实物反求设计在产品设计中的实际运用.ppt

实物反求创新设计在产品设计中的实际运用 L H M 一般产品设计程序通常要经过 产品规划 方案设计 技术设计 施工设计 验证 改进设计等几个阶段 实物反求设计的特点 实物反求设计是以产品实物为依据 对产品的功能原理 设计参数 尺寸 材料 结构 工艺装配 包装使用等进行分析研究 研制开发出与原型产品相同或相似的新产品 这是一个从认识产品到再现产品或创造性开发产品的过程 实物反求设计程序通常要经过 准备阶段原型实物性能测试功能原理分析设计思想反求分解绘制草图测量并确定尺寸及公差 材料及技术条件的反求工艺分析审查 装配图 标准化 工艺评价 反求产品方案 技术设计试制 相同或相类似产品试验 反馈完成产品 反求分析 实物反求设计需要全面分析大量同类产品 以便取长补短 进行综合 在反求过程中 要触类旁通 举一反三 迸发出各种创造性的新的设计思想 实物反求的准备过程 广泛收集国内外同类产品的设计 使用 试验 研究和生产技术等方面的资料 通过分析比较 了解同类产品及其主要部件的结构 性能参数 技术水平 生产水平和发展趋势 同时还应对国内企业 或本企业 进行调查 了解生产条件 生产设备 技术水平 工艺水平 管理水平及原有产品等方面的情况 以确定是否具备引进及进行反求设计的条件 2 技术准备主要是收集有关反求对象的资料并加以消化 收集有关分解 测量 制图等方面的方法 资料和标准 主要包括 反求实物的分解与装配方法 零部件尺寸及公差的测量方法 标准资料 典型零件的测量方法 其中 标准资料在测绘过程中是一种十分重要的参考资料 通过它可对各国产品的品种 规格 质量和技术水平有较深入的了解 实物的功能分析和性能分析 产品的用途或所具有的特定工作能力称为产品的功能 实物的功能分析通常是将其总功能分解成若干简单的功能元 即将产品所需完成的工艺动作过程进行分解 用若干个执行机构来完成分解所得的执行动作 再进行组合 即可获得产品运动方案的多种解 在实物的功能分析过程中 可明确其各部分的作用和设计原理 对原设计有较深入的理解 为实物反求打好坚实的基础 实物的性能测试 在对样机分解前 需对其进行详细的性能测试 通常有运转性能 整机性能 寿命 可靠性等 测试项目可视具体情况而定 除进行实际测试外 对关键零部件从理论上进行分析计算 为自行设计积累资料 零部件的测绘与分析 实物的分解在实物反求过程中 必须对样机进行分解 以便准确而方便地进行零件尺寸的测量 表面状况的分析及制定技术要求 实物分解时一般要遵循以下基本原则 遵循能 恢复原机 的原则 即拆完后能按原样装配起来 分解的零部件按机器的组成进行编号 并有专人保管 拆后不易调整复位的零件 如刻度盘 游标等 过盈配合的零件和一些不可拆连接 一般不进行分解 分解过程中要做好分解记录 特别要注意记录难拆的零件和有装拆技巧的零件的分解过程 以减少恢复原机的困难 尽量不解剖 少解剖 晚解剖 实物分解的一般步骤如下 拍照并绘制外轮廓图 并在其上标注相应的尺寸 主要有总体尺寸 实物长 宽 高三个方向的最大尺寸 安装尺寸 即部件与其它机件或整机安装时的相关尺寸 运动零件极限尺寸 即在外部暴露着的运动件的极限尺寸和位置的记载 等 将机器分解成各部件 为了记录整个实物及各部件的组成 零件的相应位置和传动关系 在拆卸前 应先画出装配结构示意图 且在拆卸过程中应不断改正和补充 特别要注意零件的作用和装配关系 3 将机器分解成各部件 为了记录整个实物及各部件的组成 零件的相应位置和传动关系 在拆卸前 应先画出装配结构示意图 且在拆卸过程中应不断改正和补充 特别要注意零件的作用和装配关系 测绘的一般方法 虽然被测零件的结构形状千差万别 在产品中所起的作用也各不相同 但通常将其分为一般零件 主要指箱体 支架 轴 盘套类零件 传动零件 主要指带轮 链轮 齿轮 蜗杆蜗轮等 标准件 螺栓 螺母 垫圈 键 销等 和标准部件 减速器 联轴器 轴承等 测绘时要基本按比例画出零件草图 然后标注测量尺寸 测量尺寸时要注意以下问题 必须正确使用测量工具 仪器 测量零件上的一般尺寸 如未加工的表面尺寸 时 