MBD技术介绍[技术专攻]

1 2 用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定 了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了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。三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据方法。三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据, , 改变了传改变了传 统以工程图纸为主统以工程图纸为主, ,而以三维实体模型为辅的制造方法。而以三维实体模型为辅的制造方法。 MBD的定义的定义 3 波音公司要求波音波音公司要求波音787787飞机全球合作伙伴采用飞机全球合作伙伴采用MBDMBD 模型作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据。该技模型作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据。该技 术将三维制造信息术将三维制造信息PMI(3D Product Manufacturing PMI(3D Product Manufacturing Information)Information)与三维设计信息共同定义到产品的三维与三维设计信息共同定义到产品的三维 数字化模型中数字化模型中, ,使产品加工、装配、测量、检验等实现使产品加工、装配、测量、检验等实现 高度集成高度集成, ,数字化技术的应用有了新的跨越式发展。数字化技术的应用有了新的跨越式发展。 我国的大飞机设计和制造现在也正逐步实施和应用我国的大飞机设计和制造现在也正逐步实施和应用 MBDMBD技术，该项技术对飞机装配技术必然会带来实质性技术，该项技术对飞机装配技术必然会带来实质性 的变革。的变革。 4 2D 工程图 二维方式的产品形状及注释 2D 工程图 + 3D 模型方式 （第一代产品定义技术） 三维方式的详细形状及二维图纸规则形状和注释 3D 模型 + 简化标注图纸 （第二代产品定义技术） 三维方式的产品形状,二维图纸的部分形状和注释 三维形状与二维注释之间的数字连接 3D 独立模型（新一代产品定义技术） 三维方式的产品形状以及包含制造特征在内的三 维注释标注 产品定义的演变产品定义的演变 传传 统统 数数 字字 化化 定定 义义 M B D 5 6 以以3D3D模型作为唯一的制造依据：模型作为唯一的制造依据： 实现真正的单一数据源，保证设计数据的唯一性实现真正的单一数据源，保证设计数据的唯一性 消除可能的双源数据之间的不协调消除可能的双源数据之间的不协调 方便数据管理，提高数据安全性方便数据管理，提高数据安全性 7 双数据源定义（传统模式）双数据源定义（传统模式）单源定义（单源定义（3D MBD） 3D Model2D Drawing3D Model 8 9 标准、规范 过程，方法 10 全全3D3D设计规范是全三维设计的基础。需要针对产设计规范是全三维设计的基础。需要针对产 品定义、工艺设计和制造特点来建立三维标注的标准品定义、工艺设计和制造特点来建立三维标注的标准 和规范。目的是：以技术人员明白的方式，将各工序和规范。目的是：以技术人员明白的方式，将各工序 所必须的表达意图添加到三维模型中去。所必须的表达意图添加到三维模型中去。 11 虽然三维模型包含了二维图纸所不具备的（详细虽然三维模型包含了二维图纸所不具备的（详细 准确的）形状信息，但是，以前的三维数模中不包括准确的）形状信息，但是，以前的三维数模中不包括 几何公差、尺寸公差、表面粗糙度、材质、热处理和几何公差、尺寸公差、表面粗糙度、材质、热处理和 表面处理方法、润滑剂及润滑方式、油漆涂刷范围和表面处理方法、润滑剂及润滑方式、油漆涂刷范围和 颜色、要求符合的规格与标准等，这些非形状或非几颜色、要求符合的规格与标准等，这些非形状或非几 何信息仅靠形状是无法表达的。何信息仅靠形状是无法表达的。 12 基于这一情况，美国机械工程师协会（基于这一情况，美国机械工程师协会（ASME）联合）联合 波音公司于波音公司于2003年制订了年制订了“数字化产品定义数据规程数字化产品定义数据规程” （Digital Product Definition Data Practices）ASME Y14.41-2003标准。其主导思想不只是简单地将二维标准。