您好,欢迎访问三一刀客
当前位置:首页 > 建筑/环境 > 设计及方案 > 反求工程及反求设计讲稿
反求工程&反求设计现代设计方法主讲人:郑超强赵荣目录ContentsPage反求设计的研究对象常用的测量方法与建模应用实例什么是反求工程?WhatisReverseEngineering?为什么要进行反求?WhyshouldwedoRE?怎么进行反求设计?HowtomakeaReversedesign?PartASONY收音机本田摩托车CRH反求工程?什么是反求工程?WhatisReverseEngineering?反求工程出现和发展的时代背景•二战结束后,日本国内一片狼藉,经济萧条,国民经济生产总值仅为英国的1/29,法国的1/38,落后于欧美等强国20~30年。然而,仅仅经过短短10~20年时间的建设,日本一跃成为仅次于美国的世界第二经济强国。•日本在60年代初提出科技立国方针:“一代引进,二代国产化,三代改进出口,四代占领国际市场”,其中在汽车、电子、光学设备和家电等行业上最突出。为要国产化的改进,迫切需要对别国产品进行消化、吸收、改进和挖潜。•这使得日本节省了2/3的研究时间和9/10的研究经费。•日本是一个会“偷”的国家!PartASONY收音机本田摩托车CRH反求工程?什么是反求工程?WhatisReverseEngineering?Example•中国高铁的技术来源于德国、日本和法国、加拿大,但根据中国的国情和道路状况又在其基础上进行了一定的创新,形成了中国独特的高铁技术。•中国巨牛无比的山寨,山寨为什么成不了潮流?•中国是一个制造业大国,但还算不上一个制造业强国。•引进→消化→吸收→创新反求工程:是消化、吸收、先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合,它以先进产品实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象,应用现代设计理论和方法、生产工程学、材料学及相关专业知识,对其进行系统的分析与研究,探索并掌握其关键技术,进而开发出新产品。Definition:反求工程从引进到创新的三个阶段:应用阶段——知其然消化阶段——知其所以然吸收创新阶段——二次设计反求工程PartB传统设计VS反求设计反求设计优势反求工程?为什么要进行反求?WhyshouldwedoRE?•传统设计过程如图(a)所示,传统设计是通过工程师的创造性劳动,将一个事先并不知道的事物变为人类需求的产品。为此,工程师首先要根据市场需求,提出目标和技术要求,再进行功能设计,创造新方案,在经过一系列的设计活动之后,得到预期的新产品。概括地说,传统设计是由未知到已知、由想象到现实的过程,回答的是“怎么做?”的问题。传统设计VS反求设计•反求设计过程反求设计则是从已知事物的有关信息(包括实物、技术资料文件、照片、广告、情报等)出发,去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性等,并充分消化和吸收,在此基础上进行改进和再创造。图(b)为反求设计过程示意图,回答的是“为什么要这样做?”的问题。传统设计VS反求设计传统设计VS反求设计•小结传统设计过程是一个主动的创造性活动,而反求设计过程则是一种高起点的、先被动后主动的创造性活动。一个先进成熟的产品,凝集着设计者的智慧和技术,要在吃透、消化原设计的基础上设计出更强竞争力的创新产品,别有一番难度,所以说反求设计并非传统设计的简单逆过程。1.快速建立新产品的数据化模型反求设计的优势2.显著提高新产品技术水平3.彻底改变新产品传统制造工艺方法4.缩短新产品研发周期5.实现异地(远地)制造或虚拟制造6.实现快速模具制造(RT)7.快速制造出复杂物体三维模型利用坐标测量仪器对原产品进行实际测量,快速建立起新产品的原始数据模型,为快速原形制造提供数据来源。坐标数据采集是反求工程中的第一环节,是数据处理、模型重建的基础。常用的测量方法有机械坐标测量法、激光线扫描、光栅法及层切法等。在对原产品原理、结构、材料、精度、使用维护分析的基础上,采用价值工程、人机工程学、相似理论、精度设计、动态设计和可靠性设计等现代优化设计工具对其进行改进和提高,以制造出更好的产品来。