实物反求设计在产品设计中的实际运用-.ppt

实物反求物反求创新新设计在在产品品设计中的中的实际运用运用L.H.M 1一般产品设计程序通常要经过产品规划方案方案设计技术设计施工设计验证改进设计等几个阶段；2实物反求设计的特点 实物反求设计是以产品实物为依据，对产品的功能原理、设计参数、尺寸、材料、结构、工艺装配、包装使用等进行分析研究，研制开发出与原型产品相同或相似的新产品。这是一个从认识产品到再现产品或创造性开发产品的过程 3实物反求设计程序通常要经过准备阶段原型实物性能测试功能原理分析设计思想反求分解绘制草图测量并确定尺寸及公差4材料及技术条件的反求工艺分析审查装配图、标准化、工艺评价反求产品方案、技术设计试制相同或相类似产品试验、反馈完成产品5反求分析实物反求设计需要全面分析大量同类产品，以便取长补短，进行综合。在反求过程中，要触类旁通，举一反三，迸发出各种创造性的新的设计思想。6实物反求的准备过程 1.广泛收集国内外同广泛收集国内外同类产类产品的品的设计设计、使用、使用、试试验验、研究和生、研究和生产产技技术术等方面的等方面的资资料，通料，通过过分分析比析比较较，了解同，了解同类产类产品及其主要部件的品及其主要部件的结结构、构、性能参数、技性能参数、技术术水平、生水平、生产产水平和水平和发发展展趋势趋势。同同时还应对时还应对国内企国内企业业（或本企（或本企业业）进进行行调查调查，了解生了解生产产条件、生条件、生产设备产设备、技、技术术水平、工水平、工艺艺水平、管理水平及原有水平、管理水平及原有产产品等方面的情况，品等方面的情况，以确定是否具以确定是否具备备引引进进及及进进行反求行反求设计设计的条件。的条件。72.2.技技术术准准备备 主要是收集有关反求主要是收集有关反求对对象的象的资资料并加以消化料并加以消化 ;3.3.收集有关分解、收集有关分解、测测量、制量、制图图等方面的方法、等方面的方法、资资料和料和标标准，主要包括：反求准，主要包括：反求实实物的分解与装配方法物的分解与装配方法;零部件零部件尺寸及公差的尺寸及公差的测测量方法量方法 ;标标准准资资料料;典型零件的典型零件的测测量方量方法法;其中，其中，标标准准资资料在料在测绘过测绘过程中是一种十分重要的参考程中是一种十分重要的参考资资料，通料，通过过它可它可对对各国各国产产品的品种、品的品种、规规格、格、质质量和技量和技术术水平有水平有较较深入的了解。深入的了解。8实物的功能分析和性能分析 产产品的用途或所具有的特定工作能力称品的用途或所具有的特定工作能力称为产为产品品的功能。的功能。实实物的功能分析通常是将其物的功能分析通常是将其总总功能分解成若干功能分解成若干简单简单的功能元，即将的功能元，即将产产品所需完成的工品所需完成的工艺动艺动作作过过程程进进行分解，用若干个行分解，用若干个执执行机构来完成分解行机构来完成分解所得的所得的执执行行动动作，再作，再进进行行组组合，即可合，即可获获得得产产品品运运动动方案的多种解。在方案的多种解。在实实物的功能分析物的功能分析过过程中，程中，可明确其各部分的作用和可明确其各部分的作用和设计设计原理，原理，对对原原设计设计有有较较深入的理解，深入的理解，为实为实物反求打好物反求打好坚实坚实的基的基础础。9实物的性能测试 在对样机分解前，需对其进行详细的性能测试，通常有运转性能、整机性能、寿命、可靠性等，测试项目可视具体情况而定。