机械反求工程技术探析

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摘 要：反求工程(Reverse Engineering,RE)，通常情况下也称反向工程、逆向工程。一般是运用专业的测量手段对实物或模型进行测量，而后按照测量结果运用三维几何建模方法构建实物的CAD模型的过程。可以理解为从样品生成产品数字化信息模型，且在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。反求工程技术是一门测量技术，是集合了处理数据、处理图形和工艺加工集合而成的技术门类。本文就机械反求工程技术展开研究和分析。

关键词：机械；反求工程；技术分析

中图分类号：K826.16文献标识码：A

引言：反求工程的设计包含了反求对象解析和设计两个部分。反求对象解析阶段的工作内容包括：根据对原产品（或实物）的分析，发现原产品在技术方面的空缺和不足，保留原有的成熟的技术，作为改进的或发展提出新的改革方向。设计的工作内容主要是：对原产品（或实物）在开始反求分析之前，先进行测绘和模仿，开发新的设计方案或开展变异设计，最后设计出与市场相符合的新型产品类别。其中的开发新方案就是在原产品的技术上，按照原有的功能特质，按照产品的原理展开新的设计，变异设计的内容就是对原产品进行参数的改进、机构的改进、结构材料方面的改进，或是对原产品进行新的系统化的设计等等。

产品设计初始思想剖析

要展开对产品的分析，开展工作的第一步就是对产品设计的初始思想的剖析。因为其决定了产品的设计方案，对设计的初始思想进行深入的剖析，了解其指导思想，是分析整个产品的必要条件。掌握反求对象的性能对于产品设计方案的剖析、深入了解和理解程度在一定程度上是很有帮助的。在最终进行反求设计时，才能得到比原设计更加完美的设计方案[1]。

对产品材质方面的掌握

有时，同一零件可以运用不同的材料和材质进行加工，这对于零件的性能，加工过程和使用都有着不同程度的影响。掌握原设计零件材料和材质的成分、结构和外观处理情况时可采用的分析方法是观察和监测、对其进行化学分析、金相检验等。依据物理实验便可得到原始材料的各种物理功能和其主要的力学性能，以此确定材料牌号及热处理方式[2]。为了促进国家产业链的发展，有时可采用国产原材料进行替换，需注意的是，替换材料时要根据产品的力学性能和物理性能的特质替换，必要时还需考虑到产品的化学成分的需求，以其他同类产品作为参照物，最终确定替换材料的牌号和相关的技术条件。

产品功能原理

市场现存的所有产品都是按照一定的市场需求和产品特点进行设计的，要满足产品的设计需求，可采用很多不同的方法来满足，其中最重要的是产品的功能和相应的应用目标群。根据不同的应用目标群可研制出不同的设计方案。假如在对夹紧装置进行设计时，如果把产品的应用目标定位在机械手段方面，通常设计出的产品就是螺旋夹紧、连接杆机构夹紧、凸轮夹紧、斜面夹紧等相同原理的产品。此时若考虑的使用范围更为广泛时，更有可能出现液压、电磁夹、气动等相同原理的产品。所以在设计时深入的对反求对象的性能进行剖析，才能全面的掌握原理方面的设计方向，对产品也会有更深入更全面的了解。再对设计方案进行优化时，参照原产品的性能和应用范围，提出更好的设计方向，这也是反求的一种，是工程技术的精华部分。

零部件结构的深入了解

在对产品的结构进行设计时，不单是对原始方案进行细化的工程，多其他细节方面的考虑也要非常充分。当考虑全面，细节优化到位时，最终的产品就是完美的。所以在对零、部件的结构进行分析和掌握时，在考虑怎样提高产品功能性（其中包括产品强度的提高、精度的提高、延长使用寿命、降低噪音、减少其磨损率、刚度的提高等方面）的同时，还也许考虑到的问题是加工工艺、外观、成本、安全性能、环保问题、产品配置等等。充分的掌握产品的应用范畴[3]。

对于零部件的掌握

按照原有的反求对象的条件（如参照实物、产品软件或影像资料等等）的不同，对反求对象的形态和尺寸都要有良好的把握。选取的方法也是多种多样。若是实物反求，则可对产品进行直接的测量，若是其软件或影像的反求，则可按照参照物进行对比，可运用透视成像原理和作图技术，结合相应和人机工程学和专业性强的知识，通过剖析和精密的计算最终得出相关的形状和尺寸。对于某些曲线曲面复杂的零部件，应对措施为：使用目前较为先进的测绘手段和相关的绘测仪器都可进行测量。

