反求工程方法

5反求工程研究方法李峰尹同耀MATIZ对产品进行结构分析及分解从而反求其制造过程、技术诀窍、设计方法、设计原理和设计思想。反求工程（ReverseEngineering）是指以产品实物为起点，进行的反推性研究。内容5.1反求工程研究方法5.2反求设计方法5.3功能的分析5.4功能的设计方法5.5反求对象材料的分析5.1反求工程研究方法

随着科学技术的高度发展，科技成果的应用已成为推动生产力发展和社会进步的重要手段。引进技术的应用和开发一般分为三阶段：

（1）应用阶段“知其然”

（2）消化阶段knowhow

（3）创新阶段反求求工工程程是是针针对对消消化化吸吸收收先先进进技技术术的的一一系系列列分分析析方方法法和和应应用用技技术术的的组组合合，，反反求求工工程程是是以以先先进进产产品品设设备备的的实实物物、、软软件件（（图图纸纸、、程程序序、、技技术术文文件件等等））或或影影像像（（图图片片、、照照片片等等））作作为为研研究究对对象象，，应应用用现现代代设设计计理理论论方方法法、、生生产产工工程程学学、、材材料料学学和和有有关关专专业业知知识识进进行行系系统统深深入入地地分分析析和和研研究究，，探探索索掌掌握握其其关关键键技技术术，，进进而而开开发发出出同同类类的的先先进进产产品品。。反反求求工工程程含含义义广广泛泛，，包包括括设设计计反反求求、、工工艺艺反反求求、、管管理理反反求求等等各各方方面面。。日本国家经济济高速度发展展是与善于引引进先进技术术和进行反求求工程研究分分不开的。“吸收性战略略”作为坚定定不移的国策策注意反求工程程的研究移植、组合、、改造等方法法开发出许多多创新产品有必要在技术术引进中加强强和推进反求求工程的研究究和应用。在在“知其所以以然”的基础础上进行“求求中仿”、““求中变”、、“求中创””，这样才能能利用引进技技术以取得最最佳技术效益益和经济效益益，开发出具具有竞争能力力的产品。5.2反反求设计方法法引进技术中包包括产品的研研究与发展、、生产制造工工程、管理和和市场等方面面的问题，它它们组成完整整的系统。反求工程包含含对整个系统统的分析和研研究。反求设计法（（二次设计法法）---从从已有产品或或技术进行分分析研究，掌掌握其功能原原理、参数、、尺寸、材料料和结构，特特别是关键技技术，在此基基础上进行仿仿制或再设计计，开发出先先进产品。一、反求设计计的研究内容容设计反求的目目的是根据设设计的思维规规律，研究反反求对象的设设计思想系统统的组成、特特点和内在联联系。1.探索索产品设计的的指导思想2．原理方案案的分析3．结构分析析4．形体尺寸寸5.精度度分配6.材料分分析7.工作性性能分析8.造型设设计分析9.工艺分分析10.使用用维护分析11．包装技技术二、反求设计计的研究特点点1.反求求工程的理论论与方法基础础2.了解解有关产品及及技术的发展展动向3.深入入分析研究，，掌握关键技技术knowhow三、反求设计计过程反求分析相对于一般设设计，反求设设计首先应突突出“求”的的环节针对反求对象象的不同形式式—实物、软软件或影像，，可采用不同同的手段和方方法2.反求设计计在反求分析的的基础上可进进行测绘仿制制、变参数设设计、适应型型设计或开发发型设计明确设计要求求反求分析（实实物、软件或或影响）（测绘仿制））（开发设计））变型设计变参数设计适应性设计原理方案设计计技术设计施工设计试验试制投产反求过程阶段段5.3功功能的分析功能是技术系系统或产品能能完成的任务务的抽象描述述，它是产品品所具有的特特定用途与各各种特性。一、功能分分类从系统工程的的观点出发，，可将功能系系统分为总功功能和分功能能。功能元是能直直接求解的最最小功能元素素从功能树上可可看到前级功功能是后级功功能的目的功功能，而后级级功能是完成成前级功能的的手段功能，，末级分功能能即为功能元元，可以直接接求解。功能树根据功能的性性质及其重要要性，可按以以下方法分类类：1.按功功能的重要程程度分类2．按功能的的用途分类3．按功能的的性质分类4.按用用户的要求分分类铣床床二、功能分析析在反求设计中中功能分析过过程一般是由由功能载体→→分功能→总总功能功能载体→功功能功能→功能载载体新型割草机5.4功功能的设计方方法功能设计法的的步骤示意图图抽象分解一、功能的分分解1.总功功能分析待求系统（黑箱）水泥砂石水甲地混凝土乙地总功能：物料料结合、移位位由功能载体反反求系统总功功能示意图2．分解总功功能二、功能元求求解1.消化、、吸收、借鉴鉴求解法2.利用设设计目录求解解3.创新构构思求解飞机发动机的的“沙丘驻波波燃烧器”发电机风车阳光阳光太阳能温室+风筒+风车车气流发电三、求系统原原理解一般采用形态态学矩阵法进进行功能元解解的组合。将将系统的功能能元列为纵坐坐标，各功能能元的相应解解法列为横坐坐标，构成形形状学矩阵。。组合出的方案案总数功能元的个数数第i种功能元解的的个数四、求系统最最佳原理方案案解在众多方案中中选取最佳方方案，一般先先进行粗筛选选，把与设计计要求不符或或各功能元解解不相容的方方案去除。在在粗筛选的基基础上取几个个较满意的方方案进行科学学的定量评价价，以便进一一步比较选优优。最常用的有加加权评分法（（有效值法））例对编辑辑文字处理机机扫描系统的的A、B、C三方案进行行评价。解（1）确确定评价目标标：分辨率分辨速度成像质量传动误差传动效率加工制造价格（2）确定加加权系数：根根据设计要求求希望在保证证一定使用性性能下价格较较低。加权系数矩阵阵0.1；0.05；0.2；0.1；0.05；0.1；；0.4（3）按10分制进行评评分，评分结结果列于下表表：

