【正文】 第一篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)認(rèn)知大全淺談機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的反求設(shè)計(jì)摘要：介紹了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中反求設(shè)計(jì)的定義、反求對(duì)象的分析內(nèi)容及反求設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，并詳細(xì)說(shuō)明三種反求設(shè)計(jì)的內(nèi)容和具體方法。關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計(jì) 反求設(shè)計(jì) 反求對(duì)象 反求工程反求設(shè)計(jì)(也稱(chēng)逆向設(shè)計(jì))是設(shè)計(jì)人員以先進(jìn)設(shè)備的軟件(圖樣、程序、技術(shù)文件)、影像(圖片、照片等)和實(shí)物作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法、人機(jī)工程學(xué)等有關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出同類(lèi)的先進(jìn)產(chǎn)品的過(guò)程。1 對(duì)反求對(duì)象的分析在進(jìn)行反求設(shè)計(jì)前，首先要對(duì)反求設(shè)計(jì)的對(duì)象(全文簡(jiǎn)稱(chēng)反求對(duì)象)進(jìn)行分析。1．1 對(duì)反求對(duì)象的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和功能原理的分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想決定了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，深入分析并掌握產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是分析了解整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提。充分了解反求對(duì)象的功能有助于對(duì)產(chǎn)品原理方案的分析、理解和掌握，且有可能在進(jìn)行反求設(shè)計(jì)時(shí)得到基于原產(chǎn)品而又高于原產(chǎn)品的原理方案。1．2 對(duì)反求對(duì)象材料的分析對(duì)反求對(duì)象材料的分析包括了材料成分的分析、材料組織結(jié)構(gòu)的分析和材料的性能檢測(cè)幾大部分。反求對(duì)象材料分析的過(guò)程如下：圖1反求對(duì)象材料分析的過(guò)程在對(duì)反求對(duì)象進(jìn)行材料分析時(shí)，要充分考慮到材料表面的改性處理技術(shù)。1．3 對(duì)反求對(duì)象的工藝和裝配的分析反求設(shè)計(jì)和反求工藝是相互聯(lián)系的，缺一不可。在缺乏制造原型產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)備與先進(jìn)工藝方法和未掌握某些技術(shù)技巧的情況下，對(duì)反求對(duì)象進(jìn)行工藝分析通常采用以下幾種常用的方法。(1)采用反判法編制工藝規(guī)程。以零件的技術(shù)要求如尺寸精度、形位公差、表面質(zhì)量等為依據(jù)，查明設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，分析關(guān)鍵工藝，優(yōu)選加工工藝方案，并依次由后向前遞推加工工序，編制工藝規(guī)程。(2)改進(jìn)工藝方案，保證引進(jìn)技術(shù)的原設(shè)計(jì)要求。在保證引進(jìn)技術(shù)的設(shè)計(jì)要求和功能的前提條件下，局部地改進(jìn)某些實(shí)現(xiàn)較為困難的工藝方案。(3)用曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)法反求工藝參數(shù)。先將需分析的產(chǎn)品的性能指標(biāo)或工藝參數(shù)建立第一參照系，以實(shí)際條件建立第二參照系，根據(jù)已知點(diǎn)或某些特殊點(diǎn)把工藝參數(shù)及其有關(guān)的量與性能的關(guān)系擬合出一條曲線(xiàn)，并按曲線(xiàn)的規(guī)律適當(dāng)拓寬，從曲線(xiàn)中找出相對(duì)于第一參照系性能指標(biāo)的工藝參數(shù)，即是需求的工藝參數(shù)。(4)材料國(guó)產(chǎn)化，局部改進(jìn)原型結(jié)構(gòu)以適應(yīng)工藝水平。由于材料以及工藝對(duì)加工方法的選擇起決定性作用，所以，在無(wú)法保證使用原產(chǎn)品的制造材料時(shí)，或在使用原產(chǎn)品的制造材料后，工藝水平不能滿(mǎn)足要求的情況下，可以使用國(guó)產(chǎn)化材料，以適應(yīng)當(dāng)前的工藝水平。對(duì)反求對(duì)象進(jìn)行裝配分析，應(yīng)主要考慮：用什么裝配工藝來(lái)保證產(chǎn)品的性能要求，能否將原產(chǎn)品的若干個(gè)零件組合成一個(gè)部件，如何提高裝配速度等。1．4 對(duì)反求對(duì)象精度的分析產(chǎn)品的精度直接影響到產(chǎn)品的性能，對(duì)反求對(duì)象精度的分析包括了對(duì)反求對(duì)象形體尺寸的確定、精度的分配等內(nèi)容。在確定形體尺寸時(shí)，根據(jù)反求對(duì)象軟件、影像或?qū)嵨锏牟煌x用的反求方法也有所不同。若是實(shí)物反求，則可通過(guò)常用的測(cè)量設(shè)備(如萬(wàn)能量具、投影儀、坐標(biāo)機(jī)等)對(duì)產(chǎn)品直接進(jìn)行測(cè)量，以確定形體尺寸；若是軟件反求和影像反求，則可采用參照物對(duì)比法，利用透視成像的原理和作圖技術(shù)并結(jié)合人機(jī)工程學(xué)和相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)分析計(jì)算來(lái)確定形體尺寸。在進(jìn)行精度的分配時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品的精度指標(biāo)及總的技術(shù)條件、產(chǎn)品的工作原理圖，并且綜合考慮生產(chǎn)技術(shù)水平、產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，按以下步驟進(jìn)行：明確產(chǎn)品的精度指標(biāo)；綜合考慮理論誤差和原理誤差，進(jìn)行產(chǎn)品工作原理設(shè)計(jì)和安排總體布局；在完成草圖設(shè)計(jì)后，找出全部的誤差源，進(jìn)行總的精度計(jì)算；編寫(xiě)技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，確定精度；在產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)的全過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)所作的精度分配進(jìn)行調(diào)整、修改。1．5 對(duì)反求對(duì)象造型的分析產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合的綜合性技術(shù)。