一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法与流程

本发明涉及一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法，适用于所有需要重制镶块的模具。

背景技术：

以往的模具生产中，由于各种原因，将已调试合格的模具镶块损坏，或者用户在使用后模具镶块磨损，要求提供易损模具镶块的备件，这都要求重新制造所需求的模具镶块，即为待重制模具镶块。以往的重制方式就是重复第一轮制造的过程，即：重新提料按理论加工数据重新编程加工所需要的模具镶块，重新装配、调试，大量占用设备资源，浪费人工成本，延长了制造周期，甚至用户生产停产等待。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法，其将损坏或磨损的待重制模具镶块扫描生成点云数据，利用扫描点云数据作为理论依据，在软件中进行逆向设计待重制模具镶块新加工数据。

首先利用德国GOM公司开发的一种非接触式ATOS光学扫描设备对损坏或磨损的待重制模具镶块型面和结构面进行ATOS光学扫描，扫描结束后在ATOS光学扫描设备系统中对扫描结果进行计算得到三角面片点云数据，文件类型：证书信任列表为.stl格式；其次利用三坐标测量机测量轮廓、孔径和孔位，形成点云数据；利用ATOS光学扫描设备扫描点云数据和三坐标测量机扫描点云数据作为理论依据，在CATIA软件中进行待重制模具镶块的新加工数据设计。

本发明的具体技术方案如下：

1.一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法，其特征在于：包括下列步骤:

步骤一、扫描前确定待重制模具镶块的扫描基准和加工基准；

步骤二、扫描前对待重制模具镶块手工修复；

步骤三、将修复后的待重制模具镶块分别在ATOS光学扫描设备上和三坐标测量机上进扫描，形成点云数据，作为待重制模具镶块新加工数据设计的依据；

步骤四、扫描结束后，在ATOS光学扫描设备系统中对扫描结果进行计算得到待重制模具镶块的三角面片点云数据；在三坐标测量机设备系统中得到待重制模具镶块修边或翻边刃口轮廓、孔径和孔位点云数据；判定扫描点云质量合格后，将待重制模具镶块ATOS扫描和三坐标扫描的点云数据叠加，得到待重制模具镶块的整体扫描数据，作为待重制模具镶块新加工数据设计依据；待重制模具镶块新加工数据设计工作包括：利用待重制模具镶块ATOS扫描点云数据和三坐标扫描点云数据作为理论依据，将待重制模具镶块点云数据导入待重制模具镶块所在的原始加工数据的CATIA软件环境中，将扫描后的待重制模具镶块点云数据与原始加工数据位置对齐、处理点云网格数据；逆向设计待重制模具镶块基准面；对待重制模具镶块钳工手工修复区域进行改造补偿、对待重制模具镶块点云型面延伸放大；对待重制模具镶块轮廓数据、孔位、孔径数据提取优化；形成待重制模具镶块的新实体加工数据。

进一步的技术方案包括：

步骤一的具体过程如下：

(1)待重制模具镶块的加工基准采用待重制模具镶块在底板或安装板的安装结构面，待重制模具镶块的安装结构面是指待重制模具镶块在底板或安装板的三个相互垂直方向的定位、安装平面，用于限制待重制模具镶块在底板或安装板上的自由度的安装基准面；将待重制模具镶块从模具中拆下，如果待重制模具镶块原有加工基准是安装结构面，查看安装结构面的平面度和垂直度及表面粗糙度，平面度公差带公差值控制在0.03mm，垂直度公差带公差值控制在0.1mm，表面粗糙度均达到1.6，即可视为待重制模具镶块安装结构面完好，可以利用待重制模具镶块原有安装面基准作为待重制模具镶块的扫描基准和加工基准；

