发动机产品CAD数据质量检查研究和应用

张俊 袁宜友 赵钢

摘 要：通过基于成熟的CAD数据质量检查软件，做相应的开发，并结合改造 PDM系统增加数据准入机制，在公司现有PDM系统的基础上实现对公司产品CAD数据质量的管控，降低因数据质量问题带来的损失。

关键词：产品数据管理;产品数据质量;ModelCHECK

1 前言

发动机作为汽车核心组成部分之一，其系统结构复杂，在产品研发过程中，必须严格保证正确性和精密性。产品CAD数据作为数据源头，其规范性、正确性及数据质量显得尤为重要，如果产品CAD数据出现问题，会产生一系列的连锁问题，造成返工修正，费时费力，势必会增加企业成本，削弱企业的市场竞争力，所以高质量的产品数据是保证数字化产品开发顺利进行的基础！[1-3]。

2 数据质量概述

针对公司发动机存在的CAD数据问题，我们通过分析，主要存在3种典型问题：

●CAD数据信息不全

完整的设计，包括产品的几何形状和非尺寸参数（包括材料、规格、创建者、属性等）、命名规则、工艺信息等信息。

如果信息不全的数据一旦流到下游，造成影响时，就得浪费了大量的时间和精力去补充这些信息。

●CAD数据的质量無法保证

如果产品的设计模型质量不过关，导致后续的分模和加工编程无法顺利进行，需要花费大量时间去修复数据。例如被掩蔽空腔、微小的边、折叠面等。这些类似问题的修复成本随着产品设计开发过程进行，成本几何增长。

●设计数据无法安全重用

虽然所有的CAD数据都存储在PDM服务器中，但这些数据都没有规范性检查，甚至命名都不规范，无法保证所有的模型都是正确的模型，导致工程师无法快速查找到想要的CAD数据，也不敢冒然借用已有的产品CAD数据，主要因为更改借用产品CAD数据也比较困难，甚至更改借用产品CAD数据要花上比重新建模更长的时间。

3 关键技术实施

本文主要研究和应用ModelCHECK软件及二次开发实现对发动机产品CAD数据的规范及质量管控[4-5]。

3.1 ModelCHECK软件介绍

ModelCHECK是一个集成应用程序，在CAD软件内运行，它能检查到CAD模型中出现的CAD数据质量问题，并能够提供指导来帮助修复模型[4-5]。

ModelCHECK提供丰富的配置项，可配置有效的公司标准设计方法，促进标准设计方法的应用，从而在数据产生源头控制产品CAD数据质量，提高下游用户的有效使用，提高了数据的重用性;

3.2 检查项

经过充分调研和分析后，编制相应设计建模规范，并设定了35个检查项，总体可分为三类：

3.2.1 数据标准规范检查

主要对发动机产品CAD数据的命名、开始模板、属性、单位等做了严格的规定;对图纸内的字体格式、标准图框、符号等做了详尽的要求。图1示例了使用ModelCheck进行检查时，对于不符合数据标准规范的CAD数据报错。

3.2.2 数据几何质量检查

主要对模型的几何数据进行检查，包括细小面/微小边、自相交曲面、边间隙等，以微小边为例，微小边可能导致CAD数据转换中结构面丢失，对CAE分析结果造成偏差。图2示意了微小边问题。

3.2.3 数据设计方法检查

主要规范工程师的建模过程和模型发布的要求。确保工程师创建的模型标准化、规范化、统一化。主要检查：

●零件是否包含隐含特征、掩蔽特征等;

●装配是否包含装配特征、再生失败等。

●检查零件的发布数据是否为实体等;

●检查图纸视图是否超出边界等

图3示例了装配特征导致零件在单独打开时和装配状态不一致的问题。

3.3 检查流程

为了保证检查项的落地，我们结合PDM系统的特点，制定了检查流程， 在不影响发动机研发工程师的工作效率前题下，实现了依据发动机产品CAD数据成熟度的不同进行相应的质量检查，图4为业务检查流程。

流程规则说明：

●为避免ModelCHECK对模型进行重复频繁检查，ModelCHECK自动依据成熟度不同自动调用相应成熟度的检查规则。

●为确保所有进入PDM系统的数据都符合相应成熟度要求，在数据保存至PDM系统时，PDM系统会对数据进行检查，仅检查通过的数据才允许保存。

●为确保所有CAD数据进行了正确的成熟度检查，每次检查完成后，检查状态会记录在PDM系统内，发布流程不允许状态不一致的数据发起流程。

3.4 辅助工具

为了提高工程师工作效率，我们开发了一些辅助工具，以下为部分辅助工具：

3.4.1 调用工具

主要功能：提供一个成熟度选择界面，并依据用户的选择调用相应成熟度的ModelCHECK配置进行检查。图5为部分界面。

3.4.2 快速规范性修复工具

主要功能：提供基本的修复功能，主要针对一些基本的规范性，如图层、视图、开始模板等。

3.4.3 属性填写工具

主要功能：提供属性快速填写功能，替换默认的参数填写工具，提供下拉选项、以及填写规范性检测等丰富功能。图6为属性增加下拉选择示例。

4 结论

借助于ModelCHECK软件的CAD数据质量检查，并结合改造PDM系统增加数据准入机制，实现了发动机产品CAD数据质量检查及冻结的闭环管理，将获得了以下收益：

●提高了发动机产品CAD数据质量，为后续项目的改款或沿用提供了数据质量保证。

●在虚拟设计阶段能够及时、快速的检测出模型的错误并进行修改，最大限度的减少物理样机的投入，降低开发成本，缩短产品开发周期。

●建立了统一的规范化的、标准化的数据质量规范，提高协同设计的效率，从而提升了公司整体的设计水平。

据下游数据应用部门（CAE，模夹检具）反馈，均表示优化后的CAD数据对各自工作有不同程度的效率提升。依据反馈结果整理如表1。

参考文献：

[1]齐琳琳.浅谈Q-PLM在汽车行业的应用[J].科技视界，2015，No.156（33）：129.

[2]李广文，黄翔，李迎光，鲁泳.CAD装配模型质量的研究[J].中国制造业信息化，2004（01）：97-99.

[3]唐传胜，罗中先，戴跃洪.基于PLM的制造企业应用系统集成的研究[J].精密制造与自动化，2009（04）：6+48-50.

[4]邹伟，廖宏谊.零件参数化图库研究现状及发展趋势[J].机械制造，2009，47（3）：51-53.

[5]陈彦林，林源，邓博文.三维模型质量检查系统的研究与实践[J].火箭推进，2018，44（2）：88-94.