资源预览内容
第1页 / 共5页
第2页 / 共5页
第3页 / 共5页
第4页 / 共5页
第5页 / 共5页
亲,该文档总共5页全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述
机械创新设计结课论文 课 程 名 称 机械创新设计 院(系、部、中心) 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 流体(卓越)111 姓 名 姜涛 学 号 201110615 题 目 反求设计及其应起 止 日 期 大三下 任 课 教 师 王育荣 反求设计及其应用作者:姜涛 摘要:反求设计是以先进技术或产品的实物、软件(图纸、程序、技术文件等)、影像(照片、广告图片等)作为研究对象,应用现代设计理论方法学、生产工程学、材料学、设计经验、创新思维等和有关专业知识进行系统深入地分析与探索,并掌握其关键技术,进而开发出先进产品。运用反求技术,可以缩短新产品开发的时间,提高新产品开发的成功率,是创新设计的一种有效方法。关键词:机械设计创新;反求设计及应用;计算机辅助设计1.反求设计的定义反求设计是以先进的产品或技术为对象,通过深人分析,掌握其关键技术,在消化、吸收的基础上,仿型或开发出同类型创新产品的设计。人们通常所指的设计是正设计,是由未知到已知的过程,由想象到现实的过程。这一过程也需要运用类比、移植等创新方法,但产品的概念是新颖的,是创新的。反求设计则不然,虽然为反设计,但绝不是正设计的简单逆过程。因为针对的是别人的已知和现实的产品,而不是自己的,所以也不是全知的。是一个虽然知其然,但不知其所以然的问题。因为一个先进的、成熟的产品凝聚着原作者长时间的思考与实践、研究和探索,要理解、吃透原作者的技术与思想,在某种程度上比自己创造难度还要大。因此反求设计绝不是简单仿造的意思,是需要进行专门分析与研究的问题。反求设计中要紧紧抓住两件事,一是在剖析原产品或技术中的“求”,二是在“再设计”中的“改”或“创”。通过反求,进行工程设计,起点高,更容易得到创新的产品。2.反求设计的对象与过程2.1反求设计的研究对象从工程技术角度分析,反求设计的研究对象一般分为三类,分别是实物反求、软件反求、图片反求。并且反求对象应该是笔记哦啊先进的技术或产品;也可能是自然界的产物,例如反求人体结构进行再移植手术等。(1)实物反求它是指在已有产品实物的条件下、通过试验、测绘、分析,确定其关键技术,再创造出新的产品的过程。反求的产品实物可以是整机、部件或零件。反求的内容包括产品的功能、原理方案、结构性能、材料、精度等。实物反求,首先要在未解体前进行功能、性能等全面试验考核,测试其各项功能和性能指标(2)软件反求产品样本、技术文件、设计说明书、使用说明书、设计图纸以及有关规范和标准等均为软件。反求的内容主要有,深刻理解图样与技术要求,选择合适的材料、工艺过程与热处理方法,试制样机并进行性能测试,最后创新出新产品。软件反求中有三类情况:一是既有实物,又有全套技术软件;二是有实物而无技术软件;三是无实物,仅有全套或部分技术软件。每类反求各有特点和难点。(3)影像反求产品的图片、照片、广告介绍以及参观或影视画面等均属影像。这是反求对象中信息量最少,难度最大,但也最富有创新性的反求设计。反求的工作主要是从影像的外形、尺寸、比列,并应用透视变换与投影等知识,及各种专业知识进行琢磨、分析、领会其功能、性能、结构特点等,然后进行从原理方案、构型综合、直到完成产品的创新。2.2反求设计的设计过程反求设计分为反求和再设计两个阶段。反求阶段主要是通过对原有产品或技术的剖析,吸取关键技术,达到为我所用;查证原有产品或技术存在矛盾及问题,为改进或创新设计明确方向。再设计阶段也称二次设计阶段,主要是仿型或开发出同类型的创新产品。反求设计过程见【图1】。3.反求工程中的反求设计反求设计就是对已有的产品或技术进行分析研究,把握其功能原理,零部件的设计参数、材料、结构、尺寸、关键技术等指标,再根据现代设计理论与方法,对原产品进行仿造设计,改进设计或创新设计。反求设计是一个国家发展科学技术及进步工艺水平的一个重要手段。日本在引进、消化、吸收方面做的尤为突出,其反求工程的应用对国家经济发展起到了重大的作用。反求设计一般分为三种情况:(1) 仿造设计 完全按照引进产品进行设计、制造的产品,这些产品与引进产品基本相同。(2) 改进设计 在对原产品分析研究的基础上,进行局部的改造性设计,其性能与特征基本和原产品相同,但局部性能有所改善。