近年來隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，車輛的行駛動能及載荷大幅度提高，使傳統(tǒng)的摩擦片式制動裝置越來越不適應(yīng)長時間高強度的工作需求。長時間的頻繁使用行車制動器會出現(xiàn)效能熱衰退現(xiàn)象，嚴重時導(dǎo)致制動失效，威脅行車安全，現(xiàn)應(yīng)某企業(yè)要求，根據(jù)其提供的傳統(tǒng)減速器實物，運用三維掃描技術(shù)，獲得實物表面精確的三維點云數(shù)據(jù)，進行二次開發(fā)新型液渦流緩速器，與傳統(tǒng)設(shè)計相比，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，滿足了設(shè)計需求。

一、減速器二次開發(fā)的逆向工程

1.  逆向工程及其相關(guān)技術(shù)要素：

逆向工程（RE）也稱反求工程或反向工程，是設(shè)計下游向上游反饋信息的回路。在已有產(chǎn)品消化、吸收的基礎(chǔ)上，進行結(jié)構(gòu)、材料或功能的改進、創(chuàng)新，開發(fā)新產(chǎn)品。逆向工程典型過程是采用特定的坐標(biāo)測量設(shè)備和測量方法對實物模型進行測量，獲取實物模型的特征參數(shù)；借助相關(guān)軟件將所獲取的特征數(shù)據(jù)在計算機中重構(gòu)逆向?qū)ο竽Ｐ?；對重建模型進行創(chuàng)新、改進和分析；以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，進行編程、加工、開發(fā)新產(chǎn)品。

逆向工程技術(shù)要素包含三維掃描、數(shù)據(jù)處理、三維建模、模型分析和技術(shù)評價等過程。三維掃描是利用三維數(shù)字化測量設(shè)備，將物體的表面特征轉(zhuǎn)化為離散的點云數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取物體表面三維數(shù)據(jù)的方法有接觸式和非接觸式2類。常用接觸式三維掃描設(shè)備包括三坐標(biāo)測量機和隨動式掃描儀，非接觸式三維掃描設(shè)備包括二維影像儀、激光掃描儀、三維光學(xué)掃描儀?，F(xiàn)采用手持式非接觸式激光掃描儀HANDYSCAN BLACK，相配套的數(shù)據(jù)處理軟件是VXelements。非接觸式激光掃描儀采用激光三角測量原理對物體的表面特征進行數(shù)據(jù)采集，然后根據(jù)反射光信息利用三角法等計算物體表面采樣點的空間坐標(biāo)。非接觸式激光掃描儀的特點是掃描速度快、成本底、攜帶方便、易于操作、可提供完整的誤差分析和評估。

減速器數(shù)據(jù)采集及三維建模：

數(shù)據(jù)取樣是逆向工程和產(chǎn)品二次開發(fā)的第1步，采用相應(yīng)設(shè)備對實物模型表面進行掃描和測量，以獲取實物的表面特征數(shù)據(jù)，有時也包含內(nèi)部數(shù)據(jù)，根據(jù)客戶提議，現(xiàn)進行以下步驟采集處理：①零件采用線切割拆分成兩半；②貼點；③掃描；④逆向數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、拼接，大面造型、過渡處理和偏差分析，如圖2所示。

對獲取的數(shù)據(jù)進行必要的處理后，以IGES、txt等格式輸出到Geomagic Design X軟件中進行曲面、實體重構(gòu)。首先提取關(guān)鍵截面曲線的點云數(shù)據(jù)，選擇互交式剖切截面線生成曲線操作；然后尋找不合格點并修改其坐標(biāo)值、粗光順、精光順等處理，完成曲線的光順處理；后采用曲線生成曲面的釋放，進行曲面重構(gòu)。曲面創(chuàng)建后，對其進行誤差分析和光順品質(zhì)檢查，并運用X曲面命令，調(diào)節(jié)曲面控制點，使曲面滿足精度要求。曲面構(gòu)建完成后，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，使用偏置等命令構(gòu)建減速器的三維造型。數(shù)據(jù)處理后以txt格式導(dǎo)出的數(shù)據(jù)在Geomagic Design X軟件中可直接進行簡單的實體重構(gòu)。

二、緩速器數(shù)控技術(shù)加工

1. 工藝分析

液渦流緩速器中主機轉(zhuǎn)子、前定輪、后定輪的復(fù)雜性取決于液渦型腔，其內(nèi)部是由復(fù)雜的曲線曲面構(gòu)成。根據(jù)液渦型腔的結(jié)構(gòu)特征，主要由直紋面、圓弧曲面和自由曲面組成。直紋面的加工可以采用普通機械設(shè)備完成，而對于圓弧曲面和自由曲面的加工處理，則需要采用多軸坐標(biāo)數(shù)控設(shè)備才能高效、快捷地完成。對于液渦型腔有多種加工方法，如鑄造成形后修光法、電火花成型加工法等，這些加工方法雖然能滿足功能需求，但效率低、加工的液渦型腔成型質(zhì)量差。目前市場上常用的液力緩速器采用鑄造法加工，因其加工精度低，力矩不穩(wěn)定而產(chǎn)生振動，影響行車制動的安全與穩(wěn)定。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進步，CAD/CAM得到了廣泛的應(yīng)用，復(fù)雜的曲面也能保證加工精度，對于液渦型腔的加工，選擇數(shù)控五軸加工完成。

2. 加工步驟

根據(jù)液渦流緩速器的工作原理，影響其傳遞扭矩的大因素是液渦型腔，而液渦型腔的設(shè)計與加工成為液渦流緩速器的核心技術(shù)，因此零件加工前利用UG軟件對液渦型腔進行設(shè)計，如圖3所示。

3. 數(shù)控車削加工

①  毛坯：正方形，尺寸為360mm×360mm×90mm；②數(shù)控車削：進行粗加工，去除大部分毛坯余量，保證精加工時有穩(wěn)定的加工余量，以達到終產(chǎn)品的統(tǒng)一，為下道工序（五軸）加工做好定位準備，如圖所示。

②  五軸加工的技術(shù)難點是夾具的合理設(shè)計和切削量的選擇，合理的夾具設(shè)計和切削量能縮短加工工時，提高生產(chǎn)率，充分發(fā)揮機床的功效和保證零件的加工精度。