《MBD數(shù)字化制造》課件 花海燕 第1、2章 MBD數(shù)字化制造；MBD數(shù)字化制造

第一章MBD數(shù)字化制造起源目錄MBD技術(shù)起源與發(fā)展標(biāo)題MBD技術(shù)內(nèi)涵基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系基于MBD的數(shù)字化制造技術(shù)解決方案CONTENTS1MBD技術(shù)起源與發(fā)展MBD（ModelBasedDefinition，基于模型的定義）技術(shù)，也被稱為數(shù)字化產(chǎn)品定義技術(shù)，是一種用集成的三維模型來完整表達(dá)產(chǎn)品信息的技術(shù)，在設(shè)計、工藝、制造、檢驗、銷售、維修等全生命周期中的每個階段被賦予相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分類管理、繼承和共享，使MBD模型成為產(chǎn)品全生命周期的唯一信息載體。MBD技術(shù)充分利用三維模型直觀、可視化的特點，將產(chǎn)品全生命周期過程中所需的幾何信息和非幾何信息，以注釋或?qū)傩缘姆绞礁郊拥饺S模型中，為設(shè)計人員擺脫繁重的二維制圖工作提供了可能，也提高了數(shù)據(jù)交互的準(zhǔn)確性和時效性。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——產(chǎn)品數(shù)字化定義的發(fā)展階段產(chǎn)品的定義最早通過手工繪制二維圖紙來實現(xiàn)，以二維圖紙表達(dá)產(chǎn)品的幾何形狀、尺寸、公差和其他制造信息。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)開始發(fā)展。數(shù)字化定義是實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，產(chǎn)品數(shù)字化定義的發(fā)展大致可分為三個階段：第一階段：基于二維圖紙的產(chǎn)品數(shù)字化定義計算機(jī)輔助設(shè)計（ComputerAidedDesign,CAD）技術(shù)的發(fā)展，以計算機(jī)繪圖替代手工繪圖，在節(jié)省人力及提高工作效率方面具有明顯優(yōu)勢。采用二維設(shè)計圖紙表達(dá)產(chǎn)品的幾何信息和標(biāo)注信息，工藝、制造設(shè)備及檢測等信息，需要通過二維工藝卡或者其他相關(guān)文檔獨立表達(dá)；生產(chǎn)設(shè)計人員和制造人員依照二維圖紙及相關(guān)文檔進(jìn)行工作。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——產(chǎn)品數(shù)字化定義的發(fā)展階段第二階段：三維設(shè)計和二維圖紙相結(jié)合的產(chǎn)品數(shù)字化定義隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，逐步形成了三維模型和二維工程圖共同表達(dá)的局面。設(shè)計者已經(jīng)不局限于用二維圖來表達(dá)產(chǎn)品的幾何信息，用三維軟件建立幾何實體模型實現(xiàn)更直觀的表達(dá)。然而，對于加工工藝信息和檢測工藝信息，仍采用二維設(shè)計圖紙與文檔相結(jié)合的方式。這種三維設(shè)計和二維生產(chǎn)相結(jié)合的模式，在設(shè)計和生產(chǎn)階段不能做到單一數(shù)據(jù)來源，設(shè)計模型一旦發(fā)生信息變化，后續(xù)的加工、裝配、檢測等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息無法同步更新。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——產(chǎn)品數(shù)字化定義的發(fā)展階段第三階段：基于MBD的全三維數(shù)字化定義隨著MBD技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)字化逐步從設(shè)計領(lǐng)域向工藝、制造、檢測等領(lǐng)域延伸。MBD全三維數(shù)字化制造是指將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、生產(chǎn)加工、裝配以及檢驗檢測等產(chǎn)品全生命周期中的各個階段，以達(dá)到提高產(chǎn)品研制效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量的目的?！盁o紙化”時代已經(jīng)到來，把加工工藝、裝配工藝等工藝規(guī)程三維化、直觀化，所有的信息都附加在統(tǒng)一的信息載體上，當(dāng)設(shè)計模型上的特征更改，相對應(yīng)的工序模型等其他信息也隨之同步更改。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程MBD技術(shù)不僅包含了產(chǎn)品幾何信息，還包含了產(chǎn)品相關(guān)工藝、制造、檢測等非幾何信息。作為產(chǎn)品制造的唯一數(shù)據(jù)源，從設(shè)計、工藝、制造、檢測等各個部門通過數(shù)字化協(xié)同平臺直接進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)交流，實現(xiàn)了從上游到下游數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。隨著MBD技術(shù)不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍逐步發(fā)展到設(shè)計MBD模型、工藝MBD模型、制造MBD模型、檢測MBD模型的應(yīng)用。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模式不斷演變，基于MBD模型的初步應(yīng)用逐步發(fā)展到基于MBD模型的設(shè)計工藝協(xié)同、工藝仿真管理模式；基于MBD模型的現(xiàn)場可視化逐步發(fā)展到基于MBD模型的制造模式，即無紙化制造模式。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程MBD數(shù)字化制造技術(shù)率先在航空制造業(yè)中得到應(yīng)用。航空制造業(yè)領(lǐng)域中，大型飛機(jī)的研制是一項周期長、工程任務(wù)艱巨、協(xié)作面廣且管理極為困難的工程,MBD數(shù)字化制造技術(shù)對飛機(jī)數(shù)字化生產(chǎn)的實現(xiàn)具有重大意義。波音公司要求全球合作伙伴采用MBD模型作為整個飛機(jī)產(chǎn)品制造過程中的唯一依據(jù)。該技術(shù)將三維制造信息PMI(3DProductManufacturingInformation)與三維設(shè)計信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，使產(chǎn)品加工、裝配、測量、檢驗等實現(xiàn)高度集成,數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用有了新的跨越式發(fā)展。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程當(dāng)前，我國的大飛機(jī)設(shè)計和制造也正逐步實施和應(yīng)用MBD技術(shù)，這必然對飛機(jī)的生產(chǎn)發(fā)展帶來實質(zhì)性的變革。MBD技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，為制造業(yè)的發(fā)展帶來許多優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在設(shè)計、制造、檢測等多個方面：（1）增強(qiáng)信息一致性，提高設(shè)計制造的效率MBD數(shù)據(jù)模型以三維模型為核心，集成了完整的產(chǎn)品數(shù)字化定義信息，打通設(shè)計與制造的橋梁，實現(xiàn)了設(shè)計、加工工藝、裝備工藝等數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一，降低因數(shù)據(jù)理解不一致導(dǎo)致的出錯。在設(shè)計、加工、裝配、檢測等各環(huán)節(jié)，所有技術(shù)人員可從MBD模型中獲取相應(yīng)的產(chǎn)品信息，有效地保證了數(shù)據(jù)源在產(chǎn)品設(shè)計制造中的唯一性，提高了產(chǎn)品設(shè)計制造的效率。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程（2）實現(xiàn)設(shè)計制造管理無紙化應(yīng)用MBD技術(shù)建立的三維信息模型，結(jié)合產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，把三維信息模型傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場，完全實現(xiàn)了產(chǎn)品信息的數(shù)字化存儲。技術(shù)人員通過統(tǒng)一平臺指導(dǎo)工人開展工作，無需再查看大量的圖紙和其他技術(shù)資料，而是通過平臺實現(xiàn)數(shù)字化管理。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程（3）增強(qiáng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)可追溯性，支持產(chǎn)品定制化，實現(xiàn)產(chǎn)品快速迭代MBD技術(shù)的使用，技術(shù)人員不僅更加直觀地觀察到產(chǎn)品從上一步到下一步的變化，所有的設(shè)計變更和制造指令都記錄在數(shù)字化定義中，這使得產(chǎn)品的可追溯性大大增強(qiáng)。設(shè)計變更可以迅速反映在三維模型中，快速生成產(chǎn)品的不同變體，支持定制化生產(chǎn)，有利于促進(jìn)產(chǎn)品的快速迭代。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程（4）三維工藝仿真，直觀反映產(chǎn)品情況，提高正確性工藝仿真是判斷工藝是否合理的一個重要指標(biāo)。應(yīng)用MBD技術(shù)建立的三維MBD工序模型和裝配模型，可以直接進(jìn)行加工和裝配的工序仿真甚至是工步仿真，從而提前避免錯誤，提高工藝設(shè)計的準(zhǔn)確率，確保仿真的正確性和高效性。1MBD技術(shù)起源與發(fā)展——MBD技術(shù)的發(fā)展歷程（5）促進(jìn)并行工作的開展，縮短產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品生產(chǎn)制造流程一般分為產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、工裝設(shè)計、產(chǎn)品制造及產(chǎn)品檢驗階段。在傳統(tǒng)模式中，產(chǎn)品生產(chǎn)制造的各個階段工作是以串行模式進(jìn)行。MBD技術(shù)使產(chǎn)品生產(chǎn)制造的各階段工作可以并行進(jìn)行，允許在產(chǎn)品設(shè)計階段就開始進(jìn)行制造規(guī)劃和檢測規(guī)劃，在統(tǒng)一的平臺和數(shù)據(jù)載體控制下，便于各部門協(xié)同工作，減少工作的返工量，提高設(shè)計效率和產(chǎn)品的可制造性，縮短產(chǎn)品研制周期的同時又提高工作效率。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD是制造領(lǐng)域一種全新的產(chǎn)品定義技術(shù)，MBD技術(shù)將產(chǎn)品生命周期所涵蓋的工程信息集成定義到產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)模型中。MBD模型表達(dá)了產(chǎn)品的幾何信息以及尺寸、公差、工藝信息等非幾何信息，成為生產(chǎn)制造過程中的唯一依據(jù)。MBD模型根據(jù)其在生產(chǎn)加工的不同階段分為了MBD零件模型、MBD加工工藝模型、MBD裝配工藝模型和MBD檢測工藝模型等。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD零件模型是指用直觀的三維實體描述產(chǎn)品零件的幾何形狀信息，并以三維標(biāo)注等文字符號表達(dá)零件的尺寸、公差、屬性等其他相關(guān)的工程數(shù)據(jù)信息。三維軟件允許工程師使用參數(shù)化方法來構(gòu)建模型，使得設(shè)計迭代和修改更加容易。零件模型是MBD過程中的關(guān)鍵組成部分，是構(gòu)建更復(fù)雜裝配模型，進(jìn)行后續(xù)工程分析的基礎(chǔ)。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD加工工序模型是在三維實體模型中集成的工藝信息，其包含了工序加工完成后形成的工藝信息，能夠指導(dǎo)本工序的加工。它將傳統(tǒng)的機(jī)加工二維工藝卡片所表達(dá)的每道工序或工步的信息，以對應(yīng)的三維模型形式表達(dá)。MBD工序模型表達(dá)了從毛坯模型經(jīng)N道工序加工成成品的過程中所對應(yīng)的加工工藝信息；每一個加工工序?qū)?yīng)一個工序模型，當(dāng)經(jīng)過N道加工工序后，工序模型就附加了所有加工工序信息。每一道工序也可以進(jìn)一步細(xì)化，制定工步模型。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD裝配工藝模型是在MBD產(chǎn)品發(fā)放后，經(jīng)過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到軟件的裝配功能模塊或數(shù)字化協(xié)同應(yīng)用平臺中，工藝人員依據(jù)裝配工藝模板，通過人機(jī)交互方式進(jìn)行裝配工藝規(guī)劃與仿真，最后匯總為各類裝配工藝數(shù)據(jù)集，并將其儲存的數(shù)字化表達(dá)方法。建立裝配工藝模型的主要工作是由工藝人員直接依據(jù)產(chǎn)品模型完成工藝方案的制定、裝配單元的換分、裝配順序的設(shè)計及詳細(xì)工藝信息的輸入，并產(chǎn)生產(chǎn)品、工藝、資源數(shù)據(jù)集，該過程也可稱為可視化裝配工藝規(guī)劃過程。