(2)待重制模具镶块的加工基准孔的作用等同于待重制模具镶块的安装面加工基准，是指在基孔制配合中选作基准的孔，孔的下偏差为零，如果待重制模具镶块的加工基准是至少同一直线方向的两个基准孔，查看基准孔表面粗糙度要达到0.8，垂直度公差带公差值控制在0.1mm，孔位公差控制在±0.02mm以内，即视为完好，可用于检测和加工；

(3)当待重制模具镶块原有结构基准面或基准孔破损或不规则，垂直度、平面度、表面粗糙度不能满足上述安装基准面和加工基准孔的精度要求，需要在数控加工设备上重新加工待重制模具镶块安装基准面或基准孔；重做待重制模具镶块基准有三种方式：第一种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块三个方向的垂直面；第二种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块底面、侧面垂直面和一个孔；第三种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块底面和两个孔径一样的孔，所说的孔为精确加工的孔，如销子孔或冲孔。

步骤二的具体过程如下：

(1)由于模具在调试和生产使用中，还要进行多次调试修改、产品修改、匹配修改，有些待重制模具镶块要经历多次烧焊、加工后强度减弱等过程，致使待重制模具镶块型面及轮廓有烧焊残余、毛刺等表面缺陷，扫描前需要钳工对待重制模具镶块存在问题的区域进行手工修复，将待重制模具镶块的烧焊残余、毛刺等用砂轮机简单打磨去除，使待重制模具镶块表面趋近于光顺平滑，保证扫描后点云也光顺平滑，以保证逆向后的待重制模具镶块新加工数据型面光顺平滑、曲率连续；

(2)有些待重制模具镶块型面存在暗坑、砂眼等质量缺陷，应对缺陷表面进行处理，选择腻子、树脂等便于填充型面且易加工的材料，对表面有缺陷的位置进行填平，并用砂纸进行研磨，使处理区域表面光顺平滑，保证扫描后点云也光顺平滑，以保证逆向后的待重制模具镶块的新加工数据型面光顺平滑、曲率连续。

步骤三的具体过程如下：

(1)为保证扫描基准的精度，将修复后的待重制模具镶块放置在工作平台上，且摆放时将待重制模具镶块底面清擦干净，保证待重制模具镶块底面平面度要达到0.04；对待重制模具镶块实体的型面、结构面、轮廓、销孔、螺钉孔进行ATOS光学扫描；对待重制模具镶块区域型面扫描时，如果有冲孔工艺内容，应在待重制模具镶块的冲孔位置上插入相应的销子，扫描待重制模具镶块型面时将插入的销子一同扫描，以保证孔位的准确度；

(2)按上述方式将待重制模具镶块再转至三座标测量机上，测量时保证被测孔边缘平滑无毛刺，避免测量机的适配器半球接触被测物体时有毛刺干扰影响测量精度；为保证两种设备测量基准统一，在三坐标测量机上测量时要利用ATOS光学扫描的基准，测量直修刃口、凹模孔及安装销孔的孔径和孔位以及防转键安装窝；如果待重制模具镶块是斜楔镶块，即待重制模具镶块固定在模具的斜楔机构上，对于待重制模具斜楔镶块的安装销孔要从镶块底面测量，避免孔不垂直带来的误差。

步骤四的具体过程如下：

(1)根据待重制模具镶块ATOS光学扫描和三坐标检测扫描的综合结果，判定待重制模具镶块扫描点云质量；判定内容包括：待重制模具镶块扫描点云型面是否有丢失的面、轮廓点云是否有间断不连续、整体扫描点云数据是否完整、是否缺失；待重制模具镶块扫描点云型面是否有皱裂缺陷；待重制模具镶块扫描点云数据在扫描前的手工修复区是否有不规则重叠网格；

