0 引言
基于模型定义(Model Based Definition,MBD) 技术,是工程中设计和制造的信息载体,将产品的实体模型和产品的设计及制造信息集成为一个3D数字化全信息模型,从而完整的表达产品定义信息。当前计算机越来越被广泛应用,CAD技术已经基本取代了手工绘图的第一代工程语言,逐渐成为了工程表达的标准方式及第二代工程语言。与此同时,数字化设计和制造技术也正快速发展。基于特征定义及控制的基于模型的定义(MBD)可以改变以二维工程图为主,以三维建模为辅的制造方法,将会成为第三代工程语言。其主导思想是摒弃二维图样的局限性,真正实现三维数模贯穿产品生产制造全过程,详细规定三维实体模型中产品定义、公差的标注规则和工艺信息的表达方法,使MBD模型成为产品生产制造过程中的唯一依据,彻底改变传统的以工程图样为主、以三维实体模型为辅的制造方法。而以MBD模型为支撑,实现三维工艺指导车间生产制造将会是未来制造发展的趋势。
现阶段已有一些公司尝试研究并应用三维轻量、可视化技术开发与市场上成熟的ERP、MES软件集成的系统,运用到企业的生产过程中指导车间生产。但目前存在如下几个关键问题:
(1) 信息脱节。现有的可视化系统很多都没有以MBD 模型为支撑,导致工艺信息中工艺资源信息与生产任务规划的脱节。从而加重了生产过程中人员的负担和责任,需要他们在可视化的平台上去匹配各工艺相对应的工艺资源信息。
(2)文件较大。如今产品复杂程度日益提升,产品传阅的文件日益庞大,不利于各部门之间的的传阅。从而需要对信息文件进行转换,将其转换为轻量化文件格式,以实现可视化的便捷传阅。
(3)格式不统一。由于历史的原因或者开发目的不同,企业中使用的CAD/CAM软件都各不相同,其内部数据记录和处理方式也都有所不同。这些因素致使企业原始的设计文件在不同的CAD/CAM设计软件中不能被转换和共享。这也就要一种文件格式支持不同的CAD/CAM软件,且在保留完整的三维模型信息这一基础上,实现与三维设计软件的无关联性,来满足企业不同需要。
针对这些问题,本文对基于MBD的产品三维轻量可视化技术进行探讨研究,提出一种“MBD模型+三维可视化”系统技术方案。
1 MBD模式的数字化全信息模型
1.1 MBD三维模型定义
企业生产信息脱节的问题严重影响了生产和执行的效率,也成了很多企业迫切需要解决的问题,这也催生了MBD技术的产生和实时应用。MBD技术是三维全信息数字化模型设计的基础,运用MBD技术的思想去构建产品的三维数字化模型,开拓便于理解、更具效率的信息表达方式。产品全生命周期的定义信息用一个集成的三维数字化模型来完整的表达,以此来代替二维工程图,实现产品生产制造过程的三维化。该技术思想有效的保证产品生产所需数据的集成共享,从而给制造带来便利且提高生产效率。
MBD三维数字化全信息模型并不是简单的对三维模型进行三维标注,它是将产品物料清单(Bill ofMaterial, BOM)、产品几何信息、制造工艺信息、产品结构信息、产品管理信息的集合体,相应各版块设计人员用一个三维数模便可获得全部的技术信息,使企业设计和制造部门之间的信息交换得以更加准确高效 。MBD三维数字化模型的设计不单涉及到产品设计部门,还需要产品的工艺、制造、工装、检测等部门的协同。有效地连接了设计与制造之间的信息孤岛,有效地解决设计与制造一体化问题。MBD三维数字化模型贯穿运用在产品的全生命周期中,为后续可视化平台操作提供实时准确的信息,有效地解决了信息脱节的问题。
1.2 面向产品的三维模型全信息体系的构建
MBD三维模型全信息体系是综合特征建模技术、三维标注技术、信息管理技术等的应用产物,它完整的表达了产品设计和制造过程信息。三维数字化模型的构建就是详细定义零件或产品的尺寸、公差、粗糙度、工艺信息的标注规则和表达方法,使其几何形状信息和工艺信息通过一个可视化的三维实体模型来呈现,然后将其应用到产品的全生命周期中。由产品工程描述、产品管理两方面内容构建成了一个的MBD三维数字化信息体系。如图1所示
图1 MBD全信息构建体系
