基于MBD的关联设计技术在飞机研制中的应（一）

handifarboy · 发表于 2016-2-29 16:14:51

本文主要研究MBD的表达方式及关联设计中骨架模型的建立方法，阐述骨架模型的工作原理。

0引言

传统的产品定义用纸质的二维工程图来表达，通过专业的绘图反映出产品的几何结构及制造要求。随着计算机辅助设计CAD技术的发展，目前世界上大部分飞机型号研制采用三维数模为主，简化的二维图纸为辅的生产管理模式，但仍需要将部分三维数字信息转化为二维图纸，设计与制造间的信息存在脱节，二维信息的生成、传递即耗时又费力，更改、管理困难，而且三维到二维、二维再到三维的转换过程中容易出现理解偏差和错误。波音公司为保持行业的领先地位，率先在设计部门开始推进全三维数字化定义技术，其典型特征是基于模型的定义(ModelBasedDefinition，简称MBD)技术，并逐步应用于制造环节，为企业带来了巨大效益。鉴于国外企业的成功应用，国内航空业也开始研究MBD技术，并尝试应用于产品设计、制造的各环节。

随着MBD技术不断发展完善，飞机的设计方法也在不断地变更、进步。基于CATIA的VPM系统的应用使设计手段发生变革，产品结构设计从传统的“自底向上”模式向“自顶向下”模式转变。

本文对MBD模式下产品信息表达、骨架模型定义、如何进行基于MBD的产品关联设计，如何实现产品设计、工艺设计和工装设计的协同进行探索与研究。

1MBD的概念与表达

1.1MBD技术的概念

MBD技术是指用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法，该技术是将原来定义在二维图纸上的几何形状、尺寸与公差以及工艺等产品信息，集成定义在三维实体模型中。改变了传统的用三维实体模型描述几何形状信息，而用二维图纸来定义产品的尺寸与公差以及工艺信息的数字化定义方法。

1.2CATIA环境下MBD的数据集表达方式

CATIA环境下，一个完整的MBD数据集主要包括设计模型、标注和属性三部分，如图1所示。

图1CATIA环境下MBD数据集的表达方式

设计模型包括：外部参考、工程几何、构造几何和零件几何体。外部参考是模型中关联到其他副产品实例的几何元素，这些元素是产品模型间关联关系的载体，驱动着其他线框、表面和实体模型元素的定义；工程几何主要包括坐标系统与基准面两类，是整个模型建立的基础；构造几何不是为了描述制造工艺等内容而设定的，而是用来保存建模过程中的必需信息，即在外部参考信息与工程几何信息的基础上构建模型所需的中间几何数据；零件几何体是描述最终零件实体形状的模型几何，包括建模过程中生成的一系列特征。

标注包括尺寸、基准、公差、粗糙度、文本信息和工程注释信息。尺寸、基准、公差、粗糙度和文本信息在三维模型上直接表达显示，并与零件几何体关联。工程注释信息是由指定的几何图形集及参数组成的，用来表达二维图纸中的标题栏、明细表、技术要求等内容，包括通用注释、零件注释、标准说明、材料注释、热表处理注释及审签信息等。对于装配件模型，工程注释还必须包括机械连接、焊接、胶接、密封等注释信息。

属性包括飞机研制型号、零件的名称、编号、成熟度、重量等信息，具体的属性内容可根据数据管理的需要添加。属性信息并不是下游工作所必须的输入信息，不经常被浏览，因此放在CATIA右键属性来管理，根据需要进行查询。
技术