反求工程設(shè)計(jì)課件

第7章反求工程設(shè)計(jì)ⅦReverseEngineeringDesign第7章反求工程設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介

反求工程設(shè)計(jì)是一種十分有用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。它是針對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù)的系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的綜合的一項(xiàng)新技術(shù)。

本章主要介紹了如下方面內(nèi)容：■反求工程與反求設(shè)計(jì)的概念及特點(diǎn)■

反求工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及原理■相似理論及相似設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介■

反求工程的原理與方法7.1概述7.1.1反求工程與反求設(shè)計(jì)的概念

反求工程（ReverseEngineering，簡(jiǎn)稱(chēng)RE）也稱(chēng)逆向工程，它是針對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù)的系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的綜合的一項(xiàng)新技術(shù)。

這一新技術(shù)，它以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法、生產(chǎn)工程學(xué)、材料科學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)其已有新技術(shù)進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，而應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和仿真制造的一種并行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)。為此而發(fā)展出的反求工程設(shè)計(jì)（或稱(chēng)反求設(shè)計(jì)），也就成為一種十分有用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，反求工程設(shè)計(jì)就是在沒(méi)有圖紙或圖紙不完全以及沒(méi)有CAD模型的情況下，按照已有零件的模型（稱(chēng)為零件原形），利用各種數(shù)字化技術(shù)及CAD技術(shù)重新構(gòu)造原形――CAD模型的過(guò)程。

(2)對(duì)軟件如圖樣的反求，可直接分析了解產(chǎn)品和各部件的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，但掌握使用性能和工藝，則要通過(guò)試制和試驗(yàn)。(3)對(duì)影像（如圖片、照片）的反求，可用透視法與解析法求出主要尺寸間的大小相對(duì)關(guān)系，用機(jī)器與人或已知參照物對(duì)比，出幾個(gè)絕對(duì)尺寸，推算其它尺寸。(4)對(duì)材料和工藝的反求，則都需要通過(guò)試制和試驗(yàn)的方法才能解決。在以上充分分析的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行不同的反求設(shè)計(jì)。

作為一種逆向思維的工作方式，反求工程技術(shù)與傳統(tǒng)的產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)方法不同，它是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品或零件原型來(lái)構(gòu)造產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)模型或概念模型，在此基礎(chǔ)上對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對(duì)已有設(shè)計(jì)的再設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程遵從正向工程（或正向設(shè)計(jì)）的思維進(jìn)行，是從收集市場(chǎng)需求信息著手，按照“產(chǎn)品功能描述（產(chǎn)品規(guī)格及預(yù)期目標(biāo)）、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)及詳細(xì)的零部件設(shè)計(jì)、制定生產(chǎn)工藝流程、設(shè)計(jì)制造工夾具、模具等工裝、零部加工及裝配、產(chǎn)品檢驗(yàn)及性能測(cè)試”這樣的步驟開(kāi)展工作，是從未知到已知、從抽象到具體的過(guò)程。

而反求工程則是按照產(chǎn)品引進(jìn)、消化、吸收與創(chuàng)新的思路，以“實(shí)物、原理、功能、三維重構(gòu)再設(shè)計(jì)”框架模型為工作過(guò)程，其中，最主要的任務(wù)是將原始物理模型轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)概念或CAD模型。一方面為提高工程設(shè)計(jì)、加工、分析的質(zhì)量和效率提供充足的信息，另一方面則為充分利用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)對(duì)已有的產(chǎn)品進(jìn)行再創(chuàng)新工程服務(wù)。

正向工程與反求工程過(guò)程兩者比較，最本質(zhì)的區(qū)別在于：

正向工程是由抽象的較高層次概念或獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)渡到設(shè)計(jì)的物理實(shí)現(xiàn)，從設(shè)計(jì)概念至CAD模型具有一個(gè)明確的過(guò)程。而反求工程是基于一個(gè)實(shí)物原型來(lái)構(gòu)造它的設(shè)計(jì)概念，并且通過(guò)對(duì)重構(gòu)模型特征參數(shù)的調(diào)整和修改來(lái)達(dá)到對(duì)實(shí)物原型的產(chǎn)品復(fù)制和創(chuàng)新，以滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求。

