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基于PDM数字化集成平台的MBD三维数模数据管理探讨

2017/12/21    来源:互联网    作者:林旻      
关键字:MBD  PDM  CAD  数据管理  
随着计算机技术的迅速发展,计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)技术被制造业广泛应用,并且逐渐成为工程图样表达的标准方式,取代了二维绘图工程思想。CAD设计语言的出现加速了三维数据模型技术的创新和发展,尤其在高端制造业如汽车、船舶、航空航天领域。波音公司于2003年颁布了数字产品定义规范,其中阐述了基于模型定义(ModelBasedDefinition,MBD)技术,致力于提高研制水平和效率,缩短研制周期,完善产品质量。同时,企业引入数字化集成平台使得产品数据链得以贯通和统一。这两种技术和管理模式的结合成为最近几年装备制造业和学术界探究的重点。因此,研究如何构建一套利用MBD技术思想,基于PDM数字化集成平台的数据管理模式成了当务之急。文章尝试浅析MBD技术要素和Windchill数字化集成台的特点从而寻求适合MBD三维数模的数据管理思路。

1. MBD技术概述

1.1 MBD思想

    基于模型定义(MBD)是一种基于全三维模型特征的产品定义方法。MDB的核心思想是采用三维数模进行产品的数字化完整描述,定义设计数据信息和制造数据信息,包括设计中三维数模尺寸标注规则、公差标注规则、工艺信息和制造信息等。MBD技术目标是为了规范产品数字化定义信息,实现以三维数字化模型为核心的设计制造信息传递模式,彻底取消二维工程图,保证数据的唯一性和完整性。

1.2 MBD技术优势和意义

    (1)信息表述更直观清晰

    二维图纸+三维模型的双源数据转变为三维数模标注的单源数据

    (2)打破设计制造的壁垒

    (3)减少数据丢失和更改,缩短研制时间

    (4)大大减少设计数据的输入和存储数据的冗余

2. MBD目前应用现状

    航空领域是MBD技术应用最为广泛的,这是由于波音公司在新一代的737飞机的研制中率先提出了MBD思想,并逐步沿用到各系列机型项目中。一般从设计开始,作为上游企业的波音公司就全面地在合作伙伴中推行MBD技术,包括定义3D模型产品形状及特征信息,并完全以3D模型作为设计制造的依据。波音在20世纪90年代中期将三维模型为主、二维图纸为辅的研制方法取代了由二维图纸为主的设计授权方法。尽管没有完全的三维模型化,但也使得产品的研制和生产、检验、后期技术服务体系发生了巨大的变革。由于在技术转型阶段,波音及其供应商在某些设计生产流程已固化,手段还未达到MBD技术体系要求,仍然保留部分二维图纸为制造依据。2004年波音787项目是波音全面向下游推行MBD制造技术体系的标志,完全由三维数模取代了二维工程图纸。同期,像空客和庞巴迪也布局MBD技术。

    目前在我国,MBD技术还没有成熟的应用。我国航空工业中的大部分型号仍沿用二维图纸为中心,三维数模为辅的研制模式。这种模式相比MBD会导致管理复杂,效率低下和成本高昂的问题。当然MBD技术的广泛应用并不是一蹴而就的事。循序接近坚定不移地推行MBD技术的同时,相关的必要的管理理念也要更新和消化。航空领域方面,由于融入了全球航空产业链,尤其是民用航空方面,在使用MDB技术时具有先驱,引领着数字化技术发展的大趋势。

3. MBD三维数模的构成要素

    MBD数据构成及分类

    (1)MBD技术在产品全生命周期涉及设计、工艺、生产过程中的BOM数据集。

    EBOM:是通过设计部门发放到制造部门的产品结构数据,是制造部门工艺和生产的依据。

    PBOM:是指在接收到设计部门产生的EBOM后,工艺系统针对后续生产性质自行添加的工艺信息和工艺组件,从而形成的BOM。

    MBOM:在工艺编织过程中从装配、制造的角度建立的BOM数据结构。

    (2)MBD数字化标注体系

    为了更好传递三维数模的信息,产品数据平台需要调取MBD数据定义中的几何信息和非几何信息,从而反映到产品数据管理系统中,让设计、工艺和制造人员更好的识别和检索。

    MBD数字化标注体系包括几何信息、属性信息、注释信息、材料信息、特殊工艺要求信息和三维标注信息六类。

    几何信息:描述产品的形状、尺寸、零件间的位置关系、装配关系、中心、重心等等参数。

    属性信息:描述零组件的编号、名称、对称件信息、关重件的属性信息。

    注释信息:通过集合的形式定义在零件的规范树上。其中包括航空标准、设计规范和工艺规范以及设计人员自定义的注释。注释数据通过数据库整理和编码,实现信息的统一管理调用,减少设计人员定义的随意性,达到MBD数据集的标准化和规范化,使设计和工艺共享统一标准。

    材料信息:通过集合的形式定义在零件的规范树上。包括材料的编号、类型、材料规范、毛料尺寸和毛料重量等参数。材料信息来源于材料库,保证材料及规范不超出型号材料库的选取范围。通过在数模中添加链接可以材料库中的材料信息,方便设计人员和工艺人员查看材料参数和性能等完整信息。

    特殊工艺要求信息:零组件的喷漆、黏结、密封和加垫等特殊工艺信息需要集中编码入库规范化管理。

4. 基于MDB三维数模在PDM中的管理

    产品数据管理(Product Data Management,PDM)是一门用来管理所有与产品相关信息包括:零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息和产品相关过程,包括过程定义和管理的技术思想。在制造业,PDM的出现和普遍应用大大缩短了研制周期,提高了数据管理的效率,使得产品数据得以高度集成、协调、共享。PDM系统是最好的3C集成平台,CAD、CAPP、CAM之间的数据和信息可以自动地在PDM系统中传递和转换。它可以把与产品相关的数据信息统一的、分门别类的管理起来。

4.1 产品数据管理系统的功能要素

    (1)电子仓库机制

    电子仓库是用来管理数据和储存数据的数据库,包括指向底层数据的数据链接,指向电子文档储存位置的文档链接和管理外部文档及上述两者所需要的数据。并且在电子仓库上设置了不同用户的不同操作权限。

    (2)文档管理

    PDM的图纸文档管理提供了对分布式异构数据的储存、检索和管理功能。不仅是工程设计文档,所有需要版次控制的文档都可以交给PDM系统来管理。文档管理提供文档各种属性数据的检索功能,具有权限的用户可以根据需求修改文档,并控制文档图纸的创建/修改、审签、发放等工作流程。

责任编辑:张纯子
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