(2)判定待重制模具镶块扫描点云质量合格后，开始进行待重制模具镶块新加工数据设计工作；在待重制模具镶块新加工数据设计时，先将扫描后的待重制模具镶块点云数据导入CATIA待重制模具镶块原始加工数据环境中，与待重制模具镶块原始加工数据位置对齐，即对应待重制模具镶块在整体模具结构中的位置；一方面，可以比对出理论待重制模具镶块加工数据与实际生产中的待重制模具镶块的偏差，在待重制模具镶块新加工数据设计时考虑重点工作区域的补偿，另一方面，利用待重制模具镶块扫描点云数据作为依据，进行待重制模具镶块新加工数据的设计，可以严格保证待重制模具镶块与调试合格生产使用中的待重制模具镶块的一致性；

(3)采用点云稀化、堵孔、点云光顺优化等方式处理点云网格，并进行偏差分析，具体过程如下：

a.查看点云信息，单个零件的点数，不超过50万个，型面偏差在0.02mm以内，进行稀化处理；在CATIA环境中应用“曲率分割”命令提取待重制模具镶块扫描点云特征平缓的区域，将曲率变化较大的位置和R过滤掉，再应用“点云稀化”命令进行点云稀化，选择将数据稀化到20％，有效减少数据量，提高参考向量的准确性，达到点云法向矢量优化，有利于保证曲面精度；

b.在待重制模具镶块扫描时，需要在扫描区域喷洒显影剂，同时在扫描待重制模具镶块型面区域放置参考点；待重制模具镶块型面被参考点挡住的区域在点云数据中就形成小孔，在显影剂反光的位置，点云数据中也形成小孔，导致扫描后的点云数据型面有多处漏孔，在ATOS光学扫描设备系统中中采用堵孔命令，将多处漏孔和螺钉及销孔填平，堵孔时要保证点云的光顺性，并对点云上有缺陷的位置进行处理；

c.待重制模具镶块的扫描点云经过“曲率分割”和“点云稀化”后，应对点云数据进行检查，保证曲面的法向方向与点云的扫描方向一致，保证处理后的点云数据与原始扫描点云的整体趋势一致；以待重制模具镶块原始加工数据的曲面为参考，扫描待重制模具镶块得到的点云为测量对象，对待重制模具镶块理论状态和生产实际状态进行偏差分析，在CATIA环境中生成偏差分析云图，偏差只适用于曲面法向；

(4)根据待重制模具镶块扫描基准，在CATIA环境中应用“点云逆向型面”命令逆向设计待重制模具镶块加工基准面，将扫描待重制模具镶块结构基准尺寸进行优化处理，保证各方向的垂直度，利用逆向后待重制模具镶块加工基准面信息，建立待重制模具镶块加工基准坐标系；

(5)为了保证待重制模具镶块一次性达到使用要求，在根据扫描数据设计待重制模具镶块新加工数据时，一方面要考虑对钳工手工修复区域进行改造补偿，另一方面要对待重制模具镶块磨损比较严重的区域进行加量补偿；扫描后点云表面光顺平滑、曲率连续，即为点云质量可以满足型面质量要求，可以满足编程加工需求，可以采用点云直接加工；对于点云质量不能满足上述型面质量要求时，进行待重制模具镶块新加工数据设计时，将待重制模具镶块扫描点云作为依据，在CATIA中采用逆向设计待重制模具镶块型面，采用“JION”命令检查整张逆向后待重制模具镶块面片的缝隙小于等于0.03mm、型面公差控制在±0.02mm以内时，即为满足型面质量要求；对不够大的点云要考虑补充型面延伸放大，一般按理论边界向外延伸15～20mm，以保证加工完全，最终形成待重制模具镶块的新型面加工数据；

(6)待重制模具镶块新加工数据设计时，在CATIA中根据点云数据对轮廓、孔位、孔径数据进行提取；对于扫描的待重制模具镶块上有修边、翻边和冲圆孔或异形孔刃口的，修边、翻边轮廓按扫描点云连接成线，生成轮廓线，并对轮廓线的光顺度进行改造优化处理；冲孔孔径按原有理论数值，孔位按扫描点云位置精度优化到小数点后一位；螺钉孔属于过孔，扫描位置和理论位置偏差在±0.3mm以内，即可利用理论位置；为保证安装精度，待重制模具镶块的安装销孔都采用扩大或更换位置的修改方案，销孔位置精度优化到小数点后一位，最终形成待重制模具镶块的新轮廓加工数据；

