機(jī)械逆向設(shè)計(jì)的方法論述

1.張 強(qiáng) 2.任國彪

1.沈陽藍(lán)英工業(yè)自動化裝備股份有限公司 2.沈陽新松智能驅(qū)動股份有限公司

機(jī)械逆向設(shè)計(jì)的方法論述

1.張 強(qiáng) 2.任國彪

1.沈陽藍(lán)英工業(yè)自動化裝備股份有限公司 2.沈陽新松智能驅(qū)動股份有限公司

機(jī)械設(shè)備等具體實(shí)物的逆向設(shè)計(jì)是目前讓各國廣泛采用的吸取別國先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的方法。在進(jìn)行某一產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)時，要廣泛收集國內(nèi)外同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、使用等方而的資料，進(jìn)行分析對比，找出優(yōu)點(diǎn)和不足之處，取優(yōu)去劣。逆向工程技術(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潔的途徑之一。

逆向設(shè)計(jì)；逆向工程

一、對逆向?qū)ο蟮姆治鲈谶M(jìn)行，首先要對逆向設(shè)計(jì)的對象(全文簡稱逆向?qū)ο?進(jìn)行分析

(1)對逆向?qū)ο蟮脑O(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產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提。充分了解逆向?qū)ο蟮墓δ苡兄趯Ξa(chǎn)品原理方案的分析、理解和掌握，且有可能在進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)時得到基于原產(chǎn)品而高于原產(chǎn)品的原理方案。

(2)對逆向?qū)ο蟛牧系姆治?/p>

對逆向?qū)ο蟛牧系姆治霭瞬牧铣煞值姆治觥⒉牧辖M織結(jié)構(gòu)的分析和材料的性能檢測幾大部分，在對逆向?qū)ο筮M(jìn)行材料分析時，要充分考慮到材料表面的改性處理技術(shù)。

(3)對逆向?qū)ο蟮墓に嚭脱b配的分析

逆向設(shè)計(jì)和逆向工藝是相互聯(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，對逆向?qū)ο筮M(jìn)行工藝分析通常采用以下幾種常用的方法。

a)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、表而質(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。

b)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。

c)用曲線對應(yīng)法逆向工藝參數(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，并按曲線的規(guī)律適當(dāng)拓寬，從曲線中找出相對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)。

d)材料國產(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加工方法的選擇起決定性作用，所以，在無法保證使用原產(chǎn)品的制造材料時，或在使用原產(chǎn)品的制造材料后，工藝水平不能滿足要求的情況下，可以使用國產(chǎn)化材料，以適應(yīng)當(dāng)前的工藝水平。對逆向?qū)ο筮M(jìn)行裝配分析，應(yīng)主要考慮：用什么裝配工藝來保證產(chǎn)品的性能要求，能否將原產(chǎn)品的若干個零件組合成一個部件，如何提高裝配速度等。

(4)對逆向?qū)ο缶鹊姆治霎a(chǎn)品的精度直接影響到產(chǎn)品的性能，對逆向?qū)ο缶鹊姆治霭藢δ嫦驅(qū)ο笮误w尺寸的確定、精度的分配等內(nèi)容。

(5)對逆向?qū)ο笤煨偷姆治霎a(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)原理等對產(chǎn)品的外形造型、色彩一設(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。

(6)對逆向?qū)ο笙盗谢c模塊化的分析逆向?qū)ο髸r，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，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題，使得在設(shè)計(jì)制造時少走彎路，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)品的市場競爭力。

二、逆向設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容與方法

(1)軟件逆向設(shè)計(jì)法軟件逆向設(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)文件等為研究對象的逆向工程技術(shù)。軟件逆向設(shè)計(jì)的目的是通過對所引進(jìn)的如上所述的技術(shù)軟件的分析、研究，提高本國在該產(chǎn)品技術(shù)上的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造能力。

軟件逆向設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟為：分析需求，明確逆向設(shè)計(jì)的目的；對所進(jìn)行分析的產(chǎn)品進(jìn)行功能上和結(jié)構(gòu)上的分析；分析并驗(yàn)證產(chǎn)品的性能參數(shù)；調(diào)研國內(nèi)外同類產(chǎn)品，并從中吸收有益的成分；撰寫逆向設(shè)計(jì)論證書。

(2)影像逆向設(shè)計(jì)法影像逆向設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品照片、圖片、影視畫面等參考資料為對象來進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的。

在運(yùn)用影像逆向設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)時，由于研究對象主要是產(chǎn)品的外觀圖片、畫面、影像等，很難甚至無法了解到產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，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。

影像逆向設(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，評價方案，設(shè)計(jì)逆向技術(shù)。

(3)實(shí)物逆向設(shè)計(jì)法實(shí)物逆向設(shè)計(jì)法的研究對象為引進(jìn)的比較先進(jìn)的設(shè)備或產(chǎn)品實(shí)物，其目的是通過對產(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，研制開發(fā)出與被分析產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)等方而相似的產(chǎn)品。實(shí)物逆向設(shè)計(jì)是一個認(rèn)識產(chǎn)品-再現(xiàn)產(chǎn)品-超越原產(chǎn)品的過程。

實(shí)物逆向可分為對整個設(shè)備的逆向(即整機(jī)逆向)、對組成機(jī)器的部件的逆向(即部件逆向)和對機(jī)器零件的逆向(即零件逆向)幾個組成部分。

實(shí)物逆向設(shè)計(jì)法一般是通過三坐標(biāo)測量機(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)雜零件的止維數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用逆向軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)處理，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)一線一面的CAD三維模型設(shè)計(jì)。所以，軟件逆向設(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)，二是曲而造型技術(shù)。

(4)零部件測繪前的準(zhǔn)備和設(shè)備的分解原則在進(jìn)行測繪之前，應(yīng)備齊、讀懂有關(guān)資料，為逆向設(shè)計(jì)做前期準(zhǔn)備工作，還要收集與測繪有關(guān)的資料。

(5)關(guān)鍵零件的逆向設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。因?yàn)闄C(jī)械是可見的實(shí)物，容易仿造，所以任何機(jī)器中都會有一些關(guān)鍵零件，也就是生產(chǎn)商要控制的技術(shù)。這些零件是逆向的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。在進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)時，要找出這些關(guān)鍵零件。如發(fā)動機(jī)中的凸輪軸、紡織機(jī)械中的打緯凸輪、高速機(jī)械中的軸承、重型減速器中的齒輪等都是逆向設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵零件。特別是高速凸輪的逆向，要把實(shí)測的凸輪廓線坐標(biāo)值擬合為若干段光滑曲線，而且要利其運(yùn)動規(guī)律相一致，難度很大。

三、結(jié)語

本文分析了逆向技術(shù)的概念以及逆向設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容與方法，為進(jìn)行逆向工程打下了理論基礎(chǔ)，具有積極的意義。