先进制造技术 第2版 教学课件 ppt 作者 王隆太 第2章

第2章现代设计技术重点提示：

--论述现代设计技术内涵特征及体系结构

--介绍最常用现代设计方法：

.计算机辅助设计

.优化设计

.可靠性设计

.价值工程

.反求工程

.绿色设计2.1.1现代设计技术内涵2.1.2现代设计技术特点2.1.3现代设计技术体系结构2.1概述1、现代设计技术内涵对传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉的综合性技术。静态、经验、被动、手工、单一解决设计过程中具体设计问题的各种方法和手段设计技术传统设计技术现代设计技术产品规划方案设计技术设计施工设计综合评价决策分析…可靠性设计优化设计

模块化设计

逻辑维方法维时间维现代设计技术的三维系统框架现代设计技术可看成一个三维技术集成系统：

1）时间维反映设计过程在时间上的顺序性。

--产品规划产品设计活动起点，包括需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求等设计任务。

--方案设计是整个产品设计的关键，方案设计阶段投入的费用往往只占总成本的1%，却决定了产品总成本70%的性能特征。

--技术设计将产品功能原理化为具体机械结构，决定产品最终形态和性能。

--施工设计指零部件和产品工程图绘制以及工艺文件和说明书编写。

2）逻辑维设计过程中解决问题的逻辑步骤。

--分析明确设计任务，是解决设计问题的前提；

--综合是探求解决方案的创新过程，可采用抽象、发散、逆向等思维方法寻求尽可能多的方案解；

--评价对多种方案进行比较和评定，对方案不断进行调整和改进，直到较满意的结果；

--决策在综合和评价基础上选择综合指标最佳设计方案。

3）方法维设计过程所采用的各种先进设计理论、方法和工具。1）系统性强调用系统的观点处理设计问题，从整体上把握设计对象。2）动态性考虑产品动态特征及与周围环境的物质、能量及信息的交互。3）创造性发挥设计者创造思维和集体智慧，运用先进设计方法和手段，开发出具有创新性的产品。4）计算机化应用计算机快捷的数值计算功能、严密的逻辑推理能力和巨大的信息存储及处理能力，弥补了人不足。5）并行化、最优化、虚拟化和自动化

--并行化在产品设计阶段综合考虑产品全生命周期中的所有因素。

--最优化对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，实现系统整体性能最优化。

--虚拟化利用虚拟现实技术，在虚拟环境下评估产品性能。

--自动化应用CAD/CAM等工具，完成建模、分析、测试、评价任务。6）主动性对产品全生命周期各种性能作出准确预测，及早发现产品潜在缺陷，将设计失误减少到最低程度。2、现代设计技术特征3、现代设计技术体系结构1）基础技术是指传统设计理论与方法，包括运动学、静力学、动力学、材料力学、热力学、电磁学、工程数学等。2）主体技术即计算机辅助设计技术，没有CAD、有限元分析、优化设计、模拟仿真、虚拟设计和工程数据库等计算机辅助技术，就没有现代设计。3）支撑技术为设计过程的信息处理、加工、推理与验证提供支撑。

--现代设计方法学：包括系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、反求工程、绿色设计、模糊设计等；

--可信性设计：包括可靠性设计、安全性设计、动态设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、耐环境设计等；

--设计试验技术：包括性能试验、可靠性试验、仿真试验和虚拟试验等。4）应用技术是解决具体产品设计领域的技术和方法，如汽车、飞机、船舶、机床、工程机械、精密机械、模具等专业产品设计的知识和技术。5）其它相关技术包括政治、经济、法律、人文科学、艺术科学等。现代设计技术的体系结构2.2计算机辅助设计技术2.2.1计算机辅助设计内涵与发展2.2.2计算机辅助设计的关键技术2.2.3计算机辅助设计的研究热点1、计算机辅助设计内涵与发展1）CAD技术内涵

