《MBD數(shù)字化制造》課件 花海燕 第3-5章 基于模型的機加工藝設(shè)計技術(shù)；基于模型的協(xié)同工藝設(shè)計技術(shù)；基于模型的裝配工藝設(shè)計仿真技術(shù)

第三章基于模型的機加工藝設(shè)計技術(shù)目錄3.1.基于MBD的工藝設(shè)計特點3.2.參數(shù)化驅(qū)動的MBD模型生成與轉(zhuǎn)換3.3.基于混合圖與尺寸式的工序尺寸計算方法

3.4.工序MBD模型的參數(shù)化驅(qū)動生成方法3.5.典型零件三維工藝設(shè)計實例CONTENTS3.1.1MBD模型的定義MBD技術(shù)即基于模型的定義技術(shù)，模型專指三維建模環(huán)境下的幾何模型，是一種針對產(chǎn)品的全新數(shù)字化定義的技術(shù)，它包含生產(chǎn)產(chǎn)品的幾何信息與非幾何信息，完整清晰的表述了幾何模型零件的生產(chǎn)尺寸、公差和加工過程等工藝信息，MBD模型的數(shù)據(jù)信息如圖3-1所示。圖3-1MBD模型的數(shù)據(jù)信息在全三維工藝設(shè)計系統(tǒng)中，大概可以將MBD模型分為以下幾種：（1）設(shè)計MBD模型。（2）毛坯MBD模型（3）工藝MBD模型。（4）工序MBD模型。3.1.1MBD模型的定義3.1.2工序MBD模型建模方法工序MBD模型旨在反映零件從毛坯模型到設(shè)計模型的中間狀態(tài)。一個零件的加工過程是一系列的工序模型演變的過程，每個工序模型是上個工序模型的輸出，并且是下一個工序模型的輸入。一個工序模型對應(yīng)一道工序，也可以按照換刀次數(shù)來定義工序模型，也可以根據(jù)特征識別結(jié)果后的加工特征綜合考慮按照工藝路線確定工序模型的數(shù)量。對于多功能數(shù)控機床來說，可以選擇一個工序模型多個工序，其難點在于夾具的設(shè)計。3.1.2.2工藝結(jié)構(gòu)化設(shè)計三維MBD工序模型包含了工藝設(shè)計模型、尺寸標(biāo)注、注釋、屬性等指導(dǎo)加工生產(chǎn)的工藝信息?；贛BD的工序模型可以清晰的表達(dá)用于加工的本道工序詳細(xì)內(nèi)容并且可以用于數(shù)控編程和加工仿真。工序模型由工序的幾何模型、加工特征的工序信息、工步信息組成，用公式表示工序模型如下：（1）正向生成法（去除材料法）：就是直接引用毛坯模型，通過NX建模工具從毛坯模型按加工順序逐步去除幾何特征域，直至得到最后一步工序模型，從而形成成品零件模型的建模方法，如圖3-3所示。圖3-3工序模型建模方法（虛線為正向，實線為反向）

正向生成法符合實際生產(chǎn)加工過程，其缺點是工作量大、通用性差、設(shè)計效率低[9]，工藝設(shè)計人員需要詳細(xì)計算出每道工序的加工余量與上一道工序模型做布爾差運算。（2）逆向生成法（添加材料法）

就是直接引用零件設(shè)計模型的三維幾何模型作為最后一道工序模型的幾何形體，再由最后一道工序模型通過NX建模工具按加工路線的逆序采用添加幾何域的方法對下一道工序模型的特征進(jìn)行還原，得到下一道工序模型的三維模型，按同樣的方法步驟進(jìn)行下去，直至最后形成毛坯模型的形狀，

