反求工程方法

5反求工程研究方法李峰尹同耀MATIZ對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及分解從而反求其制造過(guò)程、技術(shù)訣竅、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)思想。反求工程（ReverseEngineering）是指以產(chǎn)品實(shí)物為起點(diǎn)，進(jìn)行的反推性研究。內(nèi)容5.1反求工程研究方法5.2反求設(shè)計(jì)方法5.3功能的分析5.4功能的設(shè)計(jì)方法5.5反求對(duì)象材料的分析5.1反求工程研究方法

隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，科技成果的應(yīng)用已成為推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要手段。引進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)一般分為三階段：

（1）應(yīng)用階段“知其然”

（2）消化階段knowhow

（3）創(chuàng)新階段反求求工工程程是是針針對(duì)對(duì)消消化化吸吸收收先先進(jìn)進(jìn)技技術(shù)術(shù)的的一一系系列列分分析析方方法法和和應(yīng)應(yīng)用用技技術(shù)術(shù)的的組組合合，，反反求求工工程程是是以以先先進(jìn)進(jìn)產(chǎn)產(chǎn)品品設(shè)設(shè)備備的的實(shí)實(shí)物物、、軟軟件件（（圖圖紙紙、、程程序序、、技技術(shù)術(shù)文文件件等等））或或影影像像（（圖圖片片、、照照片片等等））作作為為研研究究對(duì)對(duì)象象，，應(yīng)應(yīng)用用現(xiàn)現(xiàn)代代設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)理理論論方方法法、、生生產(chǎn)產(chǎn)工工程程學(xué)學(xué)、、材材料料學(xué)學(xué)和和有有關(guān)關(guān)專專業(yè)業(yè)知知識(shí)識(shí)進(jìn)進(jìn)行行系系統(tǒng)統(tǒng)深深入入地地分分析析和和研研究究，，探探索索掌掌握握其其關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)，，進(jìn)進(jìn)而而開開發(fā)發(fā)出出同同類類的的先先進(jìn)進(jìn)產(chǎn)產(chǎn)品品。。反反求求工工程程含含義義廣廣泛泛，，包包括括設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)反反求求、、工工藝藝反反求求、、管管理理反反求求等等各各方方面面。。日本國(guó)家經(jīng)濟(jì)濟(jì)高速度發(fā)展展是與善于引引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)術(shù)和進(jìn)行反求求工程研究分分不開的?！拔招詰?zhàn)略略”作為堅(jiān)定定不移的國(guó)策策注意反求工程程的研究移植、組合、、改造等方法法開發(fā)出許多多創(chuàng)新產(chǎn)品有必要在技術(shù)術(shù)引進(jìn)中加強(qiáng)強(qiáng)和推進(jìn)反求求工程的研究究和應(yīng)用。在在“知其所以以然”的基礎(chǔ)礎(chǔ)上進(jìn)行“求求中仿”、““求中變”、、“求中創(chuàng)””，這樣才能能利用引進(jìn)技技術(shù)以取得最最佳技術(shù)效益益和經(jīng)濟(jì)效益益，開發(fā)出具具有競(jìng)爭(zhēng)能力力的產(chǎn)品。5.2反反求設(shè)計(jì)方法法引進(jìn)技術(shù)中包包括產(chǎn)品的研研究與發(fā)展、、生產(chǎn)制造工工程、管理和和市場(chǎng)等方面面的問(wèn)題，它它們組成完整整的系統(tǒng)。反求工程包含含對(duì)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的分析和研研究。