(3) 创新设计 以原产品为基础,充分运用创新的设计思维与创新技法,设计、制造出优于原产品的新产品,这是最好的一种反求设计。4.计算机辅助的反求设计在反求设计中应用计算机辅助技术,可以大大减少人工劳动,有效缩短设计、制造周期。尤其是将自动测量、重构CAD模型、自动成型、数控加工结合起来,用于三维实体造型的设计与反求,更是能够体现现代设计、加工技术的优越性。(1)三维实体的数据测取与处理为反求三维实体的物理模型,经常采用的仪器设备是三坐标测量仪、坐标扫描仪、激光扫描仪或3D数字仪等。通过测取实物表面的形状、尺寸数据,将实体的物理模型转化为数字数据,再将这些数据交由数字处理系统,利用计算机辅助技术,通过对数据的编辑、处理、修补,就能方便地在计算机中建立三维实体的CAD几何模型,并允许对所获得的CAD几何模型进行适当的修改。(2)三维实体的再造计算机辅助技术允许利用已获得的三维实体CAD几何模型,通过对数据进行刀具轨迹编辑,自动生成NC轨迹,交由NC机床进行数控机械加工。若生成的是STL文件,则可将信号输人快速自动成型机,进行原型制造。事实上,在计算机、三坐标测量仪、数控加工及成型设备之间建立起网络连接,数据与信号的传输更是快捷、迅速。这种方法不仅可以进步产品质量,而且还可以缩短产品的设计与制造周期,它一般包括以下几个过程:(1) 数据的采集 在反求设计过程中,数据的测绘与收集特别重要,一般利用三坐标丈量仪、3D 数字丈量仪、激光扫描仪、高速坐标扫描仪或其他丈量仪器来丈量原产品的形体尺寸以及位置尺寸,就是将原产品的几何模型转化为丈量点数据组成的数字模型。(2) 数据处理 利用计算机中的数字化数据处理系统,将大量的丈量点数据进行编辑处理,删除奇异数据点,增加补偿点,进行数据点的优化、平顺等工作。如CATIA 种的CLOUD 功能就是对数据点进行处理的。(3) 建立CAD 模型 通过三维建模、曲线拟合、曲面拟合、曲面重构方法及理论建立相应的CAD 几何模型。(4) 数控加工 通过数模编辑出NC 代码后,对有关数据进行刀具轨迹编程,产生刀具轨迹,进行数控加工。为了保证NC 加工质量,实现加工过程中的质量控制,CAM 系统可天生测头文件及程序,用于联机NC 检验。5.反求设计中的软件应用在计算机的反求设计中,应用软件由三部分组成:产品设计和制造的数值计算及数据处理模块;图形信息交换和处理的交互式图形显示程序模块;工程数据库模块。它们的主要功能如下:(1) 曲面造型功能 根据丈量所得到的离散数据点和具体的边界条件,来定义、天生、控制、处理过渡曲面与非矩形曲面的拼合能力,提供设计与制造某些由自由曲面构造产品模型的曲面造型方法。(2) 实体造型功能 有定义和天生体素的能力及用几何元素构造法(CSG)或边界表示法(B-rep)构造实体模型的能力,并且能提供用规则几何形体构造产品几何模型所需的实体造型技术。(3) 物体质量特性计算功能 根据产品几何模型能够计算其体积、表面积、质量、密度、重心等几何特性的能力,为工程分析和数值计算提供必要的参数与数据。(4) 三维运动分析和仿真功能 具有研究产品运动特性的能力及仿真的能力,提供直观的、仿真的交互设计方式。(5) 三维几何模型的显示处理功能 具有动态显示、消隐、着色浓度处理的功能,解决三维几何模型设计的复杂空间布局的题目。(6) 有限元网格自动天生功能 用有限元方法对产品结构的静态、动态特性、强度、振动进行分析,并能自动天生有限元网格和供设计职员精确研究产品的结构。(7) 优化设计功能 具有用参数优化法进行方案优选的功能。(8) 数控加工的功能 具有在数控机床上加工的能力,并能识别、数模刀具轨迹及显示加工过程的模态方针。(9) 信息处理与信息治理功能 实现设计、制造和治理的信息共享,达到自动检索、快速存取及不同系统的信息交换与输出的目的。6.小结当今世界科学技术迅猛发展,高科技、高质量产品层出不穷,为了发展我国的综合经济实力,进步科技水平,走科技兴国之路,因此我们有必要把发达国家的先进的科技成果,先进的产品引进来,消化吸收,改进进步或进行创新设计,进而发展我们自己的新技术,新工艺以及开发新产品,研制新课题。这一过程就是我们经常所说的反求工程。参考文献1. 侯维芝,祁翠琴。反求设计与技术创新。机电一体化,2004年3期。2. 哈工大CAD/CAM 技术。3. 张美麟,张有忱,张莉彦。机械创新设计,第二版。学习是成就事业的基石姜涛201110615流体(卓越)1116
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号