逆向生成法采用的是抑制產(chǎn)品特征的方法進(jìn)行建模，其利用設(shè)計模型的特征進(jìn)行建模，減少了工藝人員的建模工作量，并保證了工序模型的設(shè)計結(jié)果與零件的制造過程、結(jié)構(gòu)設(shè)計保持了一致性，操作簡單并且模型準(zhǔn)確，關(guān)鍵在于保證設(shè)計工序模型時符合特征加工順序。(3）雙向生成法（混合法）：就是通過直接引用最后一道工序模型，按加工路線的逆序通過添加材料法創(chuàng)建每道工序?qū)?yīng)的工序模型，同時也能按照加工順序，直接引用零件的毛坯模型，通過去除材料法創(chuàng)建對應(yīng)的工序模型，通過從兩頭向中間的建模方法來創(chuàng)建零件的各個工序模型，3.1.2.3工藝結(jié)構(gòu)樹與MBD工藝模型的關(guān)聯(lián)圖3-4工藝結(jié)構(gòu)樹與MBD工藝模型的關(guān)聯(lián)3.1.3工藝MBD模型設(shè)計流程圖3-5基于MBD的零件工藝模型設(shè)計流程3.2參數(shù)化驅(qū)動的MBD模型生成與轉(zhuǎn)換本文將介紹一種參數(shù)化驅(qū)動的工序MBD模型自動生成技術(shù)，并結(jié)合三維工藝設(shè)計系統(tǒng)，推導(dǎo)MBD模型所體現(xiàn)的驅(qū)動參數(shù)值，設(shè)計尺寸、加工余量等關(guān)聯(lián)關(guān)系的計算流程。3.2.1設(shè)計尺寸與特征參數(shù)關(guān)系（1）設(shè)計尺寸與尺寸鏈設(shè)計尺寸也稱工程尺寸，是零件在表面設(shè)計（或加工）完成后，在圖中標(biāo)注或者非標(biāo)注的尺寸，包括各類尺寸信息包含基本尺寸，公差等。尺寸鏈中的每一個尺寸，它可以是長度或角度，稱為環(huán)。所謂封閉環(huán)是指零件在加工或裝配過程中最后形成的一環(huán)，組成環(huán)是尺寸鏈中對封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。封閉環(huán)的大小是由組成環(huán)間接保證的，也就是說封閉環(huán)是通過其它工序尺寸的精度而得到保證，具有間接性。封閉環(huán)應(yīng)為公差等級要求最低的環(huán)，一般在零件圖上不進(jìn)行標(biāo)注，以免引起加工混亂。變動會引起封閉環(huán)同向變動的組成環(huán)為增環(huán)，變動會引起封閉環(huán)反向變動的組成環(huán)為減環(huán)圖3-6套類零件尺寸圖3-7尺寸鏈（2）尺寸鏈中各參數(shù)關(guān)系尺寸鏈中各組成尺寸信息包含尺寸，精度和工藝信息等。尺寸首尾相連接形成一個封閉圖形。這是尺寸鏈中的主要特性。一個尺寸鏈只有一個封閉環(huán)。尺寸鏈中一定有增環(huán)，可以沒有減環(huán)。當(dāng)圖中軸向有n個面的幾何要素時，為完整說明工程意圖，應(yīng)該標(biāo)注n-1個尺寸，唯一確定這組參數(shù)變量。直線尺寸鏈計算方法是一種常用的尺寸鏈計算法，其封閉環(huán)的基本尺寸、精度和公差等與標(biāo)注尺寸關(guān)聯(lián)關(guān)系可用下式表達(dá)：【3-1】如圖3-8所示零件。當(dāng)設(shè)計尺寸標(biāo)為基本尺寸和精度時，在軸向形成兩個基本尺寸鏈，求封閉環(huán)的尺寸。假設(shè)圖中尺寸數(shù)值如下：圖3-8套類零件標(biāo)注為基本尺寸加精度圖3-9參數(shù)化設(shè)計自動計算封閉尺寸3.2.2基于特征的參數(shù)化設(shè)計基于特征的參數(shù)化設(shè)計(ParametricDesign)是指通過建立起一個用一組參數(shù)來表示或約定零件模型特征尺寸關(guān)系的參數(shù)化模型，只要調(diào)整或改變該組參數(shù)中的一個或多個參數(shù)值，就將自動改變所有相關(guān)的特征尺寸，從而修改和控制模型所有特征的幾何形狀，自動實現(xiàn)零件的精確三維造型。簡單來說，如果將幾何信息分成自變量和目標(biāo)變量，參數(shù)化設(shè)計則是用一個函數(shù)來設(shè)計他們之間的關(guān)系，不同函數(shù)則代表不同的設(shè)計方案?！纠?-2】如圖3-10所示，零件軸向有五個面幾何位置要素，則標(biāo)注四個自變量AB、AC、CD、AE，兩種標(biāo)注方案的設(shè)計尺寸如何建立其設(shè)計尺寸矩陣。圖3-10套類零件標(biāo)注不同標(biāo)注方案3.2.3不同標(biāo)注原則的實體尺寸換算（1）中差尺寸中差模型是指尺寸公差均為等雙向公差的三維模型[20]，以公差帶的中值作為約束條件進(jìn)行加工，可得到與結(jié)果尺寸最接近的尺寸，加工出的零件誤差能達(dá)到最小。中差模型的實體名義尺寸即為理想的MBD工藝模型實體尺寸值，可以以中差模型的實體名義尺寸作為依據(jù)得到零件的加工參數(shù)，進(jìn)行刀位軌跡的生成，采用中差模型作為零件設(shè)計制造的依據(jù)可以更加精確地實現(xiàn)數(shù)控加工，有效提高加工精度[21]。（2）最大實體尺寸最大實體尺寸（MMS）是指在尺寸公差范圍內(nèi)，且占有材料最多時的尺寸，它是在最大實體狀態(tài)下的極限尺寸，用dM(軸)，DM（孔）表示中差模型和最大實體模型可以根據(jù)上述公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，具體轉(zhuǎn)化流程在很多文獻(xiàn)中都有提及[3，18]，在這里就不贅述了。對【例3-2】里的模型轉(zhuǎn)換結(jié)果如下：（1）一般標(biāo)注

