正向设计和反向设计

传统上，工业产品的开发遵循严格的R&D过程，从确定功能和规格的预期指标开始，构思产品部件的要求，然后完成每个部件的设计和制造、检验部件的装配、检验机器的装配、性能测试等程序。每个部件都保留了原始设计图纸，这些图纸已被广泛保存为CAD图纸文件。各部件的加工还有所谓的工单图，复杂形状部件的数控加工文件由CAM软件生成并保存。每个部件的尺寸是否合格都记录在质量控制检验报告中。这些记录文件属于公司的知识产权，通常称为专有技术。这种开发模式被称为规定模型，这种开发工程也被称为向前工程。对于每个组件，其下游工程流程。

然而，随着工业技术的提高和经济环境的增长，任何通用产品的功能需求都不再是在消费者高质量要求下赢得市场竞争力的唯一条件。在现代高功能CAE软件的推动下，“工业设计”(又称“产品设计”)这一新兴领域越来越受到重视。任何产品不仅要求功能先进，还需要在其物体外观上进行造型设计，以吸引消费者的注意。这种造型设计多是针对产品的美学外观，在正向工程的过程中，传统训练下的机械工程师是无法胜任的。一些有艺术背景的设计师可以利用CAE技术构思创新的美学外观，然后手工制作模型，如木模、石膏模、粘土模、蜡模、工程塑料模、玻璃纤维模等。，然后通过三维测量建立自由曲面模型的CAD图纸。这个程序有逆向工程的概念，但还是正向工程的一部分，有面向对象的概念，公司还保留了设计图纸的知识产权。这个正向工程中的建模设计过程如图2-2所示。

因此，正向工程可以概括为面向功能、面向对象、规定模型、未来系统和遗留系统。

在计算机绘图之前，工程图大多是手工绘制的。此时，2D草图是主要的施工图，装配部分描述了3D的三维结构。这个时候2D和3D是分开画的，所以不能叫正向工程。计算机技术经过硬件和软件的发展，用计算机绘图代替了手工绘图。在这个过程中，计算机绘制的2D图形文件经过适当的排列，可以方便地绘制三维立体图。这个过程可以说是一种正向工程，在2D平面图上表达概念和维度(大多数早期大师只能看懂2D平面图)，然后用2D像素和相关维度绘制3D立体图。

2D草图→三维立体图

L 2D平面绘图文件:一般来说，AUTOCAD_XX是业界最常用的软件，比如(FIG.1-1)。当然其他比较知名的软件还有CADKEY，PRO_E，CATIA…等等。

l文件传输:如果用同一个软件在不同模块之间绘制2D平面图(2D绘图模块)，绘制完成后再继续构建3D立体图，因为是在同一个软件操作平台上，所以不存在文件传输问题。遗憾的是，没有一个软件在所有专业应用中都有绝对强大的功能；比如在平面工程图的绘制中，使用AUTOCAD，专业绘图员都可以用的相当好。虽然AUTOCAD也可以绘制机械零件的规则三维图，但是一旦遇到复杂的曲面变化，这个时候使用专业的三维绘图软件可能效率更高，我们会遇到图纸和文件之间的转换问题。对于2D图形，文件扩展名为DWG DXF...诸如此类，而3D空间更为常见。

DXF:不同软件之间的2D图形交换文件。

DWG:带有此扩展名的图形是AutoCad特有的图形。

IGES:(初始图形交换规范)在不同的软件中。

2D和3D之间的图形交换文件。

商用CAD/CAM软件:一般来说，我们可以分为参数化CAD/CAM软件和非参数化CAD/CAM软件；基于曲面结构和立体结构的CAD/CAM软件

参数化CAD/CAM软件:PRO_E，UG，CATIA…

非参数CAD/CAM软件:EUCLID，STRIM100…

SRUFACE建筑CAD/CAM软件:EUCLID，STRIM100…如图(FIG:1-2)。

实体建筑CAD/CAM软件:PRO_E，UG，CATIA…

创意设计(原创产品设计)

标准机械部件设计

外形设计(运动鞋的画法)

什么是逆向工程？

l原因

逆向工程通常以项目的方式进行模型的模拟工作。往往一个要生产的产品没有原始设计图纸，而是由委托单位送来一个样品或模型，如木鞋模具、高尔夫球杆头等，要求生产单位仿制。传统的仿形方法是用三维雕刻机或液压三维仿形铣床，制作出一对一的比例模具，如图2-3所示，然后进行批量生产。这种方法被称为模拟式复制，它不能创建工件尺寸图形文件或进行任何形状修改，已逐渐被一种新的数字化逆向工程系统所取代。

目前所谓的逆向工程，就是针对一个已有的工件(样品或模型)，用3D数字测量仪精确快速地测量轮廓基，然后构造曲面，编辑修改，然后传输到通用的CAD/CAM系统，再将CAM生成的刀壳数控加工路径发送到CNC加工机制作所需的模具，或者发送到快速成型机制作样品模型。这个过程被称为逆向工程，如图2所示。

因此，逆向工程可以概括为面向功能、描述模式、系统原样和非遗留系统。