其主要目的是運(yùn)用工業(yè)美學(xué)、產(chǎn)品造型原理、人機(jī)工程學(xué)原理等對(duì)產(chǎn)品的外形造型、色彩設(shè)計(jì)等進(jìn)行分析，以提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和舒適方便程度。例如，在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，就要充分考慮到數(shù)控系統(tǒng)的顯示器的布局問(wèn)題，圖形和漢字顯示問(wèn)題，數(shù)控系統(tǒng)操作面板的造型和色彩問(wèn)題，各個(gè)功能操作按鍵的造型、色彩、布局及操作的方便性問(wèn)題等等。1．6 對(duì)反求對(duì)象系列化與模塊化的分析分析反求對(duì)象時(shí)，要考慮到所引進(jìn)的產(chǎn)品是否已經(jīng)系列化，是否為系列型譜中的一個(gè)，在系列型譜中是否具有代表性，產(chǎn)品的模塊化程度如何等具體問(wèn)題，使得在設(shè)計(jì)制造時(shí)少走彎路，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，生產(chǎn)出多品種、多規(guī)格、通用化較強(qiáng)的產(chǎn)品，從而提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。反求設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容與方法2．1 軟件反求設(shè)計(jì)法軟件反求設(shè)計(jì)法是以產(chǎn)品的樣本資料、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品規(guī)范以及與設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)制造有關(guān)的技術(shù)資料和技術(shù)文件等為研究對(duì)象的反求工程技術(shù)。軟件反求設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)對(duì)所引進(jìn)的如上所述的技術(shù)軟件的分析、研究，提高本國(guó)在該產(chǎn)品技術(shù)上的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造能力。軟件反求設(shè)計(jì)的組成如圖2所示。圖2 軟件反求設(shè)計(jì)的內(nèi)容2．2 影像反求設(shè)計(jì)法影像反求設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品照片、圖片、影視畫(huà)面等參考資料為對(duì)象來(lái)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的。其內(nèi)容見(jiàn)圖3。在運(yùn)用影像反求設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)時(shí)，由于研究對(duì)象主要是產(chǎn)品的外觀圖片、畫(huà)面、影像等，很難甚至無(wú)法了解到產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求工程技術(shù)人員必須掌握相應(yīng)的理論和分析方法，如中心投影規(guī)律，透視變換和透視投影，透視圖的形成原理、色彩、陰影等相關(guān)知識(shí)。影像反求設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟：廣泛地收集參考資料；多方面分析、研究參考資料；設(shè)計(jì)產(chǎn)品的方案；評(píng)價(jià)方案；設(shè)計(jì)反求技術(shù)。圖3 影像反求設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2．3 實(shí)物反求設(shè)計(jì)法實(shí)物反求設(shè)計(jì)法的研究對(duì)象為引進(jìn)的比較先進(jìn)的設(shè)備或產(chǎn)品實(shí)物，其目的是通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、材料、工藝裝配等進(jìn)行分析研究，研制開(kāi)發(fā)出與被分析產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)等方面相似的產(chǎn)品。實(shí)物反求設(shè)計(jì)是一個(gè)認(rèn)識(shí)產(chǎn)品—再現(xiàn)產(chǎn)品—超越原產(chǎn)品的過(guò)程。實(shí)物反求可分為對(duì)整個(gè)設(shè)備的反求(即整機(jī)反求)、對(duì)組成機(jī)器的部件的反求(即部件反求)和對(duì)機(jī)器零件的反求(即零件反求)三個(gè)組成部分。實(shí)物反求設(shè)計(jì)的過(guò)程如圖4所示。圖4 實(shí)物反求設(shè)計(jì)法的過(guò)程實(shí)物反求設(shè)計(jì)法一般是通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或激光掃描機(jī)等先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取復(fù)雜零件的三維數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用反求軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)處理，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)一線(xiàn)一面的CAD三維模型設(shè)計(jì)。所以，軟件反求設(shè)計(jì)法主要包含兩項(xiàng)內(nèi)容，一是實(shí)物模型表面數(shù)據(jù)點(diǎn)的獲取，即數(shù)字化技術(shù)，二是曲面造型技術(shù)。結(jié)語(yǔ)反求技術(shù)與NC加工技術(shù)相結(jié)合稱(chēng)之為反求工程。目前常用的方法是實(shí)物反求設(shè)計(jì)法即針對(duì)現(xiàn)有工件(樣品或模型)利用3D數(shù)字化測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確、快速地量取輪廓坐標(biāo)值，并加以建構(gòu)曲面，對(duì)曲面進(jìn)行編輯、修改后，傳到CAD~CAM系統(tǒng)，再由CAM所產(chǎn)生刀具的NC加工路徑送至CNC加工制作所需模具，或者送到快速成型機(jī)(Rapid Prototyping)將樣品模型制作出來(lái)。反求工程技術(shù)為快速設(shè)計(jì)和制造提供了很好的技術(shù)支持，它已經(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡(jiǎn)潔的途徑之一。參考文獻(xiàn)[1][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[2][M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[3][M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[4][M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.第二篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)小廣