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD檢測工藝模型是在MBD模型設(shè)計、制造信息的基礎(chǔ)上，增加的對檢測規(guī)劃的信息集，包括對應(yīng)檢測對象的檢測工序信息、檢測工序、檢測位置、檢測路徑、檢測要求等信息。2MBD技術(shù)內(nèi)涵隨著MBD技術(shù)的發(fā)展，面向產(chǎn)品全生命周期的集成化、全數(shù)字化的設(shè)計制造集成系統(tǒng)，將逐漸取代單一功能的系統(tǒng)，集成化的系統(tǒng)將貫穿運用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計和生產(chǎn)制造擴(kuò)展到維修保障等產(chǎn)品全生命周期中。MBD技術(shù)以三維模型作為唯一的信息載體，促進(jìn)專業(yè)化的建模與仿真工具將深入發(fā)展，采用建模和仿真技術(shù)對產(chǎn)品整個生命周期的信息進(jìn)行精確、全面的定義，利用模型來定義、執(zhí)行、控制產(chǎn)品設(shè)計和制造及維護(hù)等全部技術(shù)和業(yè)務(wù)流程。2MBD技術(shù)內(nèi)涵MBD與傳統(tǒng)的二維圖紙標(biāo)注相比，解決了三維標(biāo)注和模型一體的問題，可以直接進(jìn)行仿真分析、工藝設(shè)計、公差分析、數(shù)字化檢測等應(yīng)用，真正實現(xiàn)數(shù)字化制造。MBD技術(shù)所實現(xiàn)的數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一，還減少了數(shù)據(jù)在傳遞過程中出現(xiàn)錯誤的可能，企業(yè)的各個部門以及整個供應(yīng)鏈在三維環(huán)境中進(jìn)行交流，可對市場需求做出快速的反應(yīng)，同時下游部門可對產(chǎn)品MBD模型中的數(shù)據(jù)重復(fù)使用，減少大量重復(fù)輸入的人工時間，從而縮短了產(chǎn)品的研發(fā)和制造周期。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架基于MBD的數(shù)字化制造是一種真正實現(xiàn)全數(shù)字化的設(shè)計紙質(zhì)技術(shù)，其總體框架一般包含基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)、基于MBD的三維工藝開發(fā)與仿真系統(tǒng)、基于MBD的數(shù)字化裝配與仿真系統(tǒng)和產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)等組成。圖1-1是數(shù)字化制造體系的總體框架范例。圖1-1基于MBD數(shù)字化制造技術(shù)的總體框架范例（1）基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)。在應(yīng)用體系中，基于MBD的數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)包括產(chǎn)品三維建模系統(tǒng)和產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)。三維建模系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)，根據(jù)MBD數(shù)字化定義規(guī)范，采用該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化產(chǎn)品定義；產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)用于復(fù)雜產(chǎn)品的并行設(shè)計。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（2）基于MBD的三維工藝開發(fā)與仿真系統(tǒng)。根據(jù)三維數(shù)字化模型，進(jìn)行三維工裝設(shè)計、三維加工工藝設(shè)計。面向產(chǎn)品制造，進(jìn)行詳細(xì)工藝設(shè)計，并實現(xiàn)指令性工藝文件、管理性工藝文件以及生產(chǎn)性工藝文件的制定、管理和發(fā)放，以及工藝文件的審批流程控制與管理。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（3）基于MBD的數(shù)字化裝配與仿真系統(tǒng)。依據(jù)數(shù)字化裝配工藝流程，建立三維數(shù)字化裝配工藝模型，通過數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境對裝配工藝過程進(jìn)行數(shù)字化模擬仿真，在工藝工作進(jìn)行的同時及復(fù)雜產(chǎn)品實物裝配之前，進(jìn)行制造工藝活動的虛擬裝配驗證，確認(rèn)工藝操作過程準(zhǔn)確無誤后再將裝配工藝授權(quán)發(fā)放，在生產(chǎn)現(xiàn)場指導(dǎo)實物裝配。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（4）產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)（ProductLifecycleManagement,PLM）。根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)規(guī)范和數(shù)據(jù)組織規(guī)范，所有產(chǎn)品工程設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計等開發(fā)過程及其產(chǎn)生的工程數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)通過PLM系統(tǒng)實現(xiàn)全生命周期管理。圖1-2是三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例。整個系統(tǒng)由平臺層、制造資源層、服務(wù)層、技術(shù)層、系統(tǒng)層和業(yè)務(wù)層組成，每一層還包括了多個子模塊或系統(tǒng)。圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例（1）平臺層。系統(tǒng)平臺層是實現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計制造數(shù)據(jù)協(xié)同管理的平臺，實現(xiàn)流程控制、權(quán)限管理、物料清單（BOM）管理、協(xié)同控制、信息共享和信息檢索等功能。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（1）平臺層。系統(tǒng)平臺層是實現(xiàn)三維數(shù)字化設(shè)計制造數(shù)據(jù)協(xié)同管理的平臺，實現(xiàn)流程控制、權(quán)限管理、物料清單（BOM）管理、協(xié)同控制、信息共享和信息檢索等功能。圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例（2）資源層。產(chǎn)品設(shè)計制造過程涉及大量的資源信息，包括設(shè)計制造各階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和模型等重要資源。EBOM：是設(shè)計部門產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品設(shè)計人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，生成包括產(chǎn)品名稱、結(jié)構(gòu)、明細(xì)表、匯總表、產(chǎn)品使用說明書、裝箱清單等信息。EBOM是工藝、制造等后續(xù)部門的其它應(yīng)用系統(tǒng)所需產(chǎn)品數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例PBOM：是工藝設(shè)計部門以EBOM中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定工藝計劃、工序信息、生成計劃BOM的數(shù)據(jù)。計劃BOM是由普通物料清單組成的，只用于產(chǎn)品的預(yù)測，尤其用于預(yù)測不同的產(chǎn)品組合而成的產(chǎn)品系列。當(dāng)存在通用件時，可以把各個通用件定義為普通型BOM，然后由各組件組裝成某個產(chǎn)品，這樣各組件可以先按預(yù)測計劃進(jìn)行生產(chǎn)，下達(dá)的PBOM產(chǎn)品可以很快進(jìn)行組裝，滿足市場要求。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例MBOM：是制造部門根據(jù)已經(jīng)生成的PBOM，對工藝裝配步驟進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計后得到的，主要描述產(chǎn)品的裝配順序、工時定額、材料定額以及相關(guān)的設(shè)備、刀具、卡具和模具等工裝信息。三維模型資源：包括產(chǎn)品設(shè)計制造過程中的各種模型，如三維設(shè)計模型、三維工序模型、三維工裝模型、三維檢測模型等。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（3）服務(wù)層。在集成的系統(tǒng)中，通常由多個獨立的系統(tǒng)或組件通過一定的方式進(jìn)行整合，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、功能的交互。服務(wù)層作為信息集成接口，是不同系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)信息的橋梁。（4）技術(shù)層。包含設(shè)計制造過程中涉及的各環(huán)節(jié)技術(shù)，包括設(shè)計、加工、裝配、檢測、數(shù)據(jù)庫管理等多個環(huán)節(jié)的技術(shù)組成。（5）系統(tǒng)層。數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)中，通常包含設(shè)計、分析、工藝規(guī)劃、企業(yè)資源計劃等多個獨立系統(tǒng)。（6）業(yè)務(wù)層。包括產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、生產(chǎn)計劃和質(zhì)量控制的具體業(yè)務(wù)。圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（3）服務(wù)層。在集成的系統(tǒng)中，通常由多個獨立的系統(tǒng)或組件通過一定的方式進(jìn)行整合，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、功能的交互。服務(wù)層作為信息集成接口，是不同系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)信息的橋梁。圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架（4）技術(shù)層。包含設(shè)計制造過程中涉及的各環(huán)節(jié)技術(shù)，包括設(shè)計、加工、裝配、檢測、數(shù)據(jù)庫管理等多個環(huán)節(jié)的技術(shù)組成。（5）系統(tǒng)層。數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)中，通常包含設(shè)計、分析、工藝規(guī)劃、企業(yè)資源計劃等多個獨立系統(tǒng)。（6）業(yè)務(wù)層。包括產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、生產(chǎn)計劃和質(zhì)量控制的具體業(yè)務(wù)。圖1-2MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)應(yīng)用實例3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架MBD三維數(shù)字化制造集成系統(tǒng)將不同的應(yīng)用軟件、硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)信息、技術(shù)和平臺等集成在統(tǒng)一的架構(gòu)中協(xié)同工作，具有很好的協(xié)調(diào)性，確保數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性，不同系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間能夠無縫地交換和共享數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)的組成具有足夠的靈活性和定制性，根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)的需要定制具體的功能模塊，并能夠適應(yīng)不斷變化的需求和技術(shù)發(fā)展，擴(kuò)展新的組件或功能，能夠為企業(yè)提供更加高效、靈活和可靠的設(shè)計制造集成環(huán)境，幫助企業(yè)更好地應(yīng)對市場競爭。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的數(shù)字化制造體系總體框架3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計三維模型是實現(xiàn)全三維快速設(shè)計和制造的基礎(chǔ)和源頭，高質(zhì)量的三維模型能保證后續(xù)工序的正確性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。采用三維設(shè)計軟件實現(xiàn)全參數(shù)化建模，根據(jù)MBD規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，利用三維標(biāo)注模塊可在產(chǎn)品的三維模型上完成尺寸標(biāo)注、文字注釋、幾何形位公差等產(chǎn)品信息定義。三維模型的模型數(shù)據(jù)以及PMI（ProductandManufacturingInformation）數(shù)據(jù)的合規(guī)性和可制造性，是三維設(shè)計的關(guān)鍵。