MBD技術介紹[技術專攻]

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1、1 2 用集成的三維實體模型來完整表達產品定義信息，詳細規(guī)定用集成的三維實體模型來完整表達產品定義信息，詳細規(guī)定 了三維實體模型中產品定義、公差的標注規(guī)則和工藝信息的表達了三維實體模型中產品定義、公差的標注規(guī)則和工藝信息的表達 方法。三維實體模型成為生產制造過程中的唯一依據(jù)方法。三維實體模型成為生產制造過程中的唯一依據(jù), , 改變了傳改變了傳 統(tǒng)以工程圖紙為主統(tǒng)以工程圖紙為主, ,而以三維實體模型為輔的制造方法。而以三維實體模型為輔的制造方法。 MBD的定義的定義 3 波音公司要求波音波音公司要求波音787787飛機全球合作伙伴采用飛機全球合作伙伴采用MBDMBD 模型作為整個飛機產品制造過程

2、中的唯一依據(jù)。該技模型作為整個飛機產品制造過程中的唯一依據(jù)。該技 術將三維制造信息術將三維制造信息PMI(3D Product Manufacturing PMI(3D Product Manufacturing Information)Information)與三維設計信息共同定義到產品的三維與三維設計信息共同定義到產品的三維 數(shù)字化模型中數(shù)字化模型中, ,使產品加工、裝配、測量、檢驗等實現(xiàn)使產品加工、裝配、測量、檢驗等實現(xiàn) 高度集成高度集成, ,數(shù)字化技術的應用有了新的跨越式發(fā)展。數(shù)字化技術的應用有了新的跨越式發(fā)展。 我國的大飛機設計和制造現(xiàn)在也正逐步實施和應用我國的大飛機設計和制造現(xiàn)在也

3、正逐步實施和應用 MBDMBD技術，該項技術對飛機裝配技術必然會帶來實質性技術，該項技術對飛機裝配技術必然會帶來實質性 的變革。的變革。 4 2D 工程圖 二維方式的產品形狀及注釋 2D 工程圖 + 3D 模型方式 （第一代產品定義技術） 三維方式的詳細形狀及二維圖紙規(guī)則形狀和注釋 3D 模型 + 簡化標注圖紙 （第二代產品定義技術） 三維方式的產品形狀,二維圖紙的部分形狀和注釋 三維形狀與二維注釋之間的數(shù)字連接 3D 獨立模型（新一代產品定義技術） 三維方式的產品形狀以及包含制造特征在內的三 維注釋標注 產品定義的演變產品定義的演變 傳傳 統(tǒng)統(tǒng) 數(shù)數(shù) 字字 化化 定定 義義 M B D 5

4、6 以以3D3D模型作為唯一的制造依據(jù)：模型作為唯一的制造依據(jù)： 實現(xiàn)真正的單一數(shù)據(jù)源，保證設計數(shù)據(jù)的唯一性實現(xiàn)真正的單一數(shù)據(jù)源，保證設計數(shù)據(jù)的唯一性 消除可能的雙源數(shù)據(jù)之間的不協(xié)調消除可能的雙源數(shù)據(jù)之間的不協(xié)調 方便數(shù)據(jù)管理，提高數(shù)據(jù)安全性方便數(shù)據(jù)管理，提高數(shù)據(jù)安全性 7 雙數(shù)據(jù)源定義（傳統(tǒng)模式）雙數(shù)據(jù)源定義（傳統(tǒng)模式）單源定義（單源定義（3D MBD） 3D Model2D Drawing3D Model 8 9 標準、規(guī)范 過程，方法 10 全全3D3D設計規(guī)范是全三維設計的基礎。需要針對產設計規(guī)范是全三維設計的基礎。需要針對產 品定義、工藝設計和制造特點來建立三維標注的標準品定義、工藝

5、設計和制造特點來建立三維標注的標準 和規(guī)范。目的是：以技術人員明白的方式，將各工序和規(guī)范。目的是：以技術人員明白的方式，將各工序 所必須的表達意圖添加到三維模型中去。所必須的表達意圖添加到三維模型中去。 11 雖然三維模型包含了二維圖紙所不具備的（詳細雖然三維模型包含了二維圖紙所不具備的（詳細 準確的）形狀信息，但是，以前的三維數(shù)模中不包括準確的）形狀信息，但是，以前的三維數(shù)模中不包括 幾何公差、尺寸公差、表面粗糙度、材質、熱處理和幾何公差、尺寸公差、表面粗糙度、材質、熱處理和 表面處理方法、潤滑劑及潤滑方式、油漆涂刷范圍和表面處理方法、潤滑劑及潤滑方式、油漆涂刷范圍和 顏色、要求符合的規(guī)格與

