《反求工程技术.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《反求工程技术.pptx（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、10.1 反求工程的基本概念 反设计：反设计：是从已知事物的有关信息(包括硬件、软件、照片、广告、情报等)去寻求这些信息的科学性、技术性，先进性、经济性、合理性、国产化的可能性等，要回溯这些信息的科学依据，即充分消化和吸收，而更重要本质是在此基础上要改进、挖潜进行再创造。一、反设计和正设计一、反设计和正设计第1页/共49页正设计目的正设计目的 关键要解答关键要解答“为什么要这样做为什么要这样做?”，即已，即已知目标后，要探索和掌握这种目标的设计者知目标后，要探索和掌握这种目标的设计者是如何一步一步实现的，反求别人脑袋里是是如何一步一步实现的，反求别人脑袋里是怎样想、怎样做的，要摸清设计意图、所
2、用怎样想、怎样做的，要摸清设计意图、所用技术、关键和设计理论与方法。技术、关键和设计理论与方法。关键要解答关键要解答“怎么做怎么做?”，即设计任务提出，即设计任务提出后，怎样实现和达到预定目标。后，怎样实现和达到预定目标。反设计目的反设计目的第2页/共49页二、反求工程定义二、反求工程定义 它以先进产品或设备的实物、软件（图它以先进产品或设备的实物、软件（图纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照纸、程序、技术文件等）或影像（图片、照片等）作为研究对象，应用现代设计理论与片等）作为研究对象，应用现代设计理论与方法、生产工程学、材料学和有关专业知识方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析
3、和研究，探索掌握其关键技术，进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品，是针对消化吸进而开发出同类的先进产品，是针对消化吸收先进技术的一系列方法和应用技术的组合。收先进技术的一系列方法和应用技术的组合。第3页/共49页三、反求工程的一般步骤三、反求工程的一般步骤 引进技术的应用过程。引进技术的应用过程。引进技术的消化过程。引进技术的消化过程。引进技术的创新过程。引进技术的创新过程。第4页/共49页四、传统设计与反求设计四、传统设计与反求设计1、传统设计、传统设计传统设计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。市场需求分析、设计要求等工
4、程师的一系列创造性活动设计成果传统设计过程第5页/共49页2、反求设计、反求设计反求设计反求设计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。已知一个确定的事物（实物、图片、技术资料）一系列消化、吸收、再创造活动设计成果反求设计过程第6页/共49页五、反求工程技术优点五、反求工程技术优点 快速建立新产品的数据化模型。显著提高新产品技术水平。彻底改变新产品传统制造工艺方法。第7页/共49页 缩短新产品研发周期。实现异地制造或虚拟制造。实现快速模具制造。快速制造出复杂
5、物体三维模型。第8页/共49页10.2 反求工程的相关内容一、反求工程的设计程序一、反求工程的设计程序（l）反求分析对反求对象从功能、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，明确其关键功能和关键技术，对设计特点和不足之处作出必要的评估。（2）反求设计在反求分析的基础上可进行测绘仿制、变参数设计、适应性设计或开发性设计。（3）反求工程的设计程序第9页/共49页反求工程的设计程序第10页/共49页二、反求工程技术的研究内容二、反求工程技术的研究内容 产品设计的指导思想分析。材料分析。功能原理方案分析。零、部件结构分析。第11页/共49页 工艺分析。工作性能分析。对产品的