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計在進(jìn)行三維設(shè)計時，確保模型數(shù)據(jù)和PMI數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性對于后續(xù)的制造過程至關(guān)重要。通過對三維模型進(jìn)行質(zhì)量檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計中的問題，提高模型的質(zhì)量和可制造性，從而減少制造成本和周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。三維模型質(zhì)量的合規(guī)性檢查包括以下幾個方面：（1）建模合規(guī)性：檢查三維模型是否符合建模標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。（2）裝配合規(guī)性：檢查三維模型在不同部件之間的裝配關(guān)系是否正確，如：配合間隙、運動干涉等。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計（3）幾何對象合規(guī)性：檢查三維模型中的幾何對象是否滿足設(shè)計要求和制造工藝要求，如孔的尺寸、倒角、拔模斜度等，保證了模型在制造過程中的可加工性。（4）文件結(jié)構(gòu)合規(guī)性：檢查三維模型的文件結(jié)構(gòu)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如文件格式、命名規(guī)范、屬性信息等。文件結(jié)構(gòu)合規(guī)性保證了模型在不同軟件和系統(tǒng)之間的兼容性和可交換性。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架見圖1-3所示，其應(yīng)滿足三維建模、協(xié)同設(shè)計、資源共享、數(shù)據(jù)連續(xù)傳遞的要求，能支撐整個數(shù)字化設(shè)計過程協(xié)同和流程管控，并包含與數(shù)字化制造、管理等平臺的接口。基于MBD的設(shè)計管理包括產(chǎn)品設(shè)計計劃管理、產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量管理等?；贛BD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)包含資源層，存儲產(chǎn)品研發(fā)過程中大量的資源以供重復(fù)利用。圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架資源層主要包括：（1）模型模板庫。模型模板庫是一個集成了多種三維模型組件和結(jié)構(gòu)的資源庫，用于存儲MBD三維參數(shù)化模型以供系列化產(chǎn)品生產(chǎn)使用，它為設(shè)計人員提供了一個快速設(shè)計和迭代的基礎(chǔ)。通過使用模型模板庫中的預(yù)定義組件，可避免從頭開始創(chuàng)建每個零件，設(shè)計師通過重用模型模板庫中的組件，大大加快設(shè)計周期。模型模板庫中的組件都是基于標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計原則創(chuàng)建的，有助于保持設(shè)計的一致性，減少設(shè)計錯誤。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架（2）標(biāo)準(zhǔn)件庫。數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)件庫是一個存儲各種標(biāo)準(zhǔn)化零部件的資源庫。標(biāo)準(zhǔn)件庫中的零部件都是符合國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，使用標(biāo)準(zhǔn)件可確保設(shè)計的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計人員可以直接從標(biāo)準(zhǔn)件庫中調(diào)用現(xiàn)成的零部件，大大縮短設(shè)計周期。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架（3）標(biāo)注模板庫。標(biāo)注模板庫是數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)中用于存儲和管理各種三維標(biāo)注樣式的資源庫，通常包括尺寸、公差、符號、注釋和其他相關(guān)信息，它們遵循特定的工業(yè)或國際標(biāo)準(zhǔn)。通過使用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)注模板，可以確保所有設(shè)計文檔的標(biāo)注風(fēng)格和格式一致，提高文檔的專業(yè)性和可讀性。設(shè)計師直接從標(biāo)注模板庫中調(diào)用預(yù)定義的標(biāo)注樣式，可減少錯誤，提高三維標(biāo)注的效率。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架（4）工藝庫。工藝庫是數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的核心組成，它存儲了制造過程中所需的各種工藝操作，設(shè)計人員可直接從工藝庫中調(diào)用預(yù)先定義的工藝操作，從而提高設(shè)計的準(zhǔn)確性和效率。通過對工藝庫中數(shù)據(jù)的分析和優(yōu)化，可以不斷改進(jìn)制造工藝，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計圖1-3基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)框架（5）參數(shù)庫。數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)中的參數(shù)庫用于存儲產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息與關(guān)聯(lián)信息的資源庫。當(dāng)設(shè)計參數(shù)需要變更時，只需在參數(shù)庫中進(jìn)行更新，所有使用該參數(shù)的設(shè)計都會自動變更。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的工藝設(shè)計（1）工藝設(shè)計階段：以產(chǎn)品設(shè)計階段提供的數(shù)據(jù)為源頭，在數(shù)字化工藝制造體系下，依據(jù)工藝結(jié)構(gòu)樹制定工藝總體方案，并仿真與優(yōu)化三維工藝；（2）工藝審核階段：驗證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能以及加工方案的合理性，將信息反饋到產(chǎn)品設(shè)計階段；進(jìn)行工藝規(guī)劃時，對加工過程進(jìn)行仿真，合理劃分加工各單元相互間的加工次序和單元內(nèi)的加工路徑；（3）工裝設(shè)計階段：依據(jù)三維工藝數(shù)據(jù)模型及加工方案進(jìn)行合理的工裝設(shè)計，將工裝資源集成到工藝資源中；（4）工藝編制階段：建立產(chǎn)品、工藝及資源的三維工藝數(shù)據(jù)模型，編制數(shù)字化三維工藝。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的工藝設(shè)計基于MBD的工藝設(shè)計是在三維數(shù)字化環(huán)境下，利用三維模型設(shè)計信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計。在工藝規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對每個工藝部件進(jìn)行加工流程設(shè)計，確定工序、工位，并定義對應(yīng)的工藝文件。以三維工序模型替代二維圖紙指導(dǎo)加工，三維工序模型的生成與否直接決定了三維工藝實現(xiàn)的成敗。實現(xiàn)工藝設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計的并行工作，建立三維模式的產(chǎn)品工藝方案，進(jìn)行三維工藝規(guī)劃與仿真，生成三維工藝圖解及加工仿真動畫等工藝文件，編制數(shù)字化的三維工藝?；贛BD的工藝設(shè)計分階段進(jìn)行，在各個階段有著不同的工藝制定內(nèi)容。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的工藝設(shè)計三維工序建模是數(shù)字化工藝設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中間工序模型（又稱工序模型），是指產(chǎn)品從毛坯到成品的過程中，零件中間加工過程對應(yīng)的模型形態(tài)，表征了零件在生產(chǎn)制造過程中各工序的演變。根據(jù)工藝路線，結(jié)合三維工序模型創(chuàng)建規(guī)則，可以實現(xiàn)中間工序模型的創(chuàng)建。中間工序模型與工藝路線編排的數(shù)據(jù)能夠自動銜接，實現(xiàn)三維工序自動生成和動態(tài)重構(gòu)，三維工藝信息的組織、表達(dá)和管理，動態(tài)展示整個產(chǎn)品加工過程，并能夠自動校核產(chǎn)品工藝設(shè)計的完整性?；贛BD的中間工序模型實現(xiàn)了工藝過程的三維化、工藝規(guī)程的可視化。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的工藝設(shè)計圖1-4是三維工序模型創(chuàng)建流程，包括數(shù)據(jù)源導(dǎo)入、制造特征模型建立、三維工序模型建立、工藝信息組織與表達(dá)、輕量化工藝文件輸出等。圖1-4三維工藝設(shè)計流程3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的制造傳統(tǒng)的制造是指將原材料加工成產(chǎn)品的過程，對產(chǎn)品的設(shè)計以3D模型表達(dá)產(chǎn)品特征，再轉(zhuǎn)化為二維工程圖；工作人員根據(jù)二維工程圖進(jìn)行工藝分析，并進(jìn)行工藝設(shè)計；對加工過程進(jìn)行數(shù)控編程與工藝仿真，并生產(chǎn)工藝報表和二維工藝規(guī)程，指導(dǎo)產(chǎn)品加工。隨著時代的發(fā)展，制造的定義更加廣泛，是產(chǎn)品形成過程的一系列活動的總稱。指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場工作人員加工制造產(chǎn)品的不再是二維圖紙，而是工藝圖解、工藝動畫和三維工藝指令等三維工藝文件，工作人員更多的是依靠現(xiàn)代化的生產(chǎn)現(xiàn)場系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接收工藝仿真動畫等工藝數(shù)據(jù)的發(fā)布，并在車間數(shù)字化制造終端完成車間無紙化生產(chǎn)的工作。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的制造利用數(shù)字化制造技術(shù)，工作人員在生產(chǎn)制造端查看產(chǎn)品制造的工藝圖解過程，并接收工藝數(shù)據(jù)模型，采集產(chǎn)品加工制造中所需各類操作工藝數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)。傳統(tǒng)制造與全三維數(shù)字化制造的對比見圖1-5所示。圖1-5傳統(tǒng)制造與全三維數(shù)字化制造的對比3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系隨著產(chǎn)品三維設(shè)計的普及和軟件功能的完善，各大制造業(yè)企業(yè)在設(shè)計、工藝、制造各環(huán)節(jié)也產(chǎn)生了基于MBD的迫切需求。由于三維環(huán)境下產(chǎn)品模型是立體的，實體與實體的關(guān)聯(lián)表達(dá)更為復(fù)雜，MBD要求對修訂、注釋、部件表、測試要求、材料說明、工藝等非幾何信息進(jìn)行更詳盡的描述，而基于MBD的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)體系是MBD推廣運用的重要支撐。目前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISO/DIS16792數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)準(zhǔn)則。我國參照ISO/DIS16792標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國內(nèi)制造業(yè)的現(xiàn)狀制定了GB/T24734-2009標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)明確了產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集所應(yīng)包含的內(nèi)容、規(guī)范了對設(shè)計模型的要求、定義了尺寸公差表示規(guī)則，規(guī)定了基準(zhǔn)應(yīng)用方面的要求。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系企業(yè)在實際應(yīng)用過程中，還需針對所屬行業(yè)特點，在GB/T24734-2009基礎(chǔ)上制訂符合自身要求的MBD標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用規(guī)范。MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系如圖1-6所示，主要包含基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工裝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、制造標(biāo)準(zhǔn)、仿真標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)等。圖1-6MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系（1）基于MBD的產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。