CAD：以计算机为工具，处理产品设计过程的图像和数据信息，辅助完成产品设计的过程。

CAD技术内容：

--几何建模：在计算机内建立设计对象的三维数字模型；

--图形图像处理：产品三维图像渲染、二维/三维图形生成；

--设计分析：进行结构、运动学、动力学、热力学仿真分析，进行产品性能优化和可靠性设计。

CAD技术核心：产品几何模型建立（几何造型）。2）CAD技术特征

--强调设计过程的计算机支持充分利用计算机信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、快速精确计算、方便快捷修改编辑等能力和特长，极大提高了设计效率和设计质量。

--强调人的主导和控制作用计算机仅作为一种辅助设计工具，现在和将来都不会完全取代人的主导和控制作用。

--没必要从事设计的所有环节目前CAD主要辅助完成产品技术设计或详细设计工作，产品功能设计和概念设计通常还是由人来完成。3）CAD技术优越性

--提高设计效率，缩短开发周期由于计算机高速计算能力、快速检索数据能力及自动绘制工程图样能力，使设计效率大大提高。

--提升了设计质量自动检索设计数据；充分发挥人和计算机各自特长；优化设计工具使设计结构和工艺参数更为合理。

--降低了开发成本简化了产品开发环节，减少了设计失误，有效降低了生产成本。

--减轻了设计者繁杂重复劳动将技术人员从繁杂计算、绘图、修改等重复劳动中解脱出来。4）CAD技术发展

50年代CAD萌芽期：

1950图形显示器问世，1958绘图仪问世；

60年代CAD成长期：1962SketchPAD图形系统问世，1965CADAM系统，1966GRAPHIC系统，60年代末，美国CAD工作站200多台套。

70年代CAD发展期：线框模型、曲面模型成熟，图形交换标准IGES发表，各种CAD功能模块已基本形成。

80年代CAD普及期：基于PC微机和工作站CAD系统广泛应用，实体建模成熟，美国CAD/CAM系统达63000套。

90年代CAD集成期实现了CAD系统之间、CAD与CAM之间以至CAD与其他CAX系统间的数据共享和信息集成。目前CAD成为主体设计技术和设计工具2、计算机辅助设计关键技术1、产品的造型建模技术

CAD造型：是对设计对象进行描述，用合适的数据结构存储在计算机内，以建立计算机内部模型的过程。CAD造型建模技术发展：经历了线框模型、表面/曲面模型、实体建模、特征造型、特征参数模型、产品数据模型的演变过程。线框模型、表面/曲面模型和实体建模均属于实体模型。

特征模型：适应CAD/CAM集成需要。①能表达统一完整的产品信息；②便于理解和组织生产；③有助于加强产品设计、分析、加工制造、检验等各部门间联系。2、单一数据库与相关性设计

单一数据库：即与设计相关的全部数据信息来自同一个数据库。

相关性设计：任何设计改动都将及时反映到其他相关设计环节。如：修改左视图，其主视图、俯视图及相关联产品装配图、三维实体模型会自动跟随更新。单一数据库和相关性设计，有利于减少设计差错，利于协同设计。3）NURBS曲面造型技术

NUBRBS：是针对复杂曲线/曲面的一种建模方法，可对自由曲线/曲面和规则曲线/曲面采用统一的数学模型，简化系统结构和数据管理，利于对曲线/曲面的构建和编辑修改。4）有限元分析及动态仿真技术

有限元分析：一种工程分析的数值计算方法，其步骤：

--建立模型借助于三维几何模型进行单元划分，建立负载和约束模型；

--有限元计算在负载作用下对设计对象进行结构位移、应力和应变分析；在温升作用下进行结构热传递、热分布、热变形分析，等；

--评判修改根据计算结果对设计对象进行评判修改，优化设计方案。

动态仿真：通过动力学仿真，可获得系统运动学和动力学工作状态。

--过程：首先对设计对象进行抽象简化建立系统分析模型，根据多体动力学计算方法，调用求解器对模型进行动态仿真试验，根据试验结果对设计对象进行修改和完善。5）CAD与其他CAX系统集成技术

