基于MBD的三维工艺研究与实现

    MBD是这10年来制造行业的研究重点和热点，特别是以航空制造企业为代表。MBD( Model Based Definition)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的数字化定义方法。从传统的二维加三维数字化产品定义进化到MBD数字化定义技术，核心的转变是原来的二维工程图和零件表定义与应用，完全被MBD数据集（三维标注）所代替。该规范包括了从设计、工艺、生产、检验、质量等相关环节，其中三维工艺是建设MBD的关键环节。

1 国内外航空企业MBD技术的现状

    近10余年，随着飞机制造技术的发展，以波音、洛·马和空客公司为代表的飞机制造企业在数字化技术应用领域取得了巨大的成功。特别以波音公司为代表，在波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用了MBD技术，将三维产品制造信息与三维设计信息共同定义到产品的三维数模型中，摒弃原有的二维设计图样，直接使用三维标注模型作为制造依据，使工程技术人员从百年来的二维文化中解放出来，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、部件装配、零部件检测检验的高度集成、协同和融合，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，开创了飞机数字化设计制造的崭新模式。目前我国航空工业主机厂所都已经开始了MBD相关的研究和应用，分别进行了MBD相关标准规范的编制，部分厂所在某些产品的设计上都在逐步应用MBD技术，以实现面向制造的设计(见图1)。

    图1 基于MBD的制造一体化平台

    在建设MBD的整个环节过程中，随着基于MBD三维设计规范的制定和完善，为三维工艺的建设和实施奠定了基础，三维工艺逐渐成为MBD建设的的重点和关键，也代表着企业生产和制造的最高水平。但大部分国内航空制造企业的现状是，由于三维工艺建设过程复杂，技术难度高，特别是以机加工艺为代表，因此企业还是停留在设计采用三维，而工艺还沿用原有的二维CAPP。但二维工艺存在以下缺点和不足：

    (1)二维工艺系统的工艺卡片主要以二维简图和描述信息表达为主，对于稍微复杂的工艺，这种表达方式很难进行清晰直观有效的表达，增大生产制造环节出错的概率，影响产品的质量。

    (2)对于特征标注较多的产品，二维图纸难以全面地表达设计信息，经常出现标注遗漏的情况，增加工艺规划的难度和出错几率，并缺少进行工艺验证的手段，经常在制造阶段才发现工艺设计存在缺陷，拖延了产品交付进度。