主要針對產(chǎn)品設(shè)計模型、數(shù)字樣機(jī)、屬性、三維標(biāo)注，根據(jù)設(shè)計軟件系統(tǒng)的特點進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定，主要包括三維建模規(guī)范、裝配建模規(guī)范、三維標(biāo)注規(guī)范、模型檢查規(guī)范等。（2）基于MBD的工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。主要針對設(shè)計模型與工藝模型之間、工藝BOM組織、設(shè)備資源的組織與調(diào)用、工藝審查、工藝設(shè)計、工藝更改、工藝流程審批等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。針對裝配工藝，則有裝配工位、裝配流程、三維工藝指令設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系（3）基于MBD的工裝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。主要針對工裝設(shè)計、工藝審查、工裝制造、工裝組合等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。（4）基于MBD的協(xié)同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)主要制定協(xié)同設(shè)計的通用要求以及針對設(shè)計階段的協(xié)同、人員角色的協(xié)同、專業(yè)的協(xié)同、層級的協(xié)同和域的協(xié)同等的協(xié)同要求。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系（5）基于MBD的產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字化制造標(biāo)準(zhǔn)是制造領(lǐng)域中的心臟，規(guī)范著各類技術(shù)員對產(chǎn)品的規(guī)范化操作，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，其主要包括制造BOM管理規(guī)定、生產(chǎn)系統(tǒng)使用要求、質(zhì)量系統(tǒng)使用要求和制造資源系統(tǒng)使用要求等。（6）基于MBD的產(chǎn)品仿真標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品仿真主要針對加工過程仿真、焊接過程仿真、鈑金成型過程仿真、裝配過程仿真、機(jī)械設(shè)備運動仿真、人機(jī)過程仿真等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系（7）基于MBD的產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)主要針對產(chǎn)品設(shè)計特性定義與提取、檢驗表、檢查表單的設(shè)計與執(zhí)行等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。（8）基于MBD的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)。基于MBD的數(shù)據(jù)管理包含設(shè)計數(shù)據(jù)的傳遞、接收和使用管理；制造數(shù)據(jù)的設(shè)計管理、使用管理和歸檔管理；生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集與管理等。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系MBD應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成、交換、共享的前提和基礎(chǔ)，是規(guī)范和指導(dǎo)MBD應(yīng)用有序開展的技術(shù)依據(jù)，是打通數(shù)字化設(shè)計、工藝、制造的技術(shù)保障。在MBD體系中，數(shù)據(jù)集以三維模型為核心，集成了完整的產(chǎn)品數(shù)字化定義信息，它包含設(shè)計、工藝、制造、檢驗等各部門的信息，在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和研制管理體系的控制下，參與研制的人員共同在一個未完成的產(chǎn)品模型上協(xié)同工作，因此需對設(shè)計、工藝、仿真、工裝、制造、檢測以及協(xié)同各個環(huán)節(jié)制定MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。3基于模型的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用框架體系——基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理標(biāo)準(zhǔn)體系建立符合要求的MBD的標(biāo)準(zhǔn)化體系，以提高設(shè)計、工藝、分析驗證以及制造當(dāng)中使用三維模型的正確性，建立起滿足要求的三維數(shù)字化樣機(jī)，并進(jìn)行三維數(shù)字化裝配，為后續(xù)的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。MBD標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系是MBD平臺的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)三維數(shù)字化產(chǎn)品定義的前提，是形成三維數(shù)字化制造技術(shù)體系的有力保障。MBD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立將確保數(shù)據(jù)的規(guī)范創(chuàng)建以及數(shù)據(jù)能在下游有效的使用，上游數(shù)據(jù)修改也將快速地影響到下游的數(shù)據(jù)改變。Teamcenter是西門子(SIEMENS)公司為制造企業(yè)提供的實施產(chǎn)品設(shè)計與制造工藝管理的完整解決方案，是應(yīng)用最廣泛的PLM系統(tǒng)，其具有可擴(kuò)展性、可配置性及應(yīng)用豐富的特點。其旨在建立一個三維的、基于模型的、高效的數(shù)字化協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計的管理環(huán)境。4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案Teamcenter的工程協(xié)同功能，結(jié)合產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能和3D瀏覽及數(shù)字模裝解決方案，營造了一個協(xié)同的工作環(huán)境。工程團(tuán)隊成員能夠緊密集成并無縫地訪問來自多個異構(gòu)的CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)計數(shù)據(jù)，并將多CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)同工程說明書、文檔和需求定義等其它類型的數(shù)據(jù)信息組合在一起，關(guān)聯(lián)在一個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用于產(chǎn)品生命周期中。Teamcenter的制造協(xié)同，支持廣義企業(yè)在一個統(tǒng)一的環(huán)境中進(jìn)行各種產(chǎn)品加工前期的工藝設(shè)計，為建立和管理產(chǎn)品、工藝、車間和資源信息提供了一個集成的環(huán)境。4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案基于TC/UG的數(shù)字化管理解決方案是以產(chǎn)品、工藝、工廠和資源關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)模型為核心，對數(shù)字模型進(jìn)行集中管理、協(xié)同和互操作，同時保證數(shù)據(jù)的一致、有效和重用?；诋a(chǎn)品、工藝、工廠和資源的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)模型保證了快速、準(zhǔn)確而安全地存取制造信息，同時可對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造工藝進(jìn)行可視化分析和優(yōu)化，使生產(chǎn)企業(yè)各個部門和工作崗位之間的信息流動得以徹底實現(xiàn)。4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案在吸收傳統(tǒng)產(chǎn)品、工藝設(shè)計方式優(yōu)點的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮產(chǎn)品、工藝信息從產(chǎn)生、接受、維護(hù)、發(fā)送到再運用的組合功效，滿足不同使用者對產(chǎn)品、工藝信息和數(shù)據(jù)的共享、共用，為從根本上實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造、數(shù)字化檢測和數(shù)字化裝配提供了有效方式。4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案在MBD技術(shù)條件下，企業(yè)設(shè)計部門通過三維NX設(shè)計軟件用MBD方式表達(dá)設(shè)計結(jié)構(gòu)信息，而工藝部門接收這些MBD數(shù)據(jù)模型后，在三維NX/CAM軟件中開展三維工藝設(shè)計仿真，并通過基于TC/UG的數(shù)字化管理平臺總體框架對所有的數(shù)據(jù)與過程進(jìn)行全面管理，保證從產(chǎn)品設(shè)計到工藝規(guī)劃再到產(chǎn)品制造過程的密切相關(guān)性和數(shù)據(jù)流、信息流的傳承與統(tǒng)一。4應(yīng)用實例1：基于TC/UG的數(shù)字化技術(shù)解決方案在以TCPLM解決方案為核心構(gòu)建形成的基于TC/UG的三維數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字化管理平臺總體架構(gòu)中，在三維數(shù)字化設(shè)計與管理的基礎(chǔ)上，考慮并解決了設(shè)計與工藝數(shù)據(jù)之間的繼承。通過與ERP、MES系統(tǒng)的集成，使制造BOM信息、工藝路線等各種工藝數(shù)據(jù)傳遞到生產(chǎn)管理部門，成為開展生產(chǎn)管理過程的依據(jù)，從而實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計到車間現(xiàn)場生產(chǎn)執(zhí)行的全流程信息化管理，提高了產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同、工藝制造協(xié)同和工裝設(shè)計協(xié)同的效率，實現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計與制造的全生命周期管理。4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案工藝作為連接研發(fā)業(yè)務(wù)與生產(chǎn)制造的紐帶，在企業(yè)實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的過程中，占有舉足輕重的地位。據(jù)調(diào)查估算，企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)全生命周期約40%-60%的時間集中于生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，即工藝設(shè)計、資源準(zhǔn)備和產(chǎn)品試制階段，基于MBD的數(shù)字化工藝賦能企業(yè)制造轉(zhuǎn)型。4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案3DEXPERIENCE平臺提供基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型的MBOM設(shè)計環(huán)境，其為基于模型的制造數(shù)據(jù)主線，可直接從3D設(shè)計中定義、管理、重構(gòu)和更新MBOM。圖1-7為三維可視化MBOM編制。圖1-7三維可視化MBOM編制4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案三維可視化MBOM編制的主要特點包括：基于三維裝配單元劃分MBOM結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)直觀；可視化、交互式MBOM重構(gòu)，支持基于模型消耗式分配物料，避免零部件錯分、漏分，提高BOM編制效率和質(zhì)量；EBOM與MBOM保持關(guān)聯(lián)關(guān)系，支持?jǐn)?shù)據(jù)追溯；提供多種工具檢查EBOM與MBOM狀態(tài)，產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計在同一平臺中分析工程變更帶來的影響。3DEXPERIENCE平臺支持用戶在可視化環(huán)境中基于圖形的交互式工藝規(guī)劃定義。系統(tǒng)支持基于模型開展工藝路線定義、工作中心定義、物料分配、工時定義、資源規(guī)劃、產(chǎn)線平衡、工藝流程虛擬驗證等工作，基于三維可視化布局創(chuàng)建工位、工序及其串并聯(lián)關(guān)系；支持甘特圖、工藝規(guī)劃結(jié)構(gòu)樹、三維工藝布局?jǐn)?shù)據(jù)同步，多角度查看工藝路線；支持基于工藝流程定義資源規(guī)劃，在虛擬環(huán)境中建立工藝設(shè)計與工廠資源的關(guān)聯(lián)，支撐面向產(chǎn)線的流程仿真?；谄脚_完成工藝編制后，工藝數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用于工藝驗證和產(chǎn)品可制造性檢查，在工藝設(shè)計與生產(chǎn)準(zhǔn)備之間形成良性迭代與優(yōu)化。4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案

