反求工程及快速原型制造.pptx

课程介绍该课程是偏机类专业的一门拓展课，是面向从事产品开发技术人员岗位的职业技术技能学习课程。为学生创新设计、利用先进手段开展机械设计和制造打下良好的基础。主要内容：一 反求工程的分析技术 功能分析与方案设计、反求对象材料的分析、产品造型的分 析与设计、精度的设计与分析、工艺与装配以及反求工程中的测试问题 二 反求工程设计的基本方法 软件反求设计法、影像反求设计法、实物反求设计法 三 快速原型制造技术的认知 快速原型制造技术的原理、工作过程、应用及发展趋势 四 几种典型的快速成型工艺反反求求工工程程快快速速原原型型制制造造第一章 概述1.1 正向工程概述1.2 反求工程概述1.3 反求工程的研究内容1.4 反求工程的研究特点1.5 反求工程的设计程序1.1 正向工程概述强调怎么做？强调怎么做？正向工程开发流程1）产品规划 在对产品进行充分调查研究和分析的前提下，进一步确定产品所应具有的功能和各方面的约束条件。形成设计任务书。2）方案设计 功能分析提出解决办法方案汇总可行性分析最佳方案3）结构与技术设计 产生总装配草图及部件装配草图（运动学、动力学等分析计算，并进行零件校核）4）产品制造 加工工艺 检验 装配关系1.2 反求工程概述我我国国引引进进的的产产品品如如何何深深入入研研究究、消消化化、吸吸收收这这些些先先进进技技术术，探探索索引引进进产产品品中中的的关关键键技技术术，在在此此基基础础上上改改进进、创创新新、开开发发出出符符合合我我国国国国情情的的先进产品，形成自己的技术体系。先进产品，形成自己的技术体系。反求工程技术产生的背景反求工程技术产生的背景背景之背景之一一n反求思维在工程中的应用源远流长，而提出这反求思维在工程中的应用源远流长，而提出这种术语并作为一门学问去研究，则是种术语并作为一门学问去研究，则是6060年代初年代初出现的出现的n日本在日本在6060年代初提出科技立国方针：一代引进、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、四代占领国际市二代国产化、三代改进出口、四代占领国际市场场 n6060年代中期的口号是年代中期的口号是“第一台引进，第二台国第一台引进，第二台国产化，第三台出口产化，第三台出口”复杂产品（如飞机、汽车等主模型）型复杂产品（如飞机、汽车等主模型）型面构成复杂，现阶段必须制造出实物原面构成复杂，现阶段必须制造出实物原型，在实物原型的基础上开展开发。型，在实物原型的基础上开展开发。反求工程技术产生的背景背景之背景之二二概念设计概念设计效果图效果图油泥模型油泥模型风洞试验风洞试验修改修改模型定型模型定型数字化测量数字化测量模型重构模型重构制造模型制造模型符合空气动符合空气动力学性能的力学性能的流线性流线性汽车仪表板开发流程概念设计效果图汽车仪表板开发流程油泥模汽车仪表板开发流程测量汽车仪表板开发流程点云数据汽车仪表板开发流程 CAD模型汽车仪表板开发流程15 最终产品汽车仪表板开发流程反求工程的定义反求工程的定义n广义定义广义定义：针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和：针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它是以先进产品设备的应用技术的组合。它是以先进产品设备的实物、软件实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或（图纸、程序、技术文件等）或影像影像（图片、照片等）（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探材料学和有关专业知识进行系统深入的分析和研究，探索其关键技术，进而索其关键技术，进而开发出同类的先进产品开发出同类的先进产品。它是通过综合运用设计人员的工程设计经验、知识和创新性思维，对已有产品进行解剖、消化吸收和再创造的过程，是对对已有产品进行解剖、消化吸收和再创造的过程，是对已有设计的再设计已有设计的再设计。n包括：设计包括：设计反求（几何、材料）、反求（几何、材料）、工艺工艺反求等反求等 n狭义定义狭义定义：针对实物样件的几何形状反求的：针对实物样件的几何形状反求的“实物反求实物反求工程工程”，即根据实物模型的坐标，即根据实物模型的坐标测量数据测量数据，通过实物数，通过实物数字化技术和模型重建技术将实物模型转化为字化技术和模型重建技术将实物模型转化为数字化模型数字化模型，还原实物模型中包含的材料、工艺、形状等诸多方面的还原实物模型中包含的材料、工艺、形状等诸多方面的原始设计意图的过程，而后进行分析、加工等处理。原始设计意图的过程，而后进行分析、加工等处理。n包括：几何形状的反求包括：几何形状的反求 n正正向向工工程程：（正正向向设设计计）是是根根据据市市场场需需求求，提提出出目目标标和和技技术术要求，进行功能设计，变为产品要求，进行功能设计，变为产品n市场需求，设计要求市场需求，设计要求设计师的创造性活动设计师的创造性活动产品产品n怎么做怎么做n反反求求工工程程：从从已已知知事事物物的的有有关关信信息息，去去寻寻求求这这些些信信息息的的科科学学性性、技技术术性性、先先进进性性、经经济济性性、合合理理性性、国国产产化化的的可可能能性性等等等等，再再回回溯溯这这些些信信息息的的科科学学依依据据，即即充充分分消消化化与与吸吸收收，更更重重要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造要的是在此基础上进行改进、挖潜和再创造n已知事物已知事物消化、再创造消化、再创造市场竞争的新产品市场竞争的新产品n为什么这样做为什么这样做 