因此,反求工程技术有助于企业迅速消化吸收和改进提高国内外先进技术,确保企业自身在同行业中新产品的技术水平优势。反求工程集成制造系统综合运用了CAD/CAE、数控、伺服驱动、激光和材料等先进技术,可在没有传统制造工具的情况下,在短时间内制造出几何形状复杂的物体。快速响应制造是21世纪对制造业更具影响的技术之一。追求完美与个性化的消费需求使产品品种多样化,企业间的竞争不再只是质量与成本的竞争,更重要的是产品上市时间的竞争。采用反求技术可避免走自行开发中不可避免的许多弯路,从而大大缩短新产品的开发周期,为企业快速占领市场创造有利条件。将反求工程与快速原形制造相结合,利用互联网或局域网将三维物体数据方便地读入、传输,实现异地(远地)制造或虚拟制造。PartC反求工程一般步骤反求设计具体内容怎么进行反求设计?HowtomakeaReversedesign?反求工程步骤Step1零件原形的数字化通常采用三维坐标测量仪(CMM)或激光扫描仪等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。Step3零件原形CAD模型的重建Step4重建CAD模型的检验与修正Step2从测量数据中提取零件原形的几何特征按测量数据的几何属性对其进行分割,采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具有的设计与加工特征。将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合,并通过各表面片的求交与拼接获取零件原形表面的CAD模型。采用根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要,对不满足要求者重复以上过程,直至达到零件的逆向工程设计要求。分层制造,逐层叠加产品设计的指导思想分析原理方案的分析材料分析反求设计的内容结构分析形体尺寸分析精度分配分析工作性能分析反求设计内容(1)产品设计的指导思想分析了解产品设计的指导思想是分析产品设计的重要前提,是明确反求设计要求的关键。不同时期的产品在设计指导思想方面是不同的,并与社会的发展及科技发展水平密切相关。在产品设计早期,人们往往是从完善功能、扩展功能、降低成本方面开发产品,但随着社会的发展,人民生活水平的提高,在保证功能的前提下,产品的精美造型、工作生活的舒适性等也成为设计人员追求的目标.要分析一个产品,首先要从产品的设计指导思想入手。它决定了产品的设计方案,深入分析并掌握其指导思想是分析了解整个产品设计的前提。了解反求对象的功能将有助于对产品设计方案的分析、理解和掌握,才有可能在进行反求设计时,得到优于原产品的设计方案。反求设计内容(2)功能原理方案分析各种产品都是按照一定的要求设计的,而满足一定要求的产品,可能有多种不同的形式。所以产品的功能目标是产品设计的核心问题,不同的目标可引出不同的原理方案。例如设计一个夹紧装置时,如果把功能目标定在机械手段上,则可能设计出螺旋夹紧、凸轮夹紧、连杆结构夹紧、斜面夹紧等原理方案。如果把功能目标扩大,则可能出现液压、气动、电磁夹紧等原理方案。充分了解反求对象的功能有助于对产品原理方案的分析、理解和掌握,也才有可能在进行反求设计时得到基于原产品而又高于原产品的原理方案,这也是反求工程技术的精髓所在。尼龙丝割草机的设计理念由来:有杂技演员用鞭子“切纸”和“切烟头”的情景启发了人们用高速度的软物体抽切草的可能性。达到了将草与根基分离的目的。反求设计内容(3)零部件结构分析结构设计不仅仅是原理方案的具体化过程,还必须要考虑许多细节,而细节的总和就是质量。因此,零、部件结构分析时除了要考虑提高产品性能(提高强度、刚度、精度、寿命,减少磨损,降低噪声等),还要考虑工艺、装配、美观、成本、安全、环保等诸多方面的要求和限制。(4)零部件形体尺寸分析根据拥有反求对象的资料(实物、软件或影像)的不同,在确定反求对象形状尺寸时,所选用的方法也有所不同。