除进行实际测试外，对关键零部件从理论上进行分析计算，为自行设计积累资料。10零部件的测绘与分析实物的分解在实物反求过程中，必须对样机进行分解，以便准确而方便地进行零件尺寸的测量、表面状况的分析及制定技术要求。11实物分解时一般要遵循以下基本原则 1.遵循能遵循能“恢复原机恢复原机”的原的原则则，即拆完后能按，即拆完后能按原原样样装配起来。装配起来。2.分解的零部件按机器的分解的零部件按机器的组组成成进进行行编编号，并有号，并有专专人保管。人保管。3.拆后不易拆后不易调调整复位的零件（如刻度整复位的零件（如刻度盘盘、游、游标标等）、等）、过过盈配合的零件和一些不可拆盈配合的零件和一些不可拆连连接，接，一般不一般不进进行分解。行分解。4.分解分解过过程中要做好分解程中要做好分解记录记录。特。特别别要注意要注意记记录难录难拆的零件和有装拆技巧的零件的分解拆的零件和有装拆技巧的零件的分解过过程，以减少恢复原机的困程，以减少恢复原机的困难难。5.尽量不解剖、少解剖、晚解剖。尽量不解剖、少解剖、晚解剖。12实物分解的一般步骤如下 1.拍照并拍照并绘绘制外制外轮轮廓廓图图，并在其上，并在其上标标注相注相应应的的尺寸。主要有尺寸。主要有总总体尺寸（体尺寸（实实物物长长、宽宽、高三、高三个方向的最大尺寸）、安装尺寸（即部件与个方向的最大尺寸）、安装尺寸（即部件与其它机件或整机安装其它机件或整机安装时时的相关尺寸）、运的相关尺寸）、运动动零件极限尺寸（即在外部暴露着的运零件极限尺寸（即在外部暴露着的运动动件的件的极限尺寸和位置的极限尺寸和位置的记载记载）等）等 ；2.将机器分解成各部件。将机器分解成各部件。为为了了记录记录整个整个实实物及物及各部件的各部件的组组成、零件的相成、零件的相应应位置和位置和传动传动关系，关系，在拆卸前，在拆卸前，应应先画出装配先画出装配结结构示意构示意图图。且在。且在拆卸拆卸过过程中程中应应不断改正和不断改正和补补充，特充，特别别要注意要注意零件的作用和装配关系。零件的作用和装配关系。133.将机器分解成各部件。为了记录整个实物及各部件的组成、零件的相应位置和传动关系，在拆卸前，应先画出装配结构示意图。且在拆卸过程中应不断改正和补充，特别要注意零件的作用和装配关系。14测绘的一般方法虽然被测零件的结构形状千差万别，在产品中所起的作用也各不相同，但通常将其分为一般零件（主要指箱体、支架、轴、盘套类零件）、传动零件（主要指带轮、链轮、齿轮、蜗杆蜗轮等）、标准件（螺栓、螺母、垫圈、键、销等）和标准部件（减速器、联轴器、轴承等）。测绘时要基本按比例画出零件草图，然后标注测量尺寸。15测量尺寸时要注意以下问题：1.必必须须正确使用正确使用测测量工具、量工具、仪仪器。器。2.测测量零件上的一般尺寸（如未加工的表面尺量零件上的一般尺寸（如未加工的表面尺寸）寸）时时，应应将所将所测测尺寸数尺寸数值值按按标标准化数列准化数列进进行行圆圆整。在整。在测测量零件的重要相量零件的重要相对对位置尺寸位置尺寸（如孔（如孔间间距等）距等）时时，应应使用精密量具，并使用精密量具，并对对所所测测尺寸尺寸进进行必要的行必要的计计算、核算、核对对，不，不应应随意随意圆圆整。整。3.对对于零件于零件标标准化的准化的结结构（如构（如锥锥度、螺度、螺纹纹、退、退刀槽、刀槽、键键槽、倒角、槽、倒角、圆圆角等），角等），应应将将测测得的得的数数值值按按标标准取准取为标为标准准值值。164.