應(yīng)注意四點原則：第一，對測量頭進行軟件標定和硬件標定；第二，顯影劑噴涂均勻；第三，標志點粘貼無序；第四，掃描環(huán)境(包括光照，振動等)要穩(wěn)定。

    盤式制動器中，制動鉗體及支架等具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，難以通過簡單測繪進行正向建模。尤其是制動鉗體，其用于裝配自調(diào)機構(gòu)和活塞的活塞孔位置，其內(nèi)表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證逆向效果，應(yīng)盡可能多的獲取內(nèi)表面的點云數(shù)據(jù)。其它零件，如活塞，螺桿機構(gòu)組件，卡環(huán)等則通過游標卡尺測繪建模。以制動器鉗體為例，掃描得到的鉗體點云數(shù)據(jù)如圖2所示：

    圖1 三維掃描儀

    圖2 鉗體點云數(shù)據(jù)

    3 數(shù)據(jù)處理

    經(jīng)三維掃描儀掃描后獲取的零件點云數(shù)據(jù)，一般可能存在破洞、背景點和壞點等現(xiàn)象，可通過配套軟件ATOS Professional進行處理或?qū)⑷敲嫫瑪?shù)據(jù)導(dǎo)人CATIA中，利用CATIA中的Remove功能對噪點進行清理。

    利用三維掃描儀獲取的數(shù)據(jù)其誤差保持在10um以上，主要來源于設(shè)備誤差。通過對設(shè)備的標定，可將該誤差減小到40 um以下。

    4 曲面擬合

    CATIA曲面擬合方法有多種，對于平面，我們可以通過以下幾種方法創(chuàng)建：Extrude，Sweep，Basic Surface Recognitionl)以及Power Fit。對于規(guī)則曲面，可以通過Extrude，Revolve，Sweep，BasicSurface Recognition等功能創(chuàng)建出來。對于不規(guī)則曲面，主要通過Sweep，Blend，Multi-Sections Surfaces以及Power Fit等功能來創(chuàng)建。還有其它一些擬合功能，如Fill，Surfaces Network等?？傊?，對于擬合方法的選取，要根據(jù)零件的具體特征而定。

    曲面擬合前，必須要創(chuàng)建一個基準面，該基準面作為之后所有創(chuàng)建平面的基準，具有至關(guān)重要的作用。因為實際的產(chǎn)品設(shè)計都有尺寸公差和形位公差的要求，公差都是建立在一定的基準上的。CATIA提供了非常簡便而有效的方法來創(chuàng)建基準面，即構(gòu)建笛卡爾坐標系。對于某些具有對稱特征的零件，如果坐標系構(gòu)建合理，可以利用CATIA提供的對稱(symmetry)功能，直接獲得另外一半的特征，從而大大提高建模效率。