若是实物反求,则可对产品直接进行测量;若是软件或影像反求,则可采用参照物对比法、利用透视成像原理和作图技术,并结合人机工程学和相关的专业知识,通过分析计算确定其形状尺寸。对于具有复杂曲线曲面的零件,则要采用一些先进的测绘手段及测绘仪器方可实现。(5)精度分析精度是衡量反求对象性能的重要指标之一,也直接影响产品的成本。零件尺寸易于获得,但尺寸精度却难以确定,这也是反求设计中的难点之一。合理分析设计零件精度及其分配关系,对提高产品的装配精度、机械性能,降低产品成本至关重要。eg.极值法、封闭环、尺寸链、增减环、封闭环上下偏差完全互换法、大数互换法(6)材料分析同一零件采用不同的材料及材料处理方式,对零件的功能、加工工艺、使用性能有着重要影响。探求原设计零件材料的化学成分、结构和表面处理情况,可以使用表面观测、化学分析、金相检验等分析方法。物理试验可以测定材料的各种物理性能和主要的力学性能,确定材料牌号及热处理方式。立足本国资源,必要时选择适用的国产材料替代。替代原则是优先满足力学及物理性能,其次满足化学成分的要求,参照其它同类产品,确定替代材料的牌号及技术条件。eg.材料成分不一样性能也不一样低碳钢因塑性好可作冷冲压的零件高碳钢硬度高可作切削工具含合金元素高的不锈钢、耐热钢具有特殊性能eg.热处理不同,材料内部组织不同,性能也不同高速钢经退火处理后硬度不高,可加工成各种形状高速钢成形后经淬火回火处理,其硬度高耐磨性好,可作切削工具反求设计内容(7)工作性能分析针对产品的工作特点及其主要性能(强度、刚度、精度或寿命等)进行试验测定、反计算和深入的分析,掌握其设计准则和设计规范。在分析产品的运动特性、力学特性过程中,建立合理的数学模型,进行静态、动态的全面分析。例如,某机床厂与法国Vernier公司合作,开发生产DB420型工作台不升降铣键床。(8)造型设计分析60年代开始,出现了工业设计这门新兴设计技术,现在全国高校里也很热门的一个专业。内在质量——实用性(结构、性能、寿命)外观质量——美观性(形态、色彩、装饰)舒适方便程度——舒适性(人机系统协调)eg.书桌的高度适合人体的坐姿、机床上的各种旋钮手柄等必须置于操作员上手范围内、从早期的马氏汽车到现在的流线型汽车、龙门数控钻床反求设计内容(9)工艺分析在反求工程技术中,反求设计与反求工艺是相互联系,缺一不可的。在某些情况下,反求工程中工艺问题比设计问题更难处理,因此,在缺乏制造原型产品的先进设备与先进工艺方法和未掌握某些特殊技术的条件下,对反求工程中的工艺问题的处理就显得尤为重要。通常采用的方法有反叛法编制工艺;改进工艺方案,保证原设计的要求;曲线对应法反求工艺参数;材料国产化,局部改进原型结构以适应工艺水平(10)对产品的维护与管理分析分析产品的维护与管理方式,了解重要零、部件及易损的零、部件,有助于维修、改进设计和创新设计。Takingabreak,willberightback!PartD实物反求软件反求反求工程?反求设计研究对象影像反求实物反求顾名思义,实物反求是在已有实物条件下,通过试验、测绘和详细分折,研制开发出与原型产品相同或相似的新产品。实物反求过程是一个认识产品、再现产品或创造性地开发产品的过程,其中包括功能反求、性能反求、方案、结构、材质、精度、使用规范等众多方面的反求。反求工程不仅要研究同行的先进技术,而且还要了解竞争对手的水平和动向,如美国著名的寇明斯发动机公司为了了解我国柴油机的水平,就曾引进我国的135系列柴油机进行了反求研究,从他们对其轴瓦材料和工艺分析的研究报告来看,似乎已经完全掌握了该柴油机的技术秘密。只有运用反求技术才能更好的消化国外的先进技术。实物反求设计的分类•1整机反求•2部件反求•3零件反求实物反求设计的特点•1.具有形象直观的实物,有利于形象思维•2.可对产品或设备的性能、材料等内容直接进行测试与分析,以获得详细的设计资料•3.可对产品或设备的尺寸直接进行测试与分析,以获得重要的尺寸设计资料•4.目的是反求仿制时,缩短了设计周期,提高了产品的生产起点与速度•5.仿制产品与引进产品有可比性,有利于提高产品的质量•
本文标题:反求工程及反求设计讲稿
链接地址:https://www.111doc.com/doc-145693 .html