在反求工程中，由離散的數(shù)字化點(diǎn)到CAD模型的建立是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)推理和數(shù)據(jù)加工過(guò)程。一般產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)與反求工程設(shè)計(jì)的的基本過(guò)程如圖7-1所示。圖7-1一般產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)與反求工程設(shè)計(jì)的基本過(guò)程(a)一般產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)過(guò)程(b)反求工程設(shè)計(jì)過(guò)程

基于產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)涉及產(chǎn)品的消化、吸收、仿制、改進(jìn)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等多個(gè)方面，它們組成了一個(gè)完整的系統(tǒng)。反求工程就是對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究的一門(mén)專(zhuān)門(mén)技術(shù)。

因此，整個(gè)反求工程技術(shù)可大致分為如下三個(gè)階段：

(1)認(rèn)識(shí)階段通過(guò)對(duì)所需復(fù)制零件進(jìn)行全面的功能分析及其加工方法分析，由設(shè)計(jì)人員確定出零件的技術(shù)指標(biāo)以及零件中各幾何元素拓?fù)潢P(guān)系，掌握該零件的關(guān)鍵技術(shù)。

認(rèn)識(shí)階段的工作是整個(gè)反求工程成功與否的關(guān)鍵。

(2)再設(shè)計(jì)階段

再設(shè)計(jì)階段是指從零件測(cè)量規(guī)劃的制定一直到零件CAD模型的重構(gòu)，這個(gè)階段主要完成的工作有測(cè)量規(guī)劃、測(cè)量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理及修正、曲面重構(gòu)、零件CAD模型生成。

反求工程作為一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理念，已在工程中得到較好應(yīng)用，目前主要表現(xiàn)在以下方面：(1)在缺乏二維設(shè)計(jì)圖紙或者原始設(shè)計(jì)參數(shù)情況下，需要將實(shí)物零件轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)的CAD模型，以便充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助分析(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行再創(chuàng)新設(shè)計(jì)。(2)有些零件有較高的美學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)要求，難以在計(jì)算機(jī)上直接造型。設(shè)計(jì)時(shí)往往需要首先制作黏土或油泥的比例模型，然后進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，如風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、水池實(shí)驗(yàn)等，一旦外形確定，就需要使用反求工程技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為CAD模型。(3)一些零件可能需要經(jīng)過(guò)多次修改，如在模具制造中，經(jīng)常需要通過(guò)反復(fù)試沖和修改模具型面，方可得到最終符合要求的模具。反求工程便成為制造-檢驗(yàn)-修正-建模-制造這一環(huán)節(jié)中重要的快速建模手段。7.1.3反求工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用廣義上的反求工程設(shè)計(jì)是從已知事物的有關(guān)信息（包括硬件、軟件、照片、廣告、情報(bào)等）去尋求這些信息的科學(xué)性、技術(shù)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性、國(guó)產(chǎn)化的可能性等，要回溯這些信息的科學(xué)依據(jù)，即要充分消化和吸收，不僅如此，更要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、挖潛和再創(chuàng)造。因此，概括起來(lái)反求工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容主要包括：產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖與原理的反求、幾何形狀與結(jié)構(gòu)反求、材料反求、制造工藝反求、管理反求等方面。其反求對(duì)象既包含了人們習(xí)以為常的實(shí)物原型，也包括了軟件與影像等對(duì)象。7.2反求工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及原理7.2.1反求工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容及類(lèi)型所謂實(shí)物反求，它是在已有實(shí)物的條件下，通過(guò)試驗(yàn)、測(cè)繪和詳細(xì)分析，提出再創(chuàng)造的關(guān)鍵。其中包括：功能反求、性能反求以及方案、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、精度、使用規(guī)范等眾多方面的反求。根據(jù)反求對(duì)象的不同，實(shí)物反求可分為以下三種：

(1)整機(jī)反求：反求對(duì)象是整臺(tái)機(jī)器或設(shè)備。如一部汽車(chē)，一架飛機(jī)，一臺(tái)機(jī)床，也可以是汽車(chē)或飛機(jī)的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，成套設(shè)備中的某一設(shè)備等。

(2)部件反求：反求對(duì)象是組成機(jī)器的部件。這類(lèi)部件是由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體。如機(jī)器設(shè)備上的閥泵、機(jī)床的尾架、床頭箱等。