包括：①CAD/CAE/CAPP/CAM设计系统间的集成；

②CAD与PDM、ERP等经营管理系统间的集成；③将CAD功能模块以专用芯片形式加以固化，供其他系统调用；④在网络环境下实现异地、异构CAD系统集成。6）标准化技术

IGES：图形交换标准（InitialGraghicalExchangeSystem)

；

STEP：产品数据模型交换标准（StandardfortheExchangeofProductModelData）。计算机辅助产品的概念设计

需要解决概念设计建模和推理难题，需要解决产品设计功能要求映射为合适的产品结构关键技术。计算机支持的协同设计

需解决：①群体成员间信息实时可靠交换；②异构环境下可靠地运行；③设计冲突协调技术。智能CAD技术：将人工智能技术与CAD技术融为一体，难题：解决人类思维模型建立和表达基于工程图纸的三维形体重建现有技术主要针对多面体、二次曲面体等简单形体，任意曲面体的三维形体重建仍是未解决的世界难题。CAD与虚拟现实(VR)技术的集成

VR技术提供视觉、听觉、触觉等直观、自然、实时感知，目前VR所需软硬件价格昂贵，技术开发难度大基于图像的建模技术是一种不依赖三维几何造型技术，通过离散图像经过处理生成的真实实体模型，具有快捷、简单、逼真的优点，适用于难以用几何造型所建立的具有真实感自然环境的模型，这是目前国际上研究热点之一。3、计算机辅助设计的研究热点2.3.1优化设计数学模型2.3.2优化方法的分类2.3.3优化设计步骤2.3.4优化设计实例2.3优化设计优化：是对问题寻优的过程，以期得到一个理想的目标。优化设计：在工程设计过程中，从众多方案中找到尽可能完善的设计方案。设计变量：

X=[x1,x2,…,xn]T目标函数：

minF（X）设计约束：

gu(x)≤0u=1,2,…,m

hv(x)=0v=1,2,…,p<n

1、优化设计数学模型优化设计规格化数学模型：1）设计变量

又称维数、自由度，其个数越多，可供选择方案也越多，设计更灵活，但优化求解难度增加。

--小型优化：n=2~10

--中型优化；n=10~50

--大型优化：

n>50

--设计空间：每个设计方案由一组设计变量构成，相当于设计空间中一个设计点，优化设计即为在设计空间的寻优过程。

n=1：设计空间为一实轴，一维优化

n=2：设计空间为一平面，二维优化

n=3：设计空间为三维立体

n>3：设计空间为超越空间为q个优化目标2）目标函数目标函数可为极大值也可为极小值统一规格化为求极小值问题：式中：为权重单目标优化：目标函数仅包含一个设计指标，易于求解。多目标优化：目标函数包含多个设计指标，常将之转化为但目标优化：3）设计约束与可行域设计约束：使设计指标达到最佳值所满足的附加设计条件。不等式约束：等式约束：可行域：指设计变量所允许取值的设计空间，即在该区域内满足设计约束条件；而非可行域：不允许设计变量取值的空间。x1g（X）=0g（X）>0g（X）<0非可行域可行域x201）按设计变量数量：单变量优化、多变量优化；2）按约束条件：无约束优化和有约束优化；3）按目标函数数量：单目标优化、多目标优化；4）按求解方法：准则法、数学规划法；

--准则法：根据诸如满应力准则、能量准则等建立优化设计模型。

--数学规划法：从解极值问题的数学原理求解最优解，有线性规划、非线性规划、动态规划。

线性规划：目标函数与约束函数均为线性函数；

非线性规划：目标函数和约束方程为非线性函数；动态规划：设计变量取值是随时间或位置变化时的优化方法。机械优化设计问题多属于多变量、有约束的非线性规划。2、优化方法分类3、优化设计步骤1）分析设计对象