反求設(shè)計(jì)法（（二次設(shè)計(jì)法法）---從從已有產(chǎn)品或或技術(shù)進(jìn)行分分析研究，掌掌握其功能原原理、參數(shù)、、尺寸、材料料和結(jié)構(gòu)，特特別是關(guān)鍵技技術(shù)，在此基基礎(chǔ)上進(jìn)行仿仿制或再設(shè)計(jì)計(jì)，開發(fā)出先先進(jìn)產(chǎn)品。一、反求設(shè)計(jì)計(jì)的研究?jī)?nèi)容容設(shè)計(jì)反求的目目的是根據(jù)設(shè)設(shè)計(jì)的思維規(guī)規(guī)律，研究反反求對(duì)象的設(shè)設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)統(tǒng)的組成、特特點(diǎn)和內(nèi)在聯(lián)聯(lián)系。1.探索索產(chǎn)品設(shè)計(jì)的的指導(dǎo)思想2．原理方案案的分析3．結(jié)構(gòu)分析析4．形體尺寸寸5.精度度分配6.材料分分析7.工作性性能分析8.造型設(shè)設(shè)計(jì)分析9.工藝分分析10.使用用維護(hù)分析11．包裝技技術(shù)二、反求設(shè)計(jì)計(jì)的研究特點(diǎn)點(diǎn)1.反求求工程的理論論與方法基礎(chǔ)礎(chǔ)2.了解解有關(guān)產(chǎn)品及及技術(shù)的發(fā)展展動(dòng)向3.深入入分析研究，，掌握關(guān)鍵技技術(shù)knowhow三、反求設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)程反求分析相對(duì)于一般設(shè)設(shè)計(jì)，反求設(shè)設(shè)計(jì)首先應(yīng)突突出“求”的的環(huán)節(jié)針對(duì)反求對(duì)象象的不同形式式—實(shí)物、軟軟件或影像，，可采用不同同的手段和方方法2.反求設(shè)計(jì)計(jì)在反求分析的的基礎(chǔ)上可進(jìn)進(jìn)行測(cè)繪仿制制、變參數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)、適應(yīng)型型設(shè)計(jì)或開發(fā)發(fā)型設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)要求求反求分析（實(shí)實(shí)物、軟件或或影響）（測(cè)繪仿制））（開發(fā)設(shè)計(jì)））變型設(shè)計(jì)變參數(shù)設(shè)計(jì)適應(yīng)性設(shè)計(jì)原理方案設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)試驗(yàn)試制投產(chǎn)反求過(guò)程階段段5.3功功能的分析功能是技術(shù)系系統(tǒng)或產(chǎn)品能能完成的任務(wù)務(wù)的抽象描述述，它是產(chǎn)品品所具有的特特定用途與各各種特性。一、功能分分類從系統(tǒng)工程的的觀點(diǎn)出發(fā)，，可將功能系系統(tǒng)分為總功功能和分功能能。功能元是能直直接求解的最最小功能元素素從功能樹上可可看到前級(jí)功功能是后級(jí)功功能的目的功功能，而后級(jí)級(jí)功能是完成成前級(jí)功能的的手段功能，，末級(jí)分功能能即為功能元元，可以直接接求解。功能樹根據(jù)功能的性性質(zhì)及其重要要性，可按以以下方法分類類：1.按功功能的重要程程度分類2．按功能的的用途分類3．按功能的的性質(zhì)分類4.按用用戶的要求分分類銑床床二、功能分析析在反求設(shè)計(jì)中中功能分析過(guò)過(guò)程一般是由由功能載體→→分功能→總總功能功能載體→功功能功能→功能載載體新型割草機(jī)5.4功功能的設(shè)計(jì)方方法功能設(shè)計(jì)法的的步驟示意圖圖抽象分解一、功能的分分解1.總功功能分析待求系統(tǒng)（黑箱）水泥砂石水甲地混凝土乙地總功能：物料料結(jié)合、移位位由功能載體反反求系統(tǒng)總功功能示意圖2．分解總功功能二、功能元求求解1.消化、、吸收、借鑒鑒求解法2.利用設(shè)設(shè)計(jì)目錄求解解3.