（2）中差標(biāo)注

（3）最大實體標(biāo)注3.3基于混合圖與尺寸式的工序尺寸計算方法本小節(jié)內(nèi)容采用統(tǒng)一的一個例子【例3-3】來解釋概念和各種尺寸之間的關(guān)系。用一個零件的加工工藝過程，來建立尺寸的計算過程、方法和應(yīng)用?！纠?-3】如圖3-12所示為一軸套類零件，其軸向從左到右由順序編號為A、B、C、D、E的五個幾何表面構(gòu)成。其軸向面的加工工藝過程（忽略徑向面加工步驟）如下。①工序5以A面定位，粗車E、D、C、B面。②工序10以C面定位，精車E、D面。③工序15以D面定位，精車C、A面。再以A面定位，精車B面。④工序20以D面定位靠火花磨端面C。⑤工序25以C面定位靠火花磨端面D。圖3-12軸套類零件3.3.1相關(guān)概念及表示法3.3.1.1字母代號和加工方向零件在加工過程中，將零件同一個方向的各表面嚴(yán)格按照字母順序編號，即為字母代號，用A，B，C……編號，如圖所示。加工方向與字母順序號方向相同的，為正向，用“+”表示，比如圖中的A、B、C面；方向相反的為負(fù)向，用“-”表示，比如圖中的D、E面。（1）繪制頂點