分析优化对象，明确设计需求，合理确定优化目标。2）确定设计变量和设计约束

设计变量：①应是对优化设计指标有直接影响的参数；②在满足设计要求前提下尽量减少设计变量个数；③各设计变量相互独立，相互间不存在函数关系。

设计约束：约束数值在规定的设计变量取值范围；约束条件数须合理约束过多使可行域变小，增加求解难度。3）选择优化指标，建立目标函数

常见优化指标有最低成本、最小重量最小误差、最大生产率、最大经济效益、最优的功率需求等。4）选用合适优化计算方法

选用时应注意：①优化问题规模大小；②设计变量数目和约束特点；③目标函数的性质和复杂程度；④算法精度和经济性；⑤计算速度、计算时间。常用优化计算方法及其特点名称特点单变量黄金分割法简单、有效、成熟的一维直接搜索方法，应用广泛多项式逼近法收敛速度较黄金分割法快，初始点的选择影响收敛效果无约束非线性规划算法间接法梯度法（最速下降法）需计算一阶偏导数，对初始点的要求较低，初始迭代效果较好，在极值点附近收敛很慢，一般与其他算法配合，在迭代开始时使用牛顿法（二阶梯度法）具有二次收敛性，在极值点附近收敛速度快，但要用到一阶、二阶导数的信息，并且要用到海色（Hesse）矩阵，计算工作量大，所需存储空间大，对初始点的要求很高DFP变尺度法具有二次收敛性，收敛速度快，可靠性较高，需计算一阶偏导数，对初始点的要求不高，可求解n>100的优化问题，是有效的无约束优化方法，但所需的存储空间较大直接法Powell法（方向加速法）具有直接法的共同优点，即不必对目标函数求导，具有二次收敛性，收敛速度快，适合于中小型问题（n<30）的求解，但程序较复杂单纯形法适合于中小型问题（n<20）的求解，不必对目标函数求导，方法简单，使用方便有约束非线性规划算法直接法网格法计算量大，适合于求解小型问题（n<5)，对目标函数要求不高，易于求得近似局部最优解，也可用于求解离散变量问题随机方向法对目标函数的要求不高，收敛速度较快，可用于中小型问题的求解，但只能求得局部最优解复合形法具有单纯形法的特点，适合于求解n<20的规划问题，但不能求解有等式约束的问题间接法拉格朗日乘子法只适合于求解只有等式约束的非线性规划问题，求解时要解非线性方程组，可以求解不等式约束问题，效率也较高罚函数法将有约束问题转化为无约束问题，对大中型问题的求解均较合适，计算效果较好可变容差法可用来求解有约束的规划问题，适合问题的规模与其采用的基本算法有关优化设计步骤

1）两维优化图解法

例：某生产线有三台机床，混合生产A、B两产品，各产品售价和生产时间均不同，各机床有限定的生产时间，求两产品如何比例可获取最大经济收益。步骤1：建立优化模型目标函数：maxZ=11x1+8x2约束条件

4、优化设计举例步骤2：根据约束条件确定可行域

下图凸多边形OABCDO为可行域。步骤3：最优解的确定

可行域中使目标函数达到最大（最小）点坐标即为待求最优解。以目标函数Z=11x1+8x2的-11/8为斜率画等值线，Z值递增方向为法线方向。可见C点即为最优点，其坐标值为（12，3）。DCBOx1x23x1+2x2≤422x1+2x2≤302x1+4x2≤48MaxZAZ法线maxZ=11x1+8x22）非线性优化设计举例优化桁架的管径与壁厚：

2P＝300KN，2L＝1500mm，H＝900mm，

E＝2.1×105N/mm，ρ

＝7.85×103Kg/m3，

σs＝350N/mm2，D＝25-60mm、B＝3-8mm。求解满足强度要求的最轻桁架管径D和壁厚B。设计变量：确定目标函数：①强度约束条件—压应力不大于屈服极限σs：

②稳定性约束条件—压应力不大于压杆稳定的临界应力σk：

③边界约束条件——限制尺寸取值的约束条件：

确定约束条件优化结果：B=4mm,D=44.4mmW=10.26Kg2.4.1可靠性设计基本概念2.4.2机械零件可靠性设计2.4.3机械系统可靠性设计2.4可靠性设计1）产品可靠性定义