三維工藝的發(fā)展，為構(gòu)建三維虛擬工廠奠定了基礎(chǔ)，同時也是實現(xiàn)數(shù)字孿生、智能工廠的數(shù)字基礎(chǔ)?；?DEXPERIENCE平臺，三維虛擬工廠可無縫承接工藝設(shè)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于虛擬環(huán)境的生產(chǎn)仿真、驗證和優(yōu)化，縮短物理樣機(jī)和生產(chǎn)試制周期，減少更改和返工，大幅度提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案3DEXPERIENCE平臺可直接使用MBOM、工藝規(guī)劃等工藝編制數(shù)據(jù)，基于三維場景無縫編制作業(yè)指導(dǎo)書?；谌S虛擬工廠，工藝員身臨其境的操作工廠內(nèi)任何三維數(shù)據(jù)，結(jié)合三維標(biāo)注、裝配仿真、人機(jī)工程等功能，真正實現(xiàn)對工人有價值、規(guī)范化的指導(dǎo)。3DEXPERIENCE作為企業(yè)級業(yè)務(wù)協(xié)同平臺，涵蓋了產(chǎn)品、設(shè)計、數(shù)據(jù)、流程、管理、企業(yè)、人員組織等企業(yè)運營的各個層面?；?DEXPERIENCE平臺，工藝員在完成工藝編制后，可直接基于數(shù)字化流程發(fā)起在線工藝審簽或工藝更改；在數(shù)字化流程中，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動，每個人各司其職，共同協(xié)作完成工藝業(yè)務(wù)流程。4應(yīng)用實例2：基于3DEXPERIENCE的數(shù)字化技術(shù)解決方案4應(yīng)用實例3：MBD技術(shù)推動C919大型客機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的加速C919大型客機(jī)是我國首次按照國際通行適航標(biāo)準(zhǔn)自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式干線客機(jī)，于2017年首飛。C919大型客機(jī)研制成功，標(biāo)志著我國具備自主研制世界一流大型客機(jī)能力，是我國大飛機(jī)事業(yè)發(fā)展的重要里程碑，將成為帶動我國航空產(chǎn)業(yè)、高端制造業(yè)發(fā)展的“新引擎”。4應(yīng)用實例3：MBD技術(shù)推動C919大型客機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的加速C919飛機(jī)首次在國產(chǎn)商用飛機(jī)結(jié)構(gòu)部段的研制中采用了異地協(xié)同機(jī)制，在研制過程中基于MBD模型定義實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計與制造高度并行、廣域協(xié)同，實現(xiàn)了數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用。伴隨著飛機(jī)制造的智能化水平加速推進(jìn)，一個融合新一代信息技術(shù)、先進(jìn)制造業(yè)于一體的制造模式正在崛起，帶動航空產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)加快形成，并不斷向其他領(lǐng)域拓展。圖1-8C9C國產(chǎn)大飛機(jī)4應(yīng)用實例4：國內(nèi)某發(fā)電機(jī)廠基于MBD實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計國內(nèi)發(fā)電機(jī)廠采用MBD技術(shù)實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，建立了在線協(xié)同跨部門基礎(chǔ)設(shè)計平臺、結(jié)構(gòu)化工藝管理平臺，并結(jié)合項目管理完善整個協(xié)同作業(yè)流程。在產(chǎn)品設(shè)計方面，主要通過MBD來定義和管理三維模型所包含的研發(fā)信息，建立相應(yīng)的MBD標(biāo)準(zhǔn)，然后協(xié)同流程固化到系統(tǒng)中；在工藝規(guī)劃方面，主要是在產(chǎn)品設(shè)計形成的BOM基礎(chǔ)上，采用結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計模式，搭建統(tǒng)一的三維結(jié)構(gòu)化工藝管理平臺，實現(xiàn)研發(fā)與工藝協(xié)同，實現(xiàn)CAD/CAE/CAM一體化。4應(yīng)用實例4：國內(nèi)某發(fā)電機(jī)廠基于MBD實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計該發(fā)電機(jī)廠將打造快速高效的產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)能力，包括建立三維在線參數(shù)化設(shè)計驗證體系，加快產(chǎn)品研發(fā)速度;通過建立數(shù)字化設(shè)計流程及數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和高效協(xié)同，搭建基礎(chǔ)協(xié)同設(shè)計平臺和共享數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理、零件分類管理，設(shè)計變更管理。在此過程中，上海發(fā)電機(jī)廠對設(shè)計流程進(jìn)行了重組，改變傳統(tǒng)的組織模式和業(yè)務(wù)流程，有效縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量。THANKS第二章基于模型的定義技術(shù)目錄2.1MBD模型定義方法2.2基于模型的定義標(biāo)準(zhǔn)2.3三維MBD數(shù)據(jù)集的組織定義2.4MBD模型幾何信息表達(dá)2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法2.6MBD模型信息組織管理2.7MBD模型創(chuàng)建實例2.8MBD模型三維標(biāo)注實例CONTENTS2.1MBD模型定義方法