反求工程与正向工程反求工程与正向工程反求工程一般可分为反求工程一般可分为应用、消化和创新应用、消化和创新三个阶段三个阶段:(1)(1)应用阶段应用阶段一般只考虑购买国外先进的机器设备；一般只考虑购买国外先进的机器设备；(2)(2)消化阶段消化阶段则在引进国外先进产品时进行深入的分析研则在引进国外先进产品时进行深入的分析研究，以科学的理论和先进的测试设备对其性能进行研究，究，以科学的理论和先进的测试设备对其性能进行研究，这一阶段的主要目的是仿制引进的先进设备或产品；这一阶段的主要目的是仿制引进的先进设备或产品；(3)(3)创新阶段创新阶段是在综合消化引进技术的基础上利用各种设是在综合消化引进技术的基础上利用各种设计制造手段，对原有技术进行改进、创新，以求设计、制计制造手段，对原有技术进行改进、创新，以求设计、制造出在技术性能等方面更好、市场竞争能力更强的产品。造出在技术性能等方面更好、市场竞争能力更强的产品。1.3 反求工程的研究内容 引进技术中包括产品的研究与发展、生产制造工程、管引进技术中包括产品的研究与发展、生产制造工程、管理和市场等方面的问题，它们组成完整的系统，反求工程理和市场等方面的问题，它们组成完整的系统，反求工程应该包含对整个系统的分析。应该包含对整个系统的分析。着重讨论反设计的问题，也就是从已有产品或技术进行着重讨论反设计的问题，也就是从已有产品或技术进行分析研究，掌握其功能原理、参数、尺寸、材料和结构，分析研究，掌握其功能原理、参数、尺寸、材料和结构，特别是关键技术，在此基础上进行仿制或再设计，开发出特别是关键技术，在此基础上进行仿制或再设计，开发出先进产品。这也可称之为先进产品。这也可称之为反求设计法反求设计法或或二次设计法二次设计法。设计反求的目的是根据设计思维规律，研究反求对象的设计反求的目的是根据设计思维规律，研究反求对象的设计思想系统的构成、特点和内在联系。设计思想系统的构成、特点和内在联系。具体研究内容包括：具体研究内容包括：（1 1）探索产品设计的指导思想）探索产品设计的指导思想（2 2）原理方案的分析）原理方案的分析（3 3）结构分析）结构分析（4 4）形体尺寸）形体尺寸（5 5）精度分配）精度分配（6 6）材料分析）材料分析（7 7）工作性能分析）工作性能分析（8 8）造型设计分析）造型设计分析（9 9）工艺分析）工艺分析（1010）使用维护分析）使用维护分析（1111）包装技术）包装技术1.4 反求工程的研究特点（1 1）反求工程的理论与方法基础）反求工程的理论与方法基础 要进行反求工程分析，必须运用现代设计理论和方法（系要进行反求工程分析，必须运用现代设计理论和方法（系统工程、价值工程、优化工程、工业美学、相似理论等），同统工程、价值工程、优化工程、工业美学、相似理论等），同时要深入掌握基础理论（数学、力学、材料学、机、液、光及时要深入掌握基础理论（数学、力学、材料学、机、液、光及电子技术等）与有关专业的理论和知识。电子技术等）与有关专业的理论和知识。要掌握材料的机械性能和成分及产品各种工作性能的测试要掌握材料的机械性能和成分及产品各种工作性能的测试方法和手段，并运用计算机等先进工具提高计算、测试、数据方法和手段，并运用计算机等先进工具提高计算、测试、数据管理和分析等工作的质量和效率。管理和分析等工作的质量和效率。（2 2）了解有关产品及技术的发展动向了解有关产品及技术的发展动向 为了更好地对先进产品进行反求分析，必须了解有关产品为了更好地对先进产品进行反求分析，必须了解有关产品的技术发展动向。的技术发展动向。（3 3）深入分析研究，掌握关键技术深入分析研究，掌握关键技术 对研究对象进行全面的反求分析，其中最重要的是掌握其对研究对象进行全面的反求分析，其中最重要的是掌握其关键技术（关键技术（know howknow how）。关键技术涉及到功能、结构、工艺、）。关键技术涉及到功能、结构、工艺、材料等方面，掌握关键技术对提高产品的水平将起决定性作用。材料等方面，掌握关键技术对提高产品的水平将起决定性作用。1.4 反求工程的设计程序反求工程的基本流程可以分为以下三个阶段：反求工程的基本流程可以分为以下三个阶段：分析阶段分析阶段再设计阶段再设计阶段反求产品的制造阶段反求产品的制造阶段1.1.反求分析阶段反求分析阶段 相对于一般设计，反求设计首先应突出相对于一般设计，反求设计首先应突出“求求”的环节。通的环节。通过反求分析，要求对反求对象从功能、原理方案、零部件结构过反求分析，要求对反求对象从功能、原理方案、零部件结构尺寸、材料性能、加工装配工艺等有全面深入的了解，明确其尺寸、材料性能、加工装配工艺等有全面深入的了解，明确其关键功能和关键技术，对设计中的特点和不足之处也应作出必关键功能和关键技术，对设计中的特点和不足之处也应作出必要的评估。要的评估。2.2.再设计阶段再设计阶段（1 1）测绘仿制）测绘仿制（2 2）变参数设计）变参数设计（3 3）适应型设计）适应型设计（4 4）开发型设计）开发型设计3.3.反求产品的制造阶段反求产品的制造阶段 根据产品的设计要求和实际特点选用合适的产品制根据产品的设计要求和实际特点选用合适的产品制造手段，完成产品的生产制造，然后采用一定的检测手造手段，完成产品的生产制造，然后采用一定的检测手段对反求产品进行结构和功能检测。如果不满足设计要段对反求产品进行结构和功能检测。如果不满足设计要求可以返回分析阶段或再设计阶段进行必要的修改和再求可以返回分析阶段或再设计阶段进行必要的修改和再设计。设计。快速原型制造快速原型制造