(3)零件反求：反求對(duì)象是組成機(jī)器的基本單元。1.實(shí)物反求

進(jìn)行實(shí)物反求設(shè)計(jì)時(shí)的一般進(jìn)程為：

(1)工作準(zhǔn)備需廣泛了解國(guó)際國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列的技術(shù)水平，生產(chǎn)水平、管理水平和發(fā)展趨勢(shì)，以確定是否具備引進(jìn)的條件。與此同時(shí)，進(jìn)行反求工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目分析、產(chǎn)品水平、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、用戶要求、發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)效益等方面的分析研究，寫(xiě)出可行性分析報(bào)告。

(2)功能分析對(duì)反求實(shí)物進(jìn)行功能分析，找出相應(yīng)的功能載體和工作原理。

(3)反求實(shí)物性能測(cè)試

實(shí)物性能包括整機(jī)性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、動(dòng)態(tài)性能、壽命、可靠性等。測(cè)試時(shí)應(yīng)把實(shí)際測(cè)試與理論計(jì)算結(jié)合起來(lái)。

(4)反求實(shí)物分解

分解工作必須保障能恢復(fù)原機(jī)。不可拆連接一般不分解，盡量不解剖或少解剖。一般先拍照并繪制外廓圖，注明總體尺寸、安裝尺寸和運(yùn)動(dòng)極限尺寸等，然后將機(jī)器分解成各個(gè)部件。

拆卸前，先畫(huà)出裝配結(jié)構(gòu)示意圖，在拆卸過(guò)程中不斷修正，注意零件的作用和相互關(guān)系。再將部件分解為零件，歸類(lèi)記數(shù)，編號(hào)保管。

(5)測(cè)繪零件完成零件工作圖，部件裝配圖和機(jī)器總裝圖。

產(chǎn)品樣本、技術(shù)文件、設(shè)計(jì)書(shū)、使用說(shuō)明書(shū)、圖紙、有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和質(zhì)量保證手冊(cè)等均稱(chēng)為技術(shù)軟件。

軟件反求設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

(1)抽象性。技術(shù)軟件不是實(shí)物，只是一些抽象的文字、公式、數(shù)據(jù)、圖樣等，需要發(fā)揮人們的想像力。因此，軟件反求是一個(gè)處理抽象信息的過(guò)程。

(2)科學(xué)性。軟件反求要求人們從各種技術(shù)信息中，去偽存真，從低級(jí)到高級(jí)，逐步探索、反求出設(shè)計(jì)對(duì)象的技術(shù)奧秘，獲取可為我所用的技術(shù)信息。

(3)技術(shù)性。軟件反求大部分工作是一個(gè)分析、計(jì)算的邏輯思維過(guò)程，也是一個(gè)從抽象思維到形象思維的不斷反復(fù)的過(guò)程，因此，軟件反求具有高度的技術(shù)性。2.軟件反求

軟件反求工程設(shè)計(jì)的一般進(jìn)程是：

(1)工作準(zhǔn)備。與實(shí)物反求設(shè)計(jì)相似。

(2)反求原理方案。分析引進(jìn)的軟件資料，探求其成品的工作可靠性和能否達(dá)到技術(shù)要求。其原理方案的科學(xué)性。技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面的可行性、生產(chǎn)率的合理性與先進(jìn)性、使用維護(hù)的宜人性、零部件的加工與裝配的工藝性、外觀造型的藝術(shù)性等。

(3)反求結(jié)構(gòu)方案。分析資料，探求其結(jié)構(gòu)要素的新穎性，新材料、新工藝的特點(diǎn)，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)造性地滿足其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。

既無(wú)實(shí)物，又無(wú)技術(shù)軟件、僅有產(chǎn)品相片、圖片、廣告介紹、參觀印象和影視畫(huà)面等，要從中去構(gòu)思、想象來(lái)反求，稱(chēng)影像反求。這是反求對(duì)象中難度最大的反求工作。

影像反求本身就是創(chuàng)新過(guò)程。目前還未形成成熟的技術(shù)，一般要利用透視變換和透視投影，形成不同透視圖，從外形、尺寸、比例和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，去琢磨其功能和性能，進(jìn)而分析其內(nèi)部可能的結(jié)構(gòu)。3.影像反求