其主导思想不只是简单地将二维 图纸的信息反映到三维模型中去，而要图纸的信息反映到三维模型中去，而要“充分利用三充分利用三 维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解、更具维模型所具备的表现力，去探索便于用户理解、更具 效率的设计信息表达方式。效率的设计信息表达方式。” 13 依据依据ASME14.41的要的要 求。求。 在在3维模型中表达所有维模型中表达所有 几何特征和尺寸公差几何特征和尺寸公差 要求。要求。 实体实体 几何模型几何模型 零件坐标系统零件坐标系统 (PCS， Part Coordinate System ) 3维维 尺寸、尺寸、 公差和公差和 注释注释 附加附加 几何元素几何元素 设计模型设计模型 14 MBD数据集 尺寸公差基准实体模型 模型几 何信息 补充的辅助 几何信息 几何元素 坐标系注释 工程注释标准注释 材料要求 其它 三维标注旗注几何MDFMBS 15 BDS-600 BDS-600 基于模型的定义数据集的一般要求基于模型的定义数据集的一般要求 BDS-601 BDS-601 基于模型的定义数据集和模型的识别基于模型的定义数据集和模型的识别 BDS-602 BDS-602 基于模型的定义数据集修订版本基于模型的定义数据集修订版本 BDS-610 BDS-610 基于模型的定义缩略语、简称和定义基于模型的定义缩略语、简称和定义 BDS-622 BDS-622 基于模型的定义基于模型的定义CATIA V5CATIA V5 BDS-624 BDS-624 基于模型的定义基于模型的定义EDSEDS（UGUG） BDS-640 BDS-640 基于模型的定义机加零件基于模型的定义机加零件 BDS-641 BDS-641 基于模型的定义金属板料零件基于模型的定义金属板料零件 BDS-642 BDS-642 基于模型的定义铸件和锻件基于模型的定义铸件和锻件 BDS-644 BDS-644 基于模型的定义夹层复材结构件基于模型的定义夹层复材结构件 BDS-647 BDS-647 基于模型的定义管路弯曲数据集基于模型的定义管路弯曲数据集 BDS-651 BDS-651 基于模型的定义零件的另一种表示方法基于模型的定义零件的另一种表示方法 BDS-660 BDS-660 基于模型的定义装配件基于模型的定义装配件 BDS-662 BDS-662 基于模型的定义导线束装配基于模型的定义导线束装配/ /连接线和电缆装配连接线和电缆装配 BDS-680 BDS-680 基于模型的定义标准零件建模要求基于模型的定义标准零件建模要求 波音数字化定义规范 16 GB/T24734-2009GB/T24734-2009 数字化产品定义数据通则数字化产品定义数据通则 17 GB/T24734-2009GB/T24734-2009 数字化产品定义数据通则数字化产品定义数据通则 18 基准面特征符号 平面度特征 此表面为 基准面A 19 零件坐标系统通常 安置在主基准面和 第二、第三基准面 的交点处。 20 非通用公差将使用 GD&T工具进行标 注，承制单位必须 检验这些标注的公 差。 平面度的定义 轮廓度的定义 孔的位置度定义 21 在在MBD数据集中集成数据集中集成 了工艺要求等原来出了工艺要求等原来出 现在图纸上的说明类现在图纸上的说明类 信息信息 MBD数据集为并行数据集为并行 设计提供了一个组设计提供了一个组 织框架，并行设计织框架，并行设计 中与工程生产相关中与工程生产相关 的信息可以集成在的信息可以集成在 一起一起 22 尺寸单位尺寸单位 建模比例建模比例 建模标准建模标准 知识产权知识产权 23 通用公差通用公差 加工注意事项加工注意事项 加工精度加工精度 24 旗注标识旗注标识 旗旗 注注 描描 述述 25 26 应用应用MBDMBD技术后技术后，不仅产品定义形式上发生了，不仅产品定义形式上发生了 转变，同时转变，同时企业企业工作模式以及数据传递管理模式也工作模式以及数据传递管理模式也 发生了改变。发生了改变。需要需要在在M MBDBD设计设计模型的基础上创建工模型的基础上创建工 艺衍生模型，增加艺衍生模型，增加必要的必要的工艺信息。值得注意的是，工艺信息。值得注意的是， 工艺衍生模型必须与工艺衍生模型必须与设计设计模型严格区分，确保模型严格区分，确保产品产品 设计设计模型在工艺设计环节不被修改。模型在工艺设计环节不被修改。 27 工艺衍生模型：工艺衍生模型： 为在工艺设计和零部件生产加工中使用的，反为在工艺设计和零部件生产加工中使用的，反 映工艺中间过程、辅助表达工艺信息的三维模型、映工艺中间过程、辅助表达工艺信息的三维模型、 二维图表、轻量化模型等形式的载体。二维图表、轻量化模型等形式的载体。 