6、標準等，這些非形狀或非幾顏色、要求符合的規(guī)格與標準等，這些非形狀或非幾 何信息僅靠形狀是無法表達的。何信息僅靠形狀是無法表達的。 12 基于這一情況，美國機械工程師協(xié)會（基于這一情況，美國機械工程師協(xié)會（ASME）聯(lián)合）聯(lián)合 波音公司于波音公司于2003年制訂了年制訂了“數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)規(guī)程數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)規(guī)程” （Digital Product Definition Data Practices）ASME Y14.41-2003標準。其主導思想不只是簡單地將二維標準。其主導思想不只是簡單地將二維 圖紙的信息反映到三維模型中去，而要圖紙的信息反映到三維模型中去，而要“充分利用三充分利用三

7、維模型所具備的表現(xiàn)力，去探索便于用戶理解、更具維模型所具備的表現(xiàn)力，去探索便于用戶理解、更具 效率的設計信息表達方式。效率的設計信息表達方式。” 13 依據(jù)依據(jù)ASME14.41的要的要 求。求。 在在3維模型中表達所有維模型中表達所有 幾何特征和尺寸公差幾何特征和尺寸公差 要求。要求。 實體實體 幾何模型幾何模型 零件坐標系統(tǒng)零件坐標系統(tǒng) (PCS， Part Coordinate System ) 3維維 尺寸、尺寸、 公差和公差和 注釋注釋 附加附加 幾何元素幾何元素 設計模型設計模型 14 MBD數(shù)據(jù)集 尺寸公差基準實體模型 模型幾 何信息 補充的輔助 幾何信息 幾何元素 坐標系注釋

8、工程注釋標準注釋 材料要求 其它 三維標注旗注幾何MDFMBS 15 BDS-600 BDS-600 基于模型的定義數(shù)據(jù)集的一般要求基于模型的定義數(shù)據(jù)集的一般要求 BDS-601 BDS-601 基于模型的定義數(shù)據(jù)集和模型的識別基于模型的定義數(shù)據(jù)集和模型的識別 BDS-602 BDS-602 基于模型的定義數(shù)據(jù)集修訂版本基于模型的定義數(shù)據(jù)集修訂版本 BDS-610 BDS-610 基于模型的定義縮略語、簡稱和定義基于模型的定義縮略語、簡稱和定義 BDS-622 BDS-622 基于模型的定義基于模型的定義CATIA V5CATIA V5 BDS-624 BDS-624 基于模型的定義基于模型的

9、定義EDSEDS（UGUG） BDS-640 BDS-640 基于模型的定義機加零件基于模型的定義機加零件 BDS-641 BDS-641 基于模型的定義金屬板料零件基于模型的定義金屬板料零件 BDS-642 BDS-642 基于模型的定義鑄件和鍛件基于模型的定義鑄件和鍛件 BDS-644 BDS-644 基于模型的定義夾層復材結構件基于模型的定義夾層復材結構件 BDS-647 BDS-647 基于模型的定義管路彎曲數(shù)據(jù)集基于模型的定義管路彎曲數(shù)據(jù)集 BDS-651 BDS-651 基于模型的定義零件的另一種表示方法基于模型的定義零件的另一種表示方法 BDS-660 BDS-660 基于模型的

10、定義裝配件基于模型的定義裝配件 BDS-662 BDS-662 基于模型的定義導線束裝配基于模型的定義導線束裝配/ /連接線和電纜裝配連接線和電纜裝配 BDS-680 BDS-680 基于模型的定義標準零件建模要求基于模型的定義標準零件建模要求 波音數(shù)字化定義規(guī)范 16 GB/T24734-2009GB/T24734-2009 數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)通則數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)通則 17 GB/T24734-2009GB/T24734-2009 數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)通則數(shù)字化產品定義數(shù)據(jù)通則 18 基準面特征符號 平面度特征 此表面為 基準面A 19 零件坐標系統(tǒng)通常 安置在主基準面和 第二、第三基準面

11、的交點處。 20 非通用公差將使用 GD&T工具進行標 注，承制單位必須 檢驗這些標注的公 差。 平面度的定義 輪廓度的定義 孔的位置度定義 21 在在MBD數(shù)據(jù)集中集成數(shù)據(jù)集中集成 了工藝要求等原來出了工藝要求等原來出 現(xiàn)在圖紙上的說明類現(xiàn)在圖紙上的說明類 信息信息 MBD數(shù)據(jù)集為并行數(shù)據(jù)集為并行 設計提供了一個組設計提供了一個組 織框架，并行設計織框架，并行設計 中與工程生產相關中與工程生產相關 的信息可以集成在的信息可以集成在 一起一起 22 尺寸單位尺寸單位 建模比例建模比例 建模標準建模標準 知識產權知識產權 23 通用公差通用公差 加工注意事項加工注意事項 加工精度加工精度 24