(5)技術(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)評(píng)審方案，完成技術(shù)設(shè)計(jì)。在上述這幾類(lèi)反求方式中，實(shí)物反求己經(jīng)形成了一套較為完善的體系，其中實(shí)物的幾何形狀反求在RE技術(shù)中具有十分重要的地位和作用，也是目前有關(guān)反求工程研究中的主要部分。

2.數(shù)據(jù)分析當(dāng)?shù)玫讲蓸訑?shù)據(jù)并已經(jīng)顯示成圖形以后，就可以分析原來(lái)物體的結(jié)構(gòu)。

物體結(jié)構(gòu)包括物體的邏輯結(jié)構(gòu)、物體的功能結(jié)構(gòu)，物體包含哪些標(biāo)準(zhǔn)件，材料構(gòu)成，物體表面顏色分布，各個(gè)部件的幾何尺寸，不同部件之間的裝配方式及不同部件之間的幾何尺寸約束等。為此，要建立產(chǎn)品幾何特征識(shí)別及產(chǎn)品組件結(jié)構(gòu)的自動(dòng)識(shí)別分解或交互識(shí)別分解系統(tǒng)。

該系統(tǒng)具有視覺(jué)識(shí)別區(qū)分實(shí)物的特征和特征數(shù)據(jù)的分類(lèi)處理功能，材質(zhì)顏色分解提取功能、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)零件模型庫(kù)將整個(gè)物體大致分解為幾個(gè)不同的部分。

3.數(shù)據(jù)恢復(fù)和修補(bǔ)在采樣過(guò)程中，物體的某些細(xì)節(jié)的丟失是不可避免的，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的三維顯示及結(jié)構(gòu)分析，能夠發(fā)現(xiàn)哪些數(shù)據(jù)可能被丟失了，因此，數(shù)據(jù)修復(fù)是反求工程的一個(gè)必不可少的步驟。

數(shù)據(jù)修復(fù)主要包括部件數(shù)據(jù)恢復(fù)及表面數(shù)據(jù)恢復(fù)。

表面數(shù)據(jù)恢復(fù)主要涉及碎片整合及空洞填補(bǔ)，一般可采用NURBS曲面片來(lái)實(shí)現(xiàn)表面數(shù)據(jù)的恢復(fù)。一個(gè)更好的方法是采用基于三角面片的多分辨曲面模型能便于曲面的局部修改。在數(shù)據(jù)修復(fù)過(guò)程中，局部修改以消除明顯的誤差是必不可少的。

4.原始部件的分解

反求工程要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是一個(gè)設(shè)計(jì)方案能不能最終變成產(chǎn)品，而通常的產(chǎn)品是由不同的部件組裝而成的。

分解是將一個(gè)物體分解成若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件的過(guò)程。在分解過(guò)程中，必須區(qū)分每一部件的尺寸位置，不同部件之間的連接關(guān)系及連接方式，以及物體表面該如何分割。

這一步驟首先通過(guò)數(shù)據(jù)分析步驟獲得物體的大體結(jié)構(gòu)模型，再通過(guò)人機(jī)交互的方法進(jìn)行精確的分解、尺寸標(biāo)注、鏈接定義等。

5.模型信息處理及CAD模型的建立

通過(guò)以上步驟，已經(jīng)得到了構(gòu)成物體的基本部件的邏輯結(jié)構(gòu)及物體的基本幾何數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，可以構(gòu)造物體的三維CAD模型，這個(gè)模型是最基本的創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型平臺(tái)。在此基本平臺(tái)上，設(shè)計(jì)人員可交互構(gòu)造特征線，自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品過(guò)渡圓角、尖邊等待征；提供多種物體表面（平面及NURBS曲面組成）編輯技術(shù)，研究曲面整體變形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模型的動(dòng)態(tài)修改。

6.標(biāo)準(zhǔn)化部件庫(kù)的建立

為了使構(gòu)成物體的標(biāo)推零件不至于無(wú)限膨脹，一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程是在首先分析所涉及的各類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究產(chǎn)品的基本組成單元，包括它們的形狀尺寸，建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。有了標(biāo)淮件庫(kù)以后，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程就可簡(jiǎn)化為將已有的物體分解至最小單元，然后用標(biāo)準(zhǔn)部件來(lái)替換這些基本單元。為了對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，只需要在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中對(duì)物體進(jìn)行重新組裝，在保證物體功能的前提下，更換一些標(biāo)準(zhǔn)部件。由于不同的部件尺寸可能不同，可以對(duì)物體的結(jié)構(gòu)及外形做有限的調(diào)整。