6、维护与管理进行分析。零、部件形体尺寸分析。精度分析。外观造型分析。第12页/共49页三、反求设计对象类型三、反求设计对象类型1)实物反求。2)软件反求。3)影像反求。第13页/共49页实物反求定义：定义：是在已有实物条件下，通过试验、测绘和详细分析，研制开发出与原型产品相同或相似的新产品。实物反求测绘中的几个关键问题实物反求测绘中的几个关键问题 尺寸、精度问题 曲线和曲面拟合问题 无损检测问题 测绘后对关键问题的分析和反设计问题第14页/共49页实物反求设计过程 第15页/共49页1）具有形象直观的实物；2）对产品性能、功能、材料等直接进行测试分析，获得详细的产品技术资料；3）对产品各组成部分
7、的尺寸直接进行测试分析，获得产品的尺寸参数；4）仿制产品起点高，步伐大，设计周期可大大缩短；5）实物样品与新产品之间有可比性，有利于提高新产品开发的质量。实物反求设计法有如下特点：实物反求设计法有如下特点：第16页/共49页软件反求定义：定义：泛指产品样本资料、产品标准、产品规范、以及与设计、研制、生产制造有关的技术资料和技术文件。软件反求设计具有如下特点：软件反求设计具有如下特点：抽象性 严密性 技术性 综合性 创造性第17页/共49页软件反求设计的一般内容 第18页/共49页影像反求定义：定义：既无实物，有无技术软件，仅有产品照片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等，设计信息量少，基于这
8、些信息来构思、想象开发新产品。第19页/共49页影像反求设计的主要内容 第20页/共49页1）广泛地收集参考资料；）广泛地收集参考资料；2）对参考资料进行多方面的分析、研究；）对参考资料进行多方面的分析、研究；3）产品的方案设计；）产品的方案设计；4）方案评价；）方案评价；5）反求技术设计。）反求技术设计。影像反求设计法进行设计分析的基本步影像反求设计法进行设计分析的基本步骤如下：骤如下：第21页/共49页四、实施反求工程应注意的一些问题和建议四、实施反求工程应注意的一些问题和建议 1）要注意反求与试验相结合。反求工程的应用需要新要注意反求与试验相结合。反求工程的应用需要新理论、新方法的指导以
9、减少设计的盲目性；但在解决理论、新方法的指导以减少设计的盲目性；但在解决产品定型问题时必须通过定量的试验来考证；产品定型问题时必须通过定量的试验来考证；2）反求工程技术的应用必须以反求对象为样本，深入反求工程技术的应用必须以反求对象为样本，深入了解设计的技术内涵和技术原理，要掌握问题的实质；了解设计的技术内涵和技术原理，要掌握问题的实质；3）应用反求工程必须目标明确；应用反求工程必须目标明确；4）应用反求工程时，必须综合运用各种现代设计理论、应用反求工程时，必须综合运用各种现代设计理论、技术和手段；技术和手段；5）应用反求工程时要注意引进和创新相结合。应用反求工程时要注意引进和创新相结合。第2
10、2页/共49页10.3 反求工程实例第23页/共49页实例一：车模三维数控加工技术第24页/共49页主要内容对象数字化（Object Digitization）对象的模型重构（Object Modeling）对象分析（Object Analysis）仿真（Simulation）数控加工（NC Manufacturing）第25页/共49页一、对象数字化（Object Digitization）l接触式测量 三坐标测量 l非接触式测量 激光扫描 激光三角测量 工业CT 自动切层扫描第26页/共49页三坐标测量接触式测量的不足之处接触式测量的不足之处:l l 接触式测量，测量速度慢。接触式测量，测
11、量速度慢。l l 探头半径进行补偿，导致修探头半径进行补偿，导致修正误差。正误差。l l 对车模表面分片测量，点云对车模表面分片测量，点云片多而乱，重复点云片较多，片多而乱，重复点云片较多，后续处理麻烦。后续处理麻烦。l l 丢失了某些测头达不到的细丢失了某些测头达不到的细节数据。节数据。第27页/共49页三坐标测量的点云第28页/共49页3d scanner replica 1000 型激光扫描仪 非接触式测量主要有以下优点非接触式测量主要有以下优点:l l 非接触式测量，测量速度非常快。非接触式测量，测量速度非常快。l l 无需测头补偿。无需测头补偿。l l 不容易损伤物体表面。不容易损伤
