协同的全三维关联设计关键技术

发布时间：2016-03-04 www.cechina.cn

　　面对现代制造业高质量、高效率的研制需求，采用先进的计算机设计技术，提高研制质量和研制效率非常必要。目前，在传统产品设计过程中，一方面仍然采用三维数模加二维图纸的设计模式，既不能保证设计数据的关联性，又增加了设计更改的工作量;另一方面，上游总体和结构系统和制造部门不能做到并行设计，降低了设计效率。
　　协同研制模式要求设计人员从方案阶段就考虑到全生命周期内因素，并强调各专业间的协同工作，使后续可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，最大限度地减少设计反复，缩短生产准备和制造时间。国际领先的产品创新团队波音787采用基于协同的关联设计技术，实现了产品的全球协同研制，取得了令人瞩目的成就。研究全三维关联设计技术，通过先进的信息化设计手段确保数据传递的链接状态正确，对提高产品研制效率和质量具有十分重要的意义。
　　1 关联设计的内涵
　　传统的设计模式下，三维模型设计需要二维图纸的辅助，不能直接使用产品的三维模型表达所有设计、制造等信息。同时，由于缺乏有效地关联设计规范体系和数字化平台，不能实现零组件之间的关联、自动更新以及制造材料清单的自动生成等，一定程度上制约了设计效率的提高。
　　关联设计技术是以实现产品面向制造的三维数字样机需求为牵引，运用集成产品开发团队(IPT)模式，以设计资源和知识工程库为基础，以构建数字化协同设计平台环境为核心，固化应用三维协同设计和精益管理流程，实现基于模型的设计(MBD)数据及其上下文关系实现设计与工艺应用数据传递，完善结构设计流程、并行协同数据预发放流程、数据状态控制流程及方法等流程体系制定和优化。
　　2 关键技术
　　2.1 基础资源设计技术
　　产品系统组成复杂，结构、机构、仪器、电缆、管路安装设计工作量极大，需要调用大量的材料、设备成品件、电接插件、安装支座、紧固件等基础资源。基于可关联驱动的基础资源库技术的应用作为提高设计效率的重要手段，可将重复建模、重复建材料的工作大幅度降低，实现资源有效共享和快速设计。
　　资源库包括紧固件库、模型库、技术文件、设计模板等多个方面。资源库的主要研究内容包括顶层规划、标准产品结构创建、参数化建模等。工作流程包括了从技术文件准备，到具体模型的种类、材料属性、规格，再到建模的规则等，涵盖了可满足工程需求的各个方面信息。
　　在具体资源库设计过程中，应采用参数化建模的方法，该方法具有建模过程简易，支持关联设计，便于维护使用。基本过程包括：模型几何创建、设计参数、关联驱动、编辑设计表、定义属性、系列演化、入库、控制。资源库设计技术可提高三维设计的效率，同时也是建设数字化协同设计平台的基础支撑，对于缩短型号的研制周期将起到极大地促进作用。
　　2.3.6 模型下厂发放
　　三维模型下厂技术状态控制为制造业公认的难题，为了实现设计模型下厂发放版本有效管理，应对每个三维模型设计“三维模型数据发放通知单”随三维模型一同发放，该通知单上注明模型的零件号，名称，版次，另外按照企业质量管理规范进行签字确认，一般零件的发放通知单上应由设计员提出，经过设计组长校对，设计主任审核，制造部门会签，标准化部门审查，项目技术负责人批准后交给构型管理人员发放。
　　2.3.7 设计变更和构型管理
　　三维模型下厂后，如需要对设计信息进行变更，则需要进行模型升版，需要发放新的“三维模型数据发放通知单”，通知单上注明概括性的变更内容，具体的变更信息应在模型中定义。构型管理人员对设计基线和变更情况进行汇总和管理并与制造部门保持实时协调，确保设计更改闭环。
　　3 结束语
　　全三维关联设计技术的应用使产品设计彻底摆脱了绘制二维工程图或者二维图、三维模型结合使用，导致反复更改引起的繁琐劳动。三维关联设计将三维模型作为唯一数据源，极大地节约了设计成本、提高了设计效率。通过在产品设计中的深入应用，可以得出：全三维关联设计技术可极大提高产品设计的质量和效率，对于推动制造业的数字化应用水平具有重要意义。