MBD技术发展及在航空制造领域的应用

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1、MBD俄H愀oGYMBD技术MBD技术发展及在航空制造领域的应用刘睿，段桂江(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)【摘要】作为新一代产品定义技术，基于模型定义(Model—BasedDefinition，MBD)将设计、制造、检验等制造过程中的全部信息集成于一个综合的产品模型中，并使之成为贯穿制造全过程乃至产品全生命周期的唯一数据源，从而为推进数字化环境下的设计制造检验一体化提供有力支撑。回顾了产品定义方法的发展历史，分析了MBD技术的发展及在航空制造领域的应用现状，探讨了MBD技术的发

2、展方向。关键词：MBD；产品定义方法；航空制造技术DOI：10．16080组issnl671-833x．2016．05．093刘謇北京航空航天大学机械工程及自动化学院博士研究生，研究方向为数字化检测。基于模型的定义(Model—BasedDefinition，MBD)技术是将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属性和管理等信息都附着在产品三维模型中的先进数字化定义方法川。该方法能够将产品研制过程中的设计、制造、检验、装配等信息集成在综合的三维模型中，从而使之成为承载产品研制过程的唯一数据源。MBD的出现有效解

3、决了传统二维工程图在现代产品设计制造过程中所面临的复杂产品信息表达与传递困难、产品数据管理繁琐、工程更改难以贯彻等问题，为设计制造过程的集成提供了基于唯一数据源的有效解决方案【2】，在近年来成为国内外研究学者以及制造企业的研究与应用热点之一。MBD技术在西方工业发达国家的研究与应用已较为普遍。尤其在航空制造领域，部分领先企业已建立相对较为完整的MBD技术应用体系。例如，波音公司成功将MBD技术应用于波音787飞机的研制，在产品数据管理以及设计制造集成方面为787飞机的全世界协同制造提供了技术保障，收到了显著

4、的应用成效。近年来，随着中国航空工业的快速发展，MBD技术在国内航空制造技术领域亦受到广泛关注，并成为研究与应用的热点之一。本文简要回顾产品定义方法发展历程，对MBD技术的发展与应用现状进行梳理与分析，并对MBD技术的未来发展进行探讨。产品定义方法的发展产品定义方法的发展过程可划分为3个阶段：二维定义阶段、二维三维相结合定义阶段以及全三维定义阶段‘弘12】。产品定义方法各个阶段的特点如表1所示。(1)二维定义阶段。本阶段的产品定义方法以法国科学家蒙日提出的画法几何为理论基础，利用几何投影表达产品的外形，再将

5、产品的制造信息标注在图纸上，形成了经典的二维工程图产品定义方法。此阶段，工程技术人员利用二维图纸表达产品形状，利用二维的公差标注传递制造信息。主要特点是所有的设计制造依据均为二维工程图，但这对产品研制人员的读图技能要求较高，尤其在复杂产品的信息2016年第5期·航空制造技术93于主模型的设计制造一体化，探究了三维标注技术的实现原理，分析了标注技术推行过程可能遇到的障碍并提出了解决思路。周秋忠等【14】分析了三维标注技术的优点及其对数字化制造技术的影响，以及三维标注技术以属性与标注解决产品非几何制造信息表达问

6、题的本质，结合CATIA平台阐述了通过属性与标注表达产品各类非几何制造信息的具体方法，明确了三维状态下产品非几何制造信息的操作管理要求，并通过标注平面对它们进行分类表达，从而实现对它们的有效组织与管理。三维标注技术将使三维数字化模型成为数字化产品定义的唯一载体，并成为唯一的制造依据，将引起数字化制造技术的重大变革。高妮萍”51提出基于MBD的数字化设计信息标注系统，并基于UG二次开发了原型系统，在轴类零件上进行了应用验证。郑雷”61介绍了基于MBD的全三维设计支持系统，基于CATIA平台进行二次开发，将技术

7、注释信息集成到三维模型上，实现对全三维设计的支持。梅中义等¨71对三维环境下的工程注释数据的管理进行了研究，并基于VBA开发了CATIA工程注释管理软件。潘康华”剐研究了视图角度、字体与比例、指引线和基准线的表达、尺寸注法、精度特征的表示、剖面线的绘制和图样的简化等三维图样表达相关的关键技术，并分析了当前制造领域主流的三维CAD软件的功能，并在此基础上进行了一些二次开发，形成了一套三维标注辅助工具，并在花键套叉零件上展开了应用。2MBD环境下的工艺技术工艺技术是设计与制造衔接的关键技术。长期以来，航空制造领

8、域在工艺定义与表达方面一直沿用基于二维工程图的传统模式。近年来，随着MBD产品定义技术在设计环节应用的日益普遍与深人，一些航空制造企业已陆续开展了基于MBD环境的三维工艺技术研究与应用，并取得长足进展。在零件加工工艺层面，为实现MBD环境下零件级的工艺技术，相关研究人员从零件工艺信息模型构建人手，展开了大量的研究工作。田富君等”刎提出了以工序模型为基本单位，通过加工特征将几何信息与工艺信息相结合，建立了面向工艺的