第10章+反求工程技术.ppt

第十章反求工程技术 吴华春Mail whc 机电工程学院 第十章反求工程技术 本章主要内容 I0 1I0 2I0 3 反求工程的基本概念反求工程技术的相关内容反求工程实例 10 1反求工程的基本概念 反设计 是从已知事物的有关信息 包括硬件 软件 照片 广告 情报等 去寻求这些信息的科学性 技术性 先进性 经济性 合理性 国产化的可能性等 要回溯这些信息的科学依据 即充分消化和吸收 而更重要本质是在此基础上要改进 挖潜进行再创造 一 反设计和正设计 正设计目的 关键要解答 为什么要这样做 即已知目标后 要探索和掌握这种目标的设计者是如何一步一步实现的 反求别人脑袋里是怎样想 怎样做的 要摸清设计意图 所用技术 关键和设计理论与方法 关键要解答 怎么做 即设计任务提出后 怎样实现和达到预定目标 反设计目的 二 反求工程定义 它以先进产品或设备的实物 软件 图纸 程序 技术文件等 或影像 图片 照片等 作为研究对象 应用现代设计理论与方法 生产工程学 材料学和有关专业知识进行系统分析和研究 探索掌握其关键技术 进而开发出同类的先进产品 是针对消化吸收先进技术的一系列方法和应用技术的组合 三 反求工程的一般步骤 引进技术的应用过程 引进技术的消化过程 引进技术的创新过程 四 传统设计与反求设计 1 传统设计 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的产品 2 反求设计 反求设计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 并充分消化和吸收 在此基础上进行改进和再创造 五 反求工程技术优点 快速建立新产品的数据化模型 显著提高新产品技术水平 彻底改变新产品传统制造工艺方法 缩短新产品研发周期 实现异地制造或虚拟制造 实现快速模具制造 快速制造出复杂物体三维模型 10 2反求工程的相关内容 一 反求工程的设计程序 l 反求分析对反求对象从功能 原理方案 零部件结构尺寸 材料性能 加工装配工艺等有全面深入的了解 明确其关键功能和关键技术 对设计特点和不足之处作出必要的评估 2 反求设计在反求分析的基础上可进行测绘仿制 变参数设计 适应性设计或开发性设计 3 反求工程的设计程序 反求工程的设计程序 二 反求工程技术的研究内容 产品设计的指导思想分析 材料分析 功能原理方案分析 零 部件结构分析 工艺分析 工作性能分析 对产品的维护与管理进行分析 零 部件形体尺寸分析 精度分析 外观造型分析 三 反求设计对象类型 实物反求 软件反求 影像反求 实物反求 定义 是在已有实物条件下 通过试验 测绘和详细分析 研制开发出与原型产品相同或相似的新产品 实物反求测绘中的几个关键问题 尺寸 精度问题曲线和曲面拟合问题无损检测问题测绘后对关键问题的分析和反设计问题 实物反求设计过程 1 具有形象直观的实物 2 对产品性能 功能 材料等直接进行测试分析 获得详细的产品技术资料 3 对产品各组成部分的尺寸直接进行测试分析 获得产品的尺寸参数 4 仿制产品起点高 步伐大 设计周期可大大缩短 5 实物样品与新产品之间有可比性 有利于提高新产品开发的质量 实物反求设计法有如下特点 软件反求 定义 泛指产品样本资料 产品标准 产品规范 以及与设计 研制 生产制造有关的技术资料和技术文件 软件反求设计具有如下特点 抽象性严密性技术性综合性创造性 软件反求设计的一般内容 影像反求 定义 既无实物 有无技术软件 仅有产品照片 图片 广告介绍 参观印象和影视画面等 设计信息量少 基于这些信息来构思 想象开发新产品 影像反求设计的主要内容 1 广泛地收集参考资料 2 