对对具有配合关系的零件，其配合表面的基本具有配合关系的零件，其配合表面的基本尺寸尺寸应应取得一致，并按公差配合取得一致，并按公差配合标标准准查查出偏出偏差差值值予以予以标标注。注。5.测测量具有复量具有复杂杂形面的零件（如汽形面的零件（如汽轮轮机叶片、机叶片、凸凸轮轮廓廓线线等）等）时时，要，要边测边测量量边边画放大画放大图图，以，以检查测检查测量中出量中出现现的的问题问题，及，及时时修正修正测测量量结结果。果。6.对对于零件上磨于零件上磨损损或或损损坏部分的坏部分的结结构形状和尺构形状和尺寸，寸，应应参考与其相参考与其相邻邻的零件形状和相的零件形状和相应应尺寸尺寸或有关技或有关技术资术资料料给给予确定。予确定。7.有些不能直接有些不能直接测测量到的尺寸，要根据量到的尺寸，要根据产产品性品性能、技能、技术术要求、工作范要求、工作范围围等条件，通等条件，通过过分析分析计计算求出来。算求出来。17实测尺寸数据的处理 实测尺寸不等于原设计尺寸，需要从实测尺寸推论出原设计尺寸。假设所测的零件尺寸均为合格尺寸，则实测值一定是图样上规定的公差范围内的某一数值。即零件的制造误差与测量误差之和必定小于或等于给定的公差。根据概率统计原理，零件尺寸的制造误差与测量误差的概率分布服从正态分布规律，尺寸误差位于公差中值的概率最大，这是处理实测数据的基础。18零件技术条件的反求 零件技术条件的确定，直接影响零件的制造、部件的装配和整机的工作性能。19尺寸公差的确定 在反求设计中，零件的公差是不能测量的，故尺寸公差只能通过反求设计来解决。由于实测值是知道的，基本尺寸可以计算出来，因此二者的差值是可求的，再由二者的差值查阅公差表，并根据基本尺寸选择精度，按二者差值小于或等于所对应公差的一半的原则，最后确定出公差的精度等级和对应的公差值。20形位公差的确定 零件的几何形状及位置精度对机械产品的性能有很大的影响，一般零件都要求在零件图上标注出形位公差，形位公差的选用和确定可参考国标 它规定了标准的公差值和系数，为形位公差值的选用和确定提供了条件。21具体选用形位公差时应考虑以下原则：1.1.确定同一要素上的形位公差确定同一要素上的形位公差值时值时，形状公差，形状公差值应值应小于小于位置公差位置公差值值。如要求平行的两个表面，其平面度公差。如要求平行的两个表面，其平面度公差值应值应小于平行度公差小于平行度公差值值。2.2.圆圆柱柱类类零件的形状公差零件的形状公差值值（轴线轴线的直的直线线度除外），一度除外），一般情况下般情况下应应小于其尺寸公差小于其尺寸公差值值。3.3.形位公差形位公差值值与尺寸公差与尺寸公差值值相适相适应应。4.4.形位公差形位公差值值与表面粗糙度与表面粗糙度值值相适相适应应。5.5.选择选择形位公差形位公差时时，应对应对各种加工方法出各种加工方法出现现的的误误差范差范围围有一个大概的了解，以便根据零件加工及装有一个大概的了解，以便根据零件加工及装夹夹情况提情况提出不同的形位公差要求。出不同的形位公差要求。6.6.参照参照验证过验证过的的实实例，采用与例，采用与现场现场生生产产的同的同类类型型产产品品图图样样或或测绘样图进测绘样图进行行对对比的方法来比的方法来选择选择形位公差。形位公差。22表面粗糙度值的确定 通常机械零件的表面粗糙度值可用粗糙度仪较准确地测量出来，再根据零件的功能、实测值、加工方法，参照国家标准，选择出合理的表面粗糙度。23零件材料的确定 零件材料的选择直接影响到零件的强度、刚度、寿命、可靠性等指标，故材料的选择是机械创新设计中的重要问题。