MBD模型定義方法概述

數(shù)字化產(chǎn)品定義是實現(xiàn)數(shù)字化制造的基礎(chǔ)，它是以三維模型為信息載體，對信息進(jìn)行分類組織管理，完整地反映出產(chǎn)品零部件本身的幾何形狀、尺寸公差、工藝要求、質(zhì)量檢測以及其他屬性等信息，保證產(chǎn)品設(shè)計過程中幾何信息與非幾何信息的一致性，同時滿足制造過程各階段對數(shù)據(jù)的需求。

MBD是一個用集成的三維實體模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法體，它詳細(xì)規(guī)定了三維實體模型中產(chǎn)品尺寸、公差的標(biāo)注規(guī)則和工藝信息的表達(dá)方法。MBD建立的產(chǎn)品三維實體模型如圖2-1所示。圖2-1MBD建立的產(chǎn)品三維實體模型2.1MBD模型定義方法

基于MBD的設(shè)計

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，設(shè)計部門根據(jù)產(chǎn)品的需求清單進(jìn)行概念設(shè)計、初步方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計以及創(chuàng)建三維模型。為了將制造過程的三維模型定義為整個產(chǎn)品生命周期的唯一基礎(chǔ)，設(shè)計人員根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)將完整的產(chǎn)品制造信息集成到三維模型中，形成基于MBD技術(shù)設(shè)計模型。MBD設(shè)計模型是面向三維數(shù)字原型的特征，它包括零件模型和裝配樹模型。MBD設(shè)計模型主要由三部分組成，包括設(shè)計模型、三維注釋和屬性。具體來說，它包括零件的幾何元素、零件的尺寸和公差、零件結(jié)構(gòu)樹的幾何定義、零件結(jié)構(gòu)樹的注釋定義、關(guān)鍵特征的注釋、產(chǎn)品信息的描述性定義和裝配定義。設(shè)計人員在創(chuàng)建三維模型時應(yīng)遵循MBD技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在三維模型中集成制造信息以實現(xiàn)完整的MBD定義。為了確保設(shè)計產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)，三維模型通常應(yīng)包括以下設(shè)計信息：產(chǎn)品的模型數(shù)據(jù)、規(guī)范的圖層設(shè)置、指定參考集、模型視圖的定義、完善的注釋以及其他幾何信息。通過這種方式，企業(yè)還可以存儲、共享和歸檔整個生命周期的產(chǎn)品信息。單一的數(shù)據(jù)源不僅提高了數(shù)據(jù)的可重用性，也避免了信息在各個工業(yè)部門傳遞中出現(xiàn)的錯誤和差異。2.1MBD模型定義方法

基于MBD的制造

MBD制造工藝模型代表了一個用于執(zhí)行制造工程的工藝規(guī)劃的信息模型。設(shè)計部門完成的MBD設(shè)計模型代表了產(chǎn)品的三維定義，符合功能要求。它僅包含每個零件的最終幾何模型和加工要求，沒有考慮零件制造的中間狀態(tài)。但是，產(chǎn)品制造的程序通常是分階段組成，每個加工階段必須定義相應(yīng)的信息，以確保最終的產(chǎn)品質(zhì)量。同時，為了能夠在工藝規(guī)劃的階段中進(jìn)行夾緊和定位，可能需要改變原始設(shè)計的模型。因此，MBD設(shè)計模型無法直接指導(dǎo)生產(chǎn)工程和規(guī)劃。需要在MBD設(shè)計模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建用于定義產(chǎn)品加工的MBD過程模型。MBD過程模型包括過程準(zhǔn)備，工具路徑創(chuàng)建，NC代碼生成和后處理數(shù)據(jù)添加。2.2MBD模型定義方法

數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則

隨著制造業(yè)信息化的不斷發(fā)展，以MBD技術(shù)為核心全三維產(chǎn)品設(shè)計，推出了面向MBD的三維圖樣構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，包括機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則、機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)通用要求、機(jī)械產(chǎn)品虛擬裝配通用技術(shù)要求等。在通用規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)方面，制定了《技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》，規(guī)定了MBD數(shù)據(jù)集的基本原則和表達(dá)形式，見圖2-2所示。圖2-2數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則2.2MBD模型定義方法

數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則（1）術(shù)語和定義：提供了數(shù)字化產(chǎn)品定義中相關(guān)的術(shù)語和概念。（2）數(shù)據(jù)集識別與控制：為數(shù)字化產(chǎn)品定義提供了規(guī)范性的要求，如相關(guān)數(shù)據(jù)及其管理、數(shù)據(jù)集的識別等。（3）數(shù)據(jù)集要求：定義了數(shù)據(jù)集的一般要求，以及對模型、數(shù)據(jù)管理、模型繪圖等方面的要求。（4）設(shè)計模型要求：給出了設(shè)計模型需嚴(yán)格按照1:1比例建模，以及三維設(shè)計模型的完整性、精度等方面的要求。（5）產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通用要求：對產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)在相關(guān)性、屬性、標(biāo)注平面、幾何公差、查詢、軸測圖等方面進(jìn)行了規(guī)定。（6）幾何建模特征規(guī)范：對三維CAD應(yīng)用中的術(shù)語和定義，幾何建模特征進(jìn)行分類。2.2MBD模型定義方法

數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則（7）注釋要求：提供了模型的要求和圖紙中注釋符號等通用要求。（8）模型數(shù)值與尺寸要求：提供了查詢模型值、圓整尺寸、基本尺寸等要求，模型中顯示的尺寸應(yīng)為圓整尺寸，應(yīng)滿足精度的要求。（9）基準(zhǔn)的應(yīng)用：定義了產(chǎn)品數(shù)字定義時與模型相關(guān)的基準(zhǔn)標(biāo)識符及相關(guān)信息的原則，并提供了與模型坐標(biāo)系相關(guān)的基準(zhǔn)元素的要求。（10）幾何公差的應(yīng)用：定義了在產(chǎn)品數(shù)字化定義過程中應(yīng)用幾何公差的要求，包括對幾何公差的放置、標(biāo)記和顯示的要求。（11）模型幾何細(xì)節(jié)層級：定義產(chǎn)品數(shù)字化定義過程中三維模型的標(biāo)準(zhǔn)、簡化和擴(kuò)展的表示。目前標(biāo)準(zhǔn)中的描述是比較完備的。2.2MBD模型定義方法

機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則

全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會已經(jīng)制定了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26099.1~26099.4-2010《機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》，其基本組成見圖2-3所示。圖2-3機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則2.2MBD模型定義方法

機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則

GB/T26099.1~26099.4-2010《機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》該標(biāo)準(zhǔn)由四部分組成，分別為：

（1）機(jī)械產(chǎn)品三維建模的通用要求：闡述了機(jī)械產(chǎn)品三維建模的術(shù)語、模型分類和組成、模型文件的命名原則、建模一般要求等方面的內(nèi)容。

