基于mbd的数字化设计与制造技术探讨

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1、基于MBD的数字化设计与制造技术探讨信息管理部陈金文摘要：MBD技术是一种数字化产品定义技术，目的是完整表迗产品零部件的几何形状、尺寸公差、工艺要求、质量测量等信息，解决设计制造数据源不唯一问题，以减少繁重的二维工程图纸生成工作，缩短了研制周期。本文就MBD技术定义、优点、实施难点展开讨论，并对企业实施、应用MBD技术的要点进行了展望。关键词：MBD数字产品定义三维标注P.MI0引言：近年来，随着数字化设计与制造技术的飞速发展，特别是三维设计软件的日益普及，中航工业各相关厂所（特别是主机厂所）研制模式正在发生根本性变化，传统

2、的以数字量为主、模拟量为辅的协调工作法开始被全数字量传递的协调工作法代替，三维数模已经取代二维图纸，成为新机研制的唯一制造依据，并取得了一些阶段性成果。然而，虽然三维实体模型能够精确地描述零件最终的形状，但由于没有考虑零件制造工艺的过程，工艺、制造、管理信息存在于二维图或其他技术文档中，使用人员无法以直观而明白的方式获取相关信息，从而阻碍了设计信息向制造过程的延伸，不符合设计制造一体化原则。为了将三维设计向三维制造一体化转变，迫切需要一种方式将三维设计信息传递到各使用方，因此MBD技术应运而生。1MBD技术概述1.1MBD思

3、想MBD（ModelBasedDefinition）技术的核心思想是全三维基于特征的表述方法，基于文档的过程驱动，融入知识工程、过程模拟、产品标准规范等。它用一个集成的三维实体模型可完整地表达产品的定义信息，可将制造信息和设计信息（三维尺寸标注、各种制造信息、产品结构信息等）共同定义到产品的三维数字化模型中，从而取消二维工程图，保证设计数据的唯一性。MBD的主导思想不是简单的“三维标注+三维模型”，简单地将二维图纸的信息反映到三维数据中，而是充分利用三维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解且更具效率的设计信息表迗方式。它用

4、集成的三维数模完整地表迗了产品定义信息的方法，详细规定了三维数模中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法，即它不仅描述设计几何信息，并且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、B0M等），使用人员仅需一个数模即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计和制造之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效连接。它通过一系列规范的方法能够更好地表达设计思想，具有更强的表现力，打破了设计与制造间的壁垒，其设计和制造特征能够方便地被计算机和工程人员解读，而不像传统的定义方法只能被工程人员解读，有效解

5、决了设计/制造一体化的问题。1.2MBD的内涵MBD技术内涵是基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表迗产品定义信息的方法体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表迗方法。MBD改变了传统由三维实体模型来描述几何形状信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的分步产品数字化定义方法。同时，MBD使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，而以三维实体模型为辅的制造方法。MB1）数据模型通过图形和文字表迗的方式，直接地或通过引用间接地揭示了一个物料项的物理

6、和功能需求。MBD模型分为装配与零件模型，其组织定义如图1所示。MBD零件模型由以简单几何元素构成的、用图形方式表迗的设计模型和以文字表迗的注释、属性数据组成。MBD装配模型则由一系列MBD零件模型组成的装配零件列表加上以文字表迗的注释和属性数据组成。零件设计模型以三维方式描述了产品几何形状信息，属性数据表迗了产品的原材料规范、分析数据、测试需求等产品内置信息；而注释数据包含了产品尺寸与公差范围、制造工艺和精度要求等生产必须的工艺约束信息。MBD摸型的内容结构见图1:图1MBD模型内容结构2MBD的特点和技术优势分析由于通常

7、的CAD数模仅包含三维几何信息，工艺、制造、管理信息存在于二维图或其他技术文档中，使用人员无法以直观而明白的方式获取相关信息，也无法直接用三维模型进行产品的生产和检验阻引。为了将三维设计向三维制造一体化转变，迫切需要一种方式将三维设计信息传递到各使用方,MBD的特点和技术优势分析如下:2.1基于特征的建模方法不同于其他工程定义方法，MBD是完全基于特征定义的，它不是三维实体加三维标注，而是特征的定义和特征关系的控制，这是它与其他工程定义方法本质的区别，因而它有更强的表现力，更符合实际工程的需要。2.2数字化信息集成在MBD中

8、，数据集以三维模型为核心集成了完整的产品数字化定义信息。MBD数据集内容包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息，形成单数据源，避免多源数据的信息不一致，冗余等同题更适合信息的传递和应用，打破长期存在设计/制造/服务的信息壁垒。2.3知识工程的融合长期以来，知识工程仅停留在理论和研究阶段，