材料的成分分析 材料的成分分析是指确定材料中的化学成分 24材料分析可通过以下手段 1.1.火花火花鉴别鉴别法根据材料与砂法根据材料与砂轮轮磨削后磨削后产产生的火花定性判生的火花定性判别别材料的成分。材料的成分。2.2.音音质质判判别别法根据敲法根据敲击击材料声音的清脆不同，判材料声音的清脆不同，判别别材料材料的成分。的成分。3.3.原子原子发发射光射光谱谱分析法可通分析法可通过过几毫克至几十毫克的粉末几毫克至几十毫克的粉末对对材料材料进进行定量分析。行定量分析。4.4.红红外光外光谱谱分析法分析法该该方法多用于橡胶、塑料等非金属材方法多用于橡胶、塑料等非金属材料的成分分析。料的成分分析。5.5.化学成分分析法化学成分分析法该该方法是金属材料的常用定量分析法。方法是金属材料的常用定量分析法。可根据分析可根据分析结结果从有关手册上果从有关手册上查查取材料的牌号。取材料的牌号。256.微探微探针针分析法分析法该该方法是最近方法是最近发发展起来的材料展起来的材料表面成分的分析方法，利用表面成分的分析方法，利用电电子探子探针针、离子、离子探探针针等等仪仪器器对对材料的表面材料的表面进进行定性分析或定行定性分析或定量分析。量分析。7.材料的材料的组织结组织结构分析材料的构分析材料的组织结组织结构是指材构是指材料的宏料的宏观组织结观组织结构和微构和微观组织结观组织结构。构。进进行材行材料的宏料的宏观组织结观组织结构分析构分析时时，可用放大，可用放大镜观镜观察察材料的晶粒大小、淬火硬材料的晶粒大小、淬火硬层层的分布、的分布、缩缩孔缺孔缺陷等情况。利用陷等情况。利用显显微微镜镜可可观观察材料的微察材料的微观组观组织结织结构。构。26材料的工艺分析材料的工艺分析是指材料的成形方法。最常见的工艺有铸造、锻造、挤压、焊接、机加工以及热处理等。27热处理及表面处理的确定 在确定零件在确定零件热处热处理等技理等技术术要求要求时时，一般，一般应应设设法法对实对实物有关物有关这这方面的原始技方面的原始技术术条件（如条件（如硬度等）硬度等）进进行行识别测识别测定，在定，在获获得得实测资实测资料的料的基基础础上，参照下述各点，合理上，参照下述各点，合理选择选择。1.零件的零件的热处热处理要求是与零件的材料密切相关理要求是与零件的材料密切相关的。的。2.对对零件是否提出零件是否提出热处热处理要求，主要考理要求，主要考虑虑零件零件的作用和的作用和对对零件的零件的设计设计要求。要求。3.对对零件是否提出化学零件是否提出化学热处热处理和表面理和表面热处热处理的理的要求，主要根据零件的功用和使用条件要求，主要根据零件的功用和使用条件对对零零件的要求而定，如渗碳、件的要求而定，如渗碳、镀铬镀铬等。等。28关键零件的反求设计 实实物易于仿造，但其中必有一些关物易于仿造，但其中必有一些关键键零件，也零件，也就是生就是生产产商要控制的技商要控制的技术术。这这些关些关键键零件是反零件是反求的重点，也是求的重点，也是难难点。在点。在进进行行实实物反求物反求设计时设计时，要找出要找出这这些关些关键键零件。不同的机械零件。不同的机械设备设备，其关，其关键键零件也不同。零件也不同。对对机械中的关机械中的关键键零件的反求成功，技零件的反求成功，技术术上就有上就有突破，就会有突破，就会有创创新。一般情况下，关新。一般情况下，关键键零件的零件的反求都需要反求都需要较较深的深的专门专门知知识识和技和技术术。29