在规定条件和规定时间内完成规定功能的能力。

--规定条件：包括环境条件、储存条件以及受力条件等；

--规定时间：一定时间范围，因时间越长产品故障失效越多；

--规定功能：是指产品若干功能的全部，而不是其中一部分。2）可靠性技术发展

--二次大战美国空军由于故障而损失飞机21000架，比被击落飞机多1.5倍。

--产品可靠性是由美国航空部门提出；

--上世纪50年代电子产品平均失效率达到1×10-10~1×10-12(1/h)水平；

--60年代末，建立了以强度-应力为基础的机械产品可靠性模型；

--目前，机械产品可靠性设计技术已趋成熟。3）可靠性设计主要内容

--故障机理和故障模型研究掌握材料老化规律，揭示影响老化因素，找出故障根本原因。

--可靠性试验技术研究通过可靠性试验发现产品设计和研制阶段问题，明确是否需要修改设计。

--可靠性水平确定

根据国际标准和规范制定相关产品可靠性水平等级。1、可靠性设计基本概念4）可靠性设计常用指标产品工作能力

在保证产品功能参数达到技术要求的同时，产品完成规定功能所处的状态。可靠度

在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率R(t)。可靠度愈大，工作愈可靠。取值范围：0≤R(t)≤1。失效率

表示产品工作到某一时刻后，在单位时间内发生故障的概率λ(t)。失效率愈低，产品愈可靠。取值范围：

λ(t)=1-R(t)。平均寿命

--不可修复产品：发生失效前的工作时间（MTTF）

--可修复产品：相邻两故障间工作时间（MTBF）可靠度的许用值

--灾难性的：R（t）→1--经济性的：损失重大时：R（t）>0.99--损失不大时，R（t）>0.90--无后果：R（t）<0.90典型的失效率曲线0g(y)f(x)x，y强度f(x)应力g(y)h(z)μZz>00zRPFz<0

2、机械零件可靠性设计

设：某零件所受应力为Y，零件强度为X，则应满足：

Z＝X-Y≥0应力Y、强度X及可靠度Z的概率密度分布曲线如下图，其干涉区即为零件可能失效区域，其干涉区越小，可靠度越高。可靠度R=P(Z=X-Y≥0)

1）系统可靠度预测计算已知各组成单元的可靠度计算系统可靠度。

目的：①检验设计系统是否满足给定的可靠性指标；②比较不同设计方案的系统可靠度；③调整设计系统性能参数，提高系统可靠性；④找出设计系统薄弱环节，提出改进措施。

串联系统可靠性计算：只要一个元件失效，系统就不能完成规定功能。3、机械系统可靠度设计12n-1n由n个元件组成的串联系统可靠度RS：例:若R1=0.99,R2=0.90,R3=0.85,则：

RS=R1*R2*R3=0.99*0.90*0.85=0.757串联系统可靠度比系统中最不可靠的元件可靠度还低。12┋n并联系统可靠度计算：在所有元件全部失效情况下，整个系统才失效。由n个元件组成的并联系统可靠度RS：若R1＝R2＝…＝Rn＝R时，则：RS＝1－（1－R）n例如：Ri=0.95,n=5时，则Rs=1-(1-Ri)n=1-(1-0.95)5=0.9999996875混合系统可靠度计算：由串联系统和并联系统组合而成。系统可靠度计算时，先将并联单元转化为串联单元，再按串联系统计算。例：某行星轮机构，其中三个行星轮2为并联单元，则系统可靠度为：

Rs=R1•R222•R3=R1•[1-(1-R2)3]•R32）系统可靠性分配

已知系统可靠性，按照一定要求分配确定各个组成单元的可靠度。等分配法：将系统各个单元分配以相同的可靠度。若系统可靠度为RS，各组成单元的可靠度均为Ri，则：并联系统:RS＝1－（1－Ri）n

