基于MBD的產(chǎn)品工藝協(xié)同設計關鍵技術應用

　　本文以Pro/ENGINEER為平臺，采用ProToolkit與VC++進行組合開發(fā)，介紹了基于MBD的產(chǎn)品與工藝的協(xié)同設計中的關鍵技術，詳細介紹了三維模型標注技術、三維機加工藝設計技術、三維焊接裝配工藝設計技術、三維鈑金工藝設計技術、三維工藝可視化發(fā)布技術以及三維模型質量檢測技術的應用。
　　一、引言
　　隨著數(shù)字化設計技術的逐步應用和推廣，越來越多企業(yè)認識到產(chǎn)品工藝協(xié)同設計在推廣數(shù)字化設計模式中的重要性。數(shù)字化設計過程中的設計工具、建模過程、模型質量、裝配質量以及數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)命名、管理、審簽、歸檔和更改等方面都迫切需要進行規(guī)范和約束。這些標準與規(guī)范必須能夠系統(tǒng)和全面地協(xié)調整個工程機械裝備的數(shù)字化設計活動，并在體系框架層面進行規(guī)范和約束。若不能及時系統(tǒng)地開展數(shù)字化設計標準的研究和編制，將會顯著影響整個企業(yè)共享設計平臺的推進和深化發(fā)展。
　　實施全三維數(shù)字化設計，首先有相應的標準作應用規(guī)范化支撐，其次必須構建開發(fā)對應的全三維研發(fā)工藝協(xié)同設計系統(tǒng)，以提高設計、工藝的效率，節(jié)省產(chǎn)品研制成本。圖1所示為所需開發(fā)構建的全三維研發(fā)工藝協(xié)同設計應用平臺的流程架構。該平臺包含有“三維模型標注技術”、“三維機加工藝設計技術”、“三維焊接裝配工藝設計技術”、“三
　　怠速工況1.5階燃燒激勵頻率為21.3Hz時，此頻率下繞X方向振動傳遞率優(yōu)化后明顯下降，從138.7%降低到84.2%；Z方向振動傳遞率也有一定程度降低；怠速工況1階不平衡往復慣性力矩的激勵頻率為14.2Hz，此頻率下繞X和z方向振動隔振率優(yōu)化前后變化不大。因此振動傳遞率仿真表明：優(yōu)化后動力總成懸置系統(tǒng)隔振性能得到提高。
　　六、結語
　　叉車動力總成懸置系統(tǒng)的設計有一定難度，特別是針對三缸發(fā)動機而言，需要同時考慮1階、1.5階發(fā)動機振動激勵的隔振，也要兼顧六個方向振動模態(tài)能量解耦，還要控制發(fā)動機啟動時的抖動。因此必須要利用優(yōu)化設計方法，在有限的設計空間內，探索最優(yōu)的設計方案，本文利用的遺傳算法是一種高效的全局優(yōu)化算法，可以快速找到動力總成懸置系統(tǒng)全局最優(yōu)設計方案，具有很高的工程應用價值。維鈑金工藝設計技術”、“三維工藝可視化發(fā)布技術”和“三維模型質量檢測技術”。下面將具體介紹每個技術的體系架構和具體應用。
　　二、產(chǎn)品工藝協(xié)同設計關鍵技術應用
　　1.三維模型標注技術
　　該技術是將設計過程中用到的尺寸標注、公差標注、表面粗糙度標注、螺紋標注、幾何公差標注及技術要求標注等設計信息進行集成開發(fā)，并將這些符號、參數(shù)信息標注到相關模型中。
　　建立三維模型標注前，首先將國家標準、行業(yè)標準、設計手冊以及企業(yè)標準中的數(shù)據(jù)、參數(shù)、設計公式集成到程序中。建立基于MBD三維標注的表面粗糙度標注、幾何公差標注、焊接符號、技術要求標注等符號，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。所有標注的符號均要與圖元相關，即在修改模型、圖元時符號圖元的相對位置不變。系統(tǒng)維護方便，企業(yè)能自由添加相關數(shù)據(jù)。
　　該平臺一部分采用Pro/ENGINEER系統(tǒng)提供的ProToolkit二次開發(fā)函數(shù)進行二次開發(fā)，另一部分采用Pro/ENGINEER系統(tǒng)本身的自定義符號進行符號庫的建立，最終兩者結合實現(xiàn)三維模型標注功能。此外該系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的升級服務，方便后期程序功能增加后的程序升級，這樣不需要每個客戶端分別安裝升級包，只需要對升級服務器進行設置所有客戶端均能自動升級。
　　本系統(tǒng)采用VC++和Pro/Toolkit進行組合開發(fā)，以菜單形式加載到Pro/E中，部分程序示例界面如圖2～6所示。
　　2.三維機加工藝設計技術
　　建立一個基于三維模型的機加工工藝信息系統(tǒng)，實現(xiàn)設計、工藝、制造使用相同的數(shù)據(jù)源，突破設計、工藝和制造之間的信息孤島。
　　系統(tǒng)總體目標是固化機加工工藝信息符號，規(guī)范機加工工藝信息表達方法，實現(xiàn)機加工工藝信息在三維模型中表達，實現(xiàn)機加工工序模型可視化發(fā)布，實現(xiàn)機加工工藝卡片的自動產(chǎn)生，實現(xiàn)機加工工藝審批流程，實現(xiàn)制造車間無圖化瀏覽。該系統(tǒng)總體架構如圖7所示。
　　系統(tǒng)層：主要是配置全三維鈑金工藝設計時所需的計算機軟硬件環(huán)境，包括計算機硬件配置、網(wǎng)絡環(huán)境配置及相關的軟件、數(shù)據(jù)庫配置等，如PDM、ERP等。
　　數(shù)據(jù)層：該層主要是合理存儲三維機加工工藝設計過程中所產(chǎn)生的機加工工藝參數(shù)、符號及特征信息等。
　　平臺層：該技術主要基于三維建模軟件Pro/E和輕量化插件ProductView。對于機加工MBD工序模型的構建主要基于Pro/ENGINEER的機加工工藝信息標注模塊、工序模型構建模塊、工序組織與特征關聯(lián)模塊進行開發(fā)定制，而對于MBD機加工工序模型的可視化網(wǎng)頁發(fā)布主要基于ProductView進行開發(fā)實現(xiàn)。
　　應用層：該層主要是在平臺層基礎上，利用平臺層相關軟件的底層開發(fā)接口函數(shù)，進行機加工工藝設計過程的全三維化，包含有機加工工藝參數(shù)的三維化標注、工序特征的快速構建、工序組織與特征關聯(lián)、MBD機加工工序模型的構建及網(wǎng)頁化發(fā)布等。
　　工藝符號庫：基于Pro/ENGINEER建立的工藝信息表達符號庫。工藝信息標注：基于Pro/ENGINEER的三維快速標注工具。工序模型構建：基于Pro/ENGINEER的三維工序模型構建工具。工序模型發(fā)布：基于Pro/ENGINEER的工序模型發(fā)布工具。PDM擴展：基于Windchill的模型數(shù)據(jù)與發(fā)布流程管理。
　　系統(tǒng)管理：B/S架構工藝信息管理與維護接口。應用模塊：B/S架構供最終用戶使用瀏覽的接口。
　　本系統(tǒng)采用VC++和Pro/Toolkit進行組合開發(fā)，結合國標中的加工符號簡化畫法，進行組合設計，將機加工工藝信息以符號形式標注到模型中，程序以菜單形式加載到Pro/ENGINEER中，部分程序示例界面如圖8所示。

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