三维数字化条件下的三维下厂应用

　　1 引言

　　随着数字化技术和信息化技术的不断发展，制造业企业发展数字化及信息化制造成为必然趋势，20年前，制造业开展了轰轰烈烈的甩图板运动，逐步将二维图纸电子化，10年前三维设计软件开始登上历史舞台，转眼间，三维设计、三维数模、三维协同与三维工艺等等三维概念逐步崭露头角，更有一些行业佼佼者，从三维设计到三维制造的整个业务环节全程联通，随着三维软件的普及，三维理念的深入人心，制造业企业中推行数字化产品设计与制造已经成为设计、工程和制造企业管理创新方面的重要战略举措。

　　建立基于三维设计模型的数字化产品制造平台，打通从设计到制造的信息化之路，构建基于MBD(Model Based Definition)的三维产品设计和MBI(Model Based Instructions)的三维工艺和制造的一体化应用平台，实现产品从设计、工艺到制造的全生命周期信息化管理，并集成企业现有的PDM、ERP、DNC系统，实现一体化的、基于三维的管理设计、工艺、制造过程的产品研发和精益制造体系，已成为制造业信息化的又一趋势。

　　2 三维数字化产品设计

　　三维数字化设计制造使产品信息的描述和在各环节之间的传递，从传统模拟的、二维平面的模式向三维模式转变，被称为制造工程史上的一次重大革命。它避免了大量的三维二维转换工作，避免了大量的必须靠实物进行判别、评估和确认的工作。它可以预先精确的定义、模拟和优化产品，提前发现可能出现的错误，从而大大缩短研制周期、降低成本。在这个过程中，三维数字化设计是一切工作的源头，是要首先予以解决的问题。

　　MBD是一种介于三维的产品数字化定义技术，它面向产品三维模型对数字化信息进行完整描述，如：三维模型的尺寸、几何形状、公差的标注和产品非几何信息的标注(产品物理特征、制造特征、数据管理特征、状态特征的属性等)等。

　　美国制造工程师协会于2003年发布了“数字化产品定义数据实践ASME Y14.42-2003”，国际上几大主流CAD软件(CATIA、UG、PTC等)都支持ASME Y14.41标准。与此同时，波音公司也制订了自己的三维设计标准(BDS-600系列)，并与CATIA、Delimia等软件实现集成。另外，还有大量的二级软件供应商也在制订自己的三维设计标准。我国三维标注的国家标准《数字化产品定义数据通则》(GB/T24734)于2010年正式发布，但是，这些已发布的标准都比较宏观，与实际应用还有一段距离，国内企业还需要确定自身的应用模式，同时还要针对自身的应用形成一系列辅助规范，不能拿过来直接使用。

　　国内某企业以国标GB/T24734为总纲，以波音公司“显示空间元素的二维视图集合”方案为基调，以波音外包数据为参照，制订了一套符合自身特点的标注规范，初步解决三维产品定义问题。该企业三维标注规范的基本思路是在视图平面上进行标注，首先通过软件平台提供的视图管理器建立导引视图，然后根据导引视图在三维模型上进行详细标注，或者说利用视图管理器实现传统二维图的视图功能(包括各种剖视图)，同时又不破坏三维主模型。这样做的最大好处是实现了二维图纸到三维模型的平滑过渡，既实现了三维标注，又与现行规范差距最小，设计标注时既清晰又简洁，后续引用也很方便，设计员、工艺员、操作工人、检验员等都很容易接受，不会出现“二义性”。

　　有人问，这和传统的二维标注有多大区别呢?

　　有本质的区别，它解决了长期困扰大家的一个重大问题，即三维标注和模型一体的问题。以往由于三维标注问题没有解决，只能用Pro/E建三维模型，同时在AutoCAD中画二维图并标注尺寸，设计人员要分别维护三维模型和二维图，久而久之，二维图可以持续受控，三维模型就逐渐废弃。现在三维标注和模型成为一体，不需要针对三维模型和二维图之分别进行维护，三维模型和标注构成的产品数模可以直接进行仿真分析、工艺设计等应用，也不需要在对着二维图纸去下载三维模型使用。实践证明，这是目前最易理解、最宜食用的方法。
(本文不涉密)
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