12、旗注標識旗注標識 旗旗 注注 描描 述述 25 26 應用應用MBDMBD技術后技術后，不僅產品定義形式上發(fā)生了，不僅產品定義形式上發(fā)生了 轉變，同時轉變，同時企業(yè)企業(yè)工作模式以及數(shù)據(jù)傳遞管理模式也工作模式以及數(shù)據(jù)傳遞管理模式也 發(fā)生了改變。發(fā)生了改變。需要需要在在M MBDBD設計設計模型的基礎上創(chuàng)建工模型的基礎上創(chuàng)建工 藝衍生模型，增加藝衍生模型，增加必要的必要的工藝信息。值得注意的是，工藝信息。值得注意的是， 工藝衍生模型必須與工藝衍生模型必須與設計設計模型嚴格區(qū)分，確保模型嚴格區(qū)分，確保產品產品 設計設計模型在工藝設計環(huán)節(jié)不被修改。模型在工藝設計環(huán)節(jié)不被修改。 27 工藝衍生模型：工藝

13、衍生模型： 為在工藝設計和零部件生產加工中使用的，反為在工藝設計和零部件生產加工中使用的，反 映工藝中間過程、輔助表達工藝信息的三維模型、映工藝中間過程、輔助表達工藝信息的三維模型、 二維圖表、輕量化模型等形式的載體。二維圖表、輕量化模型等形式的載體。 為滿足為滿足MBDMBD數(shù)據(jù)傳遞快速、易與工藝文件集成，數(shù)據(jù)傳遞快速、易與工藝文件集成， 借助一種輕量化工具來表達借助一種輕量化工具來表達MBDMBD數(shù)據(jù)，并對工藝數(shù)據(jù)，并對工藝 信息進行添加（如可以添加文字表述、裝配動畫信息進行添加（如可以添加文字表述、裝配動畫 制作、模型剖切、裝配資源添加（展現(xiàn)裝配現(xiàn)場制作、模型剖切、裝配資源添加（展現(xiàn)裝配

14、現(xiàn)場 場景）的工藝表達模型。場景）的工藝表達模型。 28 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳片凸臺類的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 三維輕量化模型三維輕量化模型 二維截圖二維截圖 捕捉捕捉 二維簡圖二維簡圖 DPEDPE中編制工藝信息中編制工藝信息 帶上下文關聯(lián)的帶上下文關聯(lián)的CATIACATIA文件文件 29 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳

15、片凸臺類的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 30 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳片凸臺類的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 蒙皮上預留工藝耳片蒙皮上預留工藝耳片 工藝耳片 31 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳片凸臺類

16、的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 32 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳片凸臺類的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 33 工藝衍生模型的分類：工藝衍生模型的分類： 表達余量的工藝衍生模型表達余量的工藝衍生模型 工藝耳片凸臺類的工藝衍生工藝耳片凸臺類的工藝衍生 模型模型 工藝要求的

17、表達模型工藝要求的表達模型 質檢工藝衍生模型質檢工藝衍生模型 加工指令的工藝衍生模型加工指令的工藝衍生模型 34 三維輕量化模型三維輕量化模型 二維截圖二維截圖 捕捉捕捉 二維簡圖二維簡圖 三維數(shù)據(jù)在不同部門進行傳遞三維數(shù)據(jù)在不同部門進行傳遞 時因其數(shù)據(jù)量非常龐大（有時時因其數(shù)據(jù)量非常龐大（有時 為一個整機模型），因此需要為一個整機模型），因此需要 將模型轉化成一種數(shù)據(jù)量較小將模型轉化成一種數(shù)據(jù)量較小 同時又不至于丟失必備信息的同時又不至于丟失必備信息的 文件形式，例如可以將模型轉文件形式，例如可以將模型轉 換成換成“.cgr.cgr”或者或者“.3dxml.3dxml”格格 式的文件，這些文

18、件可以充分式的文件，這些文件可以充分 保留模型的外形信息，過濾掉保留模型的外形信息，過濾掉 了模型復雜的建模信息，使數(shù)了模型復雜的建模信息，使數(shù) 據(jù)量大大縮減。據(jù)量大大縮減。 35 三維輕量化模型三維輕量化模型 二維截圖二維截圖 捕捉捕捉 二維簡圖二維簡圖 截圖不同于二維工程圖，它只截圖不同于二維工程圖，它只 是將零件的一個局部或者整體是將零件的一個局部或者整體 進行截圖，以一種圖片的形式進行截圖，以一種圖片的形式 進行傳遞，該截圖中仍然截取進行傳遞，該截圖中仍然截取 的是三維模型，雖說這只是一的是三維模型，雖說這只是一 個平面的圖片，但是可以充分個平面的圖片，但是可以充分 的讓讀者明白所表達