7.產(chǎn)品功能模擬

為能判斷通過(guò)以上步驟設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否滿足設(shè)計(jì)的要求，一種較好的辦法是在虛擬裝配完成以后，在虛擬環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)功能進(jìn)行模擬。在這個(gè)過(guò)程中，可以事先建立產(chǎn)品評(píng)價(jià)系統(tǒng)，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)劣；或通過(guò)交互方式，以設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)觀察局部細(xì)節(jié)，可以判別物體的尺寸大小是否協(xié)調(diào)，物體的表面是否光順，以及物體表面的顏色紋理是否滿足設(shè)計(jì)的要求。7.3相似理論及相似設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介（略）

反求設(shè)計(jì)是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，掌握其功能原理、零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、結(jié)構(gòu)、尺寸、關(guān)鍵技術(shù)等指標(biāo)，去尋求這些信息的科學(xué)性、技術(shù)性，先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性等，并且充分消化和吸收；然后在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法，對(duì)原產(chǎn)品進(jìn)行仿造設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在反求設(shè)計(jì)階段，對(duì)原產(chǎn)品進(jìn)行反求分析的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行測(cè)繪仿制、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和變異設(shè)計(jì)，研制出符合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。7.4反求工程的原理與方法

反求工程包括設(shè)計(jì)反求、工藝反求、材料反求、管理反求等多個(gè)方面，這是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)工程，它涉及到眾多的科學(xué)技術(shù)知識(shí)。本節(jié)將有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。7.4.1設(shè)計(jì)反求

反求對(duì)象分析可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、使用的壽命周期等方面逐項(xiàng)深入進(jìn)行。反求設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)剖析原產(chǎn)品在“求”上狠下功夫，理解原設(shè)計(jì)的精華；再設(shè)計(jì)時(shí)在改進(jìn)與創(chuàng)新，力圖在較高起點(diǎn)上設(shè)計(jì)出競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)的創(chuàng)新產(chǎn)品。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，各國(guó)70%以上的技術(shù)都來(lái)自國(guó)外，所以通過(guò)反求工程掌握這些技術(shù)是十分必要的，因?yàn)樵诜辞蟮幕A(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì)，起點(diǎn)高，更容易得到創(chuàng)新的產(chǎn)品。

反求設(shè)計(jì)已成為世界各國(guó)發(fā)展科學(xué)技術(shù)、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)方法之一。

反求設(shè)計(jì)通?？煞譃閮蓚€(gè)階段：反求對(duì)象分析階段和反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段。

反求對(duì)象分析階段：

主要是通過(guò)對(duì)原有產(chǎn)品的剖析、尋找原產(chǎn)品的技術(shù)缺陷、吸取其技術(shù)精華、關(guān)鍵技術(shù)，為改進(jìn)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)提出方向。

反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段：

是在對(duì)原產(chǎn)品進(jìn)行反求分析的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行測(cè)繪仿制、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和變異設(shè)計(jì)，研制出符合市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。

開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)就是在分析原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，抓住功能的本質(zhì)，從原理方案開(kāi)始進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；

變異設(shè)計(jì)則是在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)、機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、材料等進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，或?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)。

反求對(duì)象分析一般可根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、使用的壽命周期等方面逐項(xiàng)深入進(jìn)行，內(nèi)容包括以下方面：

(1)反求對(duì)象設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想的分析

該思想決定了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，不同時(shí)期的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想方而是不同的。比如在早期人們往往是從完善功能、擴(kuò)展功能、降低成木方而開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。而當(dāng)今在保證功能的前提下，產(chǎn)品的精美造型、工作生活的舒適性等方而上升為主要矛盾：如計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)必須使操作人員手用舒適；汽車(chē)座椅能夠緩解駕駛員的疲勞等。

(2)反求對(duì)象功能原理方案分析充分了解反求對(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，也才有可能在進(jìn)行反求設(shè)計(jì)時(shí)，得到基于原產(chǎn)品又高于原產(chǎn)品的原理方案，這是反求工程技術(shù)的精髓所在。