創(chuàng)新構(gòu)構(gòu)思求解飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的的“沙丘駐波波燃燒器”發(fā)電機(jī)風(fēng)車陽(yáng)光陽(yáng)光太陽(yáng)能溫室+風(fēng)筒+風(fēng)車車氣流發(fā)電三、求系統(tǒng)原原理解一般采用形態(tài)態(tài)學(xué)矩陣法進(jìn)進(jìn)行功能元解解的組合。將將系統(tǒng)的功能能元列為縱坐坐標(biāo)，各功能能元的相應(yīng)解解法列為橫坐坐標(biāo)，構(gòu)成形形狀學(xué)矩陣。。組合出的方案案總數(shù)功能元的個(gè)數(shù)數(shù)第i種功能元解的的個(gè)數(shù)四、求系統(tǒng)最最佳原理方案案解在眾多方案中中選取最佳方方案，一般先先進(jìn)行粗篩選選，把與設(shè)計(jì)計(jì)要求不符或或各功能元解解不相容的方方案去除。在在粗篩選的基基礎(chǔ)上取幾個(gè)個(gè)較滿意的方方案進(jìn)行科學(xué)學(xué)的定量評(píng)價(jià)價(jià)，以便進(jìn)一一步比較選優(yōu)優(yōu)。最常用的有加加權(quán)評(píng)分法（（有效值法））例對(duì)編輯輯文字處理機(jī)機(jī)掃描系統(tǒng)的的A、B、C三方案進(jìn)行行評(píng)價(jià)。解（1）確確定評(píng)價(jià)目標(biāo)標(biāo)：分辨率分辨速度成像質(zhì)量傳動(dòng)誤差傳動(dòng)效率加工制造價(jià)格（2）確定加加權(quán)系數(shù)：根根據(jù)設(shè)計(jì)要求求希望在保證證一定使用性性能下價(jià)格較較低。加權(quán)系數(shù)矩陣陣0.1；0.05；0.2；0.1；0.05；0.1；；0.4（3）按10分制進(jìn)行評(píng)評(píng)分，評(píng)分結(jié)結(jié)果列于下表表：

評(píng)價(jià)目標(biāo)方案u1u2u3u4u5u6u7A101010101073B7899965C869641010三方案的評(píng)分分矩陣表達(dá)式式：P=PAPBPC=1010101010737899965869641010（4）求各方方案的有效值值：0.110+0.0510+0.210+0.110+0.0510+0.17+0.43=6.90.17+0.058+0.29+0.19+0.059+0.16+0.45=6.850.18+0.056+0.29+0.16+0.054+0.110+0.45=8.7功能設(shè)計(jì)法從從系統(tǒng)出發(fā)，，緊緊抓住功功能的本質(zhì)問(wèn)問(wèn)題，據(jù)化繁繁為簡(jiǎn)（將總總功能分解為為功能元），，解法由少變變多（廣泛搜搜索求功能元元解，再組合合求系統(tǒng)原理理解），最佳佳解多中擇優(yōu)優(yōu)等特點(diǎn)，是是一種較好的的原理方案設(shè)設(shè)計(jì)方法。5.5反反求對(duì)象材料料的分析材料的性能不不僅與材料的的成分有關(guān)，，而且與產(chǎn)品品的工藝過(guò)程程有關(guān)。一、材料選擇擇的原則1.材料的性性能應(yīng)滿足產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求求根據(jù)產(chǎn)品總的的作用和工作作條件，選擇擇使用性能、、力學(xué)性能、、物理性能、、化學(xué)性能與與之相適應(yīng)的的材料，以滿滿足用戶提出出的壽命、尺尺寸及重量限限制的要求。。傳遞力和運(yùn)動(dòng)動(dòng)的零件，一一般采用結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼；而工具具一般采用工工具鋼制成。。2.材料的的工藝性應(yīng)滿滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)的技術(shù)要求求所選材料的工工藝性能（成成型工藝、熱熱處理工藝、、切削加工性性能）應(yīng)與產(chǎn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)相適應(yīng)，，以保證產(chǎn)品品毛坯和成品品的質(zhì)量。