我国现在每年还要进口3-5 亿美元的汽车覆盖件模具以满足市场需求。中国的汽车覆盖件模具生产企业在软件和基础环境上，如模具材料、标准件供应、加工精度、设计水平、产品检测等方面差距仍旧很大。特别是模具的设计上存在更明显的差距，这将成为制约我国汽车工业发展的一个瓶颈性的问题。
基于逆向工程的汽车覆盖件快速模具设计就是为了解决这个瓶颈问题而提出的。相对于传统的设计方法，逆向工程是从零件的原形出发到产品CAD模型再到成产品的零件，它以现有的产品或是技术为研究对象，以现代设计理论、生产工程学、材料学、计量学和相关专业知识为基础，以解剖、掌握研究对象的关键技术为目的，最终实现了对研究对象的认识、再现及创造性的开发。由此我们可以看出它是传统设计、制造工程的相反的信息流工程。基于逆向工程的汽车覆盖件快速模具设计的研究有助于企业大缩短开发周期、降低成本为企业建立具有自主知识产权和核心竞争力的技术和开发平台，使国产汽车在激烈的市场竞争中立于不败之地，为我国汽车工业的发展积累经验和提供规范、系统的技术理论与方法的支持和帮助。
1 汽车覆盖件模具设计主要流程
在汽车整车产品中，覆盖件特别是车身的覆盖件的市场周期短，变化频繁，而且一般具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点，所以它的设计和生产是整车开发中的一个关键的环节。覆盖件开发从汽车造型开始，经过零件设计、工艺设计、模具结构设计、模具制造、试模，到能成功生产出产品为止，是一个相当复杂的过程。在实际的设计中逆向工程技术得到了广泛的应用。
在使用逆向工程技术进行汽车覆盖件的模具设计主要流程如图1所示。
从上述过程我们可以看出，车身逆向工程中的关键技术在于三个方面:一方面是实物模型表面数据获取技术，即数字化测量技术;一方面是车身的曲面重建技术(曲面构造技术);另一方面是覆盖件的快速模具设计。
1.1 车身逆向工程中三坐标测量技术
一般来说表示一个物体的尺寸即是长、宽、高，一次测量仪如游标卡尺、测微仪等，只能做直线方式长度测量;二次测量包括投影仪、工具显微镜，因其只能作X 、Y 方向量测，具有二坐标测量功能。对于逆向工程来说，要测绘表达一个空间零件，必须测量其长、宽、高，用图形学来说，即前视图、上视图、侧视图，合起来变为-个立体图，这样才能制成成品，因此必须有三坐标系统对车身进行测量才能获取车身零件的全部信息。
目前测量技术研究有两个发展方向，一是测量规划为主导，以测量前的合理规划来提高曲面测量的效率和精度，另一种是实际测量程序为主导，针对不同的测量机应用相应的测量程序来进行快速高效的曲面测量。相比较而言，后一种方法在现场的实际测量中应用最广泛，也最实用。而前一种方法更多的是出现在一些论文中，实际应用不广。
1.2 车身的曲面重建技术
根据曲面的数据采集信息来恢复原始曲面的几何模型，称为曲面重钩。根据曲面重构方法的不同，可以分为:函数曲面拟合法、矩形域参数曲面拟合法、三角曲面拟合法、神经网络拟合法。
浙江大学的柯映林教授通过对不同曲面重构方法的分析，提出了基于特征与约束的逆向工程CAD建模框架，给出了逆向工程中特征与约束的定义、分类及表达，将特征建模技术应用在了逆向工程领域，很好的解决了逆向工程CAD建模的问题。
1.3 覆盖件的快速模具设计
汽车覆盖件特别是外覆盖件的可见表面不允许有波纹、皱纹、凹陷、边缘扣，痕及其他破坏表面完美的缺陷，同时由于形状复杂、立体面多的特点，其几何尺寸和曲面形状必须符合图样或是实物的要求。所以在覆盖件的冲压工艺、模具设计和模具制造工艺的确定上有一定的难度。为了解决这一问题，CAE分析得到了广泛的应用，实现了产品的运动学、动力学分析，虚拟装配，成型模拟，从而实现了事前的有效分析和预防。
2 工程实例分析
我们现在以某型号的汽车前围板为例说明逆向工程在汽车覆盖件模具设计上的应用。
2.1 前围板数字扫描
前围板是带有自由曲面的异形件，测量的关键在于自由曲面的测量。在实际的测量中我们使用了德国GOM公司的ATOS光学扫描仪对前围板进行测量。
在测量的时候为了得到准确的产品边界，我们多测量了与前围饭相连的两个侧握，这样为后面的CAD模型重建提供了参考。
2.2 前围板CAD模型重构
前围版CAD重建的关键在于曲面的重构以及与周围平面、孔特征的结合。在设计时我们首先对所获得的数据点云进行处理，去噪、剔除杂点、数据插补、数据平滑等处理，接着对数据进行分剖，把属于同一类型的数据点划分到同一区域。对划分的区域选取特征截面、建立特征线、建立特征线网格，再对网格线进行光顺，是后由曲线拟合曲面。图2为使用IMAGEWARE软件进行曲面重构的图形。
2.3 前围板拉延模设计
覆盖件的拉延模的设计关键在于冲压方向的确定、工艺补充面的选择、压料面的设计和拉深筋的设计。其中工艺补充而分布在零件的四周，在成型后一般作为废料予以切除，它的存在能改善材料成型时的流动，直接关系到成型的好坏;而拉延筋则可以改善材料成型时的受力状况。
通过对前围板的CAD结构的分析，我们发现其成型时易出现问题的位置在两个悬臂的阅角和后侧的突起部分。通过应用AUTOFORM软件的分析，我们发现在圆角处R值加大0.5mm即可改变圆角拉裂状况，而在后侧突起部分可以通过成型模拟结果找到材料流入的最佳状态。通过CAE分析，我们可以找到了最合理的工艺补充面的设计和拉延筋的位置。具体设计如图3。
3 总结
逆向工程技术应用于汽车覆盖件模具设计，不但缩短了模具的设计制造周期，而且大大地降低了模具的生产成本，保证了模具的加工质量，提高了数控设备利用率，实现了模具的快速制造。
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