三维标注常见问题处理方案

胡明庆　黄超

摘要：以测试模型三维标注过程中遇到的问题为研究对象，根据相关标准要求，提出了相应的解决方案，设计出了满足公司企业标准、设计开发和生产需要的三维标注功能。

关键词：三维标注;视图创建;孔特征;三维焊接标注

0 引言

三维标注技术是指在三维实体模型上，对产品尺寸、公差、技术要求等非几何制造信息进行组织、表达、操作管理的一项技术。该项技术及其相应规范在国内外众多企业中得到了广泛应用，我国也发布了相应的国家标准。国内多数企业是在三维软件底层数据的基础上，积极开发适合本企业产品特点和画图习惯的三维标注技术。本文在三维软件本身的标注功能基础上，通过对产品繁多的零部件模型进行标注测试，针对标注过程中出现的问题，明确后端三维工艺对模型信息的需求，并结合《数字化产品定义数据通则》（GB/T 24734）标准，设计并实现了适合我公司企业标准、设计开发和生产需要的三维标注功能。

1 典型问题

1.1    视图创建和管理问题

在以往的工程图设计中，都会放置一组基本视图，用来描述零件的尺寸。在用三维软件基本的注释功能标注模型时，研究发现模型的视图方向只能由模型创建时的方向来决定，如强制选择参考空间视图，前期需将每一个标注面设计好，不可直接投影，导致标注前的准备工作繁琐。同时，当所有的注释全部显示在模型上，不能分类型管理，造成注释的叠加，不利于在工艺设计工作及生产单位的使用。

1.2    特征孔尺寸标注问题

鉴于电力电子产品铆接箱体设计特点，箱体自制件中各类安装孔的标注较多。在进行多边形孔标注时，我们发现没有轴线的孔特征，手动标注是不能实现的。为了实现注释，设计人员需回到模型，再次依照《建模规范》重新创建特征，造成了设计工作的重复浪费，极大地影响了标注的可操作性和快速性。

1.3    符合标准要求的焊接标注较难实现

电力电子产品柜体有的部位采用焊接方式连接，所以在标注过程中，有大量的焊缝需要注释，但原有的标注方式中繁多的注释符号和缺失的焊接说明，不能完全满足公司标准的焊接标注需求。

1.4    模型与尺寸的双向驱动问题

显示注释是Creo2.0软件自带的一款工具，它的优越性在于实现了模型和尺寸的双向驱动，但在使用过程中，我们发现该功能对模型本身的创建有很高的要求，为了提高该功能的使用率，实现简单模型或局部特征的尺寸自动显示注释，我们编制了规范性建模文件。

2 三维标注视图的解决方案

面对以上的典型问题，我们分别制定了相应的解决目标，如表1所示。

2.1    多类型视图管理

针对文中1.1的问题，我们提出了多类型视图管理方法。

2.1.1    与屏幕平齐视图

在模型标注过程中，一些说明注释应标注于不随模型旋转而变化的标注面，为此我们开发了“与屏幕平齐视图”，目的是不管模型如何旋转，此视图上的注释始终与屏幕平齐，方便读图者使用。在产品标注过程中，技术要求、焊接等级说明、粗糙度说明、加工要求等，均需放置在此视图下。

2.1.2    组合视图

基本视图是根据国家标准《技术制图 投影法》（GB/T 14692）中的规定形成的，以目前我们的工作和读图习惯，用一组基本视图的方式来标注模型的尺寸信息是比较严谨的，且更适合读图人员的使用。为了不受制于模型创建的基准面和模型树中冗余特征的影响，开发实现了组合视图功能，设计人员只用对主视图面进行定义，其余视图方向就可自动切换，选择需要的视图即可，成功减少了1.1中标注前繁琐的标注面设置准备工作。

2.1.3    单个视图

单个视图是对前两个视图的补充开发，使用起来更加灵活，多用于设计的补充标注、工艺标注、生产标注等。

2.2    多视图层管理

2.2.1    视图切换功能

对于2.1中的多类型视图，标注人员和读图者均可根据数据采集需求激活相应视图，关闭其余视图，成功解决了三维标注存在的尺寸“刺猬”现象，同时避免了读图人员因旋转方向的不同导致读取数据错误的现象出现。同时，多视图切换的功能保证了设计和工艺标注信息的相对独立性，解决了在同一视图下模型多重信息共存的问题。

2.2.2    多图层管理

根据公司产品的特点，三维标注技术主要是按照尺寸板块、注释板块、符号板块、常用工具板块进行开发，对于不同板块的注释，我们采用不同的注释层，根据图层颜色的区分，读图人员可清晰明了地读取标注信息。

3 特征孔三维标注解决方案

由于现有产品模型中，安装板和加强梁占模型总量的70%，而板和梁上的孔特征尤为多，除圆孔外，六方孔和长圆孔是孔特征的两大类。这两类孔特征往往因为没有中心轴而不能实现标注，设计人员只能修改模型后才能标注，极大地影响了标注效率。为此，我们在建模板块和标注板块统一做了标准化特征开发，创建了标准草绘模板和辅助应用中心线工具，统一规避了建模和标注中的这一类问题。

4 三维焊接标注功能的定制化开发

4.1    焊接符号快速标注

对于1.3中的焊接注释问题，我们根据《焊接及相关工艺 图纸符号表示法》（ISO 2553）標准的要求，对焊接板块进行了定制开发，焊接符号界面保持和原CAXA界面相同，目的是保证公司产品焊接三维标注的快速实现。

4.2    焊接等级要求快速注释

根据公司认证的EN 15085焊接标准的要求，焊缝（焊接符号后端注明等级要求）在标注时，必须配有相应的“焊接等级要求表”，为此我们在符号工具箱下直接定制了可按功能选择的焊接要求表。

5 实施效果

5.1    产品三维标注流程

按照开发的思路、企业用图习惯等方面的要求，我们总结了产品进行三维标注的一般流程如图1所示。

5.2    三维标注效果

开发完成的三维标注板块，我们称之为“R-3Dnote”，是我们按照标注流程完成的产品常见钣金件，经验证其视图、尺寸、注释说明、焊接标注等均符合国标和企业标准的要求，解决了前期设计人员碰到的问题，达到了预期的开发效果。

6 结语

我们进行三维标注研究，不仅是为了在模型上体现工程信息，更是为未来基于模型的设计工艺一体化研究做好基础工作。因此，为了保证数据的同源性和准确性，目前实现的三维标注技术，同时具有计算机辅助检查、快速调取数据等多种功能。三维标注技术的实现，对三维协同设计的应用起到了积极的推进作用，为动态工艺设计提供了数据保障，为实现三维设计开发的标准化、协同化提供了技术支持。

收稿日期：2020-03-29

作者简介：胡明庆（1981—），女，山西永济人，工程师，研究方向：电力电子产品设计。