(4)反求對(duì)象工藝分析

反求設(shè)計(jì)和反求工藝是相互聯(lián)系、缺一不可的。分析產(chǎn)品的加工過(guò)程和關(guān)鍵工藝十分必要。在此基礎(chǔ)上改進(jìn)工藝方案，或選擇合理工藝參數(shù)，確定新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的制造工藝方法。通常采用的方法有：反判法編制工藝規(guī)程；改進(jìn)工藝方案，保證原設(shè)計(jì)的要求；曲線對(duì)應(yīng)法反求工藝參數(shù)；局部改進(jìn)原型結(jié)構(gòu)以適應(yīng)工藝水平等。

(3)反求對(duì)象材料的分析

機(jī)械零件材料及熱處理方法的選擇，將直接影響零件的強(qiáng)度、壽命、可靠性等性能指標(biāo)。材料的分析包括材料成分、材料組織結(jié)構(gòu)和材料的性能檢測(cè)等幾大部分。通過(guò)材料分析，來(lái)確定材料的牌號(hào)及熱處理方式。有時(shí)需通過(guò)材料分析，尋找材料代用品，如用合適的國(guó)產(chǎn)材料代替進(jìn)口材料。

反求設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，主要如下：

(1)探索原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想

探索原產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)的前提。如某減速器有兩個(gè)輸入軸，一個(gè)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而另一個(gè)則考慮到停電時(shí)用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。其設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想一定是應(yīng)用在非常重要的場(chǎng)合。奔騰計(jì)算機(jī)I型的主機(jī)電源較大，其設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是該機(jī)升級(jí)時(shí)僅更換CPU芯片即可。了解原產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想后，可按認(rèn)知規(guī)律，提前設(shè)計(jì)出新一代同類(lèi)產(chǎn)品。

(2)探索原產(chǎn)品的原理方案設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品都是按一定的要求設(shè)計(jì)的，而滿足一定要求的產(chǎn)品，可能有多種不同的形式。所以產(chǎn)品的功能目標(biāo)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。不同的功能目標(biāo)可引導(dǎo)出不同的原理方案。探索原產(chǎn)品的原理方案設(shè)計(jì)，可以了解功能目標(biāo)的確定原則，這對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)有極大的幫助。

(3)研究產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品中零、部件的具體結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品功能目標(biāo)的保證，對(duì)產(chǎn)品的性能、成本、壽命、可靠性有著極大的影響。

(4)對(duì)產(chǎn)品的零、部件進(jìn)行測(cè)繪

對(duì)產(chǎn)品的零、部件進(jìn)行測(cè)繪是反求設(shè)計(jì)中工作量很大的一部分工作。用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)所求的零件進(jìn)行分析，進(jìn)而確定反求時(shí)的設(shè)計(jì)方法。

(5)對(duì)產(chǎn)品的零件公差與配合公差進(jìn)行分析

公差問(wèn)題的分析是反求設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)之一。通過(guò)測(cè)量，只能得到零件的加工尺寸，不能獲得幾何精度的分配。合理設(shè)計(jì)其幾何精度、對(duì)提高產(chǎn)品的裝配精度和機(jī)械性能至關(guān)重要。

(6)對(duì)產(chǎn)品中零件的材料進(jìn)行分析

通過(guò)零件的外觀比較、重量測(cè)量、硬度測(cè)量、化學(xué)分析、光譜分析、金相分析等手段，對(duì)材料的物理、化學(xué)成分、熱處理進(jìn)行鑒定。參照同類(lèi)產(chǎn)品的材料牌號(hào)，選擇滿足力學(xué)性能相化學(xué)性能要求的國(guó)產(chǎn)材料代用。

(7)對(duì)產(chǎn)品的工作性能進(jìn)行分析

通過(guò)分析產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性及其工作特性，了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，提出改進(jìn)措施。

(8)對(duì)產(chǎn)品的造型及色彩進(jìn)行分析

從美學(xué)原則、顧客需求心理、商品價(jià)值等角度進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)和色彩設(shè)計(jì)。

(9)對(duì)產(chǎn)品的維護(hù)與管理進(jìn)行分析

分析產(chǎn)品的維護(hù)與管理方式，了解重要零部件及易損的零部件，有助于維修、改進(jìn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。綜上所述，反求設(shè)計(jì)的基本過(guò)程如圖7-4所示。圖7-4反求設(shè)計(jì)的一般過(guò)程

材料反求分析包括材料成分反求分析、材料組織結(jié)構(gòu)反求分析、材料硬度反