评价目标方案u1u2u3u4u5u6u7A101010101073B7899965C869641010三方案的评分分矩阵表达式式：P=PAPBPC=1010101010737899965869641010（4）求各方方案的有效值值：0.110+0.0510+0.210+0.110+0.0510+0.17+0.43=6.90.17+0.058+0.29+0.19+0.059+0.16+0.45=6.850.18+0.056+0.29+0.16+0.054+0.110+0.45=8.7功能设计法从从系统出发，，紧紧抓住功功能的本质问问题，据化繁繁为简（将总总功能分解为为功能元），，解法由少变变多（广泛搜搜索求功能元元解，再组合合求系统原理理解），最佳佳解多中择优优等特点，是是一种较好的的原理方案设设计方法。5.5反反求对象材料料的分析材料的性能不不仅与材料的的成分有关，，而且与产品品的工艺过程程有关。一、材料选择择的原则1.材料的性性能应满足产产品设计要求求根据产品总的的作用和工作作条件，选择择使用性能、、力学性能、、物理性能、、化学性能与与之相适应的的材料，以满满足用户提出出的寿命、尺尺寸及重量限限制的要求。。传递力和运动动的零件，一一般采用结构构钢；而工具具一般采用工工具钢制成。。2.材料的的工艺性应满满足结构设计计的技术要求求所选材料的工工艺性能（成成型工艺、热热处理工艺、、切削加工性性能）应与产产品的结构设设计相适应，，以保证产品品毛坯和成品品的质量。金属制品品的工艺艺路线3.要要求材料料的成本本和产品品制造成成本最低低二、材料料的分析析技术用于机器器、装备备、工具具、构件件或其它它产品中中的材料料种类繁繁多，通通常将材材料分为为三类：：金属材材料、陶陶瓷材料料和聚合合物材料料（高分分子材料料）。材料的性性能除由由其成分分确定外外，还与与处理工工艺有关关。每种种材料的的性能与与其内部部组织结结构、成成分、处处理工艺艺之间都都有确定定的联系系，在材材料分析析工作中中主要对对材料的的成分、、组织、、结构和和性能进进行分析析。对其其加工处处理工艺艺需根据据上述分分析进行行推断。。（一）、、材料成成分的分分析1．钢种种的火花花鉴别法法铸铁的火火花有明明显的差差别，火火花鉴别别一般从从三方面面综合考考虑，即即：（l）火火束中流流线的长长、短、、粗、细细变化：：（2）爆爆花多少少，花粉粉数量的的变化；；（3）流流线与火火花图的的颜色与与程度区区别。钢铁的几几种典型型火花中碳钢（（0.45%C）的火火花铬钢的火火花高碳钢（（1.2%C））的火花花铸铁的火火花2.钢钢种听音音鉴别法法利用不同同含碳量量的钢和和铸铁的的滞震性性能不同同，敲击击时其声声音清脆脆不同。。铸铁的的声音发发“哑””，而钢钢的声音音清脆且且余音长长。3．原子子发射光光谱分析析法4．红外外光谱分分析法5．化学学分析法法6．微探探针分析析技术显微成分分分析技技术（二）材材料组组织结构构分析组织分析析由宏观观组织分分析和微微观组织织分析组组成。结构分析析主要是是分析研研究材料料中相的的晶体结结构、晶晶体缺陷陷及相之之间的位位相关系系。1．分析析试样的的选取（1）不不允许试试样产生生塑性变变形而使使晶粒变变形和扭扭曲；（2）不不允许试试样因受受热而引引起显微微组织的的变化。。2.粗粗视分析析法曲轴的硫硫线示意意图a)锻造造曲轴b)棒料加加工的曲曲轴3．显微微分析法法4．结构构分析法法（三）性性能检检测三、材材料表面面的改性性处理技技术四、反求求对象材材料分析析程序及及案例反求对象象材料分分析，它它不仅涉涉及到材材料科学学和分析析技术，，而且与与产品的的工艺过过程有密密切关系系。1、明明确确分析析的目目的要要求2、材材料料的具具体分分析流流程3、反反求对对象材材料和和工艺艺的确确定4、试试制--国国产化化研究究及案案例分分析例1.某某汽汽车转转向节节工艺艺分析析1、制制动鼓鼓2、轮轮毂3、、4、、轮毂毂轴承承5、转转向节节6、、油封封7、衬衬套8、、主销销9、滚滚子止止椎轴轴承10、前前轴查阅有有关该该类零零件的的资料料可知知，该该类零零件通通常采采用的的材料料为40Cr、、40CrMo、40CrMnMo等等中碳碳合金金钢，，其一一般加加工过过程为为：模锻---正火火---粗粗加工工---调调质（（淬火火＋高高温回回火））处理理---精精加工工---成成品为了提提高该该零件件的疲疲劳抗抗力，，在加加工后后又进进行了了表面面处理理，其其加工工过程程为：：模锻---正火火---粗粗加工工---调调质---精加加工---轴颈颈根部部表面面淬火火---成成品表面““发蓝蓝色””是表表面淬淬火时时加热热形成成的氧氧化膜膜，这这种颜颜色是是感应