中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院□李 冉

1 概述

近年來(lái)，隨著用戶(hù)需求的快速增長(zhǎng)、我院工程能力的持續(xù)提升，多型號(hào)研制、多型號(hào)批產(chǎn)、多批次交付的局面成為我院發(fā)展的“新常態(tài)”，只有朝著先進(jìn)制造方向發(fā)展，才能適應(yīng)目前的形勢(shì)。在早期的二維系統(tǒng)應(yīng)用階段，各型號(hào)使用二維工程圖來(lái)表達(dá)產(chǎn)品圖形文件，而先進(jìn)制造技術(shù)的核心是三維數(shù)據(jù)模型，所以既要考慮三維數(shù)據(jù)模型，更要充分有效地利用早期的設(shè)計(jì)成果。

2 優(yōu)勢(shì)

二維工程圖是工程界通用的技術(shù)語(yǔ)言，其幾何信息完整、標(biāo)注方便，便于制造加工及材料信息的標(biāo)注，而且可以包含在三維設(shè)計(jì)中所不能包含的加工制造等信息，它在表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想、編制工藝流程與技術(shù)交流等方面發(fā)揮著重要作用。而利用三維產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)可以生成具有高度真實(shí)感的圖形，從而利于設(shè)計(jì)決策，同時(shí)使用三維實(shí)體也有助于與不熟悉平面圖、斷面圖及基本視圖的人交流設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)二維、三維關(guān)聯(lián)繪圖，自動(dòng)生成二維工程圖。

此外，三維實(shí)體不僅具有完整的幾何、拓?fù)湫畔?，而且操作、修改也直接明了，便于物體的物性計(jì)算分析，如有限元分析處理和機(jī)構(gòu)裝配干涉檢查等，做到真正的“無(wú)紙化設(shè)計(jì)制造”。產(chǎn)品三維模型一般包括零件模型、裝配件模型。由標(biāo)注、設(shè)計(jì)模型、屬性組成，詳見(jiàn)圖1。

圖1 模型組成

通過(guò)建立MBD三維模型（圖2）全面實(shí)施和應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，為并行工程的實(shí)施創(chuàng)造了條件，大大減少了工程更改和返工，節(jié)省了大量工裝模具和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了研發(fā)的低成本、高效率，為提升產(chǎn)品質(zhì)量、改變傳統(tǒng)研制方法提供了非常有效的途徑。

圖2 MBD三維實(shí)體模型

3 實(shí)施應(yīng)用

（1）制定MBD設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

目前，我院導(dǎo)彈產(chǎn)品從二維發(fā)圖的研制模式提升到了全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和協(xié)同制造，正向著在三維模型上實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化產(chǎn)品定義的目標(biāo)努力，即采用MBD（model based definition，全數(shù)字化產(chǎn)品定義）技術(shù)。

在運(yùn)行實(shí)施過(guò)程中，MBD標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是MBD應(yīng)用的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化產(chǎn)品定義的前提，為形成三維數(shù)字化技術(shù)體系提供有利保障。設(shè)計(jì)人員必須依據(jù)MBD標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系，建立符合要求的三維數(shù)字化產(chǎn)品。

針對(duì)MBD產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的流程問(wèn)題制定規(guī)范性指導(dǎo)文件，對(duì)MBD的設(shè)計(jì)模型、三維標(biāo)注、模型檢查等方面進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范，見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

（2）統(tǒng)一設(shè)計(jì)初始化環(huán)境

MBD標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境設(shè)置是MBD設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是用集成的三維實(shí)體模型來(lái)完整表達(dá)產(chǎn)品信息，詳細(xì)規(guī)定三維實(shí)體模型中產(chǎn)品定義、公差的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則和工藝信息的表達(dá)方式，從而把三維實(shí)體模型作為生產(chǎn)制造過(guò)程中的唯一依據(jù)。針對(duì)存在設(shè)計(jì)環(huán)境不統(tǒng)一、版本更新不及時(shí)、有標(biāo)準(zhǔn)不執(zhí)行及如何遵循標(biāo)準(zhǔn)等方面的問(wèn)題，統(tǒng)一對(duì)MBD設(shè)計(jì)環(huán)境初始化的開(kāi)發(fā)提供程序化的集成管理。

（3）數(shù)據(jù)的唯一性

為了保證數(shù)據(jù)的唯一性，在當(dāng)前制造模式下，全面采用全三維模型取代原有的二維工程圖，并在定型階段的產(chǎn)品生產(chǎn)預(yù)投開(kāi)始，不僅將三維制造信息而且還將三維設(shè)計(jì)信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，實(shí)現(xiàn)基于全三維模型的電子發(fā)放，以全三維模型作為唯一依據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢測(cè)的單一數(shù)據(jù)源。

對(duì)于部分由于外協(xié)需要而二維圖樣和MBD三維模型并存的，采取通過(guò)更改單對(duì)二維和三維同時(shí)更改，保證模型和二維工程圖表達(dá)的一致性。

目前，我院某些型號(hào)已基本實(shí)現(xiàn)了MBD三維模型和二維圖同時(shí)歸檔，甚至有些型號(hào)的三維模型直接用于研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不需要再轉(zhuǎn)化為二維圖樣。

（4）MBD三維模型檢查工具

MBD三維模型檢查工具根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及個(gè)性化需求定制驗(yàn)證規(guī)則，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件中存在的問(wèn)題，幫助設(shè)計(jì)師提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，通過(guò)與NX的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)單個(gè)文件的交互式檢查和多個(gè)文件的批處理檢查，檢查結(jié)果可以通過(guò)可視化的方式輸出。

（5）審簽更改

型號(hào)文件從設(shè)計(jì)師手中上傳到PDM系統(tǒng)，連接到相應(yīng)型號(hào)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，組織設(shè)計(jì)、工藝、標(biāo)準(zhǔn)化、檔案等人員對(duì)MBD三維模型完整性、規(guī)范性進(jìn)行評(píng)審，并完成審簽環(huán)節(jié)。其中，歸檔過(guò)程、更改流程也同樣在PDM系統(tǒng)進(jìn)行。

其次，標(biāo)注完整的二維圖作為設(shè)計(jì)文件發(fā)放到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，三維模型作為生產(chǎn)的參考用圖，外購(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)件按照一定的規(guī)則命名，申碼和建立三維模型納入物資基礎(chǔ)庫(kù)，設(shè)計(jì)師可從物資基礎(chǔ)庫(kù)選擇并完成三維裝配。

對(duì)于裝配件模型，在PDM流程中對(duì)其審查時(shí)應(yīng)同步審查其單層EBOM的準(zhǔn)確性，模型審查一旦提交通過(guò)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)默認(rèn)其EBOM也經(jīng)過(guò)了審查。若EBOM發(fā)生更改或形狀尺寸等發(fā)生更改時(shí)，均視作模型發(fā)生了更改，版本會(huì)整體綁定升級(jí)。

4 建議

在產(chǎn)品全壽命周期數(shù)字化定義的階段，每個(gè)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息存在相應(yīng)的繼承性和差異性，而不僅僅只是簡(jiǎn)單地將二維圖樣的信息反映到三維模型中去，而是要充分利用三維模型所具備的表現(xiàn)力，去探索便于客戶(hù)理解、更具效率的設(shè)計(jì)信息表達(dá)方式。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)建時(shí)也要考慮產(chǎn)品系列型譜的發(fā)展，最大程度地模塊化，提高研制效率。