MBD技术应用中的若干问题思考（三）

WeiHoHo

2.3MBD与成形工艺

成形工艺主要以模具作为零件成形的工装，包括铸造模具、锻造模具、冷冲模具等，其中多次成形存在零件的多态模型和对应的多套模具模型。特别是航空制造领域的精铸模具、精锻模具、压延模具等，工装设计复杂，不但受零件模型约束，而且延伸出与零件模型相关的模具设计与制造，在数据管理上也非常复杂。

2.4MBD与装配工艺

不涉及零件模型本身的拓扑结构改变而仅仅是零组件方位发生变化，因此装配模型可以采用轻量化模型，无需关注零件模型细节，可直接采用轻量化模型进行工艺设计和仿真，目前3D装配工艺系统软件已经获得较好应用。

2.5MBD与质量检验

在2D图形情况下，检验依据来白于图纸，对不规则形状的检验，GD/T测量与分析较麻烦，其中涉及检验工序的公差数据获取、型面理论值、检测路径规划、测量结果分析等。采用MBD技术，上述信息可通过程序自动从3D模型中获取，通过对测量数据的模型重构与理论模型对比，白动判断是否超差，可以大大提高检验效率。

3.其他阶段中MBD技术的应用

全生命周期中的采购、销售、维护方面，MBD技术的应用基础目前较为薄弱，总体来说，不需要模型的详细信息，可利用与零件模型关联的3D轻量化模型和相关信息。

MBD与标准化

为支持MBD应用，需建立相关标准体系，而不仅是3D标注标准。目前航空制造业已形成或借鉴了一些国际、国内、行业标准，但完整体系尚未建立，某些标准仅局限于企标甚至型号标准；有些甚至还存在争议，特别是设计与制造间模型标注标准。

(1)标注内容。根据MBD定义，3D模型作为完整信息载体，包含了全部信息，但所有信息是否需要显性地标注出来还是仅标注部分值得探讨。目前存在两种观点，还难以形成共识：一是标注全部尺寸，即像二维制图一样，全部尺寸显性标注在3D模型上，制造过程中需要的信息一目了然；二是仅标注关键尺寸，即选择关键尺寸作为完整信息标注的子集进行标注，其他尺寸信息在需要时可从模型提取，可大大减少标注工作量。例如关键尺寸可理解为带公差的尺寸、有配合关系的尺寸。因此，需在设计-工艺协同机制下确定标注内容，定义关键尺寸，实现设计一工艺协同和共享，同时兼顾标注效率。

(2)机加工艺3D表达标准。文献中提到机加工艺三维表达的标准问题，包括内容（哪些内容需要表达）-载体（3D模型）-输出（样式）的问题。联系到机加工艺设计结果表达形式和设计过程表达形式能否统一的问题，需要反映如下信息：工艺方案（工艺集合）-工艺信息（工序集合）-工序信息（工步集合），这些信息已有的形式有表格、树、工艺卡（表格+图）等。

(3)中差模型。有较多企业原来在2D环境下进行工艺设计时根据图纸用中差建模，但MBD环境下直接使用3D设计模型，如何从设计模型转换到中差模型，或者中差模型是否必要都存在争议，需要在形成共识的情况下以标准的形式确定下来。

MBD与数据管理

MBD结合产品数据管理，建立了信息之间的各种关联关系，大大提高了信息的集成度和共享程度。

(1)复杂的关联关系。MBD模型建立不同层次、不同内容间的关联关系，如3D模型几何对象和标注尺寸关联、3D模型和制造属性关联、设计模型和工艺模型关联、工序多态模型之间关联、工艺描述文本与模型几何对象关联、工序模型和工装模型关联、工序模型和制造资源关联、3D模型和轻量化模型关联等。这些关联关系使模型信息间不再孤立，形成复杂关联信息网，任何节点都可查询到与之相关的所有设计制造信息，同时支持信息自动感知和关联更新，从而大大提高修改效率，减少出错率。

(2)程序接口。面向产品生命周期各阶段涉及各类应用程序，MBD的完整性为各类应用程序提供了单一数据源，各阶段是在MBD单一数据源基础上利用对应阶段的应用程序进行模型信息的裁剪和添加。应用软件系统越多，数据资源接口越多，关系越复杂，越容易出错。因此，需要结合PLM进行统一管理。在MBD环境下，信息被分类组织管理，包括几何属性、质量检测属性、管理属性、工艺属性等。

(3)存档管理。2D图形以电子化和纸介质双备份存档，由于关联性较弱导致可追溯性较差。MBD模型的存档规范化是一个需要研究的问题。在无图纸情况下，存档的MBD模型必须保证模型的完整性、有效性，以前的任何修改必须保证在3D模型情况下进行。

MBD实施中的其他问题

采用MBD技术是数字化设计发展趋势，但目前推广应用中困难重重，它不是一个简单的2D图样变换为3D模型标注的问题，而是在设计习惯和设计方法上都发生了较大变化，因此应用过程中会碰到很多问题。

(1)面向单一数据源的信息获取：为保证数据有效性和单一数据源，应尽可能做到所需数据一次输入多次使用，减少数据冗余。如引用设计模型可自动保持单一数据源；对企业间存在不同PDM系统，无法保证严格意义上的模型引用，可采用关联性复制形式，复制模型与原设计模型保持同步更新；其他辅助工具，如扫描二维码实现一次性输入多次使用。

(2)关于二次开发：开发分为定制开发和二次开发，前者根据企业需求利用软件系统的功能进行定制，包括利用各种模板、各种规范满足企业要求。在定制化开发不能满足需求时，可采用二次开发进行功能扩充，例如几何模型快速建模工具、GB标注符号扩充、面向专业的功能模块、数据信息自动获取、与企业其他系统集成等，但是一般二次开发成本和维护成本较高。

(3)设计习惯的不适应：新技术的出现都有一个适应期，采用3DCAD进行工艺设计对工艺人员提出了较高要求，需要通过技术培训，提高认识，掌握MBD技术的应用。

(4)直接在型号中应用的风险：MBD技术的应用推广是循序渐进的过程，在型号中直接应用对于数字化基础较为薄弱的企业存在一定风险，应建立相关的MBD标准规范，提出一个实施计划，培训人员，以点带面，逐步深入应用。

(5)产学研联合：如企业一学校一公司联合，其中企业是MBD的应用主体；学校是科研关键技术攻关的主力，可承担先期研究和二次开发；IT公司是MBD技术的软硬件平台提供者，三者结合，从工具、管理模式、培训服务到成功案例引导，为企业深入应用提供技术支持。

结束语

MBD技术在波音飞机和国内的成功应用已经表明它所具有的强大生命力，在国内实施MBD是一项艰巨的任务，需要改变传统的设计模式，需要方便的支持工具。本文从近几年实施MBD过程中总结了一些问题，希望能够对MBD的推进有一定作用。
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