基于MBD的产品研发解决方案_盛家泊

UGITC Technical Center基于MBD的产品研发解决方案 作者：盛家泊 审校：姜厚文基于模型定义（MBD）的数字化设计与制造技术已经成为制造业信息化的发展趋势。MBD是产品数字化定义的先进方法，它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型，包括所有的几何参数。同时，产品的三维模型还囊括所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等，一般情况下不再有二维工程图纸。MBD改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时，MBD使三维数字模型作为生产制造过程中的唯一参照对象，改变了传统以二维工程图纸为主，三维实体模型为辅的制造方法。MBD技术的核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于三维主模型的过程驱动，融入知识工程和产品标准规范等。它用一个集成的三维实体模型来完整的表达产品定义信息，将制造信息和设计信息共同定义到产品的三维数字化模型中，从而取消二维工程图纸，保证设计和制造流程中数据的唯一性。MBD技术中融入了知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将抽象、分散的知识集中在易于管理的三维模型中，设计、制造过程能有效的进行知识积累和技术创新，从而成为企业知识固化和优化的最佳载体。图1MBD面临的挑战MBD模型数据包括设计模型、注释、属性。设计模型包含模型几何和辅助几何这两种几何元素，注释是直接在模型上就能体现出的各种尺寸、公差、文本、符号等，属性定义了完整表达产品所需表达的原材料规范、管理属性等产品内置信息，这些内容在图形上是不可见的，但可通过查询模型获取。为了在三维空间中很好的表达MBD模型数据，需要有效的工具来进行描述，并按照一定的标准规范组织和管理这些数据。由于MBD模型是设计制造过程中的唯一依据，因此必须确保MBD模型数据的正确性。MBD模型应满足产品物理和功能上的需求，并应符合制造工艺的要求，在后续的应用中可直接使用。MBD的重要特点之一是设计信息和工艺信息的融合，这就需要在产品设计和工艺设计之间进行及时的交流和沟通，构建协同的环境及相应的机制。MBD模型的共享，通过MBD模型一次构建多点应用，实现数据重用最大化。图2MBD解决方案1. 基于知识工程的产品快速设计NX中内置了知识工程引擎，帮助企业获取、转化、构建、保存和重用工程知识，实现基于知识工程的产品研发。设计人员在完成设计任务时，并不是独立完成的，实际上也在利用他人的知识帮助他共同完成任务，从而使得设计过程从串行过渡到并行，再到知识重用的驱动方式。知识工程的应用，将改变设计人员的传统工作模式，使设计人员的工作效率和质量产生质的飞跃。图32. 产品重用库NX软件系统提供了重用库功能，能将各种标准件、通用件、用户定义特征、制图定制符号、二维截面、规律曲线等对象进行重用；并且具有很好的开放性和可维护性。图43. 产品设计模板对于相似的产品或者产品零部件的建模，设计师可以修改已有的零部件来完成产品设计，这将大幅提升设计效率。但由于每个人的设计习惯不同以及庞大的模型特征结构会导致修改者难以理解设计意图，所以需要花费大量时间在模型修改上。NX创新的产品模板工作室（PTS）通过提供一个不需编程的、可视化的界面让用户理解设计者的意图，并包装出一个特定的界面，从而实现典型零部件的快速重用，减少零部件修改所需的时间，提高设计效率。图54. 基于Check-Mate的一致性质量检查MBD模型数据的合规性和可制造性检查是确保MBD产品设计质量的关键环节之一，为此，NX软件系统提供了Check-Mate工具，通过可视化的方式，对MBD模型进行自动检查。Check-Mate对MBD模型的合规性检查主要体现在建模合规性、装配合规性、几何对象合规性、文件合规性等方面，涵盖了三维模型设计的诸多方面。图65. NX PMI 完整三维注释环境NX PMI 提供了使三维模型成为所有产品和制造数据知识库必须的工具。NX PMI工具为创建、编辑和查询实体设计上的PMI信息提供了一个统一的界面。除了促进创建三维产品定义外，该工具还将检查模型是否符合ASME和ISO标准，让用户自行选择严格或宽泛的符合水平。在MBD模型定义过程中，随着工程师与设计人员在NX中不断向实体模型添加PMI信息，这些主模型变得越来越“智能化”，明确嵌入设计意图，并且避免因以来人为推理产生的风险。图7MBD价值体现 一个主模型文件具有包括3D模型几何信息、形位公差尺寸信息等在内的所有信息；一次创建，多次多点应用，实现数据重用的最大化。 零件制造信息能够很容易的传递并减少制造成本 质量控制和零件检测信息能很容易的传递 简化数据发放流程和管理 通过消除重复工作、消除3D模型和2D图纸之间的信息冲突、减少创建、存储和追踪的数据量加快产品上市时间。MBD改变了传统的由三维实体模型来描述几何形状信息，用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的分步产品数字化定义方法。同时，MBD使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为依据的制造方法。关于联宏上海联宏创能信息科技有限公司（以下简称联宏科技）是在西门子工业软件公司支持下成立的，旨在为中国国内重点用户提供西门子工业软件公司全线产品的专业授权分销和深度应用服务技术支持。主要为汽车、航空航天、通用机械、电子等机械制造业领域的用户提供包括软件产品以及技术服务在内的完整数字化产品工程解决方案。联宏科技员工由从事多年NX业务的专业人士组成。技术团队目前拥有绿带工程师5人，白带工程师12人，专业NX教员认证17人。联宏科技的技术团队具有很强的工程知识背景和为用户提供技术服务的技能及经验，联宏科技技术团队在软件服务方面深得广大用户的赞誉及西门子的认可，并在2013年获得了西门子工业软件颁发的“最高服务质量奖”。联宏科技能为用户按时保质提供合同所规定的软件资料、安装介质和授权许可证等，并及时提供软件安装、调试，能为用户提供多种层次多种形式的软件技术培训以及定制开发解决方案，在售后服务方面能及时响应，排解各种技术问题，并为用户今后的系统升级、软件扩充提供技术咨询和相应技术方案。联宏科技本着“专业、高效、创新”的原则，致力于