第八章 反求设计
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创新技法之反求设计前 言人们通常把适用于科学发现和技术发明的那些技法称之为创造技法,而把那些在创新过程中得到成功应用的技法称之为创新技法或称之为创造创新技法。
笔者认为,多数技法既适用于创造过程也适用于创新过程。
因此,应把它们统称为创造创新技法,简称创造技法。
在本章将对反求设计进行介绍。
反求设计的概念与内容人们通常所称的设计,一般均指正向设计。
先是市场调研设计要求,然后设计师创造性的劳动,最后完成产品的设计。
而反求工程则是在己知某种产品的有关信息(包括硬件、软件、照片、广告、情报等)的条件下,以方法学为指导,以现代设计理论、方法、技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,回溯这些信息的科学依据,即寻求这些信息的先进性、积极性、合理性、改进的可能性等等,达到充分消化和吸收,然后在此基础上改进、挖潜进行再创造,反求工程是己有设计的设计。
反求工程涉及的内容比较广泛,包括几何形状反求、材料反求、工艺反求等许多方面。
一般可以按反求对象分为以下三类: 实物反求;软件反求;影像反求。
从狭义上说,反求工程主要指几何形状反求。
传统的几何形状反求的工作流程如下:图1.1传统几何形状反求的工作流程这种反求方式往往带来以下问题:a.仿制精度不足,翻制模具和手工测绘难以保证精度;b.加工工艺复杂,需要经验丰富的熟练技工;c.处理方式有限,对于一些复杂曲面难以加工;d.花费成本太大,需要多种加工设备和工具;e.开发周期长,模具的制造要耗费大量的工时;f.改变设计困难,不便对产品进行改进。
总之传统的反求方式使得设计制造与开发产品的效率很低,而且主要是用来仿制已有产品,难以作为一种创新设计手段。
这些问题使反求工程的应用范围也因此受到了很大限制。
手工样品或成品 翻制石膏模 手工测绘 仿削机1:1加工 手工图纸 仿制品改进性产品近十几年来,随着信息技术、测控技术、计算机技术的曲面重构技术、快速原型制造等技术的发展与兴起,反求工程技术也得到了迅速的发展,并广泛地应用于机械、家电、航空、汽车、轻工、医疗等领域。
反求设计方法摘要:介绍反求设计的发展、特点、反求对象分析、设计过程及反求设计的应用。
关键字:反求设计;反求对象分析;物质模型;虚拟模型正文概述:反求是从已知事物有关信息探寻本质特征,回溯科学依据,以此基础上进行模拟、仿造、改进和创新。
反求技术俗称逆向工程,早期用于三维数据精确测量和产品质量检验,是产品生产制造过程中下游工序向上游工序反馈信息的一种手段【1】。
1:反求设计的优越性及思想反求设计是以先进的产品或技术为对象,进行深入的分析研究,探索并掌握其关键技术,在消化、吸收的基础上,开发出同类型创新产品的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和喜爱的产品。
概括地说,传统设计是由未知到已知、由想象到现实的过程。
反求设计则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,并且充分消化和吸收,而更重要的是在此基础上改进、挖潜进行再创造。
反求设计方法在新阶段的基本设计思想是:分析已有的产品或设计方案,明确产品的各个组成部分并作适当的分解,明确产品不同部件之间的内在的联系,包括功能系,组装联系等;然后在与传统设计方法相结合的同时,与计算机辅助测量技术、CAD 技术等紧密地联系在一起,在更高的设计层次上获取产品模型的表示方法;最后从功能、原理、布局等不同的需求角度对产品模型进行修改和再设计。
在遇到一些复杂的零部件时,一般不能直接建立CAD 模型,而是借助于先进的计算机辅助测量技术来获取零部件的数据,并经过计算机处理之后,进行CAD 建模,然后在此基础上进行创新设计【2】。
2 企业技术创新的一种主要方法———反求设计技术创新“反求工程技术”是美国工程技术界常用的一个名词,就是“反过来探求”的意义。
在工程技术的研究上一般程序是从需要、设计、制造到成品,这是正向思维的研究顺序;而“反求工程技术”的研究方法与此恰恰相反,是从成品、制造、设计到需要,构成了反向思维的全部过程。
反求设计及其应用1反求设计概述技术引进是促进民族经济高速增长的战略措施。
要取得最佳技术和经济效益,必须对引进技术进行深入研究、消化理解和创新,开发出先进产品,形成自已的技术体系。
反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的组合。
反求工程包括设计反求、工艺反求、管理反求等各个方面。
以先进产品的实物、软件(图样、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象,应用现代设计的理论和方法,进行系统地分析研究,探索掌握其关键技术,进而开发出同类产品。
反求工程首先要进行反求分析,针对反求对象的不同形式———实物、软件或影像,采用不同的方法。
实物如机器设备的反求,可用实测手段获得所需参数和性能、材料、尺寸等;软件如图样等可直接分析了解产品及各部分的尺寸、结构和材料,但掌握使用性能和工艺,则要通过试制和试验;影像可用透视法与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系,与已知参照物对比,求出几个绝对尺寸,推算其他尺寸。
材料和工艺等都需通过试制和试验才能解决。
在以上充分分析的基础上,才能进行不同的反求设计。
2反求设计的过程2.1实物反求设计的一般过程①准备工作。
广泛了解国内外同类产品的结构、性能、产品的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势,以确定是否具备引进价值。
根据反求工程设计的项目分析、产品水平、市场预测、用户要求、发展前景和经济效益,写出可行性分析报告。
在收集的技术资料中,结构说明书、维修手册、标准资料是最重要的。
②功能分析。
对实物进行功能分析,找出相应的功能载体和工作原理。
③实物性能测试。
包括整机性能、运转性能、动态特性、寿命、可靠性等。
测试时要把实际测试与理论计算结合起来。
④实物分解。
分解工作必须保证能恢复原样。
不可拆连接一般不分解,尽量不解剖或少解剖。
一般先拍照并绘制外廓图,注明总体尺寸、安装尺寸和运动极限尺寸等,然后将机器分解成各个部件。
拆卸前画出装配结构示意图,在拆卸过程中不断修正,注意零件的作用和相互关系。