为满足为满足MBDMBD数据传递快速、易与工艺文件集成，数据传递快速、易与工艺文件集成， 借助一种轻量化工具来表达借助一种轻量化工具来表达MBDMBD数据，并对工艺数据，并对工艺 信息进行添加（如可以添加文字表述、装配动画信息进行添加（如可以添加文字表述、装配动画 制作、模型剖切、装配资源添加（展现装配现场制作、模型剖切、装配资源添加（展现装配现场 场景）的工艺表达模型。场景）的工艺表达模型。 28 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 三维轻量化模型三维轻量化模型 二维截图二维截图 捕捉捕捉 二维简图二维简图 DPEDPE中编制工艺信息中编制工艺信息 带上下文关联的带上下文关联的CATIACATIA文件文件 29 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 30 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 蒙皮上预留工艺耳片蒙皮上预留工艺耳片 工艺耳片 31 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 32 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 33 工艺衍生模型的分类：工艺衍生模型的分类： 表达余量的工艺衍生模型表达余量的工艺衍生模型 工艺耳片凸台类的工艺衍生工艺耳片凸台类的工艺衍生 模型模型 工艺要求的表达模型工艺要求的表达模型 质检工艺衍生模型质检工艺衍生模型 加工指令的工艺衍生模型加工指令的工艺衍生模型 34 三维轻量化模型三维轻量化模型 二维截图二维截图 捕捉捕捉 二维简图二维简图 三维数据在不同部门进行传递三维数据在不同部门进行传递 时因其数据量非常庞大（有时时因其数据量非常庞大（有时 为一个整机模型），因此需要为一个整机模型），因此需要 将模型转化成一种数据量较小将模型转化成一种数据量较小 同时又不至于丢失必备信息的同时又不至于丢失必备信息的 文件形式，例如可以将模型转文件形式，例如可以将模型转 换成换成“.cgr.cgr”或者或者“.3dxml.3dxml”格格 式的文件，这些文件可以充分式的文件，这些文件可以充分 保留模型的外形信息，过滤掉保留模型的外形信息，过滤掉 了模型复杂的建模信息，使数了模型复杂的建模信息，使数 据量大大缩减。据量大大缩减。 35 三维轻量化模型三维轻量化模型 二维截图二维截图 捕捉捕捉 二维简图二维简图 截图不同于二维工程图，它只截图不同于二维工程图，它只 是将零件的一个局部或者整体是将零件的一个局部或者整体 进行截图，以一种图片的形式进行截图，以一种图片的形式 进行传递，该截图中仍然截取进行传递，该截图中仍然截取 的是三维模型，虽说这只是一的是三维模型，虽说这只是一 个平面的图片，但是可以充分个平面的图片，但是可以充分 的让读者明白所表达的信息，的让读者明白所表达的信息， 二维截图在模型不是特别复杂二维截图在模型不是特别复杂 时或者标注信息不是特别多时时或者标注信息不是特别多时 可以选用。可以选用。 36 三维轻量化模型三维轻量化模型 二维截图二维截图 捕捉捕捉 二维简图二维简图 37 三维轻量化模型三维轻量化模型 二维截图二维截图 捕捉捕捉 二维简图二维简图 38 现行工艺设计流程分析现行工艺设计流程分析 39 现行工艺设计业务流程下的主要信息现行工艺设计业务流程下的主要信息 40 41 42 实施实施MBD技术平台建设技术平台建设 43 基于基于MBDMBD的飞机装配流程的飞机装配流程 44 基于基于DPEDPE平台的平台的 工艺设计工艺设计 45 装配工艺设计过程装配工艺设计过程 1 1）装配工艺模板）装配工艺模板定制定制 为保证飞机装配工艺设计质量、提高设计效率，有必要定为保证飞机装配工艺设计质量、提高设计效率，有必要定 制集成产品信息、工艺信息和制造资源信息及其结构的装配工制集成产品信息、工艺信息和制造资源信息及其结构的装配工 艺模板，确定装配工艺树状结构的层次、显示方式、数据类型艺模板，确定装配工艺树状结构的层次、显示方式、数据类型 的属性信息。产品下有数据类型：总装配件、子装配件、零件的属性信息。产品下有数据类型：总装配件、子装配件、零件 等；工艺下有数据类型：工位、站位、等；工艺下有数据类型：工位、站位、AOAO、工序等；资源下有、工序等；资源下有 数据类型：工厂、车间、工位、工装、工艺规范、工具等。数据类型：工厂、车间、工位、工装、工艺规范、工具等。 P-Product P-Process R-Resource 46 产品装配结构模板定制产品装配结构模板定制-roduct 产品都有其上、下级产品都有其上、下级 工程组件，在整个飞工程组件，在整个飞 机产品中都有对应的机产品中都有对应的 装配层次关系装配层次关系。