四、VPD环境下的逆向设计方法〔6〕

    VPD的快速发展为逆向设计的发展提供了强大的技术保证，同时，VPD环境中的逆向设计有其特殊性。

    4.1 样机测绘与CAD建模

    测绘人员通过PDM获取测绘的任务，包括对象、方法和工具等。测绘结果通过草图等介质，输出给CAD建模人员进行建模。CAD三维建模应该是产品数字化的开始，也是传统设计方式向虚拟产品开发模式转变的第一步。选择好的CAD建模工具可以大大减少后续分析、建模的工作量。为下游的各种分析、加工提供支持。同时，它也是产品工程图的直接来源。

    CAD建模人员从样机分析信息库中获取建模内容、方法、工具等。如果只是参照原理，这需要包括从概念设计到具体的图纸生成。如果是一比一的仿照参考样机模型，那么，只要将测绘的草图输入CAD软件中，依照样机分析的精度等级加上公差即可。再将各零件按照样机分析的零部件划分标准，装配起来。形成相应的部件、甚至整机的CAD模型。该模型通过PDM为后续的各种分析提供基础模型。同时，后续的各种分析又要作用于该模型，对其进行修正、优化。

    4.2 VPD环境下的逆向设计方法

图2 VPD中结构动力分析及修改

    在CAD中建立的数字模型只是初级的数字样机，一般只具有几何外形，实物样机的大部分物理特性均没有，一般都要经过图2所示的流程反复迭代。由于逆向设计的特殊性，初始数字样机是通过测绘实物样机获得的，所以可把反求对象看作我们生产的第一台实物样机。基于这种认识，我们就可构造拟实的数字样机。在此数字样机中进行再设计、再分析，因此，分析结果基本可以预测修改以后未来实际样机的工作状态。

    同时可知，样机分析是逆向设计的灵魂，而分析结果都要体现在CAD模型的改变上。

    4.3 VPD环境中的样机分析

    虽然原型产品本身能够满足设计要求，但在逆向设计过程中我们不必，也不应该完全仿制；而应在逆向设计的基础上，降低成本。达到或超过原样机的性能指标。样机分析主要是为搞清楚参照样机的设计原理、样机的工况，以及新产品的开发对策。广义上讲，通过样机分析，整个产品的开发步骤和方法也就基本确定了。如果把确定反求对象的过程比作产品规划的话，那么，样机分析相当于正向设计的方案设计，因此说样机分析的质量决定着新产品开发的成败。

    由于我们的国情与发达国家不同。工业基础、劳动力成本、产品的使用对象等都有很大差异，这就必然要对仿造样机国产化。在对各种零部件进行国产化后，其各种性能必然发生变化。一味地加粗加大和提高精度，并不一定会改善机器的整体性能。有些情况反而适得其反。

    VPD区别于传统的产品开发，主要是可以在样机生产之前发现机器未来运转中的不足，而实现这一功能的工具就是各种分析软件。利用VPD工具进行样机分析将会极大地提高设计的质量和效率。下面将一些常用的VPD工具在逆向设计中的应用作一简单介绍。