对参考资料进行多方面的分析 研究 3 产品的方案设计 4 方案评价 5 反求技术设计 影像反求设计法进行设计分析的基本步骤如下 四 实施反求工程应注意的一些问题和建议 1 要注意反求与试验相结合 反求工程的应用需要新理论 新方法的指导以减少设计的盲目性 但在解决产品定型问题时必须通过定量的试验来考证 2 反求工程技术的应用必须以反求对象为样本 深入了解设计的技术内涵和技术原理 要掌握问题的实质 3 应用反求工程必须目标明确 4 应用反求工程时 必须综合运用各种现代设计理论 技术和手段 5 应用反求工程时要注意引进和创新相结合 10 3反求工程实例 实例一 车模三维数控加工技术 主要内容 对象数字化 ObjectDigitization 对象的模型重构 ObjectModeling 对象分析 ObjectAnalysis 仿真 Simulation 数控加工 NCManufacturing 一 对象数字化 ObjectDigitization 接触式测量三坐标测量非接触式测量激光扫描激光三角测量工业CT自动切层扫描 三坐标测量 接触式测量的不足之处 接触式测量 测量速度慢 探头半径进行补偿 导致修正误差 对车模表面分片测量 点云片多而乱 重复点云片较多 后续处理麻烦 丢失了某些测头达不到的细节数据 三坐标测量的点云 3dscannerreplica1000型激光扫描仪 非接触式测量主要有以下优点 非接触式测量 测量速度非常快 无需测头补偿 不容易损伤物体表面 数据点密集 能很好地测量到变面尖角 凹位等复杂轮廓数据 激光扫描的点云数据 二 对象的模型重构 ObjectModeling 噪声过滤数据分区三角网格划分曲面重构曲面编辑 建立拓扑关系 然后通过高斯曲率等其它标准进行判定 采用基于面的数据区域分割方法 由初始三角形的边界开始 向未剖分区域逐步扩展边界环形成新的三角 直至三角网格覆盖整张曲面 采用NURBS曲面重构 对于重构好的各块曲面片 进行剪切 过渡 拼合等操作形成一个整的汽车模型 重构的汽车模型 软件Imageware 原始车模 三 工艺分析 ProcessAnalysis 粗加工等高轮廓铣半精加工分层轮廓铣精加工固定轴曲面轮廓铣 粗加工刀轨路径切削层深2mm留余量1mm刀具 D8立铣刀半精加工刀轨路径切削层深1mm留余量0 25mm刀具 D8立铣刀精加工刀轨路径刀具 D8球头铣刀 UG生成G代码及轨迹验证 四 仿真 Simulation 毛坯尺寸 300 105 80刀具 D8立铣刀 粗 半精加工 D8球头铣刀 精加工 软件 UG 半精加工刀轨仿真精加工刀轨仿真 粗加工刀轨仿真 仿真加工的车模 重构的车模 五 数控加工 NCManufacturing 加工设备 简易三轴数控立铣床XH0825车模零件材料 合金铝Y 12毛坯尺寸 300 105 80刀具 D8立铣刀 粗 半精加工 D8球头铣刀 精加工 试切 半精加工分层轮廓铣 粗加工等高轮廓铣 精加工固定轴曲面轮廓铣 成品 仿真加工的车模 数控加工的车模 原始车模 数控加工的车模 以国外的先进泥泵实体为参照物 应用反求设计的思想方法 在MasterCAM平台上建立了泥泵叶轮的三维模型 为实际设计叶轮提供了直观的参考 在合理选择切削用量的前提下 进行了叶轮的加工仿真 为叶轮的制造提供了直接的评价 实例二 疏浚泥泵叶轮的反求设计及加工仿真 主叶片的部分实测离散点 副叶片的测量点云 MasterCAM下的叶轮点云 MasterCAM实现的叶轮虚拟模型 主叶片背面的加工刀轨 主叶片背面的仿真粗铣加工过程及结果 副叶轮的毛坯确定及铣削刀轨 副叶轮仿真加工过程及结果 应用反求设计的思想方法 实现了一个有代表性的零件的反求设计过程 得到了虚拟的样机