反求设计及应用

反求设计及其应用 1反求设计概述

技术引进是促进民族经济高速增长的战略措施。要取得最佳技术和经济效益,必须对引进技术进行深入研究、消化理解和创新,开发出先进产品,形成自已的技术体系。

反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的组合。反求工程包括设计反求、工艺反求、管理反求等各个方面。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和方法,进行系统地分析研究,探索掌握其关键技术,进而开发出同类产品。反求工程首先要进行反求分析,针对反求对象的不同形式———实物、软件或影像,采用不同的方法。实物如机器设备的反求,可用实测手段获得所需参数和性能、材料、尺寸等;软件如图样等可直接分析了解产品及各部分的尺寸、结构和材料,但掌握使用性能和工艺,则要通过试制和试验;影像可用透视法与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系,与已知参照物对比,求出几个绝对尺寸,推算其他尺寸。材料和工艺等都需通过试制和试验才能解决。在以上充分分析的基础上,才能进行不同的反求设计。

2反求设计的过程

2.1实物反求设计的一般过程

①准备工作。广泛了解国内外同类产品的结构、性能、产品的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势,以确定是否具备引进价值。

根据反求工程设计的项目分析、产品水平、市场预测、用户要求、发展前景和经济效益,写出可行性分析报告。在收集的技术资料中,结构说明书、维修手册、标准资料是最重要的。

②功能分析。对实物进行功能分析,找出相应的功能载体和工作原理。

③实物性能测试。包括整机性能、运转性能、动态特性、寿命、可靠性等。测试时要把实际测试与理论计算结合起来。

④实物分解。分解工作必须保证能恢复原样。不可拆连接一般不分解,尽量不解剖或少解剖。一般先拍照并绘制外廓图,注明总体尺寸、安装尺寸和运动极限尺寸等,然后将机器分解成各个部件。拆卸前画出装配结构示意图,在拆卸过程中不断修正,注意零件的作用和相互关系。再将部件分解为零件,归类记数,编号保管。

⑤测绘零件。完成零件工作图、部件装配图和机器总装图。 2.2软件反求工程设计的一般进程 ①准备工作。与实物反求设计相似。

②反求原理方案。分析引进的软件资料,分析其成品的工作可靠性和能否达到技术要求。原理方案的科学性、技术和经济方面的可行性、生产率的合理性和先进性、使用维护的方便性、零部件的加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等都要考虑。

③反求结构方案。分析资料,探求其结构要素的新颖性,新材料、新工艺的特点,先进技术的应用及如何创造性地满足结构设计原理如:等强度原理、合理力流原理、变形协调原理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理及稳定性原理等。

2.3影像反求设计的一般进程 ①准备工作。与实物反求设计相似。

②确定基本尺寸。根据影像形成原理分析确定影像中能反映的各种尺寸。影像多数为透视图,在掌握透视变换和透视投影的基础上,根据影像资料做出透视图,从而初定产品的外形尺寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。

③功能原理分析。根据外部尺寸和结构特征,分析产品的功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等,初步确定功能载体和工作原理。

④结构分析。根据技术人员的知识和经验,确定具体结构。观察图片等影像资料分辨材

料,进行强度、刚度、稳定性等的分析计算。作出反求方案设计,进行评审。

⑤技术设计。根据评审方案,完成技术设计。 3不同反求对象的分析特点

①实物反求。实物是指原产品的实际设备和零部件。实物反求的对象最具体,具有较好的分析条件。实物反求时,先对有关产品进行外观分析和性能试验。在功能分析、原理方案分析的基础上,按部件、组件、零件分解及测量,求得零件的材料、结构、形状、尺寸和零件之间的装配关系,分析零件的加工工艺和精度要求。通过全面反求,掌握原产品的关键技术,改进其存在的问题。

②软件反求。软件指产品图纸、技术资料文件、产品样本及说明书等。通过软件反求,一般可知产品的功能、原理方案和结构组成。若有零件图,则可详细了解零件的材料、尺寸和精度。有些情况下,只有进行零件的性能计算和模拟试验才能确定某些因素。

③影像反求。根据图片、影视画面等影像资料,进行产品反求,称为影像反求。通过影像资料得到的设计信息量最少,反求难度最大,要求设计者具有较丰富的设计实践经验。影像反求,首先要根据产品的工作要求,分析其功能和原理方案。影像反求时,产品结构和材料的分析往往要根据其外部已知信息,参照功能和工作原理进行推理。为了得到较准确的形体尺寸,需要采用透视图原理,求出各尺寸之间的比例,然后用参照物对比法确定待求尺寸,参照物可以是已知尺寸的人、物或景。

4反求设计中的计算机辅助技术

在反求设计中应用计算机辅助技术,可以大大减少人工劳动,有效缩短设计和制造周期。尤其是将自动测量、重构CAD模型、自动成型和数控加工结合起来,用于三维实体造型的设计与反求,更能够体现现代化设计和加工技术的优越性。

①三维实体的数据测取与处理。为反求三维实体的物理模型,经常采用的仪器设备是三坐标测量仪、坐标扫描仪、激光扫描仪或3D数字仪等。通过测取实物表面的形状和尺寸数据,将实体的物理模型转化为数字数据,再将这些数据交由数字处理系统,利用计算机辅助技术,通过对数据的编辑、处理及修补,就能方便地在计算机中建立三维实体的CAD几何模型,并允许对所获得的CAD几何模型进行适当的修改。

②三维实体的再造。计算机辅助技术允许利用已获得的三维实体CAD几何模型,通过对数据进行刀具轨迹编辑,自动生成NC轨迹,交由

NC机床实行数控机械加工。若生成的是STL 文件,则可将信号输入到快速自动成型机,进行原型制造。

事实上,在计算机、三坐标测量仪、数控加工及成型设备之间建立网络连接,数据与信号的传输就更快捷、更迅速。

5反求工程的研究特点及趋势

在进行反求工程分析过程中,除了要求设计人员具有基础理论(如数学、力学等)和有关专业理论知识外,还需掌握系统工程、价值工程、优化设计、工业造型、相似理论、人机工程学等现代设计理论和方法,同时还要求能及时跟踪国际上相关产品的技术发展动向,准确地把握该类产品在设计和生产制造中的关键技术,以期对研究对象始终能给予全面的了解和把握。

反求工程是一门开拓性、综合性和实用性很强的技术。国内外已有大量成功的经验可以学习和借鉴,但目前还很少有这方面的系统论著,多数散于各行业的案例或设计资料中,另外很多国内外研究单位和企业也不愿将其反求技术公开,这无疑会给此项技术的发展和推广带来一定的因难。但应该看到反求工程技术是一门新兴交叉学科的分支,正如各种高新技术的发展规律一样,技术与其解密技术是相互发展促进的。就当前科技发展的现状而言,解密技术是一薄弱环节,而反求技术作为解密技术的重要组成部分,正是适应这一形势而产生的。