本文介紹了一種用于保證裝配線持續運轉的技術，即Geomagic逆向工程技術

　　當沖壓模具報廢的時候，生產制造會被迫停滯，汽車制造商大多無法承受這樣的停滯發生。這就是為什么福特(Ford)公司求助Detail 技術公司對他們的兩個即將達到使用壽命的野馬汽車(Mustang)沖壓模具實施逆向工程的原因。

　　Detail 技術公司生產新的和復制注塑模、沖壓模、壓鑄模及各個部件。該公司使用了Geomagic Studio逆向工程軟件，Geomagic能夠處理三維掃描實物零件得到的點云, 自動把點云轉換成精確的數字模型，以用于下游CAD/CAM/CAE系統和機械加工及分析。

　　通常，送到Detail技術公司的模具鋼已經是先按CAD數據被切削過的，然后再通過手工精度調整制成零件。微調工序成為復制精度重復性的難題。

　　“沖壓鋼不是一門精密科學，這些鋼通常與設計意圖有所不同。” Detail技術公司的逆向工程專家John Amos先生說。最終這些鋼需要被修復、替換或復制。

　　“除非是極具遠見的客戶獲得了未來參考標準的數據，”Amos先生說，“否則，為了復制這些沖壓鋼，必須經歷同樣單調的工作程序。”

　　當用于沖壓和再沖壓野馬(Mustang)汽車橫梁與框架的鋼模具達到使用壽命時，福特公司發現他們便遇到了上述的問題。與其投資4億美元來重新整合仍處于市場上的野馬汽車型號，福特公司選擇了對正在老化的模具通過逆向工程進行重建，以能夠延長鋼模具的使用時間。

　　重建模具避免重整汽車型號

　　“模具”是一個普通的術語，這個案例用來描述制造沖壓件的加工設備。一套模具組由兩個相對的部件組成，它對鋼先成形，再沖壓和打孔。模具組的上半部分被安裝在一個沖壓桿上，用來傳遞沖壓動作;下半部分被安裝在中間的支承板上，用來依次閉合到沖壓座上。定位銷用來確保模具組上下部分的對齊。通常情況下，模具設備有一個8到12年的設計使用壽命。Amos先生說，“任何懂沖壓工序的人都知道這個工序對模具損耗很大。”

　　模具的期望壽命依賴于工作周期。例如，福特野馬汽車不是銷量很大的車型，因此它的模具將比F系列卡車或Escape SUV運動型多功能車具有更長的期望壽命。

　　只要對車輛的需求依舊存在，對各結構件的生產就要長期不變地進行。伴隨每一次生產的延續，模具完全失效的風險都在增加。

　　“工程師的責任在于對問題的警覺性 ‘我們在模具徹底失效前，投入資金來重建模具更可靠’，”Amos說，“野馬汽車模具沒有失效過，它們可能還可以再運轉一兩年，但失效的可能性及代價要遠高于重新開幾個模具的成本。”

　　用老模具創建新模具

　　福特公司決定重建兩個野馬汽車模具，用來沖壓大約長6英尺、寬8英寸的橫梁構件。鋼制鈑金放置在第一個模具上，沖壓，再用第二個模具再次沖壓折彎角。在模具被卸下分離、掃描和重建時，先生產一定庫存的零件來滿足需求。

　　42個獨立的模塊，每組模具21個，每個模塊大約如面包盒大小。用LDI RPS450掃描儀采集點云，這種掃描儀數據采集率可以達到每秒14,400個點。兩個數據采集傳感器獨立工作，以保證零件上一些幾何背影特征的數據也能夠被采集。

　　Amos先生用兩個獨立的傳感器在第一個坐標位置掃描了鋼模具，然后移動鋼模具或者掃描儀到另一個位置以采集錯過的部分。不斷重復這個過程直到點云數據被完全采集到。

　　Amos先生在他最終的掃描文件坐標值列表中記錄下至少三個坐標球的坐標位置，并在CMM三坐標測量機上重新安裝PH10測頭來測量2D數據(線、銷位、螺位)及坐標球本身。這樣可以創建一個旋轉矩陣來合并所有數據文件。

　　掃描結束后，老的模具被重新裝配起來，繼續投入生產。用老模具再生產一定庫存的零件以備將來拆卸和裝配新的模具。

　　零件的整體點云數據(每個零件包含300萬到400萬個點)被導入Geomagic Studio軟件，這里Amos先生設置的采樣距離為0.005英寸，曲率采樣大約為70%。他對點云數據進行著色，分離出任何看上去有問題的區域。根據工程需要減少點云數據，并保持一定量的掃描點以保證精度。

　　“模具表面焊縫會引起凹陷，這些凹陷會導致很難看的多邊形三角網格面，”Amos先生說，“曲面需要平滑，否則模具可能再次顯露出焊縫。”

　　Geomagic 軟件里有精確的算法，用于修復粗糙的區域。Amos先生繼續進行曲面設計，他用Geomagic Studio補曲面凹陷和消除釘狀數據。還可以分離孔和面的區別(數據空缺的地方)，并用軟件里精確的算法控制來填充這些孔。

　　曲面的邊界也需要處理、增加約束或去掉約束、移動，直至完成一個精確可用的曲面。然后通過比較點云數據和創建的曲面得到一個誤差色譜圖，這樣對曲面的精度才有把握。

　　兩個數據集(點云和曲面)被保存為IGES文件，然后連同一個包含定位球信息的CMM文件一起被導入到MasterCam CAD系統中。Amos先生使用球位置信息來對齊兩個數據集到相同的坐標位置，并延伸在逆向工程過程中被剪切掉的邊界曲面。最終完成的CAD文件進行保存，以備用于CAM部門。

　　失效發生前存檔數據

　　CAM部門利用兩個模具創建的CAD文件制造出模具塊，這些模具塊被處理(粗加工、半成品制造、熱處理、硬銑削)成相同的模具替代品。最終的模具被運送到福特公司用于生產，整個過程共耗時五周，其中用來掃描和建模只用了四天，其它的時間用來拆卸模具和生產。而模具離開生產線也只有10天時間。

　　Amos先生說，時間總量還可以再減少，如果制造商把逆向工程列入標準程序：零件一經核準，馬上就對其模具實行逆向工程，這樣可以確保數字化存檔數據任何時候都可以拿到。當一個模具接近它的失效點時，存檔數據被取出，重建模具，老的模具立刻被新模具所替換。

　　“我們有一個龐大的文件服務器系統，能夠非常專業地保存存檔數據，這使我們很自豪。”Amos先生說，“但是我做的逆向工程工作常常是圍繞著客戶找不到的數據。通常在模具運轉的生產過程中根本不允許有停機時間，因此，當他們需要模具時就非常緊迫。如果業界愿意投資，模具核準之后便進行掃描，這樣預先得到一個可重復制造的存檔文件，那就太好了。這樣的話，整個重建模具的工作流程將更加高效。”