三维CAD支持MBD设计模式的几个关键技术之机加工工艺三维表达方案

LIUZHIGANG · 发表于 2014-10-13 14:27:36

本文介绍了MBD技术，三维CAD软件实现MBD的关键技术：包括机加工艺三维表达关键技术、MBD模型的多试图管理技术、标注及注释信息形式化面临的问题以及文字的可阅读性。

MBD（ModelBasedDefinition）是指用集成的三维模型完整地表达产品定义信息，将设计、制造、检验信息共同定义到产品的三维数字化模型，使三维模型成为产品生命周期各阶段信息的唯一载体，不再需要将三维模型转换为二维工程图，避免了大量重复劳动，不仅提高了产品设计效率，更重要的是保证了产品数据源的唯一性。

MBD技术及实施最早由波音公司提出，于2003年被美国ASME批准为机械产品工程模型的定义标准，标准号为ASMEY14.41[2]；2006年ISO组织借鉴ASMEY14.41标准制定了ISO16792标准；我国在参考ISO16792标准的基础上，于2009年11月30日发布了国家标准《技术产品文件——数字化产品定义数据通则》（GB/T24734-2009），规范了国内企业的MBD技术的应用。

目前主流的三维CAD系统都具备了三维标注的模块，支持MBD部分功能，如NX的PMI模块，CATIA的FunctionalAnnotation&Tolerance模块，SOLIDWORKS的DIMxpert模块，PTC、SpaceClaim都在造型模块中增加了三维标注功能。然而，要实现全面支持MBD，三维CAD软件及标准还有一些关键的技术及问题有待研究。

机加工艺三维表达关键技术

1.机加工工艺三维表达方案

目前，国内外还没有机加工艺信息的三维表达规范和标准，因此需要根据实际需要，在三维CAD软件现有三维标注功能基础上，设计机加工艺信息表达方案。

目前，机加工艺设计的结果文件主要是工艺过程卡、工艺卡和工序卡。3种卡片所记载的信息各不相同，但结构相似，中间区域或详或简地记录工序或工步信息，卡片上部区域主要记录工艺或工序中共有的信息，卡片下部区域是变更、审核和签字信息。

因此，基于三维模型的工艺信息表达可以采用相似的方案，如图1所示零件包括3个机加工序，每个工序又包括多个工步。其工艺过程卡信息表达方案如图1所示，为每个工序设计一个视图（也可用多个视图或没有），每个视图包括4项内容：1个产品最终三维模型、必要的尺寸及面标识、某标注平面上的工序简要描述、某标注平面上的共有属性信息。
图1工艺过程卡信息基于三维模型的表达

工序卡和工艺卡信息的三维表达与工艺过程卡相似，具有相似的4项内容，可以使用一到多个视图表达该工序详细的加工工步、装夹、定位信息。

目前，国家标准化组织正在制定机加工艺信息的三维表达标准，采用“工艺信息框格”表达机加工艺信息，其结构如图2所示。“机械加工工艺方法图形符号”、“机械加工工艺参数表示法”、“机械加工工艺信息三维标注规范”分别规范了框格中使用的刀具符号、工艺方法图形符号、加工参数和刀具参数。
图2工艺信息框格构成

新标准定义的工艺信息框格，能够针对过程卡、工艺卡、工序卡对工艺信息要求不同详细程度的情况进行调整，能够充分表达机加工艺。三维CAD需要在指引线注释功能的基础上，开发框格及相应的图形符号库，支持新的表达规范。