殷志彤

隨著21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國在航天技術(shù)方面也取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，但是在航空制造業(yè)中，由于技術(shù)等問題的局限，還會(huì)存在著一些急需改進(jìn)的問題，例如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)上會(huì)存在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不一等問題，因此本文主要闡述了MBD技術(shù)的具體概念以及分析了在航空制造業(yè)中的具體應(yīng)用，從而在一定程度上使得航空技術(shù)的得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

對(duì)于目前的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造與設(shè)計(jì)來講，還主要是依靠2D圖方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)信息的表達(dá)和傳遞，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，全方位的3D設(shè)計(jì)環(huán)境已經(jīng)越來越普遍，與此同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)工廠的制造方法也在不斷的進(jìn)步，從而使得2D信息表示與3D數(shù)字化設(shè)計(jì)出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，因此在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)上應(yīng)該圍繞3D模型來進(jìn)行，進(jìn)而使得整個(gè)生產(chǎn)的過程中都采取相同的模式，因此，MBD技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展就顯得尤為重要。

MBD技術(shù)的具體概述

MBD技術(shù)的提出最早由于波音（Boeing）公司所開發(fā)出來的，并且實(shí)際投入到航空制造業(yè)中，在不斷的實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來，最早應(yīng)用于這項(xiàng)技術(shù)的是波音公司的B737客機(jī)，其主要的設(shè)計(jì)理念是以3D模型為主要的基礎(chǔ)，在2D圖紙輔助作用下實(shí)現(xiàn)知識(shí)信息的表達(dá)，在整個(gè)飛機(jī)的設(shè)計(jì)過程中MBD技術(shù)被應(yīng)用到了生產(chǎn)的各個(gè)階段。隨著MBD技術(shù)的逐漸成熟以及其具有的明顯優(yōu)點(diǎn)，各個(gè)公司也在逐漸開發(fā)與應(yīng)用中，而隨著MBD技術(shù)應(yīng)用與研究的日益廣泛，其技術(shù)發(fā)展得已經(jīng)相當(dāng)成熟，從而使航空制造業(yè)的技術(shù)得到了一定的發(fā)展，給相關(guān)制造業(yè)提供了大量的便利條件。

由此可以看出，MBD技術(shù)主要是在2D信息表達(dá)方式的基礎(chǔ)上而逐漸發(fā)展的，從而形成了3D數(shù)字化模型，取代了2D工程圖的應(yīng)用，使得3D MBD模型應(yīng)用于產(chǎn)品制造的各個(gè)階段中。

MBD技術(shù)應(yīng)用基本要求

MBD技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于MBD技術(shù)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)，要想將此技術(shù)貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)周期的各個(gè)階段，就要對(duì)生產(chǎn)周期中的各個(gè)角色單位進(jìn)行一定的統(tǒng)籌，從MBD技術(shù)的具體設(shè)計(jì)到后續(xù)的各個(gè)制造部門進(jìn)行合理的應(yīng)用與實(shí)施，再到根據(jù)技術(shù)的設(shè)計(jì)理念準(zhǔn)確地進(jìn)行制造、加工與裝配等，這一系列的環(huán)節(jié)都是由不同的部門來完成的，要想將最初MBD的設(shè)計(jì)理念貫穿于整個(gè)應(yīng)用與生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)相關(guān)的單位之間就要進(jìn)行密切的溝通與相互的協(xié)調(diào)。因此，可以讓對(duì)MBD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員參加對(duì)工廠將其工藝方案融人自身技術(shù)的環(huán)節(jié)，從而將MBD設(shè)計(jì)合理地融到工廠的生產(chǎn)工藝中。除此之外，還需要對(duì)各個(gè)單位生產(chǎn)的具體任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)部門制造與設(shè)計(jì)上的高度統(tǒng)一性，在這里還需要注意的是對(duì)于航空制造的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的制造上來講具有一定的獨(dú)特性，那么對(duì)于其本身的一些零部件結(jié)構(gòu)形式應(yīng)該有獨(dú)特的規(guī)范，那么就不適用于現(xiàn)有的通用標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)就可以針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的特點(diǎn)，參照國際上一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以及有機(jī)地結(jié)合GB/T24734，進(jìn)而制定出適用于典型零部件的MBD行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

MBD技術(shù)3D模型內(nèi)容。由于MBD技術(shù)是在2D模型的基礎(chǔ)上所發(fā)展出來的，那么其主要的技術(shù)不僅包括原來的2D模型所表示的一切信息，還針對(duì)PLM特點(diǎn)，使所有的知識(shí)信息進(jìn)行有機(jī)地融合起來，從而形成一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)。因此，對(duì)于3D MBD模型來講，其本身內(nèi)部的數(shù)據(jù)集的核心是3D模型，進(jìn)而將3D MBD模型貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，從而構(gòu)成了MBD模型所包含的信息面十分廣泛、而且內(nèi)部的知識(shí)信息量十分大的特點(diǎn)。

而3D模型本身主要由實(shí)體幾何特征、輔助幾何特征以及知識(shí)信息所組成，其中的知識(shí)信息主要是指通過MBD技術(shù)來表示尺寸、公差、技術(shù)要求等一些具體的知識(shí)信息，屬性信息主要表達(dá)的是不同特征的產(chǎn)品所需要的一些不可見尺寸和注釋等具體信息。