（2）加入設(shè)計尺寸

（3）加入工序尺寸圖3-13混合圖的按步驟繪制過程

從該圖可以清晰地看出，各加工表面的加工工藝順序、加工基準(zhǔn)、加工次數(shù)以及加工工藝代號,包含了全部加工工藝過程及其設(shè)計尺寸、工序尺寸、余量信息，可以全方位地反映出零件的完整加工工藝過程。（2）從鄰接矩陣查找。與此相對應(yīng)，從鄰接矩陣A中找出設(shè)計尺寸或余量加工工藝過程圖的查找流程如圖3-12所示。圖3-14設(shè)計尺寸或余量子圖的查找流程圖[18]3.3.3.2工藝尺寸式和工序尺寸式的建立和應(yīng)用（1）尺寸式的建立前節(jié)3.3.3.1中通過尺寸查找過程得到的尺寸向量式，可以把各表面所有的設(shè)計尺寸，余量和工序尺寸得到的向量式形成尺寸式組，前例中所有的設(shè)計尺寸，余量和工序尺寸的尺寸式組設(shè)計尺寸向量式組：余量向量式組：（3-18）（3-19）工序尺寸向量式組：（2）尺寸式的應(yīng)用工藝尺寸式可以用來計算設(shè)計尺寸或余量的尺寸公差，進(jìn)而確定相關(guān)工序尺寸的公差，并通過上面的向量式組建立關(guān)系，公式的正負(fù)號規(guī)定與前面規(guī)定一致。尺寸公差：3.4工序MBD模型的參數(shù)化驅(qū)動生成方法用三維工序模型，即工序MBD模型，替代二維工序圖，這是全三維數(shù)字化工藝設(shè)計的基本要求。在前節(jié)3.2我們解決了設(shè)計尺寸的參數(shù)化生成方法，因此還需建立表面加工余量與驅(qū)動參數(shù)即自變量的關(guān)系式，找到計算每道工序?qū)?yīng)驅(qū)動參數(shù)值的方法，并結(jié)合工藝尺寸式計算得到加工余量，從而實現(xiàn)工序MBD模型的自動參數(shù)驅(qū)動生成。3.4.1加工余量與特征參數(shù)關(guān)系3.4.2.1工序MBD模型參數(shù)驅(qū)動流程工序MBD模型參數(shù)化驅(qū)動需要將工藝過程的幾何信息和非幾何信息編制成各種數(shù)據(jù)集，然后建立各種集合的關(guān)聯(lián)關(guān)系，計算的過程按下述步驟進(jìn)行：（1）設(shè)計MBD模型向工藝MBD模型轉(zhuǎn)變（2）工藝MBD模型驅(qū)動生成工序MBD模型工藝MBD模型和工序MBD模型兩者的主要差別如下：

①在三維工藝設(shè)計系統(tǒng)端建立起按工序、工步、工序尺寸組織的工藝過程，工序尺寸用零件基準(zhǔn)表面與加工表面字母代號表示，需要建立驅(qū)動參數(shù)及其與該加工表面工序余量之間的變化關(guān)系。

②工序MBD模型是在工藝MBD模型中增加缺少標(biāo)注的工序尺寸，用尺寸式法完成計算，并定制具有每道工序特定顯示視角與工序尺寸的工序視圖，每個視圖只展示和體現(xiàn)本道工序加工完成后的結(jié)構(gòu)特征、形狀尺寸和公差要求等技術(shù)狀態(tài)。圖3-15給出了三種MBD模型的轉(zhuǎn)變過程。圖3-15三種MBD模型的轉(zhuǎn)變過程3.4.2.2工序MBD模型參數(shù)驅(qū)動計算過程計算流程圖如下：假設(shè)某零件有p個特征驅(qū)動參數(shù)為計算其m道工序中第i道工步對應(yīng)的一組驅(qū)動參數(shù)值及其工序MBD模型生成算法，如圖3-16所示。3.4.3工序MBD模型的參數(shù)驅(qū)動生成實例圖3-17軸套類零件以工序尺寸為例，邊集可以從鄰接矩陣中獲取邊集E，

鄰接矩陣：工序尺寸編號集（1）毛坯MBD模型

（2）第5道工序MBD模型

（3）第10道工序MBD模型

（4）第15道工序MBD模型（5）第20道工序MBD模型

（6）第25道工序MBD模型圖3-18最終驅(qū)動生成的毛坯及各工序MBD模型3.5典型零件三維工藝設(shè)計實例3.5.1軸類零件MBD工藝設(shè)計實例3.5.1.1磨床主軸（1）案例背景：磨床主軸材料為45號鋼，該零件需要與其他零件嵌合，故要求表面質(zhì)量較高。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-19所示。圖3-19軸類零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-20軸類零件三維圖及全三維標(biāo)注

（4）三維標(biāo)注步驟圖3-21為標(biāo)注表面粗糙度、特征控制框、基準(zhǔn)特征符號的選項。圖3-21三維標(biāo)注菜單欄

圖3-22（a）、（b）、（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-22三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖（6）逆向建模過程圖3-24逆向建模（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-25所示3.5.1.2偏心軸圖3-25飛輪零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-26飛輪零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）三維標(biāo)注步驟圖3-27（a）、（b）、（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-27三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-28關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（6）逆向建模過程圖3-29逆向建模3.5.1.3細(xì)長軸（1）案例背景：細(xì)長軸材料為GCr15號鋼，要求熱處理回火后硬度為60~65HRC。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-30所示。圖3-30

