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逆向工程与新产品设计

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          济南海马机械设计是一家致力于机械设备单机、生产线研发;技术创新,新产品研发、工程设计咨询、自动化流水线设计,改造,产品图纸标准化、先进的科技服务。

 

逆向工程设计是相对于正向工程而言的。一般的产品设计是根据产品的用途和功能,先有构想,再通过计算机辅助设计成图纸,通过加工制造而最后成型定产的。而通常我们所说的逆向工程是根据现有的产品。并把现有的产品实物通过激光扫描和点采集等手段,获取产品的三维数据和空间几何形状,把获取的数据通过计算机专业设计软件设计成图纸,用于生产制造的过程。也有的通过制造模型的方法,而作为逆向的样板,也属于逆向工程设计的范围。逆向工程设计不是简单的复制和模仿。而是运用相关手段对产品进行分析再设计等创新处理。从而使产品表现出更加优良的性能。缩短新产品的开发周期,提高设计开发效率。

三维模型构建

1逆向工程设计

逆向工程也叫反求工程,广东一带俗称抄数。逆向工程是相对于正向工程而言的。一般的产品设计是根据产品的用途和功能,先有构想,再通过计算机辅助设计成图纸,通过加工制造而最后成型定产的。而通常我们所说的逆向工程是根据现有的产品。并把现有的产品实物通过激光扫描和点采集等手段,获取产品的三维数据和空间几何形状,把获取的数据通过计算机专业设计软件设计成图纸,用于生产制造的过程。也有的通过制造模型的方法,而作为逆向的样板,也属于逆向工程设计的范围。逆向工程设计不是简单的复制和模仿。而是运用相关手段对产品进行分析再设计等创新处理。从而使产品表现出更加优良的性能。缩短新产品的开发周期,提高设计开发效率。

2逆向工程设计

逆向工程是在计算机辅助设计中完成的,所以必须用到计算机专业设计软件。目前使用较广泛的逆向工程软件有:

Pro/ENGINEER:

PRO/Engineer操作软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称,是参数化技术的最早应用者,在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位,Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

USER GUIDE

user guide简称UG。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统,它功能强大,可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站,但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长,在PC上的应用取得了迅猛的增长,目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。

CATIA

CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分,它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品,并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。广泛应用于航空航天,汽车工业,造船工业,厂房设计和加工装配等领域。

SolidWorks

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品领域。

3逆向工程设计的一般过程编辑

三维扫描

主要用于对物体空问外形和结构进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描技术根据测量探头是否和零件表面接触,其测量方式可分两类。(1)接触式测量:根据测头的不同,可分为触发式和连续式。(2)非接触式测量:据原理的不同,可分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。

数据处理

扫描得到的产品外型数据会不可避免地引人数据误差,所以要对原始点云数据进行预处理,通常要经过以下步骤:

(1)去掉噪音点;

(2)数据插补;

(3)数据平滑;

(4)数据光顺;

(4)点云的重定位整合。

得到产品的数据后,以逆向工程软件进行点数据的处理,经过分门别类、群组分隔、点线面与实体误差的比对后,再重新建构曲面模型,产生CAD数据、进行NC加工或RP制作。由三维扫描仪所得到的点云数据来建立曲面,在建立曲面的过程中应配合所测得的数据点数目及精度来决定曲面重建所使用的方法。

产品的逆向分析

包括两个方面的内容:面向对象整体系统的宏观分析和而向对象组成部分个体系统的详细分析。

宏观分析

对逆向产品的系统功能从概念上概括为能量、物料、信息与环境四个基本方面。能量分析目的是初步确定可行的能量方案。分析原产品采用的能量方式动力源,能否用其他能量方式替代,载荷特点、动静平衡等问题的解决方式等。物料分析是初步确定零部件的形状、材料、性态。了解其有无特殊要求,如阻燃、隔热、防水、轻质等。信息分析的口的是确定系统中有关信息的测取、传递、处理、采用、控制方案及有关技术等。环境分析包括设备本身运行所需的环境因素的确定,如温度、湿度、防尘、防爆、防磁等要求;还有产品系统对坏境的影响限制,如粉尘、污物、污水、污气、噪声等。

详细分析

(I)反求产品设计思想,是明确二次设计要求的关键。抓住了产品的设计思想,就找准了原设计的根本,有利于寻求关键技术。在此基础上,才能确立自己的创新设计思想。

(2)原理方案分析。探索原设计的工作原理和机构组成特点,同时进一步研究实现同样功能的新的原理解法是实现产品技术创新的重要步骤。原理方案分析围绕执行系统的特点,对从动力源、传动系统、测量系统、控制系统等方面逐项分析。并了解各路间的联系和接日。查证原产品是否存在不尽人意的问题或矛盾。

(3)结构分析。结构方式不同,对功能的保证措施也不同,随之带来的是产品特点也不同;结构分析的同时要考虑提高性能、降低成本、提高安全可靠性等方面是否有改革创新的空间。

(4)材料分析。探求原设计零件材料的化学成分、结构和表面处理情况,测定材料的各种物理性能和主要的力学性能,确定材料牌号及热处理方式必要时选择适用的替代材料。

(5)形体尺寸分析。在能够获得原产品实体或图纸的情况下,可以直接测量分析零部件形体尺寸,并用图纸表达;对于只能获得原产品图像的情况,则可通过透视法求得尺寸之间的比例,再按参照物反求原物尺寸。

(6)外型分析。造型设计和分析的基本原则是实用、经济、美观和人性化,但首先要保证功能要求工艺和精度分析。分析产品的加上过程和关键工艺,在此基础上选择合理上艺参数,确定新产品的制造工艺方法;对尺寸精度、配合精度、形位精度、表面粗糙度等进行深人分析。

(7)工作性能分析和其它’对产品的主要工作性能如强度、刚度、精度、寿命、安全等要进行试验测定,掌握其设计要求和设计规范,还要考虑产品的使用、维护、包装技术等。

 

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