应将所测尺寸数值按标准化数列进行圆整 在测量零件的重要相对位置尺寸 如孔间距等 时 应使用精密量具 并对所测尺寸进行必要的计算 核对 不应随意圆整 对于零件标准化的结构 如锥度 螺纹 退刀槽 键槽 倒角 圆角等 应将测得的数值按标准取为标准值 对具有配合关系的零件 其配合表面的基本尺寸应取得一致 并按公差配合标准查出偏差值予以标注 测量具有复杂形面的零件 如汽轮机叶片 凸轮廓线等 时 要边测量边画放大图 以检查测量中出现的问题 及时修正测量结果 对于零件上磨损或损坏部分的结构形状和尺寸 应参考与其相邻的零件形状和相应尺寸或有关技术资料给予确定 有些不能直接测量到的尺寸 要根据产品性能 技术要求 工作范围等条件 通过分析计算求出来 实测尺寸数据的处理 实测尺寸不等于原设计尺寸 需要从实测尺寸推论出原设计尺寸 假设所测的零件尺寸均为合格尺寸 则实测值一定是图样上规定的公差范围内的某一数值 即零件的制造误差与测量误差之和必定小于或等于给定的公差 根据概率统计原理 零件尺寸的制造误差与测量误差的概率分布服从正态分布规律 尺寸误差位于公差中值的概率最大 这是处理实测数据的基础 零件技术条件的反求 零件技术条件的确定 直接影响零件的制造 部件的装配和整机的工作性能 尺寸公差的确定 在反求设计中 零件的公差是不能测量的 故尺寸公差只能通过反求设计来解决 由于实测值是知道的 基本尺寸可以计算出来 因此二者的差值是可求的 再由二者的差值查阅公差表 并根据基本尺寸选择精度 按二者差值小于或等于所对应公差的一半的原则 最后确定出公差的精度等级和对应的公差值 形位公差的确定 零件的几何形状及位置精度对机械产品的性能有很大的影响 一般零件都要求在零件图上标注出形位公差 形位公差的选用和确定可参考国标 它规定了标准的公差值和系数 为形位公差值的选用和确定提供了条件 具体选用形位公差时应考虑以下原则 确定同一要素上的形位公差值时 形状公差值应小于位置公差值 如要求平行的两个表面 其平面度公差值应小于平行度公差值 圆柱类零件的形状公差值 轴线的直线度除外 一般情况下应小于其尺寸公差值 形位公差值与尺寸公差值相适应 形位公差值与表面粗糙度值相适应 选择形位公差时 应对各种加工方法出现的误差范围有一个大概的了解 以便根据零件加工及装夹情况提出不同的形位公差要求 参照验证过的实例 采用与现场生产的同类型产品图样或测绘样图进行对比的方法来选择形位公差 表面粗糙度值的确定 通常机械零件的表面粗糙度值可用粗糙度仪较准确地测量出来 再根据零件的功能 实测值 加工方法 参照国家标准 选择出合理的表面粗糙度 零件材料的确定 零件材料的选择直接影响到零件的强度 刚度 寿命 可靠性等指标 故材料的选择是机械创新设计中的重要问题 材料的成分分析材料的成分分析是指确定材料中的化学成分 材料分析可通过以下手段 火花鉴别法根据材料与砂轮磨削后产生的火花定性判别材料的成分 音质判别法根据敲击材料声音的清脆不同 判别材料的成分 原子发射光谱分析法可通过几毫克至几十毫克的粉末对材料进行定量分析 红外光谱分析法该方法多用于橡胶 塑料等非金属材料的成分分析 化学成分分析法该方法是金属材料的常用定量分析法 可根据分析结果从有关手册上查取材料的牌号 微探针分析法该方法是最近发展起来的材料表面成分的分析方法 利用电子探针 离子探针等仪器对材料的表面进行定性分析或定量分析 材料的组织结构分析材料的组织结构是指材料的宏观组织结构和微观组织结构 进行材料的宏观组织结构分析时 可用放大镜观察材料的晶粒大小 淬火硬层的分布 缩孔缺陷等情况 利用显微镜可观察材料的微观组织结构 材料的工艺分析 材料的工艺分析是指材料的成形方法 最常见的工艺有铸造 锻造 挤压 焊接 机加工以及热处理等 热处理及表面处理的确定 在确定零件热处理等技术要求时 一般应设法对实物有关这方面的原始技术条件 如硬度等 进行识别测定 在获得实测资料的基础上 参照下述各点 合理选择 零件的热处理要求是与零件的材料密切相关的 对零件是否提出热处理要求 主要考虑零件的作用和对零件的设计要求 对零件是否提出化学热处理和表面热处理的要求 主要根