摘要：本文主要阐述逆向工程的主要内容，并以轮毂为例，论述逆向工程在现代汽车行业以及汽车生产行业中的应用。逆向工程中的专业软件能够完成特征提取、曲面重构和误差检验等工作，为轮毂曲面的二次设计提供便捷，加快设计开发周期，防止成本消耗和浪费。

关键词：逆向工程;汽车;轮毂设计

逆向工程也被称之为反求工程，在缺乏原始设计图纸的情况下应用，针对实物进行测量，并获取和分析三维坐标点位置，使用逆向工程软件配合其他的专业软件处理数据信息，重构实物的几何模型，为最终开发的成型产品奠定基础。逆向工程强调的“逆”字，表现出它与普通的设计过程方面的“逆”，先产生实物，而后架构模型。近些年来，逆向工程一点一点地实现了发展和进步，从而单个的仿形构造发展成为解剖和再创造的一项产品，具体由数据采集、处理和曲面重构三方面组合而成。逆向工程如今主要应用于汽车生产行业，我国汽车制造业与发达国家存在着一定的差距，应用逆向工程，在吸纳先进技术的基础上创新和设计汽车产品，从而大幅度地提升我国汽车制造业的水平和能力。通过研究调查发现，我国汽车用户越来越重视汽车行驶过程中的安全性与舒适性，因此新时代的汽车必须具备良好的外观，还要具有过硬的质量，汽车轮毂的轮辐设计部分曲面复杂，需要很长的设计周期，目前我国轮毂生产行业广泛使用快速原型制造技术，极大地提高了生产效率和制造水平。

一、汽车轮毂的工艺研究

（一）汽车后轮轮毂的作用

轮毂是汽车汽轮非常重要的一部分，同时也是连接制动鼓与半轴凸缘的关键部位，一般情况下是用圆锥滚子轴承套在轴管和轴向节轴颈上方，依照轮辐的结构可以将轮毂氛围辐板式车轮轮毂以及辐条式车轮轮毂[1]。汽车的车轮和轮胎直接影响着汽车行驶的稳定性与安全性，车轮和车胎是汽车行驶系统中的关键部件，汽车依靠车轮和车胎与地面进行直接地接触，从而实现汽车的顺利运行。车轮的主要功能有：首先承载汽车的重量，缓解汽车行驶过程中与地面产生的振动与颠簸，通过与地面的摩擦，保证轮胎和路面的贴合性，促进汽车的稳定行驶，保障汽车的安全性能。其次，当汽车在转向时能够维持汽车的平衡，轮胎与地面产生自动回正力矩，从而保证汽车能够保持直线运行。车轮不仅仅是安装轮胎的骨架，更是将轮胎与车身连接在一起的旋转部件。

（二）汽车后轮轮毂的结构特征与工艺性能

轮毂的结构特征和套类零件的结构特征一致，因此都被归类为套类零件。轮毂是由有较高同轴要求的内外圆表面组成，零件的比较轻薄，受到撞击后容易形变，轴向的尺寸一般情况下小于外圆的直径。多个直径尺寸和轴向尺寸，要求尺寸比較具备高精度以及符合要求的粗糙程度。零件图的尺寸需要完整地标记，保证其符合加工尺寸的要求，且轮廓要保持完整性，零件材料即为铸铁。

（三）加工表面和工艺技术方面的具体要求

轮毂是由以下几个零件组成的，分别是外圆表面、内圆表面、型孔、两端面、台阶面、退刀槽、内外倒角[2]。最重要的加工表面是内孔，加工内孔的方法是多种多样的。当内孔缺乏精细度和光度时，可以选择扩孔、车孔和镗孔等等;对于精度没有过高要求的可以选择铰孔方式;如果内孔的尺寸比较大，可以选择磨孔和滚压孔的方式;如果需要开发生产的数量很多，可以选择拉孔的方式，前提是没有台阶阻挡的情况下。孔和外圆一般情况下需要具备较高同轴度的条件，端面和孔轴线需要满足垂直的要求，内孔表面的尺寸和精度，形状精度和表面粗糙程度都需要符合标准，外圆表面的尺寸，形状精度和表面粗糙度也要按照规定要求选择合适的技术。

（四）根据生产类型选择合适的零件毛坯

后轮轮毂属于大批量的生产类型。在选择零件毛坯时需要根据零件的材料、形状、结构、尺寸和批量等因素决定。当孔径比较小的时候，可以选择棒料，也可以选择使用实心的铸件;当孔径比较大的时候，可以选择带有预孔的铸件和锻件;当壁厚较薄但是均匀平整时，可以选择使用管料;当需要较多的生产批量时，可以选用冷挤压或是粉末炼金等先进的毛坯制造工艺，能够加强毛坯的精度，从而提高生产效率，降低材料的消耗。汽车后轮轮毂的孔径比较大，所以需要选择铸铁作为主要材料。铸造也是经常使用到的制造方法，具有成本低、工艺灵活等特点，能够获得复杂的形状和大型铸件，在机械制造中具有绝对的优势，铸件的质量关乎着产品的生产水平。

二、逆向工程中轮毂设计的数据采集与处理

首先点云数据的采集，指的是运用三维扫描设备获得物体表面的空间三维坐标。根据扫描方法的差异，将其分为接触式扫描仪和非接触式扫描仪[3]。三维坐标扫描仪就是接触式扫描仪中的一种，它使用传感器的测量头在工件上下移动，并记录下来路径点的坐标值，具有较高的精准度，适合测量一些外形比较简单，没有复杂的内部结构的物体，但是这种方法需要很长的测量时间，且测量头能够接触到的面积有限，无法获得全面完整的坐标点。现阶段广泛使用的非接触式测量方法有激光三角形法以及光栅投射法，和接触式测量方法相比较，更能够节省时间，且获得的坐标点更加精准全面。

三、逆向工程中轮毂设计的曲面拟合工作

点云数据处理完成后，可以将点云三角网络化，以此方式得出详细的三角图。而后建立起基本的轮毂轮廓，选择合适的模块，进行分块操作，为提取特征做充足准备[4]。此操作需要注意是充分保障分块的精度，防止模块过于分散。分块操作以后需要提取基本的特征，从而完成曲面重构工作。将轮圈作为中心轴线，创建截面，将截面作为母线，凸显出类似的特征，同时还要利用三维建模命令实现轮毂的逆向设计。

结束语：

实践证明，逆向工程在轮毂设计工作中发挥着重要的作用，能够很大程度上提高生产效率，为部件的生产提供便捷。因此，在我国汽车生产行业当中，可以大力推广和应用逆向工程，促进我国汽车行业的持续发展。

参考文献：

[1]韩超.汽车轮毂造型设计与结构分析[J].内燃机与配件，2021（4）：61-62.

[2]狄玉鹏，孙见君，马晨波，郑伟，马琳博.一种汽车轮毂识别方法研究[J].电子测试，2021（3）：30-33+84.

[3]董海东.基于UG的轮毂盘逆向设计与制造[J].模具技术，2020（2）：40-43+57.

[4]孙耀恒，王科健，孙护义.基于增压叶轮逆向设计与五轴加工后处理的开发[J].机械工程师，2019（8）：77-79+82.

作者简介：闵承启，（1991-），汉族，助教、本科学历;主研领域：机械设计制造及自动化、工作单位：柳州铁道职业技术学院。