UG环境下MBD三维工艺设计技术研究

    随着数字化制造技术的迅猛发展，三维设计软件在汽车、船舶、航空航天、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了广泛应用。NX是集计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)于一体的三维参数化设计软件，为产品设计及加工过程提供了造型和验证手段。MBD (Model Based Definition)指基于模型的定义，是一种面向计算机应用的产品数字化定义技术，核心思想是用一个集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息，并将其作为产品制造过程中的唯一依据。随着MBD技术在设计过程中的应用，产品设计信息逐渐由二维工程图变为MBD三维数据集。为了发挥MBD技术的优势，缩短生产周期，降低生产成本，提高产品质量，开展MBD三维工艺设计技术研究具有重要意义。

    1 三维工艺设计思路

    二维工艺设计无法有效利用设计模型中的信息，产品设计模型与工艺模型相分离，数据共享、集成及变更困难。为了弥补二维环境下工艺设计存在的不足，可以推进MBD技术的应用，建立支持三维的工艺设计平台，提供方便、快捷的工艺设计手段和支撑工具。

    目前，MBD工艺设计技术实现途径通常采用工具编辑模式，对工艺人员的图形编辑技术要求比较高，编制工艺周期比二维工艺时间长约2—5倍，工艺质量没有显著提高。为了克服工具编辑模式的不足，笔者采用基于特征推理模式。

    基于特征推理工艺设计模式是以零件特征为工艺设计最小定义单元（如孔、型腔等），同时在制造资源库中详细定义了刀具、机床、夹具、量具、加工方法。采用MBD定义零件，计算机能够识别出零件特征对应的材料、公差、基准、表面粗糙度等信息，再由基于特征推理的工艺系统关联起来，辅助创建从毛坯到产品的工序模型，从而得到完整的工艺文件。

    三维工艺设计过程中，获取零件工艺信息和全三维模型文件后，对三维模型中的制造特征进行自动识别，采用基于知识的参数化设计思想，智能化生成各制造特征的加工方法，再通过人机交互，生成面向零件的机加工工艺过程。根据零部件模型和工艺过程，自动生成毛坯模型、各工序的中间模型，以及三维模型工艺卡。工艺设计技术路线如图1所示。

    图1 三维工艺技术路线

    2 NX与MBD三维工艺设计过程

    2.1 制造特征自动识别

    特征识别是从零件的设计模型中抽取具有特定工程意义的几何形状信息。对于加工特征，必须包括零件加工过程中与该加工工序相关的加工信息集合，能够支持加工工艺的设计。