(7)按照逆向设计完成的待重制模具镶块新型面、新轮廓加工数据，基准以外的结构面按理论二维图纸重新建立在待重制模具镶块的新加工数据的三维几何数据中，最终设计完成待重制模具镶块新实体加工数据用于编程加工。

本发明的积极效果是采用一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法，将待重制模具镶块ATOS扫描结果和三坐标扫描结果作为理论与实际产品的比较以及逆向设计新加工数据的依据，严格保证了重制后模具镶块与原有生产使用的待重制模具镶块的一致性，使用经过逆向设计的待重制模具镶块新加工数据进行编程加工的重制后模具镶块不用再经过重新调试研修的过程，数控加工后可以直接投入使用，缩短了制造周期，节约成本，避免了用户生产停台等待。

附图说明

图1为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的安装结构面作为扫描基准和加工基准的示意图；

图2为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中用三坐标测量机测量待重制模具镶块所得到的轮廓及孔的点云数据的示意图；

图3为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面曲率分割前数据的示意图；

图4为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面曲率分割后数据的示意图；

图5为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面稀化前数据的示意图；

图6为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面稀化后数据的示意图；

图7为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云堵孔及光顺处理前数据的示意图；

图8为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云堵孔及光顺处理后数据的示意图；

图9为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云与理论数据对比得到的偏差分析云图；

图10为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中逆向设计待重制模具镶块的加工基准面和加工基准坐标系的示意图；

图11为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的型面按理论边界向外延伸的示意图；

图12为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中逆向设计待重制模具镶块的新型面、新轮廓加工数据；

图13为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的最终设计完成的新实体加工数据。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步描述：调试合格后的模具镶块，在生产和使用过程中磨损或损坏，需要重新制造，即为待重制模具镶块。为保证待重制模具镶块的扫描数据质量，需要将待重制模具镶块在扫描前进行基准、型面、轮廓等缺陷的处理工作，之后再利用ATOS光学扫描设备和三坐标测量机对待重制模具镶块进行扫描，生成待重制模具镶块实体型面点云数据和轮廓及孔的点云数据。在待重制模具镶块新加工数据设计时，先将扫描待重制模具镶块得到的点云数据导入待重制模具镶块所在的原始加工数据的CATIA软件环境中，将待重制模具镶块的点云数据与原始加工数据位置对齐。一方面，可以比对出理论待重制模具镶块加工数据与实际生产中的待重制模具镶块的偏差，在待重制模具镶块新加工数据设计时考虑重点区域的补偿；另一方面，利用扫描扫描待重制模具镶块点云数据作为依据，进行待重制模具镶块新加工数据的设计，可以严格保证待重制模具镶块与调试合格生产使用中的待重制模具镶块的一致性。

本方法的具体步骤过程如下：

一、扫描前确定待重制模具镶块的扫描基准和加工基准：

(1)待重制模具镶块的加工基准采用待重制模具镶块在底板或安装板的安装结构面，待重制模具镶块的安装结构面是指待重制模具镶块在底板或安装板的三个相互垂直方向的定位、安装平面，用于限制待重制模具镶块在底板或安装板上的自由度的安装基准面；将待重制模具镶块从模具中拆下，如果待重制模具镶块原有加工基准是安装结构面，查看安装结构面的平面度和垂直度及表面粗糙度，平面度公差带公差值控制在0.03mm，垂直度公差带公差值控制在0.1mm，表面粗糙度均达到1.6，即可视为待重制模具镶块安装结构面完好，可以利用待重制模具镶块原有安装面基准作为待重制模具镶块的扫描基准和加工基准。图1为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的安装结构面作为扫描基准和加工基准的示意图。

