基于MBD的智能化工艺设计技术探讨

闻虎臣

摘要：MBD技术是指基于cAD技术与现代信息技术的结合体，凭借其设计制造、检验与管理一体化优势，实现了数字化制造。使产品定义方式得到了质的飞跃。结合CATIA（高档CAD，CAM软件）软件、VERICUT接口实现智能化工艺设计。本文主要对MBD技术概念、智能化工艺设计方案、具体设计流程、工艺知识等展开分析。为智能化工艺探寻行之有效方案。

关键词：MBD技术 智能化 工艺设计

MBD技术经历了手工二维图、计算机辅助绘图两代设计语言，最终演变为第三代基于特征的标准化定义，推动了数字化设计、制造一体化发展的步伐。借助单源数据、文档驱动实现了对传统设计制造功能的拓展，可便于工程人员、计算机人員解读。在其基础上，利用CATIA生成数控程序，利用VERICUT接口实现数控加工仿真、工艺规程等并行操作，仅需要在生成可执行文件的基础上输入新设计模型，即可完成操作。

一、MBD概述

随着计算机的普及，MBD技术在工程表达中的应用越发频繁，逐渐代替了第二代工程语言。在信息化时代的推动下，MBD技术也将成为第三代语言。MBD技术属于全新数字化产品定义技术，核心思想：基于特征表述的全三维标准方式，围绕文档过程驱动，与知识工程、产品规范、过程模拟等高效结合。利用集成三维实体模型，可实现对产品定义信息的充分表述。将制造、设计等信息，全部定义到产品三维模型内，取代了二维工程图，确保了设计数据的安全可靠。其不仅仅是三维标注、模型结合技术，可对几何信息进行描述，对三维产品设计信息定义，同时能够对的PMI、产品结构等非几何信息进行定义。围绕数模即可实现对信息的全部获取，为产品供应商、设计制造等厂商间的信息共享提供了便利，并渐少了数据传输对信息系统的依赖。

二、智能化设计方案

MBD凭借超强的表现力，以及便于理解定义方式，实现了设计制造的一体性，确保了产品定义的设计效果，更是未来发展的重要方向，对航空制造业的发展有积极影响。

（一）方案可行性研究

CATIA软件的性能、功能多元，模型设计制造要求基本符合，3D标注系统完善，且MBD零件模型各标准均能够满足。对于CATIA的开发有丰富经验，技术思路相对成熟。借鉴国内外设计研究成果，可优化设计方案，对此具有一定的可行性。

（二）方案构思

首先编写后台控制程序，提取数模特征，操作识别的特征与相关文件，其次特征自动识别，并生成母版文件、三维模型、工艺规程文件、数控程序用文件、VERICUT仿真文件、刀具数据库、数控程序刀具表样本。最后输入MBD三维模型，实现三维模型生成、工艺规程自动编制、刀具智能决策与生成刀具清单、数控程序自动编程、VERICUT仿真结果。

（三）方案设计

首先创建母板文件，需要涵盖各工序三维模型、编程三维装配体、编程模型的PART、PRODUCT、PROCESS文件。需要具备能够借助PART文件生成平面图及完善工艺规程的DRAWING文件。需要刀具数据库、刀具表工艺样表，以及VERICUT仿真模型文件。其次根据信息处理界面等实际需要，在计算机、VB环境基础上，设立人机交互界面。

同时对后台控制程序进行编写。对应用软件、接口技术进行二次开发，在后台程序控制下，实现装配体、编程、PRODUCT、PROCESS等文件可以人机交互界面相互连接、控制。在设计特征识别功能时，需要对产品型号、零件名称、材料牌号、热处理要求、表面处理要求、技术条件等非几何信息，以及各种尺寸的几何信息进行提取、识别。信息获取后，后台程序会对其进行模型更改、智能化选择刀具等计算及匹配处理。在刀具智能化选择功能设计时，可利用刀具库文件，对所需要的刀具进行判断，刀具选择选择不仅合理且采购成本大大降低。主要流程是制造需求输入至智能刀具决策系统，工厂刀具库会根据决策系统提供调用现有刀具，并制成刀具表，当刀具库无指定刀具时会及时提醒采购，可通过手动设置刀具工具栏购买刀具。最后生成刀具清单，合理选择刀具满足制造要求。

最后将VERICUT接口技术，连接CATIA软件，在接口界面预先设置工装、毛坯等，即可实现对VERICUT技术的调控、控制。

程序运行流程主要为启动程序、进入选择界面、新MBD三维模型选取、特征提取、数模建立、生成新的工艺规程、刀具选择智能化、数控程序智能化编制、仿真数控程序、根据仿真结果生成刀具清单、建立新数控程序卡片、生成所有新文件。流程操作可实现新工艺规程，以及基于VERICUT技术的仿真数控程序生成。工艺

规程编制，数控加工仿真，或是刀具智能化选择等操作，在人机交互界面等功能配合下实现了快速编制与生成操作，工艺制造流程相对完善且高效。

三、总结

基于计算机、VB环境、MBD技术基础，实现对CAD应用软件的三维模型设计、生成工艺模型、道具卡片等的二次开发。同时在VERICUT技术下实现与软件的有效连接，生成数控程序并同步实现工艺规程编制，以及数控加工仿真与数控程序。程序运行流程操作简单，置入新工艺知识即可完成智能化工艺设计。