19、的信息，的讓讀者明白所表達的信息， 二維截圖在模型不是特別復雜二維截圖在模型不是特別復雜 時或者標注信息不是特別多時時或者標注信息不是特別多時 可以選用?？梢赃x用。 36 三維輕量化模型三維輕量化模型 二維截圖二維截圖 捕捉捕捉 二維簡圖二維簡圖 37 三維輕量化模型三維輕量化模型 二維截圖二維截圖 捕捉捕捉 二維簡圖二維簡圖 38 現(xiàn)行工藝設計流程分析現(xiàn)行工藝設計流程分析 39 現(xiàn)行工藝設計業(yè)務流程下的主要信息現(xiàn)行工藝設計業(yè)務流程下的主要信息 40 41 42 實施實施MBD技術平臺建設技術平臺建設 43 基于基于MBDMBD的飛機裝配流程的飛機裝配流程 44 基于基于DPEDPE平臺的平臺

20、的 工藝設計工藝設計 45 裝配工藝設計過程裝配工藝設計過程 1 1）裝配工藝模板）裝配工藝模板定制定制 為保證飛機裝配工藝設計質量、提高設計效率，有必要定為保證飛機裝配工藝設計質量、提高設計效率，有必要定 制集成產品信息、工藝信息和制造資源信息及其結構的裝配工制集成產品信息、工藝信息和制造資源信息及其結構的裝配工 藝模板，確定裝配工藝樹狀結構的層次、顯示方式、數(shù)據(jù)類型藝模板，確定裝配工藝樹狀結構的層次、顯示方式、數(shù)據(jù)類型 的屬性信息。產品下有數(shù)據(jù)類型：總裝配件、子裝配件、零件的屬性信息。產品下有數(shù)據(jù)類型：總裝配件、子裝配件、零件 等；工藝下有數(shù)據(jù)類型：工位、站位、等；工藝下有數(shù)據(jù)類型：工位、

21、站位、AOAO、工序等；資源下有、工序等；資源下有 數(shù)據(jù)類型：工廠、車間、工位、工裝、工藝規(guī)范、工具等。數(shù)據(jù)類型：工廠、車間、工位、工裝、工藝規(guī)范、工具等。 P-Product P-Process R-Resource 46 產品裝配結構模板定制產品裝配結構模板定制-roduct 產品都有其上、下級產品都有其上、下級 工程組件，在整個飛工程組件，在整個飛 機產品中都有對應的機產品中都有對應的 裝配層次關系裝配層次關系。產品。產品 裝配結構模板是根據(jù)裝配結構模板是根據(jù) 飛機產品零部件的劃飛機產品零部件的劃 分及其裝配層次的梯分及其裝配層次的梯 度，用來快速指導上度，用來快速指導上 游游CADCA

22、D產品裝配結構劃產品裝配結構劃 分的規(guī)范形式。分的規(guī)范形式。 47 工藝結構模板定制工藝結構模板定制- rocess 工藝結構模板的定工藝結構模板的定 制是在產品裝配結制是在產品裝配結 構模板的基礎上，構模板的基礎上， 定制劃分定制劃分裝配任務裝配任務 的數(shù)據(jù)類型如工位、的數(shù)據(jù)類型如工位、 站位、站位、AOAO等，并定等，并定 制完成制完成AOAO所需的裝所需的裝 配操作數(shù)據(jù)類型，配操作數(shù)據(jù)類型， 如：工序，工步及如：工序，工步及 各工序之間的并行各工序之間的并行 或串行操作的連接或串行操作的連接 類型等。類型等。 48 裝配工藝結構模板定制裝配工藝結構模板定制資源模板定制資源模板定制esou

23、rce 資源結構模板的定制，是根據(jù)裝配所需的資源結構模板的定制，是根據(jù)裝配所需的制造資源制造資源定制其定制其 相應的數(shù)據(jù)類型，這些資源是參與裝配過程的所有非產品元素，相應的數(shù)據(jù)類型，這些資源是參與裝配過程的所有非產品元素， 如：工裝、設備、工具量具、工藝規(guī)范、工藝知識數(shù)據(jù)等。如：工裝、設備、工具量具、工藝規(guī)范、工藝知識數(shù)據(jù)等。 49 裝配工藝結構模板定制裝配工藝結構模板定制AO屬性定制屬性定制 裝配大綱裝配大綱AO (Assembly Outline)AO (Assembly Outline)，是指導飛機裝配工藝工作，是指導飛機裝配工藝工作 的綱領性文件?，F(xiàn)在國內航空企業(yè)所用的的綱領性文件。現(xiàn)