（2）零件建模要求和流程：闡述了零件建模的總體原則與要求、詳細(xì)要求及模型簡化、檢查、發(fā)布與實施要求。

（3）裝配建模要求和一般流程：產(chǎn)生了機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行裝配建模的一般原則、通用要求、定義裝配層級原則、裝配體約束的通用要求、詳細(xì)的裝配建模要求等。

（4）基于三維模型投影生成工程圖的技術(shù)要求：給出了在利用三維模型投影技術(shù)時對機(jī)械產(chǎn)品或零件一般要求、詳細(xì)要求、基本要求等。機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則的發(fā)布適用于機(jī)械產(chǎn)品在三維建模過程中對于三維數(shù)字模型構(gòu)建、應(yīng)用、管理、發(fā)展與研發(fā)中。2.2MBD模型定義方法

機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)通用要求

GB/T26100-2010機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)通用要求是2010年頒布的一項標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的構(gòu)建、應(yīng)用中發(fā)揮了極大的作用，如圖2-4所示。

（1）范圍。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)字樣機(jī)的分類、構(gòu)成、模型要求、建構(gòu)要求、應(yīng)用及管理要求。適用于機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的構(gòu)建、應(yīng)用和管理。

（2）規(guī)范性引用文件。在本標(biāo)準(zhǔn)中，引用了《技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》和《機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》兩個標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容。圖2-4機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則2.2MBD模型定義方法

機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)通用要求（3）術(shù)語和定義。機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字樣機(jī)給出了明確的定義，闡述了數(shù)字樣機(jī)是對機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)或具有獨立功能的子系統(tǒng)的數(shù)字化描述，其包含產(chǎn)品的幾何屬性、功能和性能。（4）數(shù)字樣機(jī)的分類。闡述了對數(shù)字樣件，可以按研制階段、使用目的和數(shù)據(jù)格式三種方式分類。（5）數(shù)字樣機(jī)的構(gòu)成。包括幾何信息、約束形心、工程屬性。（6）數(shù)字樣機(jī)模型要求。數(shù)字樣機(jī)模型是對機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)的數(shù)字化描述。（7）數(shù)字樣機(jī)建構(gòu)要求。數(shù)字樣機(jī)的建構(gòu)按照研制流程一般可按照方案樣機(jī)、詳細(xì)樣機(jī)、生產(chǎn)樣機(jī)的設(shè)計流程進(jìn)行自項向下的逐層建構(gòu)、逐步細(xì)化。（8）數(shù)字樣機(jī)應(yīng)用。機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)作為重要工程數(shù)據(jù)，應(yīng)能夠為產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、市場等多個環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的支持。（9）數(shù)字樣機(jī)管理要求。數(shù)字樣機(jī)的管理要求包括數(shù)據(jù)管理、狀態(tài)管理、數(shù)字樣機(jī)。2.2MBD模型定義方法

行業(yè)應(yīng)用規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

在行業(yè)企業(yè)，常根據(jù)自身需求和特點制

定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。波音公司在具體實踐中根據(jù)自身的特點制定了三維應(yīng)用系列規(guī)范，其中包含基于模型的定義構(gòu)建總則以及各類零件基于模型的定義，如圖2-5所示。圖2-5波音公司制定的規(guī)范2.3三維MBD數(shù)據(jù)集的組織定義

MBD數(shù)據(jù)集的基本組成

MBD數(shù)據(jù)集是集成產(chǎn)品幾何形狀、尺寸公差以及工程注釋等信息的三維模型。MBD通用標(biāo)準(zhǔn)GB/T24734-2009《技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》和GB/T26099-2010《機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》，是三維建模和三維標(biāo)注重要的標(biāo)準(zhǔn)支撐。

MBD數(shù)據(jù)模型通過圖形和文字表達(dá)的方式，直接地或通過引用間接地揭示一個物料項的物理和功能需求。MBD數(shù)據(jù)模型的組織定義如圖2-7所示，它分為MBD裝配模型與MBD零件模型兩部分。MBD零件模型由以簡單幾何元素構(gòu)成的、用圖形方式表達(dá)的設(shè)計模型和以文字符號方式表達(dá)的標(biāo)注、屬性數(shù)據(jù)組成。圖2-7MBD數(shù)據(jù)集基本構(gòu)成2.3三維MBD數(shù)據(jù)集的組織定義

零件MBD數(shù)據(jù)集的構(gòu)成

零件MBD數(shù)據(jù)集可分解為幾何信息和非幾何信息，幾何模型可進(jìn)一步分解為實體模型、坐標(biāo)系、基準(zhǔn)信息，非幾何信息進(jìn)一步分解為工程注釋、標(biāo)注集、其它定義數(shù)據(jù)等。各類數(shù)據(jù)信息可逐層分解，如圖2-8所示。圖2-8零件MBD數(shù)據(jù)集的構(gòu)成2.3三維MBD數(shù)據(jù)集的組織定義

零件MBD數(shù)據(jù)集的構(gòu)成（1）實體模型：實體模型用于描述產(chǎn)品的幾何形狀特征，通常包括模型幾何和輔助幾何。（2）基準(zhǔn)特征：基準(zhǔn)特征指零件幾何建模的參照特征，用于輔助3D特征的創(chuàng)建，一般包括基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)點等。（3）坐標(biāo)系：坐標(biāo)系用于描述零部件與其父級之間的位置關(guān)系。（4）工程注釋：包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理過程中必要的模型屬性；產(chǎn)品的通用注釋；零件制造所需要的表面粗糙度、未注公差、制造工藝等注釋；原材料或制造產(chǎn)品所使用的材料牌號等注釋；用于說明零件特定結(jié)構(gòu)特征的加工工藝要求等注釋；表達(dá)熱處理、表面處理的注釋等。（5）標(biāo)注集：標(biāo)注集是集中管理三維模型標(biāo)注信息的集合，它包含視圖、標(biāo)注平面、尺寸公差等信息。（6）其它信息：除以上定義以外，還需用于表達(dá)設(shè)計意圖等需求的其他信息，其表達(dá)內(nèi)容與表達(dá)方式由設(shè)計人員自行決定。2.3三維MBD數(shù)據(jù)集的組織定義

裝配MBD數(shù)據(jù)集的構(gòu)成

裝配MBD數(shù)據(jù)集由多個零部件MBD數(shù)據(jù)集以及表達(dá)裝配件非幾何信息的裝配信息模型組成。裝配MBD數(shù)據(jù)集如圖2-9所示。裝配信息模型是表達(dá)裝配件裝配尺寸、配合公差、工程注釋以及零部件之間的連接定義等非幾何信息。其中工程注釋的內(nèi)容與零件MBD數(shù)據(jù)集類似，并且每一個裝配件里都包含各自的裝配信息模型。

圖2-9裝配MBD數(shù)據(jù)集

2.4MBD模型幾何信息表達(dá)

幾何特征表達(dá)的一般方法與標(biāo)準(zhǔn)

幾何模型的構(gòu)建包括零件模型與裝配模型。隨著三維建模軟件的發(fā)展以及MBD技術(shù)的提出和應(yīng)用，現(xiàn)有商用三維建模軟件均提供成熟的三維幾何模型構(gòu)建功能及其相關(guān)的非幾何信息標(biāo)注功能。傳統(tǒng)的三維建模，其主要任務(wù)是通過三維實體表達(dá)設(shè)計者的設(shè)計意圖，使其以直觀的模型形態(tài)呈現(xiàn)，如圖2-10所示。然而，在MBD技術(shù)應(yīng)用中，幾何模型的構(gòu)建應(yīng)遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

幾何模型的構(gòu)建是全三維產(chǎn)品圖樣的核心，其他各種相關(guān)工程信息均依附于模型之上。按照GB/T24734-2009《技術(shù)產(chǎn)品文件數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則》的要求，產(chǎn)品幾何模型（包括零件模型和裝配模型）必須嚴(yán)格按照1:1比例建模，零件模型必須完整表達(dá)全部幾何結(jié)構(gòu)信息及其依附于模型上的所有非幾何信息，裝配模型必須清晰表達(dá)所有裝配關(guān)聯(lián)關(guān)系及其需要依附于裝配模型的全部非幾何信息。幾何模型的構(gòu)建與后述工程標(biāo)注、視圖表達(dá)結(jié)合，形成滿足MBD技術(shù)表達(dá)需要的全三維產(chǎn)品模型。圖2-10幾何特征的一般表達(dá)2.4MBD模型幾何信息表達(dá)

幾何特征表達(dá)的一般方法與標(biāo)準(zhǔn)

MBD模型表達(dá)幾何特征，除了呈現(xiàn)零件的三維幾何外，還需用于逆向建模生成工序模型和檢測模型。為此，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中對零部件的要求，在進(jìn)行正向建模時，應(yīng)遵循統(tǒng)一性要求、唯一性要求、可讀性要求和可擴(kuò)展性要求。

