MBD机械设计技术简介.docx

MBD机械设计简介 一、MBD技术研究背景及意义 工程定义需要明白和无歧义的表达，中国古代就有物理实体模型（如：故宫“样式张”）和二维绘图法表达工程思想。从1795年法国科学家蒙日系统的提出画法几何原理，1840年发明蓝图以来，工程师们一直使用标准二维平面工程视图来描述产品，使其成为第一代工程语言。令人惊异的是虽然数百年间，人类的工程技术发生了天翻地覆的变化，但工程设计工具却没有发生根本性的进步，我们使用与哥伦布时代设计航海船时几乎相同的设计工具来设计航天飞机！ 这种工程设计语言的缺陷是显而易见的，设计师在设计新产品时，首先涌现在脑海里的是三维的实体形象而不是平面视图。但为了向制造它的人传递产品的信息，必须将这个活生生的实体通过严格的标准和投影关系变成为复杂的、但为工程界所共识的标准工程图。这当中的浪费不仅是投影图的绘制，还包括了从实体形象向抽象的视图表达方式转换的思维，以及在转换过程中不可避免出现的表达不清和存在歧义。制造工程师、工人在使用这种平面图纸时，又要通过想象恢复它的立体形状，以理解设计意图。这又是一番思维、脑力和时间的浪费。平面图纸的再利用能力几乎没有，定义的质量完全依赖设计人员的个人能力。有时不是创意而是对平面图形的理解程度、制图技术的好坏往往是能否设计、制造出好的产品的关键。对二维图样的绘制和理解是需要严格的专门训练，要求工程人员有良好的空间想象能力。直到今日画法几何和工程制图仍然是工科大学最重要的必修课之一。二百年来，制造业为这种平面图形的转换付出了巨大的代价。 为实现贯穿于飞机全生命周期的三维数字化制造技术，以集成的三维数字化模型替代二维工程图纸成为唯一制造依据的本质，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，真正达到无图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造。 当前，我国航空制造业的数字化技术发展迅猛，三维数字化设计技术和数字化样机技术得到了深入应用。同时，随着计算机和数控加工技术的发展，传统以模拟量传递的实物标工协调法被数字量传递为基础的数字化协调法代替，缩短了型号研制周期，提高了产品质量。但是，在当前我国的三维数字化模型并没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，二维数字化模型依然是飞机制造过程的主要依据。因此，在制造过程中需要把三维数字化模型转化为二维数字化模型，并把二维数字化模型输出形成纸质工程图纸作为指导生产的依据。 二、MBD技术含义 MBD（Model Based Definition），即基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。MBD改变了传统由三维实体模型来描述几何形状信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的分步产品数字化定义方法。同时，MBD使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，而以三维实体模型为辅的制造方法。MBD在2003年被ASME批准为机械产品工程模型的定义标准，是以三维实体模型作为唯一制造依据的标准体。 MBD(Model Based Definition):是波音推行的新一代产品定义方法。其核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于文档的过程驱动；融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等。它用一个集成的三维实体模型可完整的表达产品定义信息。即将制造信息和设计信息（三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息）共同定义到产品的三维数字化模型中，从而取消二维工程图，保证设计数据的唯一性。MBD不是简单的三维标注+三维模型，它不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM….etc)，使用人员仅需一个数模既可获取全部信息减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计/制造厂之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效连接。它通过一系列规范的方法能够更好的表达设计思想和更强的表现力，同时打破了设计制造的壁垒，其设计、制造特征能够方便的为计算机和工程人员解读，而不是传统的定义方法只能被工程人员解读。有效的解决设计/制造一体化的问题。 MBD模型的建立，不仅仅是设计部门的任务，工艺、工装、检验都要参与到设计的过程中，最后形成的MBD模型才能用于指导工艺制造与检验。 MBD可融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等将抽象、分散的知识更加形象和集中，使得设计、制造的过程演变为知识积累和技术创新的过程，成为企业知识的最佳载体。 通过图形和文字表达的方式，直接地或通过引用间接地揭示了一个物料项的物理和功能需求。MBD模型分为装配与零件模型，其组织定义如图1所示。MBD零件模型由以简单几何元素构成的、用图形方式表达的设计模型和以文字表达的注释、属性数据组成。MBD装配模型则由一系列MBD零件模型组成的装配零件列表加