24、在國內航空企業(yè)所用的AOAO大都是二維紙質形大都是二維紙質形 式，是由裝配工藝部門編寫的生產性裝配工藝文件。其作用是式，是由裝配工藝部門編寫的生產性裝配工藝文件。其作用是 根據(jù)產品的特點、企業(yè)的生產組織方式、人力與設備的使用情根據(jù)產品的特點、企業(yè)的生產組織方式、人力與設備的使用情 況，對整個制造過程和企業(yè)資源的綜合優(yōu)化。一架飛機有成千況，對整個制造過程和企業(yè)資源的綜合優(yōu)化。一架飛機有成千 上萬份上萬份AOAO，都是工藝人員手工編制出來的，這樣制作時間太長，都是工藝人員手工編制出來的，這樣制作時間太長， 容易出現(xiàn)錯誤，數(shù)據(jù)還不易更新。容易出現(xiàn)錯誤，數(shù)據(jù)還不易更新。 50 裝配工藝結構模板定制裝配

25、工藝結構模板定制AO屬性定制屬性定制 51 2 2）基于工藝結構模板的工藝設計過程）基于工藝結構模板的工藝設計過程 u工藝方案設計階段，劃分工藝分離面，明確各工位下要完成工藝方案設計階段，劃分工藝分離面，明確各工位下要完成 的裝配任務，同時提出工裝需求；的裝配任務，同時提出工裝需求； u工藝詳細設計階段，根據(jù)工藝分離面的劃分，細劃各工位下工藝詳細設計階段，根據(jù)工藝分離面的劃分，細劃各工位下 的站位、的站位、AOAO、工序等裝配單元，并設計同一層次的裝配順序，、工序等裝配單元，并設計同一層次的裝配順序， 完成完成“設備匯總設備匯總”、“工裝匯總工裝匯總”等工作；等工作； u在工藝分離面劃分的基礎

26、上，上傳產品數(shù)模到對應的產品裝在工藝分離面劃分的基礎上，上傳產品數(shù)模到對應的產品裝 配結構樹下，上傳工裝數(shù)模到資源結構樹下，將產品與對應的配結構樹下，上傳工裝數(shù)模到資源結構樹下，將產品與對應的 工裝與工藝結構樹相關聯(lián)。工裝與工藝結構樹相關聯(lián)。 52 基于工藝結構模板的工藝設計過程基于工藝結構模板的工藝設計過程 產品產品MBDMBD數(shù)據(jù)集傳遞過程數(shù)據(jù)集傳遞過程 53 基于工藝結構模板的工藝設計過程基于工藝結構模板的工藝設計過程 將參裝件分到將參裝件分到AOAO中中 54 基于工藝結構模板的工藝設計過程基于工藝結構模板的工藝設計過程 劃分工序及操作流程劃分工序及操作流程 55 基于工藝結構模板的工

27、藝設計過程基于工藝結構模板的工藝設計過程 設計資源結構樹與工藝結構樹相關聯(lián)設計資源結構樹與工藝結構樹相關聯(lián) 56 裝裝 配配 工工 藝藝 仿仿 真真 57 三維三維AO的定義與生成的定義與生成 58 裝配工藝文檔生成裝配工藝文檔生成 59 MBD數(shù)據(jù)的“閱讀”和可視化下游用戶不一定有CAD軟 件（CATIA），需要價格低廉的可視化工具，使用戶能夠讀 和使用MBD數(shù)據(jù)集。 在數(shù)字化環(huán)境中，是否確有必要保留所有標注？當前的 CAD 軟件的標注功能是否與使用者遵循的標準規(guī)范相符合？ MBD數(shù)據(jù)的安全性為保證MBD數(shù)據(jù)集的安全性（保密性、 真實性、完整性和履行性），應該建立一種什么樣的機制？ MBD數(shù)據(jù)的合法性2D圖紙可作為具有法律性的合法文件， 如何使MBD數(shù)據(jù)集成為法律文件？ MBD數(shù)據(jù)的保存 圖紙可以保存數(shù)十年，CAD軟件生成的 MBD數(shù)據(jù)集與CAD版本有關，此外，長期保存還受存儲介 質壽命的影響。如何解決這些問題？ 60 謝 謝！