Ri=1-(1-Rs)1/n串联系统：比例分配法：使每个单元允许失效率正比于预计失效率，分配步骤：①获取各单元预计失效率；②由单元预计失效率计算每一单元分配权系数；③计算出各单元的容许失效率。2.5.1价值工程内涵与特征2.5.2价值工程实施过程2.5.3价值工程应用案例2.5价值工程1）价值工程内涵：以提高产品价值为目的，力求以最低成本实现产品所要求必要功能的创造性设计方法。2）价值工程三要素：

产品价值(V)--“合算不合算”或“值得不值得”；产品功能(F)—包括功用、作用、效能、用途、目的等；

产品成本(C)--指实现功能所支付的全部费用。

V=F/C3）价值工程特征：

1)价值工程将产品成本与产品功能有机结合起来；

2)是以功能分析为核心的工程设计方法；

3)价值工程是一个有组织的设计活动；

4)信息资料是价值工程分析的基础，产品创新是价值工程的最终目标；

5)将技术和经济问题有机结合，克服技术与经济工作相互脱节现象。

1、价值工程内涵与特征价值工程实施是一个发现矛盾、分析矛盾和解决矛盾的过程，通常是围绕以下7个逻辑问题展开：

①它是什么？

②它是干什么用的？

③它的成本是多少,价值多少？④该方案能满足要求吗？

⑤有没有实现同样功能的新方案？

⑥新的方案成本是多少？

⑦新的方案能满足要求吗？

2、价值工程实施过程式中，fi为功能系数；Ci为产品总成本。1）对象的选择回答“①它是什么”问题。

对象选择原则：

--考虑产品功能：不能满足用户要求，功耗大、效率低、可靠性低的产品

--考虑产品成本：材料消耗量大、加工成本高、原材料难以供货的产品；

--考虑外部环境：市场需求量大、影响重大、实现产品改造升级的产品。对象选择方法:

--综合加权评分法：

①分析对象，确定各因素权重；②根据各因素对不同方案评分；③计算各方案加权评分值；④以各方案总分进行对象选择。

--ABC分类法：将A类零件作为分析对象。

①A类零件占零件总数10～20%，却占总成本60～70%；

②B类零件占零件总数60～70%，占总成本10～20%；

③其余为C类零件。

--价值系数分析法：价值系数vi计算公式：2）功能分析

功能定义：说明产品功能实质、限定范围以及与其他产品功能区别。是回答“它干什么用的？”问题，如：车床“车削工件”的。功能整理：确定产品必要功能，兼顾辅助功能，去除多余功能，调整过剩功能，明确功能区域。

功能评价：回答“成本是多少？”、“价值如何？”提问，寻求最低功能成本（“能否满足要求？”），找出高价值区域。一般步骤：①确定功能现实成本：②采用一定方式使功能量化；③计算功能价值；④确定功能改善幅度；⑤按价值从大到小排队，确定价值工程首选对象。3）方案创新与评价创建新方案：是回答“有没有实现同样功能的新方案？”提问，应注意：①要敢于打破框框，不受原设计束缚；②要发动大家参加这一工作，互相启发，相互触动灵感；③把不同想法进行集中，发展成方案，并逐步完善。

新方案评价：回答“新方案成本是多少？”提问，

①从满足需求、保证功能技术方面进行评价；②从减少费用、降低成本等经济方面进行评价。4）验证和定案回答“新方案能否满足要求？”提问，包括：

--新方案规格和条件是否合理、恰当；

--方案的优缺点是否确切；

--存在的问题有无进一步解决的措施等。例：某企业生产台虎钳，有100mm、125mm、150mm和200mm四种不同的规格。利用价值工程对该产品进行改进设计。1）问题分析：①该产品实际夹持力远高于部颁标准；②125mm和150mm两种规格实际夹持力基本相近；③原材料成本所占比例达60％左右，说明产品耗材太多，显得笨重。