金屬制品品的工藝藝路線3.要要求材料料的成本本和產(chǎn)品品制造成成本最低低二、材料料的分析析技術(shù)用于機(jī)器器、裝備備、工具具、構(gòu)件件或其它它產(chǎn)品中中的材料料種類繁繁多，通通常將材材料分為為三類：：金屬材材料、陶陶瓷材料料和聚合合物材料料（高分分子材料料）。材料的性性能除由由其成分分確定外外，還與與處理工工藝有關(guān)關(guān)。每種種材料的的性能與與其內(nèi)部部組織結(jié)結(jié)構(gòu)、成成分、處處理工藝藝之間都都有確定定的聯(lián)系系，在材材料分析析工作中中主要對(duì)對(duì)材料的的成分、、組織、、結(jié)構(gòu)和和性能進(jìn)進(jìn)行分析析。對(duì)其其加工處處理工藝藝需根據(jù)據(jù)上述分分析進(jìn)行行推斷。。（一）、、材料成成分的分分析1．鋼種種的火花花鑒別法法鑄鐵的火火花有明明顯的差差別，火火花鑒別別一般從從三方面面綜合考考慮，即即：（l）火火束中流流線的長(zhǎng)長(zhǎng)、短、、粗、細(xì)細(xì)變化：：（2）爆爆花多少少，花粉粉數(shù)量的的變化；；（3）流流線與火火花圖的的顏色與與程度區(qū)區(qū)別。鋼鐵的幾幾種典型型火花中碳鋼（（0.45%C）的火火花鉻鋼的火火花高碳鋼（（1.2%C））的火花花鑄鐵的火火花2.鋼鋼種聽音音鑒別法法利用不同同含碳量量的鋼和和鑄鐵的的滯震性性能不同同，敲擊擊時(shí)其聲聲音清脆脆不同。。鑄鐵的的聲音發(fā)發(fā)“啞””，而鋼鋼的聲音音清脆且且余音長(zhǎng)長(zhǎng)。3．原子子發(fā)射光光譜分析析法4．紅外外光譜分分析法5．化學(xué)學(xué)分析法法6．微探探針?lè)治鑫黾夹g(shù)顯微成分分分析技技術(shù)（二）材材料組組織結(jié)構(gòu)構(gòu)分析組織分析析由宏觀觀組織分分析和微微觀組織織分析組組成。結(jié)構(gòu)分析析主要是是分析研研究材料料中相的的晶體結(jié)結(jié)構(gòu)、晶晶體缺陷陷及相之之間的位位相關(guān)系系。1．分析析試樣的的選取（1）不不允許試試樣產(chǎn)生生塑性變變形而使使晶粒變變形和扭扭曲；（2）不不允許試試樣因受受熱而引引起顯微微組織的的變化。。2.粗粗視分析析法曲軸的硫硫線示意意圖a)鍛造造曲軸b)棒料加加工的曲曲軸3．顯微微分析法法4．結(jié)構(gòu)構(gòu)分析法法（三）性性能檢檢測(cè)三、材材料表面面的改性性處理技技術(shù)四、反求求對(duì)象材材料分析析程序及及案例反求對(duì)象象材料分分析，它它不僅涉涉及到材材料科學(xué)學(xué)和分析析技術(shù)，，而且與與產(chǎn)品的的工藝過(guò)過(guò)程有密密切關(guān)系系。1、明明確確分析析的目目的要要求2、材材料料的具具體分分析流流程3、反反求對(duì)對(duì)象材材料和和工藝藝的確確定4、試試制--國(guó)國(guó)產(chǎn)化化研究究及案案例分分析例1.某某汽汽車轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)工藝藝分析析1、制制動(dòng)鼓鼓2、輪輪轂3、、4、、輪轂轂軸承承5、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)6、、油封封7、襯襯套8、、主銷銷9、滾滾子止止椎軸軸承10、前前軸查閱有有關(guān)該該類零零件的的資料料可知知，該該類零零件通通常采采用的的材料料為40Cr、、40CrMo、40CrMnMo等等中碳碳合金金鋼，，其一一般加加工過(guò)過(guò)程為為：模鍛---正火火---粗粗加工工---調(diào)調(diào)質(zhì)（（淬火火＋高高溫回回火））處理理---精精加工工---成成品為了提提高該該零件件的疲疲勞抗抗力，，在加加工后后又進(jìn)進(jìn)行了了表面面處理理，其其加工工過(guò)程程為：：模鍛---正火火---粗粗加工工---調(diào)調(diào)質(zhì)---精加加工---軸頸頸根部部表面面淬火火---成成品表面““發(fā)藍(lán)藍(lán)色””是表表面淬淬火時(shí)時(shí)加熱熱形成成的氧氧化膜膜，這這種顏顏色是是感應(yīng)