反求工程设计.pptx

第7章反求工程设计7.1概述反求工程包括设计反求、工艺反求、材料反求和管理反求等各个方面。它以先进产品的实物、软件（图样、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计的理论方法、生产工程学、材料科学和有关专业知识，进行系统地分析研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的新产品。

反求工程的次序是：
●首先进行反求分析；
●然后进行反求设计。

进行反求分析时，针对反求对象的不同形式实物、软件或影像，应采用不同的方法。

(1)对实物为机器设备的反求，可用实测手段获得所需参数和性能、材料、尺寸等。(2)对软件（如图样）的反求，可直接分析了解产品和各部件的尺寸、结构和材料，但掌握使用性能和工艺，则要通过试制和试验。

(3)对影像（如图片、照片）的反求，可用透视法与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系，用机器与人或已知参照物对比，出几个绝对尺寸，推算其它尺寸。

(4)对材料和工艺的反求，则都需要通过试制和试验的方法才能解决。在以上充分分析的基础上，才能进行不同的反求设计。作为一种逆向思维的工作方式，反求工程技术与传统的产品正向设计方法不同，它是根据已经存在的产品或零件原型来构造产品的工程设计模型或概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的再设计。

传统的产品开发过程遵从正向工程（或正向设计）的思维进行，是从收集市场需求信息着手，按照“产品功能描述（产品规格及预期目标）、产品概念设计、产品总体设计及详细的零部件设计、制定生产工艺流程、设计制造工夹具、模具等工装、零部加工及装配、产品检验及性能测试”这样的步骤开展工作，是从未知到已知、从抽象到具体的过程。而反求工程则是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物、原理、功能、三维重构再设计”框架模型为工作过程，其中，最主要的任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或CAD模型。一方面为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面则为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务。在反求工程中，由离散的数字化点到CAD模型的建立是一个复杂的设计推理和数据加工过程。一般产品的正向设计与反求工程设计的的基本过程如图7-1所示。经过多年来的应用实践表明，反求工程具有如下特点:
(1)可以使企业快速响应市场，大大缩短产品的设计、开发及上市周期，加快产品的更新换代速度，降低企业开发新产品的成本与风险。
(2)适合于单件、小批量、形状不规则的零件的制造，特别是模具的制造。
(3)对于设计与制造技术相对落后的国家和地区，反求工程是快速改变其落后状况，提高设计与制造水平的好方法。基于产品的技术引进涉及产品的消化、吸收、仿制、改进、生产经营管理和市场营销等多个方面，它们组成了一个完整的系统。反求工程就是对这个系统进行分析和研究的一门专门技术。(3)加工制造及功能检验阶段
这个阶段的工作是根据零件的加工方法不同，制定出相应的加工工艺。
例如，有的零件CAD模型可直接通过快速原型制造得到样件原型；有的CAD模型可直接经CAM软件生成NC数控代码，到加工中心或其它数控设备上加工出该零件；有的需要采用冲压成形工艺(如汽车覆盖件)，利用成形模具进行批量生产等等。
最后，还要对加工出的零件功能进行检验，如果不合格，则要重新进行再设计和再加工、检验，直到合格为止。
加工制造阶段可称为反求工程的下游应用阶段，由于零件加工制造的手段具有多样性，与不同加工方法相对应的集成反求工程系统是不同的。反求工程作为一种现代设计方法和理念，已在工程中得到较好应用，目前主要表现在以下方面：
(1)在缺乏二维设计图纸或者原始设计参数情况下，需要将实物零件转化为计算机表达的CAD模型，以便充分利用现有的计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助制造(CAM)等先进技术，进行再创新设计。
(2)有些零件有较高的美学、空气动力学要求，难以在计算机上直接造型。设计时往往需要首先制作黏土或油泥的比例模型，然后进行各种实验，如风洞实验、水池实验等，一旦外形确定，就需要使用反求工程技术将其转化为CAD模型。
(3)一些零件可能需要经过多次修改，如在模具制造中，经常需要通过反复试冲和修改模具型面，方可得到最终符合要求的模具。反求工程便成为制造-检验-修正-建模-制造这一环节中重要的快速建模手段。(4)在生物医学工程领域，采用反求工程技术，摆脱原来的以手工或者按标准制定为主的落后制造方法。通过定制人工关节和人工骨骼，保证重构的人工骨骼在植入人体后无不良影响。
如在牙齿矫正中，根据个人制作牙模，然后转化为CAD模型，经过有限元计算矫正方案，大大提高矫正成功率和效率。
通过建立数字化人体几何模型，可以根据个人定制特种服装，如宇航服、头盔等。
(5)应用反求工程技术，还可以对工艺