12、物体表面。l l 数据点密集，能很好地测量到变数据点密集，能很好地测量到变面尖角、凹位等复杂轮廓数据。面尖角、凹位等复杂轮廓数据。第29页/共49页激光扫描的点云数据第30页/共49页二、对象的模型重构（Object Modeling）l噪声过滤l数据分区l三角网格划分l曲面重构l曲面编辑建立拓扑关系，然后通过高斯曲率等其它标准进行判定。采用基于面的数据区域分割方法。由初始三角形的边界开始，向未剖分区域逐 步扩展边界环形成新的三角，直至三角网格覆盖整张曲面。采用NURBS曲面重构。对于重构好的各块曲面片，进行剪切、过渡、拼 合等操作形成一个整的汽车模型。第31页/共49页 重构的汽车模型（软件
13、重构的汽车模型（软件ImagewareImageware）原始车模原始车模第32页/共49页三、工艺分析（Process Analysis）粗加工 等高轮廓铣 半精加工 分层轮廓铣 精加工 固定轴曲面轮廓铣 第33页/共49页粗加工刀轨路径 切削层深2mm 留余量1mm 刀具:D8立铣刀 半精加工刀轨路径 切削层深1mm 留余量0.25mm 刀具:D8立铣刀 精加工刀轨路径 刀具:D8球头铣刀 UG 生成G 代码及轨迹验证第34页/共49页四、仿真（Simulation）毛坯尺寸：300*105*80刀具：D8立铣刀（粗、半精加工）D8球头铣刀（精加工）软件:UG第35页/共49页 半精加工刀
14、轨仿真 精加工刀轨仿真 粗加工刀轨仿真粗加工刀轨仿真第36页/共49页仿真加工的车模 重构的车模重构的车模第37页/共49页五、数控加工（NC Manufacturing）n n加工设备：简易三轴数控立铣床简易三轴数控立铣床XH0825XH0825n n车模零件材料：合金铝合金铝Y-12Y-12n n毛坯尺寸：300*105*80300*105*80n n刀具：D8D8立铣刀（粗、半精加工）立铣刀（粗、半精加工）D8D8球头铣刀（精加工）球头铣刀（精加工）第38页/共49页试切第39页/共49页半精加工半精加工 分层轮廓铣分层轮廓铣 粗加工粗加工 等高轮廓铣等高轮廓铣精加工精加工 固定轴曲面轮
15、廓铣固定轴曲面轮廓铣第40页/共49页成 品第41页/共49页 仿真加工的车模 数控加工的车模数控加工的车模第42页/共49页 原始车模 数控加工的车模数控加工的车模第43页/共49页 以国外的先进泥泵以国外的先进泥泵实体为参照物，应用反实体为参照物，应用反求设计的思想方法，在求设计的思想方法，在MasterCAM平台上建平台上建立了泥泵叶轮的三维模立了泥泵叶轮的三维模型，为实际设计叶轮提型，为实际设计叶轮提供了直观的参考；在合供了直观的参考；在合理选择切削用量的前提理选择切削用量的前提下，进行了叶轮的加工下，进行了叶轮的加工仿真，为叶轮的制造提仿真，为叶轮的制造提供了直接的评价供了直接的评价
16、实例二：疏浚泥泵叶轮的反求设计及加工仿真实例二：疏浚泥泵叶轮的反求设计及加工仿真 第44页/共49页主叶片的部分实测离散点主叶片的部分实测离散点 副叶片的测量点云副叶片的测量点云 第45页/共49页MasterCAMMasterCAM下的叶轮点云下的叶轮点云 MasterCAMMasterCAM实现的叶轮虚拟模型实现的叶轮虚拟模型 主叶片背面的加工刀轨主叶片背面的加工刀轨 主叶片背面的仿真粗铣加工过程及结果主叶片背面的仿真粗铣加工过程及结果 第46页/共49页副叶轮的毛坯确定及铣削刀轨副叶轮的毛坯确定及铣削刀轨 副叶轮仿真加工过程及结果副叶轮仿真加工过程及结果 应用反求设计的思想方法，实现了一
17、个有代表性的零件的应用反求设计的思想方法，实现了一个有代表性的零件的反求设计过程，得到了虚拟的样机，并由此获得了设计过程中反求设计过程，得到了虚拟的样机，并由此获得了设计过程中设计对象结构的直接经验，通过加工仿真，直接预见了加工的设计对象结构的直接经验，通过加工仿真，直接预见了加工的结果，为实际样机的设计制造提供了很好的借鉴和事前评价，结果，为实际样机的设计制造提供了很好的借鉴和事前评价，在此虚拟模型的基础上，还可以进一步进行固液两相流场的数在此虚拟模型的基础上，还可以进一步进行固液两相流场的数值计算，预测和分析叶轮的流体力学性能情况等，这些对工程值计算，预测和分析叶轮的流体力学性能情况等，这些对工程应用都是很有意义的。应用都是很有意义的。第47页/共49页Thank you for your attention!谢谢出席，欢迎指正!第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页