基于MBD的数字化设计基础资源库应用探索

发布时间：2017-05-09 作者：田宪伟来源：新视点

关键字：MBD 标准件库材料库

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结合MBD技术的应用，对企业的数字化设计基础资源库的基本架构及功能进行了研究，提出了按型号对模板库、材料库、技术注释库、标准件库等基础资源库进行平台化集中管理的方法及基本功能，在CATIANPM端通过CAA二次开发调用工具将各种数据与MBD模型集成，建立了集查询、调用、检查、管理为一体的资源库管理及应用系统，有效地提高了建模及管理效率，增强了建模规范性。

MBD模板库的建立

采用MBD技术进行飞机设计过程中，各种设计信息与管理信息的规范统一是实现设计制造一体化的前提，通过规范化、格式化的数据提高对MBD模型的理解，因此编制MBD标准规范将非几何信息及管理信息，如材料信息、技术注释信息及管理属性规范化，并通过CATIA软件提供的几何图形集及参数工具建立表达统一的MBD模型结构树，建立机件、饭金件、标准件、成品、复合材料件MBD模板库。对飞机结构件来说，梁、肋、框、长析、接头等典型结构件构成了飞机主要结构，典型结构件使用频率高，可以将典型结构件进行分类，将设计规范、标准通过参数形式编入设计表中，借助CATIA二次开发功能及参数化工具建立结构件参数模板库(图2)，方便设计员在进行结构设计时按照要求调用不同的模板零件，简化了设计过程，规范了建模操作，提高了工作效率。

企业型号研制众多，可通过模板库管理系统建立不同型号的模板库，实现模板的建立、修改与管理机制，从源头保证数据建立的完整性、统一性，实现企业内部设计人员对资源的有效共享及知识的不断积累。

材料库信息的集成应用

在过去的三维为主二维为辅的研制模式中，材料库的作用只是将材质球赋予三维模型，起到计算重量的作用，作用有限，关注较少(_iol。在MBD模式下，不但材料名称、材料牌号、规格、材料规范等信息要与MBD模型集成，更重要的是通过材料库的管理功能实现对供应商管理、性能数据浏览、使用经验的积累，并通过型号管理功能，开展材料的优化设计，合并材料牌号和规格，完成材料数据的统计工作。材料库功能模型如图\

3、所示。

在CATIA/VPM客户工具端，设计员使用浏览功能，翻阅材料规范，查看材料的性能、价格及使用经验数据，进行零件材料的选取，确定所选材料后，在MBD零件模型根节点下自动加载材质球，并将材料名称、牌号、供应商等信息自动加载到模型结构树的“材料注释”几何图形集相应的参数下，完成材料信息的调用。系统根据材质球，自动进行重量、中心及转动惯量的计算，并根据材料的颜色完成零件模型颜色的设置。从而完成材料选取、调用、材料信息加载及数据计算的自动化集成应用。

图2 典型飞机结构件参数化模板

Fig.2 Parameter template of representative aircraft structure part

在基于Web的服务器管理系统上利用型号管理功能，在初步设计阶段确定型号材料选用目录，随着设计的不断深人，对设计员调用的材料进行统计分析，利用数字化手段开展材料优化工作，减少材料的选用范围和规格，对于不能满足要求的材料及时从型号材料选用目录中删除，避免被设计员继续选用，以达到控制材料选用的目的。材料检查能够实现客户工具端与管理系统数据的交互，对于管理平台已经更新的材料数据，及时通知设计员进行材料的重新选取，对于已经确定选用的材料，客户端发送采用通知给管理系统，进行材料采用统计分析，标准化管理人员可将型号最终采用的材料进行统计输出。对于已经成熟应用于某一零件或部位的材料，通过经验共享模块将材料选用经验积累并共享，不但提高效率，而且提高了正确性。

技术注释的数字化实现

在二维工程图时代，技术注释通常由设计人员标注在图纸右侧。采用MBD技术后，三维数模必须能够对技术注释进行合理表达，实现无图设计。因此技术注释在MBD技术应用过程中要解决几个核心关键问题：(1)技术注释的表达方式；( 2)技术注释的分类管理；(3)技术注释的数字化统一编码；( 4)技术注释标注的规范性及标注的效率。

图3 材料库管理及应用功能模型

Fig.3 Management and using function model of material library

1、技术注释的分类与规范化

由于技术注释跟材料、工艺、加工方法直接有关，关系复杂、内容繁杂、数据离散、表达不一，因此在技术注释确定过程中标准化人员必须提前介人，将技术注释内容的表述、专业术语、用词或用语规范化、统一化，避免歧义与理解错误。同时，为便于注释的添加、修改管理及CATIA/VPM客户端查询、调用，通过对技术注释内容进行分析，根据工艺、加工方法进行分类，见表1。

表1 技术注释类别划分

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