基于MBD的全三维数字化工艺设计数据质量控制

西安航天发动机有限公司 王卫苹

1 MBD技术分析

MBD技术是波音推行的新型产品定义模式，可集成设计、制造、检验、管理、信息，是当前可有效解决数字化设计与制造的一大先进技术，也是数字化工艺的关键性技术[1]。MBD技术内容体系具体如图1所示。

图1 MBD技术内容体系

MBD模型包括设计模型、标注、属性三大重要组成部分。设计模型即基于图形化模式呈现，由简单几何要素共同形成的三维模型，通过点、线、面、坐标系统等组合构成辅助几何、模型几何，并由模型几何与辅助几何协作构建三维实体，以阐释产品几何形状信息，其中还包含一些工程说明与关联设计数据。标注信息通常依附于三维模型，通过标注描述生产必要的局限信息；属性信息即产品内置信息，可据此定义产品与产品特征相关内容。

2 全三维数字化工艺设计平台

全三维数字化工艺设计的落实，需先构建相应标准，以作为应用规范化支持，然后建立相应的全三维工艺设计系统，以优化工艺设计效率与水平，节约产品研发生产成本。全三维数字化工艺设计平台框架[2]具体如图2所示。

图2 全三维数字化工艺设计平台

3 基于MBD的全三维数字化工艺设计数据质量控制

在全三维数字化工艺设计数据质量控制体系构建中，以基于技术标准所设计的路线全面开展，以基础研究作为出发点，通过数据定义与业务流程着手，以数据定义构成基础技术标准，引导数字化系统设计，以业务与流程为出发点，建立基础数据管理与流程规范，引导系统集成化设计，以数字化系统实践，健全规范化体系，通过循环验证，以生成完整的数据质量控制体系。

3.1 工艺设计数据分析

全三维工艺设计数据分析针对数据与业务流，基于数据阐述、构建、过程为目标，以进行三维工艺设计与数据管理分析。数据流与业务流[3]具体如图3所示。

图3 数据流与业务流

3.1.1 产品设计数据分析

全三维数字化产品设计的独特性体现于充分合理利用MBD表达模式，对此以三维环境传输设计信息为基础属于技术性问题。因此针对三维模型设计信息综合表达技术进行分析，即就三维模型表达设计工艺信息模式统一化与信息理解难度较大等现象，基于MBD技术以几何、属性、标注等多种模式整体表达工艺设计相关信息；通过视图与自定义层面等多元方式，准确掌握工艺设计具体信息。

3.1.2 工艺设计数据分析

数字化工艺设计的关键性在于怎样通过MBD模型呈现各种复杂工艺信息。因此针对三维模型工艺信息综合表达技术进行分析，即采用几何、属性、标注等不同方式针对工艺设计数据信息实现综合全面表达；基于整合符号实现工艺方法、参数、设备等工艺设计信息的有效表达；以三维标注符号为基础实时展示折弯、焊接次序等具体信息。

3.1.3 数据管理分析

就全三维数字化产品工艺设计数据质量而言，需由整个流程着手全方位控制。因此针对数据管理业务进行分析，即文档数据结构化管理；工艺设计审核管理；工艺设计变更管理；数据发布；工艺BOM构建与管理。

3.2 标准化规范构建分析

全三维数字化工艺设计数据质量控制的根本依据在于各种规范，基于企业内控标准作为主体，进行数据质量控制规范构建[4]，具体如图4所示。

图4 数据质量控制规范

3.2.1 基础规范

面向数字化工艺实践运用相关基础性概念，工艺设计数据基础结构要求进行严格规范，确定三维数字化工艺各个环节具体设计结果所需要涉猎的具体技术要素，即数据元素分类、数据集要求、数据管理要求。

3.2.2 建模规范

明确工艺产品设计建模相关标准，即具体建模流程、工艺设计建模标准、生产制造设计建模要求。

3.2.3 标注规范

规范化工艺设计三维标注模式，即基于三维标注的视读模式；各种设计信息三维标注模式；工艺设计标准的选择性规范。

3.3.4 定义规范

就数字化工艺设计表达相关工艺要素、形式进行规范，具体为基础符号、图形、参数自定义；要素组合表达形式。针对工艺信息的模型层面综合表达方式规范化，即工艺信息标准基础规则要求；工序信息标注方式具体要求。

3.2.5 流程管理规范

面向工艺数据全面优化设计管理流程进行规范，即工艺模型构建原则；工艺模型构建流程；工艺规程树节点建立；检测信息具体表述。就数字化工艺设计PBOM传输维护详细流程，以及可视化工艺流程卡片样式与数据管理等等全方位进行规范化。

3.3 数据检测体系分析

基于标准体系，提取工艺设计规范与加工详细要求，以此生成相应的质检规则，设计数据质量检测系统，通过计算机软件技术，针对工艺设计数据进行全过程检测与事后质量检测。具体检测项目包含模型参数规范化；工程图标准化要求；模型特征规范化；设计规范化；零部件可加工特性等等。据此采取相应软件技术，即以MBD为基础的检测集配置管理技术；以MBD为基础的同步模式检测技术，可切实就实际要求加以修改；检测功能与PDM集成化技术，可实现数据交互。

在此基础上，进行软件系统整体框架设计，基于C/S结构研发，其中服务器端主要负责进行数据库布置，即检测集、检测项、检测值的存储载体，以供客户端访问发送请求，同时合理布置组件服务，以确保客户端可以充分发挥功能性作用。客户端是功能性应用端，基于检测项目集进行程序管理，集成化管控数据库，同时利用检测器构件、Pro/E访问构件、二次开发接口与Pro/E平台等辅助载体实时交流沟通，据此科学处理分析结果[5]。

3.4 工艺设计软件标准化分析

全三维数字化工艺设计数据基于数字化软件得以生成，软件内部的基础数据标准化十分关键，体现于资源数据库与基础数据库标准化、数字化表达形式与业务流固化，而标准化整合工艺设计资源数据，建立数据库，促进标准化快速设计；标准整合工艺设计基础数据，以构建工艺数据库；基于自定义标准符号与典型标注等多种模式，于平台固化标准化内容；基于自定义数字化流程等模式于平台固化标准化内容。

4 结语

综上所述，全三维数字化工艺设计数据质量控制设计有技术与流程管理两个层面，发挥着较好效果。通过积极引导数字化工艺实践应用，以完成全三维数字化工艺设计模式，实现由设计到制造的整个过程数字化，其不仅可提高设计效率与质量，减小误差，还可以推动数据与流程实现规范化。