(2)待重制模具镶块的加工基准孔的作用等同于待重制模具镶块的安装面加工基准，是指在基孔制配合中选作基准的孔，孔的下偏差为零，如果待重制模具镶块的加工基准是至少同一直线方向的两个基准孔，查看基准孔表面粗糙度要达到0.8，垂直度公差带公差值控制在0.1mm，孔位公差控制在±0.02mm以内，即视为完好，可用于检测和加工。

(3)当待重制模具镶块原有结构基准面或基准孔破损或不规则，垂直度、平面度、表面粗糙度不能满足上述安装基准面和加工基准孔的精度要求，需要在数控加工设备上重新加工待重制模具镶块安装基准面或基准孔；重做待重制模具镶块基准有三种方式：第一种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块三个方向的垂直面；第二种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块底面、侧面垂直面和一个孔；第三种重做待重制模具镶块基准方式是重新加工出待重制模具镶块底面和两个孔径一样的孔，所说的孔为精确加工的孔，如销子孔或冲孔。

二、扫描前对待重制的模具镶块手工修复：

(1)由于模具在调试和生产使用中，还要进行多次调试修改、产品修改、匹配修改，有些待重制模具镶块要经历多次烧焊、加工后强度减弱等过程，致使待重制模具镶块型面及轮廓有烧焊残余、毛刺等表面缺陷，扫描前需要钳工对待重制模具镶块存在问题的区域进行手工修复，将待重制模具镶块的烧焊残余、毛刺等用砂轮机简单打磨去除，使待重制模具镶块表面趋近于光顺平滑，保证扫描后点云也光顺平滑，以保证逆向后的待重制模具镶块新加工数据型面光顺平滑、曲率连续。

(2)有些待重制模具镶块型面存在暗坑、砂眼等质量缺陷，应对缺陷表面进行处理，选择腻子、树脂等便于填充型面且易加工的材料，对表面有缺陷的位置进行填平，并用砂纸进行研磨，使处理区域表面光顺平滑，保证扫描后点云也光顺平滑，以保证逆向后的待重制模具镶块的新加工数据型面光顺平滑、曲率连续。

三、将修复后的待重制模具镶块分别在ATOS设备上和三坐标测量机上进行扫

描，形成点云数据，作为待重制模具镶块新加工数据设计的依据：

(1)为保证扫描基准的精度，将修复后的待重制模具镶块放置在工作平台上，且摆放时将待重制模具镶块底面清擦干净，保证待重制模具镶块底面平面度要达到0.04；对待重制模具镶块实体的型面、结构面、轮廓、销孔、螺钉孔进行ATOS光学扫描；对待重制模具镶块区域型面扫描时，如果有冲孔工艺内容，应在待重制模具镶块的冲孔位置上插入相应的销子，扫描待重制模具镶块型面时将插入的销子一同扫描，以保证孔位的准确度。

(2)按上述方式将待重制模具镶块再转至三座标测量机上，测量时保证被测孔边缘平滑无毛刺，避免测量机的适配器半球接触被测物体时有毛刺干扰影响测量精度；为保证两种设备测量基准统一，在三坐标测量机上测量时要利用ATOS光学扫描的基准，测量直修刃口、凹模孔及安装销孔的孔径和孔位以及防转键安装窝；如果待重制模具镶块是斜楔镶块，即待重制模具镶块固定在模具的斜楔机构上，对于待重制模具斜楔镶块的安装销孔要从镶块底面测量，避免孔不垂直带来的误差。