产品。产品 装配结构模板是根据装配结构模板是根据 飞机产品零部件的划飞机产品零部件的划 分及其装配层次的梯分及其装配层次的梯 度，用来快速指导上度，用来快速指导上 游游CADCAD产品装配结构划产品装配结构划 分的规范形式。分的规范形式。 47 工艺结构模板定制工艺结构模板定制- rocess 工艺结构模板的定工艺结构模板的定 制是在产品装配结制是在产品装配结 构模板的基础上，构模板的基础上， 定制划分定制划分装配任务装配任务 的数据类型如工位、的数据类型如工位、 站位、站位、AOAO等，并定等，并定 制完成制完成AOAO所需的装所需的装 配操作数据类型，配操作数据类型， 如：工序，工步及如：工序，工步及 各工序之间的并行各工序之间的并行 或串行操作的连接或串行操作的连接 类型等。类型等。 48 装配工艺结构模板定制装配工艺结构模板定制资源模板定制资源模板定制esource 资源结构模板的定制，是根据装配所需的资源结构模板的定制，是根据装配所需的制造资源制造资源定制其定制其 相应的数据类型，这些资源是参与装配过程的所有非产品元素，相应的数据类型，这些资源是参与装配过程的所有非产品元素， 如：工装、设备、工具量具、工艺规范、工艺知识数据等。如：工装、设备、工具量具、工艺规范、工艺知识数据等。 49 装配工艺结构模板定制装配工艺结构模板定制AO属性定制属性定制 装配大纲装配大纲AO (Assembly Outline)AO (Assembly Outline)，是指导飞机装配工艺工作，是指导飞机装配工艺工作 的纲领性文件。现在国内航空企业所用的的纲领性文件。现在国内航空企业所用的AOAO大都是二维纸质形大都是二维纸质形 式，是由装配工艺部门编写的生产性装配工艺文件。其作用是式，是由装配工艺部门编写的生产性装配工艺文件。其作用是 根据产品的特点、企业的生产组织方式、人力与设备的使用情根据产品的特点、企业的生产组织方式、人力与设备的使用情 况，对整个制造过程和企业资源的综合优化。一架飞机有成千况，对整个制造过程和企业资源的综合优化。一架飞机有成千 上万份上万份AOAO，都是工艺人员手工编制出来的，这样制作时间太长，都是工艺人员手工编制出来的，这样制作时间太长， 容易出现错误，数据还不易更新。容易出现错误，数据还不易更新。 50 装配工艺结构模板定制装配工艺结构模板定制AO属性定制属性定制 51 2 2）基于工艺结构模板的工艺设计过程）基于工艺结构模板的工艺设计过程 u工艺方案设计阶段，划分工艺分离面，明确各工位下要完成工艺方案设计阶段，划分工艺分离面，明确各工位下要完成 的装配任务，同时提出工装需求；的装配任务，同时提出工装需求； u工艺详细设计阶段，根据工艺分离面的划分，细划各工位下工艺详细设计阶段，根据工艺分离面的划分，细划各工位下 的站位、的站位、AOAO、工序等装配单元，并设计同一层次的装配顺序，、工序等装配单元，并设计同一层次的装配顺序， 完成完成“设备汇总设备汇总”、“工装汇总工装汇总”等工作；等工作； u在工艺分离面划分的基础上，上传产品数模到对应的产品装在工艺分离面划分的基础上，上传产品数模到对应的产品装 配结构树下，上传工装数模到资源结构树下，将产品与对应的配结构树下，上传工装数模到资源结构树下，将产品与对应的 工装与工艺结构树相关联。工装与工艺结构树相关联。 52 基于工艺结构模板的工艺设计过程基于工艺结构模板的工艺设计过程 产品产品MBDMBD数据集传递过程数据集传递过程 53 基于工艺结构模板的工艺设计过程基于工艺结构模板的工艺设计过程 将参装件分到将参装件分到AOAO中中 54 基于工艺结构模板的工艺设计过程基于工艺结构模板的工艺设计过程 划分工序及操作流程划分工序及操作流程 55 基于工艺结构模板的工艺设计过程基于工艺结构模板的工艺设计过程 设计资源结构树与工艺结构树相关联设计资源结构树与工艺结构树相关联 56 装装 配配 工工 艺艺 仿仿 真真 57 三维三维AO的定义与生成的定义与生成 58 装配工艺文档生成装配工艺文档生成 59 MBD数据的“阅读”和可视化下游用户不一定有CAD软 件（CATIA），需要价格低廉的可视化工具，使用户能够读 和使用MBD数据集。 在数字化环境中，是否确有必要保留所有标注？当前的 CAD 软件的标注功能是否与使用者遵循的标准规范相符合？ MBD数据的安全性为保证MBD数据集的安全性（保密性、 真实性、完整性和履行性），应该建立一种什么样的机制？ MBD数据的合法性2D图纸可作为具有法律性的合法文件， 如何使MBD数据集成为法律文件？ MBD数据的保存 图纸可以保存数十年，CAD软件生成的 MBD数据集与CAD版本有关，此外，长期保存还受存储介 质寿命的影响。如何解决这些问题？ 60 谢 谢！