MBD关键技术研究与应用

赵钢 徐本晔 袁宜友 徐美应

奇瑞汽车股份有限公司 安徽省芜湖市 241009

1 前言

目前，基于产品三维模型定义（Model Based Definition ，MBD，）的设计，国外已有完整的应用体系，且国外某知名飞机制造商已实现无纸化生产[1]。

国内，合资品牌如某美系主机厂已全面实施三维标注，某合资国内车身自制件也已全面实施[2]。笔者公司三维数据和图纸是两个信息载体，信息一致性及变更维护难以保证。通过对图纸的分析，制定及发布了三维标注规范，在某车型项目进行三维标注，实现无图纸化生产。

2 总体概述

产品CAD数据的数字化定义的发展阶段，当前我们属于MBD技术应用探索阶段[3]。

2.1 规划路径

MBD技术，其实质是关键业务过程的无图纸化和全三维实现。通过与行业对比分析，笔者公司初步制定研究路径，尚处在二维图纸信息承接转换应用阶段[4][5]。

2.2 基本元素

如图1，主要包含核心元素、相关元素、管理元素，以及摒弃元素[6]。

2.3 标准定义

结合国家标准，内部实际制定标准，将相关标注元素封装进XML文件中，并嵌入内部三维设计软件中，确保标注时符合要求。

3 关键技术

通过定制三维标注业务规范，对整体协同设计流程进行梳理，如图2。

图1 三维标注体现元素

3.1 图层定义

为确保三维标注信息及分类正确，对发布的特征元素均按表1规定存放，下游使用图层选择即可显示[7]。

表1 标注图层定义

3.2 几何特征处理

设计中各种不同用途的结构功能几何单元应发布并按功能命名。

若标注的信息对应一组特征或特征的某个部分，对该特征应进行接合和剪裁，并且在数据中发布。

3.3 视图管理

三维标注要求在视图下进行标注：①三维基本视图按二维图基本视图名称进行命名，如主视图、俯视图、左视图等；②剖视图或截面分割视图采用A-A，B-B，C-C……依次命名；③向视图命名采用A向，B向，C向……依次命名。

3.4 标注重用

为提升工程师标注效率及正确性，部分标注信息可以在不同设计上重复利用[8]。

3.5 技术要求管理

原始二维图纸中，技术要求是其中重要内容。在三维环境下，如图3中，技术要求应写在单独的视图内，视图方向与主视图平行，中英文对照且不能遮挡零部件数模及标注信息。

4 工具开发

结合实际应用，实现部分定制化开发，提升工作效率[9][10]。

图3 部分技术要求显示示例

4.1 形位公差模板定制

以位置度公差标注模板为例：①通过点击“GD&T”工具栏中位置度命令。②选中待标注孔边线，如图4。

图4 选择参考边线

③按图5中弹出用户定义对象选择对话框，按对话框中提示选择匹配对象特征。

图5 用户特征编辑

图6 标注成功实例

④点击确定后弹出图6预定义的位置度公差信息。

4.2 表格的制作

当零部件主模型发生变更时，对模型更改部位须标识更改标记。绘制成功的表格如图7：

图7 未注公差列表创建实例

5 应用实例

MBD技术，已在公司内车型开发中推广应用。

5.1 总体应用说明

如图8，某车型新开发的板料成型件不需制作二维图，明确了标注的方式，建立了数据上、下游各部门应用协同机制。

图8 3D标注应用实例

5.2 总成信息标注

在总成上有形位公差标注需求时，标注所链接的几何特征在单件中抽取，并存放在规定的几何图形集中；若总成形位公差要求相同，应以单件为单位进行搭接区域面接合后隔离，再发布，再基于发布后的接合面标注。

6 结论

通过MBD技术，实现关键业务无图纸化和全三维体现，无需制作二维图纸，同时保证数据状态一致。

试点运行中，研发设计约节约20人天工作量（无需出二维图纸），下游数据应用部门或相应设备可直接读取标注信息，无需人工转换。

未来，研发内部的深度应用、兼容制造、检测及分析设备、自动化检查等，将是研究的方向。