基于MBD的智能化工藝設計技術探討

聞虎臣

摘要：MBD技術是指基于cAD技術與現代信息技術的結合體，憑借其設計制造、檢驗與管理一體化優勢，實現了數字化制造。使產品定義方式得到了質的飛躍。結合CATIA（高檔CAD，CAM軟件）軟件、VERICUT接口實現智能化工藝設計。本文主要對MBD技術概念、智能化工藝設計方案、具體設計流程、工藝知識等展開分析。為智能化工藝探尋行之有效方案。

關鍵詞：MBD技術 智能化 工藝設計

MBD技術經歷了手工二維圖、計算機輔助繪圖兩代設計語言，最終演變為第三代基于特征的標準化定義，推動了數字化設計、制造一體化發展的步伐。借助單源數據、文檔驅動實現了對傳統設計制造功能的拓展，可便于工程人員、計算機人員解讀。在其基礎上，利用CATIA生成數控程序，利用VERICUT接口實現數控加工仿真、工藝規程等并行操作，僅需要在生成可執行文件的基礎上輸入新設計模型，即可完成操作。

一、MBD概述

隨著計算機的普及，MBD技術在工程表達中的應用越發頻繁，逐漸代替了第二代工程語言。在信息化時代的推動下，MBD技術也將成為第三代語言。MBD技術屬于全新數字化產品定義技術，核心思想：基于特征表述的全三維標準方式，圍繞文檔過程驅動，與知識工程、產品規范、過程模擬等高效結合。利用集成三維實體模型，可實現對產品定義信息的充分表述。將制造、設計等信息，全部定義到產品三維模型內，取代了二維工程圖，確保了設計數據的安全可靠。其不僅僅是三維標注、模型結合技術，可對幾何信息進行描述，對三維產品設計信息定義，同時能夠對的PMI、產品結構等非幾何信息進行定義。圍繞數模即可實現對信息的全部獲取，為產品供應商、設計制造等廠商間的信息共享提供了便利，并漸少了數據傳輸對信息系統的依賴。

二、智能化設計方案

MBD憑借超強的表現力，以及便于理解定義方式，實現了設計制造的一體性，確保了產品定義的設計效果，更是未來發展的重要方向，對航空制造業的發展有積極影響。

（一）方案可行性研究

CATIA軟件的性能、功能多元，模型設計制造要求基本符合，3D標注系統完善，且MBD零件模型各標準均能夠滿足。對于CATIA的開發有豐富經驗，技術思路相對成熟。借鑒國內外設計研究成果，可優化設計方案，對此具有一定的可行性。

（二）方案構思

首先編寫后臺控制程序，提取數模特征，操作識別的特征與相關文件，其次特征自動識別，并生成母版文件、三維模型、工藝規程文件、數控程序用文件、VERICUT仿真文件、刀具數據庫、數控程序刀具表樣本。最后輸入MBD三維模型，實現三維模型生成、工藝規程自動編制、刀具智能決策與生成刀具清單、數控程序自動編程、VERICUT仿真結果。

（三）方案設計

首先創建母板文件，需要涵蓋各工序三維模型、編程三維裝配體、編程模型的PART、PRODUCT、PROCESS文件。需要具備能夠借助PART文件生成平面圖及完善工藝規程的DRAWING文件。需要刀具數據庫、刀具表工藝樣表，以及VERICUT仿真模型文件。其次根據信息處理界面等實際需要，在計算機、VB環境基礎上，設立人機交互界面。

同時對后臺控制程序進行編寫。對應用軟件、接口技術進行二次開發，在后臺程序控制下，實現裝配體、編程、PRODUCT、PROCESS等文件可以人機交互界面相互連接、控制。在設計特征識別功能時，需要對產品型號、零件名稱、材料牌號、熱處理要求、表面處理要求、技術條件等非幾何信息，以及各種尺寸的幾何信息進行提取、識別。信息獲取后，后臺程序會對其進行模型更改、智能化選擇刀具等計算及匹配處理。在刀具智能化選擇功能設計時，可利用刀具庫文件，對所需要的刀具進行判斷，刀具選擇選擇不僅合理且采購成本大大降低。主要流程是制造需求輸入至智能刀具決策系統，工廠刀具庫會根據決策系統提供調用現有刀具，并制成刀具表，當刀具庫無指定刀具時會及時提醒采購，可通過手動設置刀具工具欄購買刀具。最后生成刀具清單，合理選擇刀具滿足制造要求。

最后將VERICUT接口技術，連接CATIA軟件，在接口界面預先設置工裝、毛坯等，即可實現對VERICUT技術的調控、控制。

程序運行流程主要為啟動程序、進入選擇界面、新MBD三維模型選取、特征提取、數模建立、生成新的工藝規程、刀具選擇智能化、數控程序智能化編制、仿真數控程序、根據仿真結果生成刀具清單、建立新數控程序卡片、生成所有新文件。流程操作可實現新工藝規程，以及基于VERICUT技術的仿真數控程序生成。工藝

規程編制，數控加工仿真，或是刀具智能化選擇等操作，在人機交互界面等功能配合下實現了快速編制與生成操作，工藝制造流程相對完善且高效。

三、總結

基于計算機、VB環境、MBD技術基礎，實現對CAD應用軟件的三維模型設計、生成工藝模型、道具卡片等的二次開發。同時在VERICUT技術下實現與軟件的有效連接，生成數控程序并同步實現工藝規程編制，以及數控加工仿真與數控程序。程序運行流程操作簡單，置入新工藝知識即可完成智能化工藝設計。