分析结果：从减少材料消耗入手，对产品进行改进设计，以提高产品价值

3、价值工程应用案例2）对象选择：总体设计尚属合理，活动钳体和固定钳体消耗材料80%。

将两钳体作为改进对象。3）功能分析：调查表明，钳体几乎未出现损坏现象，而虎脖子部件，易断裂，两钳体寿命过剩。4）新方案：适当降低钳体的强度及刚度，增强虎脖子部件强度和刚度。5）再评价：

①产品重量大大减轻，减少了原材料消耗和运输费用；②价格降低3元，每年6万台计算，为用户减少支出18万元。2.6.1反求工程内涵2.6.2反求工程基本步骤2.6.3反求工程关键技术2.6.4反求工程应用举例2.6反求工程1、反求工程内涵正向工程：

市场分析→概念设计→结构设计→加工制造→装配检验→产品反求工程：

已有产品→实物测量→重构模型→创新改进→加工制造→新产品反求工程：是用数据采集设备获取实物样本几何结构信息，借助于专用软件和三维CAD系统，对所采集的样本信息进行重构，复现原实物样本模型，通过对样本模型改进创新，快速加工出创新产品。反求工程类型：

--实物反求信息源为产品实物模型，应用最广；

--软件反求信息源为产品工程图样、数控程序、技术文件等；

--影像反求信息源为图片、照片或影像等资料。2、反求工程基本步骤l）分析阶段对反求对象的功能原理、结构形状、材料性能、加工工艺等方面进行分析，确定产品样本技术指标、几何结构拓扑关系。2）再设计阶段具体任务有：

--制定实物样本测量规划，选择测量设备，确定测量顺序和精度；

--对测量数据修正，按原拓扑结构修正几何元素空间位置与相互关系；

--利用CAD系统重构反求对象几何模型；

--对模型进行再设计，根据需要改进和创新功能在结构。3）反求产品制造阶段按照常规制造方法，完成反求产品的制造过程。反求工程的基本步骤1）反求对象的分析

--反求对象的功能原理分析。

--反求对象的材料分析

--反求对象的加工装配工艺分析

--反求对象的精度分析

--反求对象的造型分析

--反求对象的系列化和模块化分析2）反求对象的三维数字测量

--根据反求对象信息源，确定反求对象形体参数测量方法；

--测量手段多种多样，有接触式、非接触式，有机械、声学、光学、电磁学等不同测量方法和测量设备。3、反求工程关键技术反求对象形体结构几何参数采集方法3）反求对象的模型重构技术

--模型重构：即根据所采集的样本几何数据在计算机内重构样本模型；

--模型重构基本步骤：

①数据预处理

测量获取的数据量极大且包含一些噪声数据，预处理就是对原始数据进行过滤、筛选、去噪作业。

②网格模型生成

经预处理，可采用反求重构软件自动生成样本的三角化网格模型。

③网格模型后处理

对三角化网格模型存在的孔洞、缝隙、重叠等表面缺陷进行修补。

现有商品化反求工程软件：SURFACER、COPYCAD、TRACE等。4、反求工程应用举例2.7.1绿色设计产生背景2.7.2绿色产品及绿色设计定义2.7.3绿色设计的主要内容2.7.4绿色设计基本原则2.7.5绿色产品实例2.7绿色设计--工业污染导致环境恶化达到了前所未有程度；--全球制造业向资源利用合理化、废弃物少量化、无污染或少污染方向发展；--产品绿色标志制度相继建立；--绿色设计、绿色制造技术成为全球研究热点。世界主要国家绿色产品标识1、绿色设计产生背景2、绿色产品及绿色设计定义1）绿色产品定义--可以拆卸、分解的产品；--原材料使用合理化，并能处理回收的产品；--从生产、使用、回收过程对生态环境无害或危害小的产品；--可翻新和重新利用的产品；综合定义：在产品全生命周期内，节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，对生产者及使用者具有良好保护性的产品。2）绿色设计定义

--绿色设计是由绿色产品引申的一种设计技术；

--绿色设计是使产品及其制造过程对环境负面影响最小，各项指标符合绿色环保要求。

--绿色设计为低消耗、可回收、再利用、可降解。传统设计绿色设计设计目的为市