四、扫描结束后，在ATOS光学扫描设备系统中对待重制模具镶块扫描结果进行计算得到待重制模具镶块的三角面片点云数据；在三坐标测量机设备系统中得到待重制模具镶块的修边或翻边刃口轮廓、孔径和孔位点云数据。判定待重制模具镶块扫描点云质量合格后，将待重制模具镶块ATOS扫描点云数据和三坐标扫描点云数据叠加，得到待重制模具镶块的整体扫描数据，作为待重制模具镶块新加工数据设计依据。待重制模具镶块新加工数据设计工作包括：利用待重制模具镶块ATOS扫描点云数据和三坐标扫描点云数据作为理论依据，将待重制模具镶块点云数据导入待重制模具镶块原始加工数据的CATIA软件环境中，将扫描后的待重制模具镶块点云数据与原始加工数据位置对齐、处理点云网格数据；逆向设计待重制模具镶块基准面；对待重制模具镶块钳工手工修复区域进行改造补偿、对待重制模具镶块点云型面延伸放大；对待重制模具镶块轮廓数据、孔位、孔径数据提取优化；形成待重制模具镶块的新实体加工数据。

图2为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中用三坐标测量机测量待重制模具镶块所得到的轮廓及孔的点云数据的示意图，其中a为本发明待重制模具镶块的修边或翻边刃口轮廓；b为本发明待重制模具镶块的螺钉孔、柱销孔的孔径和孔位点云数据。

(1)根据待重制模具镶块ATOS光学扫描和三坐标检测扫描的综合结果，判定待重制模具镶块扫描点云质量。判定内容包括：待重制模具镶块扫描点云型面是否有丢失的面、轮廓点云是否有间断不连续、整体扫描点云数据是否完整、是否缺失；待重制模具镶块扫描点云型面是否有皱裂缺陷；待重制模具镶块扫描点云数据在扫描前的手工修复区是否有不规则重叠网格。

(2)判定待重制模具镶块扫描点云质量合格后，开始进行待重制模具镶块新加工数据设计工作。在待重制模具镶块新加工数据设计时，先将扫描后的待重制模具镶块点云数据导入CATIA待重制模具镶块原始加工数据环境中，与待重制模具镶块原始加工数据位置对齐，即对应待重制模具镶块在整体模具结构中的位置；一方面，可以比对出理论待重制模具镶块加工数据与实际生产中的待重制模具镶块的偏差，在待重制模具镶块新加工数据设计时考虑重点工作区域的补偿，另一方面，利用待重制模具镶块扫描点云数据作为依据，进行待重制模具镶块新加工数据的设计，可以严格保证重制后的模具镶块与调试合格生产使用中的待重制模具镶块的一致性。

(3)采用点云稀化、堵孔、点云光顺优化等方式处理点云网格，并进行偏差分析。

a.查看点云信息，单个零件的点数，不宜超过50万个，型面偏差在0.02mm以内，进行稀化处理。在CATIA环境中应用“曲率分割”命令提取待重制模具镶块扫描点云特征平缓的区域，将曲率变化较大的位置和R过滤掉，再应用“点云稀化”命令进行点云稀化，选择将数据稀化到20％，有效减少数据量，提高参考向量的准确性，达到点云法向矢量优化，有利于保证曲面精度。图3为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面曲率分割前数据的示意图；图4为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面曲率分割后数据的示意图；图5为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面稀化前数据的示意图；图6为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云型面稀化后数据的示意图。

b.在待重制模具镶块扫描时，需要在扫描区域喷洒显影剂，同时在扫描待重制模具镶块型面区域放置参考点；待重制模具镶块型面被参考点挡住的区域在点云数据中就形成小孔，在显影剂反光的位置，点云数据中也形成小孔，导致扫描后的点云数据型面有多处漏孔，在ATOS光学扫描设备系统中采用堵孔命令，将多处漏孔和螺钉孔及销孔填平，堵孔时要保证点云的光顺性，保证与边界相接处曲率连续。图7为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云堵孔及光顺处理前数据的示意图；图8为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云堵孔及光顺处理后数据的示意图。

c.待重制模具镶块的扫描点云经过“曲率分割”和“点云稀化”后，应对点云数据进行检查，保证曲面的法向方向与点云的扫描方向一致，保证处理后的点云数据与原始扫描点云的整体趋势一致，以待重制模具镶块原始加工数据的曲面为参考，扫描待重制模具镶块得到的点云为测量对象，对待重制模具镶块理论状态和生产实际状态进行偏差分析，在CATIA环境中生成偏差分析云图，偏差只适用于曲面法向；偏差分析中，型面公差设置在±1mm，型面的正方向偏差设置为0mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm四段，型面的负方向偏差设置为0mm、-0.25mm、-0.5mm、-0.75mm、-1mm四段，图9为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块扫描点云与理论数据对比得到的偏差分析云图。