MBD技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中的具體應(yīng)用

基于視圖的標(biāo)注信息管理。3D數(shù)字化模型實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品信息的管理主要是通過圖層（Laver）、引用集（component）以及組（Gmup）等方法來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于模型中的一些具體特征可以通過使用圖層的方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)各種特征信息的分類；而對(duì)于相同類型的模型信息就可以通過引用集或組方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的管理，對(duì)于模型內(nèi)部的各種信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理，其主要目的就是使信息表達(dá)得更加明確以及在一定程度上對(duì)各種信息的查找與閱覽帶來了較大的方便。

3D MBD模型內(nèi)的3D標(biāo)注信息對(duì)于整個(gè)模型來講是十分重要的，它本身的功能不僅僅是為了對(duì)3D MBD模型內(nèi)的一些具體信息進(jìn)行全方面的表達(dá)，而且期間所表達(dá)的內(nèi)容還覆蓋了對(duì)整個(gè)模型的設(shè)計(jì)以及制造等各個(gè)細(xì)節(jié)的信息，因此要對(duì)3D標(biāo)注信息進(jìn)行合理的管理，以確保對(duì)模型內(nèi)的一些重要信息進(jìn)行傳遞。而對(duì)于3D 標(biāo)注信息的管理上，應(yīng)該主要關(guān)注對(duì)知識(shí)信息的表達(dá)以及領(lǐng)域的使用，這是由于MBD模型在整個(gè)生產(chǎn)的過程中是唯一的信息載體，在取代了傳統(tǒng)的2D圖紙后，就要求要對(duì)原來2D圖紙內(nèi)設(shè)計(jì)的信息進(jìn)行良好的傳遞，同時(shí)還要方便相關(guān)設(shè)計(jì)人員與工藝人員的查看與使用，那么就可以通過基于視圖的標(biāo)注信息（Definition Based Model Views—DBMV）的管理方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)3D標(biāo)注信息的良好與高效的管理。

標(biāo)注信息與特征的互聯(lián)性。在以MBD技術(shù)為基礎(chǔ)的3D數(shù)字化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)將知識(shí)信息與3D模型之間有機(jī)地結(jié)合，從而使兩者成為一個(gè)有機(jī)的整體。在3D模型中可以對(duì)所標(biāo)注的任何信息進(jìn)行直觀上的反映，從而便于相關(guān)人員的查看與使用，同時(shí)，通過MBD技術(shù)可以形成一種互聯(lián)機(jī)制，通過這種機(jī)制可以很好地使得3D模型特征信息與標(biāo)注信息聯(lián)系在一起，形成相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。因此相關(guān)人員在查看3D模型的某一特征時(shí)，會(huì)有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)注信息來幫助相關(guān)人員更好地理解模型的一些相關(guān)信息，而在相關(guān)人員查看某一標(biāo)注信息時(shí)就會(huì)將3D模型中相對(duì)應(yīng)的3D特征直觀地表現(xiàn)出來。由此可以看出，MBD技術(shù)的主要功能之一在與通過利用3D MBD模型將標(biāo)注信息和知識(shí)特征信息有機(jī)地結(jié)合在了一起，從而形成一種相互的關(guān)聯(lián)機(jī)制。

標(biāo)注信息的簡(jiǎn)化。MBD技術(shù)應(yīng)用取代了傳統(tǒng)的對(duì)信息的表達(dá)方式，從而采用了一種全新的知識(shí)傳遞以及表達(dá)的方式，在對(duì)產(chǎn)品的加工制造上來講，3D模型是整個(gè)制造與加工過程中唯一的數(shù)據(jù)源，而且其數(shù)據(jù)源具有十分準(zhǔn)確的特點(diǎn)，因此，利用MBD 3D模型可以對(duì)模型尺寸進(jìn)而直觀的讀取，并且可以自動(dòng)生成刀位軌跡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加工程序的自動(dòng)化，根據(jù)MBD技術(shù)的這一特點(diǎn)可以在加工的設(shè)計(jì)過程中，可以無需按照航標(biāo)要求的一般公差尺寸信息進(jìn)行一定的標(biāo)注，通過對(duì)一些需要明確的相關(guān)信息根據(jù)航標(biāo)公差要求進(jìn)行詳細(xì)的3D標(biāo)注，也可以同樣達(dá)到確定關(guān)鍵重要尺寸的目的。這種對(duì)信息標(biāo)注的方式大大方便了相關(guān)人員對(duì)信息進(jìn)行標(biāo)注的工作，在節(jié)省了大量的人力與物力的基礎(chǔ)上，還可以提高對(duì)信息進(jìn)行標(biāo)注的效率，進(jìn)而在一定程度上也為產(chǎn)品一些后續(xù)的加工、制造環(huán)節(jié)帶來了很大的便利，進(jìn)而創(chuàng)造了一個(gè)很好的生產(chǎn)條件。

總而言之，在航空制造業(yè)中，MBD技術(shù)貫穿與產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)生命周期，改變了傳統(tǒng)的利用2D圖方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)信息的表達(dá)和傳遞的方法，將3D模型應(yīng)用于整個(gè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程，實(shí)現(xiàn)了利用MBD技術(shù)與3D模型緊密結(jié)合的方式來使整個(gè)加工、制造環(huán)節(jié)更加簡(jiǎn)便化，同時(shí)對(duì)制造的相關(guān)信息也實(shí)現(xiàn)了更加直觀、更加方便的查閱與了解。因此MBD技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于航空制造業(yè)來講是十分重要的，也必將會(huì)在未來的發(fā)展中引起更多相關(guān)人士的關(guān)注。

（作者單位：中國社會(huì)科學(xué)院研究生院）