（1）統(tǒng)一性要求：零部件標(biāo)識所有零部件應(yīng)遵循統(tǒng)一的標(biāo)識規(guī)定，標(biāo)識規(guī)則可根據(jù)企業(yè)或行業(yè)特點自行擬定，但應(yīng)有延續(xù)性。

（2）唯一性要求：即所有零部件的標(biāo)識應(yīng)唯一、排他，以免數(shù)據(jù)在存儲、共享或發(fā)布中造成混亂，對于表達(dá)全生命周期的零部件信息時，可以在標(biāo)識中增加階段性標(biāo)識、應(yīng)用場合標(biāo)識等加以區(qū)分

（3）可讀性要求：零部件標(biāo)識名稱可遵守行業(yè)或企業(yè)約定，提高標(biāo)識可讀性。

（4）可護(hù)展性要求：零部件標(biāo)識應(yīng)可擴(kuò)展，應(yīng)能根據(jù)不同應(yīng)用增加新信息。2.4MBD模型幾何信息表達(dá)

零件建模的要求（1）機(jī)械產(chǎn)品零件建模的基本原則

①模型的建立及修改應(yīng)在統(tǒng)一的三維建模軟件平臺下進(jìn)行；

②零件的建模，通常先建立模型的主體結(jié)構(gòu)，再建立模型的細(xì)節(jié)特征；

③零件模型應(yīng)包括零件的幾何要素、約束要素和工程要素，不可包含與建模無關(guān)的元素，也

不可允許有冗余元素；

④構(gòu)建模型時應(yīng)使用理論尺寸進(jìn)行建模；

⑤零件模型具有完備的設(shè)計信息，不可出現(xiàn)欠約束和過約束的情況；

⑥在滿足要求的情況下，將零件數(shù)量降至最低，盡量簡化三維模型，無特殊注明時所有倒圓和倒角均應(yīng)建模。2.4MBD模型幾何信息表達(dá)

零件建模的要求（2）機(jī)加工零件的建模規(guī)范

機(jī)加零件是指機(jī)械精密加工去除材料的過程，建模要求如下：

①在使用自頂向下模式設(shè)計零件時，零件尺寸須按照上一級裝配的原則。

②為了提高加工精度以及零件之間互換性，工藝基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)應(yīng)保持統(tǒng)一。

③零件建模時可以選擇在零件環(huán)境下進(jìn)行詳細(xì)建模再到裝配環(huán)境下進(jìn)行裝配，也可以在裝配環(huán)境下利用零件之間的相對位置來進(jìn)行直接建模。2.4MBD模型幾何信息表達(dá)

面向制造的全三維設(shè)計模型

面向制造的全三維設(shè)計模型，除了表達(dá)零件的幾何信息集外，還包括其屬性集和標(biāo)注集，其組成見圖2-11所示。幾何集包含零件幾何體、外部參考、標(biāo)注幾何和輔助幾何等信息；屬性集包括通用注釋、零件注釋和熱表處理注釋；標(biāo)注集包括基準(zhǔn)、公差、尺寸、粗糙度、注解和視圖等信息。圖2-11面向制造的全三維設(shè)計模型2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法

三維標(biāo)注技術(shù)

三維標(biāo)注技術(shù)是MBD技術(shù)的核心內(nèi)容，一般意義上講，MBD模型三維標(biāo)注信息包含兩方面內(nèi)容即三維模型的幾何信息和非幾何信息。三維模型的信息標(biāo)注使得MBD技術(shù)所定義的數(shù)字化、智能化設(shè)計制造成為現(xiàn)實。三維標(biāo)注技術(shù)直觀的理解是將傳統(tǒng)制造業(yè)的二維圖紙所攜帶的產(chǎn)品的幾何拓?fù)湫畔?、加工信息及屬性信息利用三維模型軟件標(biāo)注在三維模型空間內(nèi)。但是從根本上講，MBD三維標(biāo)注技術(shù)不僅實現(xiàn)了三維模型的設(shè)計制造信息的集成，完成產(chǎn)品的數(shù)字化定義，順應(yīng)了智能化信息化時代的發(fā)展，它還將產(chǎn)品從設(shè)計到加工到完成整個產(chǎn)品的全生命周期串聯(lián)了起來，是真正意義上實現(xiàn)了產(chǎn)品各階層，各階段設(shè)計、加工人員之間的信息互通。三維標(biāo)注技術(shù)的實現(xiàn)主要分為以下幾個步驟：

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：首先需要獲取三維模型的數(shù)據(jù)，可以通過CAD軟件等工具獲取。將三維模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入到標(biāo)注工具中。2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法

三維標(biāo)注技術(shù)

（2）標(biāo)注類型選擇：確定需要標(biāo)注的信息類型，比如點、線、面、體積等。根據(jù)需求選擇相應(yīng)的標(biāo)注工具。

（3）標(biāo)注操作：通過標(biāo)注工具對三維模型進(jìn)行標(biāo)注。標(biāo)注工具可以提供多種標(biāo)注方式，比如手動標(biāo)注、自動標(biāo)注、半自動標(biāo)注等。

（4）標(biāo)注結(jié)果輸出：完成標(biāo)注后，標(biāo)注結(jié)果可以輸出為標(biāo)注文件或者嵌入到三維模型中。需要注意的是，三維標(biāo)注技術(shù)的實現(xiàn)主要考慮標(biāo)注的精度、效率可靠性等因素。因此，標(biāo)注工具的設(shè)計和算法優(yōu)化是關(guān)鍵。同時，標(biāo)注人員的專業(yè)素質(zhì)和經(jīng)驗也會對標(biāo)注結(jié)果產(chǎn)生影響。

MBD產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型不僅包含了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)幾何形狀信息，還包括原來定義在二維工程圖中的尺寸、公差、一些必要的工藝信息及關(guān)于產(chǎn)品定義模型的說明等非幾何信息。因此，MBD需要對這些非幾何信息在三維模型中的描述與管理作出詳細(xì)的規(guī)定，并通過合理的方式表達(dá)出恰當(dāng)?shù)囊馑汲尸F(xiàn)給使用者。2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法

一般標(biāo)注信息

在MBD產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中，所有的尺寸、公差、注解、文本或符號均由標(biāo)注的形式來表示，并通過與模型里的一個或多個特征表面垂直交叉或?qū)R延長的標(biāo)注平面表達(dá)出來，如圖2-12所示。圖中用實線框深色顯示的區(qū)域就是標(biāo)注平面。在MBD數(shù)據(jù)集中，由于不再生成二維工程圖紙，因此MBD模型就成為尺寸公差標(biāo)注的唯一介質(zhì)。每個關(guān)鍵零件特征的數(shù)據(jù)信息（如公差、表面精度），應(yīng)該通過零件說明或通過功能尺寸和標(biāo)注直接在模型特征上定義，所有應(yīng)該與唯一的模型元素相關(guān)聯(lián)。產(chǎn)品特征的所有尺寸、公差、工藝處理內(nèi)容要在模型中保持唯一，無冗余。

圖2-12標(biāo)注平面的位置與表達(dá)2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法

特殊標(biāo)注信息

工程圖設(shè)計時，都是遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，如在工程圖恰當(dāng)?shù)奈恢蒙媳仨殬?biāo)注財產(chǎn)所有權(quán)單位、圖形建模比例等信息。與之對應(yīng)，每個MBD模型也必須包含類似特殊信息，一般有如下設(shè)計信息說明要求：

①設(shè)計模型應(yīng)按1：1的比例建模,并在合適的標(biāo)注中說明。

②設(shè)計模型采用的尺寸單位應(yīng)在模型中注明。

③設(shè)計模型的設(shè)計精度要求與整個模型的默認(rèn)公差值應(yīng)在模型中注明。

④完整的模型應(yīng)包括幾何模型、標(biāo)注與屬性信息。當(dāng)模型是對稱件時可只建部分,而螺紋特征可用孔特征代替,但必須在模型中注明。

⑤其他需要在標(biāo)注平面中表達(dá)的管理數(shù)據(jù)有建模標(biāo)準(zhǔn)引用注解、設(shè)計活動標(biāo)識、財產(chǎn)所有權(quán)與版權(quán)說明、保密性說明等。

所有這些特殊標(biāo)注信息都應(yīng)放在一個獨立的標(biāo)注平面中，該平面是固定的，且不與任何幾何特征關(guān)聯(lián)，也不隨著幾何特征的轉(zhuǎn)動而變換視角。2.5MBD模型非幾何信息表達(dá)方法

標(biāo)注信息與幾何模型的關(guān)聯(lián)表達(dá)

標(biāo)注信息特征與幾何模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系通常通過指引線表達(dá)?；鶞?zhǔn)標(biāo)注特征與幾何模型特征間的關(guān)聯(lián)關(guān)系也可用如圖2-22