細(xì)長軸零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-31

細(xì)長軸零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-32關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（5）逆向建模過程圖3-33逆向建模3.5.1.4花鍵軸（1）案例背景軸類零件是一種常見的機械零件，支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。（2）幾何特征及基本尺寸花鍵軸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-34所示。圖3-34軸承盤零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-35軸承盤零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-36關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（5）逆向建模過程圖3-37逆向整體截圖3.5.2套類零件MBD工藝設(shè)計實例3.5.2.1襯套（1）案例背景：1）該零件內(nèi)孔是基準(zhǔn)，尺寸精度和表面質(zhì)量要求都很高，孔壁又較薄。在精鏜時，用專用夾具以外圓定位，用螺母壓蓋軸向壓在

φ130mm端面上，使夾緊力為軸向作用，以避免內(nèi)孔的變形。2)為保證襯套上各端面的垂直度、外圓與內(nèi)孔的同軸度，應(yīng)把工件安裝在心軸上，以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，磨削外圓和端面。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-38所示。圖3-38

襯套零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-39襯套零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）三維標(biāo)注步驟圖3-40（a）（b）（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-40

三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-41關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（6）逆向建模過程圖3-41

逆向建模3.5.2.2擋套（1）案例背景：擋套材料為45號鋼，該零件需要與其他零件嵌合，故要求表面質(zhì)量較高。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-42所示。圖3-39

擋套零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-43擋套零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）三維標(biāo)注步驟圖3-44（a）（b）（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖3-44

三維標(biāo)注設(shè)置表圖（a）

圖（b）

圖（c）（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖（6）逆向建模過程圖3-46

逆向建模3.5.2.3長薄壁套筒（1）案例背景：薄壁套筒材料為45號鋼，該套筒壁長且薄，內(nèi)孔需要求表面質(zhì)量較高。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-47所示。圖3-47

薄壁套筒零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-48

薄壁套筒零件三維圖及全三維標(biāo)注

（4）三維標(biāo)注步驟圖3-49（a）（b）（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-49

三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-50關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架

（6）逆向建模過程圖3-51

逆向建模3.5.3盤類零件MBD工藝設(shè)計實例3.5.3.1飛輪（1）案例背景：飛輪材料為HT200，飛輪為鑄件，在加工時應(yīng)照顧各部加工余量，避免加工后造成壁厚不均勻，如果鑄件毛坯質(zhì)量較差，應(yīng)增加劃線工序。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-52所示。圖3-52飛輪零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-53飛輪零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）三維標(biāo)注步驟圖3-54（a）（b）（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框。圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-54

三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-55關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架

（6）逆向建模過程圖3-56

逆向建模3.5.3.2端蓋（1）案例背景：端蓋材料為45號鋼，該端蓋需要與其他零件嵌合，故要求表面質(zhì)量較高。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-57所示。圖3-57端蓋零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-58

端蓋零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）三維標(biāo)注步驟圖3-59（a）（b）（c）分別為表面粗糙度、基準(zhǔn)特征符號、特征控制框的設(shè)置框圖（a）