(4)根据待重制模具镶块扫描基准，在CATIA环境中应用“点云逆向型面”命令逆向设计待重制模具镶块加工基准面，将扫描待重制模具镶块结构基准尺寸进行优化处理，保证各方向的垂直度，利用逆向后待重制模具镶块加工基准面信息，建立待重制模具镶块加工基准坐标系。图10为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中逆向设计重制模具镶块的加工基准面和加工基准坐标系的示意图，其中，a为逆向设计待重制模具镶块X方向加工基准面；b为逆向设计待重制模具镶块Y方向加工基准面；c为逆向设计待重制模具镶块Z方向加工基准面；d为逆向设计待重制模具镶块重新建立的加工基准坐标系。

(5)为了保证待重制模具镶块一次性达到使用要求，在根据扫描数据设计待重制模具镶块新加工数据时，一方面要考虑对钳工手工修复区域进行改造补偿，另一方面要对待重制模具镶块磨损比较严重的区域进行加量补偿；扫描后点云表面光顺平滑、曲率连续，即为点云质量可以满足型面质量要求，可以满足编程加工需求，可以采用点云直接加工；对于点云质量不能满足上述型面质量要求时，进行待重制模具镶块新加工数据设计时，将待重制模具镶块扫描点云作为依据，在CATIA中采用逆向设计待重制模具镶块型面，采用“JION”命令检查整张逆向后待重制模具镶块面片的缝隙小于等于0.03mm、型面公差控制在±0.02mm以内时，即为满足型面质量要求；对不够大的点云要考虑补充型面延伸放大，一般按理论边界向外延伸15～20mm，以保证加工完全，最终形成待重制模具镶块的新型面加工数据。图11为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的型面按理论边界向外延伸的示意图，其中，a为待重制模具镶块需要加工型面的理论边界；b为待重制模具镶块按理论边界向外延伸的型面；c待重制模具镶块的基准以外的结构型面。

(6)待重制模具镶块新加工数据设计时，在CATIA中根据点云数据对轮廓、孔位、孔径数据进行提取。对于扫描的待重制模具镶块上有修边、翻边和冲圆孔或异形孔刃口的，修边、翻边轮廓按扫描点云连接成线，生成轮廓线，并对轮廓线的光顺度进行改造优化处理；冲孔孔径按原有理论数值，孔位按扫描点云位置精度优化到小数点后一位；螺钉孔属于过孔，扫描位置和理论位置偏差在±0.3mm以内，即可利用理论位置；为保证安装精度，待重制模具镶块的安装销孔都采用扩大或更换位置的修改方案，销孔位置精度优化到小数点后一位，最终形成待重制模具镶块的新轮廓加工数据。

(7)按照逆向设计完成的待重制模具镶块新型面、新轮廓加工数据，基准以外的结构面按理论二维图纸重新建立在待重制模具镶块新加工数据的三维几何数据中，最终设计完成待重制模具镶块新实体加工数据用于编程加工。图12为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中逆向设计待重制模具镶块的新型面、新轮廓加工数据，其中，a为待重制模具镶块设计优化后的轮廓；b为待重制模具镶块设计优化后的点云型面；c为待重制模具镶块在设计优化后的点云型面基础上延伸的型面；d为待重制模具镶块的螺钉孔和销孔孔位。图13为本发明所述的一种扫描重制模具镶块设计新加工数据的方法中待重制模具镶块的最终设计完成的新实体加工数据。