基于MBD的智能化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)探討

聞虎臣

摘要：MBD技術(shù)是指基于cAD技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合體，憑借其設(shè)計(jì)制造、檢驗(yàn)與管理一體化優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化制造。使產(chǎn)品定義方式得到了質(zhì)的飛躍。結(jié)合CATIA（高檔CAD，CAM軟件）軟件、VERICUT接口實(shí)現(xiàn)智能化工藝設(shè)計(jì)。本文主要對MBD技術(shù)概念、智能化工藝設(shè)計(jì)方案、具體設(shè)計(jì)流程、工藝知識等展開分析。為智能化工藝探尋行之有效方案。

關(guān)鍵詞：MBD技術(shù) 智能化 工藝設(shè)計(jì)

MBD技術(shù)經(jīng)歷了手工二維圖、計(jì)算機(jī)輔助繪圖兩代設(shè)計(jì)語言，最終演變?yōu)榈谌谔卣鞯臉?biāo)準(zhǔn)化定義，推動(dòng)了數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造一體化發(fā)展的步伐。借助單源數(shù)據(jù)、文檔驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造功能的拓展，可便于工程人員、計(jì)算機(jī)人員解讀。在其基礎(chǔ)上，利用CATIA生成數(shù)控程序，利用VERICUT接口實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工仿真、工藝規(guī)程等并行操作，僅需要在生成可執(zhí)行文件的基礎(chǔ)上輸入新設(shè)計(jì)模型，即可完成操作。

一、MBD概述

隨著計(jì)算機(jī)的普及，MBD技術(shù)在工程表達(dá)中的應(yīng)用越發(fā)頻繁，逐漸代替了第二代工程語言。在信息化時(shí)代的推動(dòng)下，MBD技術(shù)也將成為第三代語言。MBD技術(shù)屬于全新數(shù)字化產(chǎn)品定義技術(shù)，核心思想：基于特征表述的全三維標(biāo)準(zhǔn)方式，圍繞文檔過程驅(qū)動(dòng)，與知識工程、產(chǎn)品規(guī)范、過程模擬等高效結(jié)合。利用集成三維實(shí)體模型，可實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品定義信息的充分表述。將制造、設(shè)計(jì)等信息，全部定義到產(chǎn)品三維模型內(nèi)，取代了二維工程圖，確保了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的安全可靠。其不僅僅是三維標(biāo)注、模型結(jié)合技術(shù)，可對幾何信息進(jìn)行描述，對三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息定義，同時(shí)能夠?qū)Φ腜MI、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等非幾何信息進(jìn)行定義。圍繞數(shù)模即可實(shí)現(xiàn)對信息的全部獲取，為產(chǎn)品供應(yīng)商、設(shè)計(jì)制造等廠商間的信息共享提供了便利，并漸少了數(shù)據(jù)傳輸對信息系統(tǒng)的依賴。

二、智能化設(shè)計(jì)方案

MBD憑借超強(qiáng)的表現(xiàn)力，以及便于理解定義方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造的一體性，確保了產(chǎn)品定義的設(shè)計(jì)效果，更是未來發(fā)展的重要方向，對航空制造業(yè)的發(fā)展有積極影響。

（一）方案可行性研究

CATIA軟件的性能、功能多元，模型設(shè)計(jì)制造要求基本符合，3D標(biāo)注系統(tǒng)完善，且MBD零件模型各標(biāo)準(zhǔn)均能夠滿足。對于CATIA的開發(fā)有豐富經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)思路相對成熟。借鑒國內(nèi)外設(shè)計(jì)研究成果，可優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對此具有一定的可行性。

（二）方案構(gòu)思

首先編寫后臺控制程序，提取數(shù)模特征，操作識別的特征與相關(guān)文件，其次特征自動(dòng)識別，并生成母版文件、三維模型、工藝規(guī)程文件、數(shù)控程序用文件、VERICUT仿真文件、刀具數(shù)據(jù)庫、數(shù)控程序刀具表樣本。最后輸入MBD三維模型，實(shí)現(xiàn)三維模型生成、工藝規(guī)程自動(dòng)編制、刀具智能決策與生成刀具清單、數(shù)控程序自動(dòng)編程、VERICUT仿真結(jié)果。

（三）方案設(shè)計(jì)

首先創(chuàng)建母板文件，需要涵蓋各工序三維模型、編程三維裝配體、編程模型的PART、PRODUCT、PROCESS文件。需要具備能夠借助PART文件生成平面圖及完善工藝規(guī)程的DRAWING文件。需要刀具數(shù)據(jù)庫、刀具表工藝樣表，以及VERICUT仿真模型文件。其次根據(jù)信息處理界面等實(shí)際需要，在計(jì)算機(jī)、VB環(huán)境基礎(chǔ)上，設(shè)立人機(jī)交互界面。

同時(shí)對后臺控制程序進(jìn)行編寫。對應(yīng)用軟件、接口技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，在后臺程序控制下，實(shí)現(xiàn)裝配體、編程、PRODUCT、PROCESS等文件可以人機(jī)交互界面相互連接、控制。在設(shè)計(jì)特征識別功能時(shí)，需要對產(chǎn)品型號、零件名稱、材料牌號、熱處理要求、表面處理要求、技術(shù)條件等非幾何信息，以及各種尺寸的幾何信息進(jìn)行提取、識別。信息獲取后，后臺程序會對其進(jìn)行模型更改、智能化選擇刀具等計(jì)算及匹配處理。在刀具智能化選擇功能設(shè)計(jì)時(shí)，可利用刀具庫文件，對所需要的刀具進(jìn)行判斷，刀具選擇選擇不僅合理且采購成本大大降低。主要流程是制造需求輸入至智能刀具決策系統(tǒng)，工廠刀具庫會根據(jù)決策系統(tǒng)提供調(diào)用現(xiàn)有刀具，并制成刀具表，當(dāng)?shù)毒邘鞜o指定刀具時(shí)會及時(shí)提醒采購，可通過手動(dòng)設(shè)置刀具工具欄購買刀具。最后生成刀具清單，合理選擇刀具滿足制造要求。

最后將VERICUT接口技術(shù)，連接CATIA軟件，在接口界面預(yù)先設(shè)置工裝、毛坯等，即可實(shí)現(xiàn)對VERICUT技術(shù)的調(diào)控、控制。

程序運(yùn)行流程主要為啟動(dòng)程序、進(jìn)入選擇界面、新MBD三維模型選取、特征提取、數(shù)模建立、生成新的工藝規(guī)程、刀具選擇智能化、數(shù)控程序智能化編制、仿真數(shù)控程序、根據(jù)仿真結(jié)果生成刀具清單、建立新數(shù)控程序卡片、生成所有新文件。流程操作可實(shí)現(xiàn)新工藝規(guī)程，以及基于VERICUT技術(shù)的仿真數(shù)控程序生成。工藝

規(guī)程編制，數(shù)控加工仿真，或是刀具智能化選擇等操作，在人機(jī)交互界面等功能配合下實(shí)現(xiàn)了快速編制與生成操作，工藝制造流程相對完善且高效。

三、總結(jié)

基于計(jì)算機(jī)、VB環(huán)境、MBD技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對CAD應(yīng)用軟件的三維模型設(shè)計(jì)、生成工藝模型、道具卡片等的二次開發(fā)。同時(shí)在VERICUT技術(shù)下實(shí)現(xiàn)與軟件的有效連接，生成數(shù)控程序并同步實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程編制，以及數(shù)控加工仿真與數(shù)控程序。程序運(yùn)行流程操作簡單，置入新工藝知識即可完成智能化工藝設(shè)計(jì)。