复杂壳体MBD数字模型轻量化工程应用研究

    1 概述

    MBD(Model Based Definition)，即基于模型的定义，是一种用三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法，它规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。

    MBM(Model Based Manufacturer)，即基于模型的制造，是应用MBD数字模型开展工艺设计、加工和仿真的技术，主要包括：三维工艺规程的编制、基于三维模型的数控程序编制、数控加工模拟仿真及基于三维模型的三坐标离线编程检测等方面内容。

    航空发动机基于模型的制造目前存在的问题之一是数据量大，服务器及网络系统响应迟缓。

    2 研究目的

    轻量化模型是根据工程应用需要，通过文件格式的转换，减小全信息设计三维模型的信息量，轻量化后的模型在几何精度上能够保证相应工程应用的使用要求。

    本课题将通过多种复杂壳体典型零件进行轻量化工程应用试验。通过试验来验证轻量化模型在三维工艺规程编制、基于模型的数控编程、基于模型的加工仿真、基于模型的三坐标测量编程等工程应用的可行性。

    3 研究内容

    轻量化模型采用的格式有：JT、Iges、Stl及Step等格式，是通过UG软件将精确模型进行轻量化转换之后得到的文件格式，具有以下特点。

    表1 轻量化模型文件格式的特点

    本课题选择的复杂壳体典型零件来源于发动机附件机匣、滑油泵壳体及齿轮箱壳体。此类零件的特点是空间结构复杂、建模特征繁多、数据量大，从而轻量化程度显著。

    表2 精确模型与轻量化模型对比

    基于模型的制造主要环节包括：三维工艺规程编制、基于模型的数控编程、基于模型的加工仿真及基于模型的三坐标测量等。

    模型轻量化的方法就足将来源于UG软件平台的精确模型转化成适用于以上制造环节所需的三维模型，在转化的过程中能够实现模型数据量的减小，从而完成设计模型的轻量化。在轻量化过程中需要保证制造环节中所使用的三维模型精度要求。

    3．1 轻量化模型在工艺规程编制中的应用验证

    试验选取了滑油泵壳体典型零件，将NX精确模型文件转换成JT轻量化模型文件，进行工艺规程编制验证工作，能够满足工艺规程的编制要求。

    表3 轻量化模型与精确模型三维工艺编制对照