MBD關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

趙鋼 徐本曄 袁宜友 徐美應(yīng)

奇瑞汽車股份有限公司 安徽省蕪湖市 241009

1 前言

目前，基于產(chǎn)品三維模型定義（Model Based Definition ，MBD，）的設(shè)計(jì)，國外已有完整的應(yīng)用體系，且國外某知名飛機(jī)制造商已實(shí)現(xiàn)無紙化生產(chǎn)[1]。

國內(nèi)，合資品牌如某美系主機(jī)廠已全面實(shí)施三維標(biāo)注，某合資國內(nèi)車身自制件也已全面實(shí)施[2]。筆者公司三維數(shù)據(jù)和圖紙是兩個(gè)信息載體，信息一致性及變更維護(hù)難以保證。通過對(duì)圖紙的分析，制定及發(fā)布了三維標(biāo)注規(guī)范，在某車型項(xiàng)目進(jìn)行三維標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)無圖紙化生產(chǎn)。

2 總體概述

產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的數(shù)字化定義的發(fā)展階段，當(dāng)前我們屬于MBD技術(shù)應(yīng)用探索階段[3]。

2.1 規(guī)劃路徑

MBD技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是關(guān)鍵業(yè)務(wù)過程的無圖紙化和全三維實(shí)現(xiàn)。通過與行業(yè)對(duì)比分析，筆者公司初步制定研究路徑，尚處在二維圖紙信息承接轉(zhuǎn)換應(yīng)用階段[4][5]。

2.2 基本元素

如圖1，主要包含核心元素、相關(guān)元素、管理元素，以及摒棄元素[6]。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)定義

結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部實(shí)際制定標(biāo)準(zhǔn)，將相關(guān)標(biāo)注元素封裝進(jìn)XML文件中，并嵌入內(nèi)部三維設(shè)計(jì)軟件中，確保標(biāo)注時(shí)符合要求。

3 關(guān)鍵技術(shù)

通過定制三維標(biāo)注業(yè)務(wù)規(guī)范，對(duì)整體協(xié)同設(shè)計(jì)流程進(jìn)行梳理，如圖2。

圖1 三維標(biāo)注體現(xiàn)元素

3.1 圖層定義

為確保三維標(biāo)注信息及分類正確，對(duì)發(fā)布的特征元素均按表1規(guī)定存放，下游使用圖層選擇即可顯示[7]。

表1 標(biāo)注圖層定義

3.2 幾何特征處理

設(shè)計(jì)中各種不同用途的結(jié)構(gòu)功能幾何單元應(yīng)發(fā)布并按功能命名。

若標(biāo)注的信息對(duì)應(yīng)一組特征或特征的某個(gè)部分，對(duì)該特征應(yīng)進(jìn)行接合和剪裁，并且在數(shù)據(jù)中發(fā)布。

3.3 視圖管理

三維標(biāo)注要求在視圖下進(jìn)行標(biāo)注：①三維基本視圖按二維圖基本視圖名稱進(jìn)行命名，如主視圖、俯視圖、左視圖等；②剖視圖或截面分割視圖采用A-A，B-B，C-C……依次命名；③向視圖命名采用A向，B向，C向……依次命名。

3.4 標(biāo)注重用

為提升工程師標(biāo)注效率及正確性，部分標(biāo)注信息可以在不同設(shè)計(jì)上重復(fù)利用[8]。

3.5 技術(shù)要求管理

原始二維圖紙中，技術(shù)要求是其中重要內(nèi)容。在三維環(huán)境下，如圖3中，技術(shù)要求應(yīng)寫在單獨(dú)的視圖內(nèi)，視圖方向與主視圖平行，中英文對(duì)照且不能遮擋零部件數(shù)模及標(biāo)注信息。

4 工具開發(fā)

結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)部分定制化開發(fā)，提升工作效率[9][10]。

圖3 部分技術(shù)要求顯示示例

4.1 形位公差模板定制

以位置度公差標(biāo)注模板為例：①通過點(diǎn)擊“GD&T”工具欄中位置度命令。②選中待標(biāo)注孔邊線，如圖4。

圖4 選擇參考邊線

③按圖5中彈出用戶定義對(duì)象選擇對(duì)話框，按對(duì)話框中提示選擇匹配對(duì)象特征。

圖5 用戶特征編輯

圖6 標(biāo)注成功實(shí)例

④點(diǎn)擊確定后彈出圖6預(yù)定義的位置度公差信息。

4.2 表格的制作

當(dāng)零部件主模型發(fā)生變更時(shí)，對(duì)模型更改部位須標(biāo)識(shí)更改標(biāo)記。繪制成功的表格如圖7：

圖7 未注公差列表創(chuàng)建實(shí)例

5 應(yīng)用實(shí)例

MBD技術(shù)，已在公司內(nèi)車型開發(fā)中推廣應(yīng)用。

5.1 總體應(yīng)用說明

如圖8，某車型新開發(fā)的板料成型件不需制作二維圖，明確了標(biāo)注的方式，建立了數(shù)據(jù)上、下游各部門應(yīng)用協(xié)同機(jī)制。

圖8 3D標(biāo)注應(yīng)用實(shí)例

5.2 總成信息標(biāo)注

在總成上有形位公差標(biāo)注需求時(shí)，標(biāo)注所鏈接的幾何特征在單件中抽取，并存放在規(guī)定的幾何圖形集中；若總成形位公差要求相同，應(yīng)以單件為單位進(jìn)行搭接區(qū)域面接合后隔離，再發(fā)布，再基于發(fā)布后的接合面標(biāo)注。

6 結(jié)論

通過MBD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)無圖紙化和全三維體現(xiàn)，無需制作二維圖紙，同時(shí)保證數(shù)據(jù)狀態(tài)一致。

試點(diǎn)運(yùn)行中，研發(fā)設(shè)計(jì)約節(jié)約20人天工作量（無需出二維圖紙），下游數(shù)據(jù)應(yīng)用部門或相應(yīng)設(shè)備可直接讀取標(biāo)注信息，無需人工轉(zhuǎn)換。

未來，研發(fā)內(nèi)部的深度應(yīng)用、兼容制造、檢測(cè)及分析設(shè)備、自動(dòng)化檢查等，將是研究的方向。