相应的工艺剖析

在反求工程的应用过程中，需注意的是反求设计和反求工艺是相辅相成的，不能分开考虑。在某些特殊情况下，反求工程的工艺技术展开难题比设计方面的难题更加复杂。因此，在原始参照物的技术设备不达标，加工工艺和特殊技能也欠缺的情况下，反求工程的工艺问题就显得更加重要了。在这时可采用的方法是按照反叛法编制工艺的程序，对其现有的工艺方案进行加工和改进、以此保证原设计的需求。曲线对应法反求工艺参数，在材料的使用方面尽量使用国产材料，在适应工艺水平的需求的前提下对原型结构的局部进行改进。

反叛法编织工艺规程。我国目前较为传统的工艺编制法是从毛坯、粗加工、半精细加工和精细加工的工序来进行的，其实这很难适应当今反求工艺的需求。反叛法其实是以零件的技术要求（如尺寸的精准度、形位公差、表面粗糙程等方面）在全面掌握设计需求的前提下，对关键工艺进行分析，从中选取优秀的加工工艺，并以此为依据，层层向前推进，编制工艺规程。

改进工艺方案方面需保留原设计的需求。在保持引进技术的设计需求和功能的前提下，对其中相对困难的工艺方案进行局部的改进。在分析反求对象的配置时，首要考虑到的问题就是采取何种配置才能满足工艺性能的需求，对于原产品的很多零组件合成的大部件如何提高其装配的速率等等。

曲线对应法反求工程的参数的步骤。曲线对应法基本原理为：将现有的工程技术指标或工艺参数作为第一参照系，按照现存的实际情况作为第二参照系，按照已掌握的的特殊条件和工艺参数及其相关的量和产品功能的关系拟合成曲线，并按照曲线中存在的规律施放扩展开，以此获得与第一参照系能相对的指标的工艺参数为何。

使用材料的国产化。在对原形结构进行改进时，需与现存的工艺水平相符合。材料的选择和使用与产品质量息息相关。使用材料与工艺水平不相符的情况下，可选用国产材料代替，以适应目前的工艺需求。

工作性能

依据产品的工作原理和主要性能（其中包括强度，精度使用寿命、刚度等等）进行实验测评，反计算和深入的剖析。充分的了解设计的需求和规范，在对产品的运行特性和力学特性进行分析时，需建立科学的数学模型，进行动、静态的全面把握。假如某机床厂与法爵Vernier公司合作，开发生产DB420溅工作台不升降铣键床[4]。首先要对铣键床的部件几何精度，主动传输效率、机床静刚度、主传动效率、主轴部件的热变形、温升，并进行切削震动，激振噪声等方面进行测试。当发现了刚度和热变形的相互矛盾的主要问题。当解决了主要矛盾、改进后的产品工作性能会得到极大的提高。

产品的日常维护和管理分析

在对产品的日常维护和管理方式进行了解，掌握其中的关键零、部件及耗损率高的零、部件，对产品的改进和创新方向都有很大程度的提高。反求工程的研究对象主要包括：反求产品的设计基础理论的引进、生产制造商还有管理工程等等。设计方面主要是设计的原始思维、产品的功能、产品工作原理、产品结构框架、产品形态尺寸、产品材料、产品的造型设计、加工工艺、日常使用的维护，包装技术和现今的科学技术等等。

结语

反求设计是现在反求工程的不可或缺的部分，通过反求设计该够更好的对产品进行改进和完善，实现技术创新的目标。

参考文献：

[1] 刘志明，王敏杰,，赵丹阳，于庆安，宋满仓，邵安平. 塑料异型材挤出模头流道曲面重构技术的研究[J]. 模具工业 2009(05).

[2] 孙大宇，李杰，海锦涛. 径向基函数神经网络应用于反向工程曲面重构的研究[J]. 塑性工程学报 2010（02).

[3] 唐炳涛，赵震，栾贻国，阮雪榆. OpenGL在反求工程曲面重构中的应用[J]. 锻压技术 2009(06).

[4] 许惠丽，马源，李军显. 反求工程在复杂曲面模具制造中的应用[J]. 河南科技大学学报(自然科学版)2010（05).