圖（b）

圖（c）圖3-59三維標(biāo)注設(shè)置表（5）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-60關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（6）逆向建模過程圖3-61逆向建模3.5.3.3壓蓋（1）案例背景：壓蓋材料為45號鋼，要求保持一定的同軸度公差。（2）幾何特征及基本尺寸零件三維圖及基本尺寸三維標(biāo)注如圖3-62所示圖3-62壓蓋零件三維圖及基本尺寸標(biāo)注（3）形位公差圖3-63壓蓋零件三維圖及全三維標(biāo)注（4）設(shè)計模型與工序模型關(guān)聯(lián)的框架圖圖3-64關(guān)聯(lián)設(shè)計模型與關(guān)聯(lián)工序模型框架（5）逆向建模過程圖3-65逆向建模3.6課后實踐：MBD工序模型構(gòu)建習(xí)題3.1軸承座的MBD工序模型構(gòu)建。習(xí)題3.2法蘭盤的MBD工序模型構(gòu)建。習(xí)題3.3套筒的MBD工序模型構(gòu)建。THANKS第四章基于模型的協(xié)同工藝設(shè)計技術(shù)目錄4.1基于MBD的工藝設(shè)計系統(tǒng)4.2復(fù)雜產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的組織標(biāo)題4.3并行協(xié)同設(shè)計流程4.4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整(裝配單元劃分)4.5協(xié)同工藝流程設(shè)計4.6確定產(chǎn)品交付技術(shù)狀態(tài)(中間件模型建立)4.7工裝技術(shù)條件(定位計劃)制定4.8協(xié)同工藝設(shè)計實例CONTENTS4.1.1工藝方案策劃工藝策劃：對產(chǎn)品制造過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成指令性工藝信息或文件。工藝策劃的主要內(nèi)容包括以下五個方面：裝配單元的劃分：對產(chǎn)品進(jìn)行裝配單元的劃分，將產(chǎn)品拆分成若干個相對獨立的裝配單元，以便于后續(xù)的裝配工作零部件的裝配順序：工藝策劃需要明確主要零部件的裝配順序，以確保產(chǎn)品裝配的順利進(jìn)行零部件的裝配基準(zhǔn)及定位方法：工藝策劃需要確定主要零部件的裝配基準(zhǔn)和定位方法，以確保產(chǎn)品裝配的精度工序的安排：工藝策劃需要合理安排工序，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率零部件的交付技術(shù)狀態(tài)：工藝策劃需要明確零部件的交付技術(shù)狀態(tài)，以確保產(chǎn)品裝配質(zhì)量和生產(chǎn)效率4.1.1工藝方案策劃數(shù)字化工藝策劃：在MBD技術(shù)條件下，工藝策劃工作及其全過程需要在工藝設(shè)計與管理平臺的支持下進(jìn)行與完成。具體形式取決于不同的裝配工藝策劃內(nèi)容，包括但不限于以下幾種：BOM結(jié)構(gòu)形式：通過物料清單（BOM）結(jié)構(gòu)展示工藝策劃過程中零部件的組成及其關(guān)系，便于工藝人員管理零部件BOP結(jié)構(gòu)形式：通過工藝清單（BOP）結(jié)構(gòu)展示工藝策劃過程中的工藝步驟及其關(guān)系，便于工藝人員管理工藝過程MBD數(shù)據(jù)模型：通過MBD數(shù)據(jù)模型展示工藝策劃過程中的三維模型及其關(guān)聯(lián)信息，便于工藝人員查看和操作三維模型數(shù)字關(guān)聯(lián)圖表：通過數(shù)字關(guān)聯(lián)圖表展示工藝策劃過程中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，便于工藝人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化電子文檔形式：通過電子文檔形式展示工藝策劃過程中的文檔信息，便于工藝人員編輯和查閱文檔4.1.2工藝設(shè)計過程仿真數(shù)字化虛擬制造技術(shù)中工藝過程仿真為核心技術(shù)，通過先進(jìn)的數(shù)字化工藝仿真系統(tǒng)，構(gòu)建了一個高度仿真的工藝系統(tǒng)模型在虛擬化、可視化的環(huán)境中精確模擬實際的制造環(huán)境及其工藝流程，涵蓋從原材料處理到最終產(chǎn)品裝配的全過程，對產(chǎn)品的制造過程和系統(tǒng)進(jìn)行全面的預(yù)測和評估

產(chǎn)品數(shù)字化虛擬裝配過程的設(shè)計包括以下幾個方面：裝配順序的生成和優(yōu)化。利用模擬軟件對產(chǎn)品部件進(jìn)行裝配過程定義，確定部件所屬各零組件的裝配順序，確保每個部件在裝配過程中的位置和方向都正確無誤裝配路徑規(guī)劃和優(yōu)化。模擬工廠現(xiàn)有裝配條件和工段安排，進(jìn)行裝配路徑的調(diào)整和優(yōu)化，確保裝配過程符合實際生產(chǎn)環(huán)境裝配過程仿真模擬。在數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)中進(jìn)行裝配過程仿真，利用人機工程等技術(shù)，確定裝配過程的可操作性和合理性，解決數(shù)字化產(chǎn)品MBD模型裝配過程中遇到的所有干涉問題4.1.2工藝設(shè)計過程仿真工藝過程仿真的應(yīng)用使得在產(chǎn)品設(shè)計早期階段即可對零部件的全面結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)設(shè)計和深入分析識別和解決技術(shù)難題。通過仿真分析及早發(fā)現(xiàn)問題，有效減少后期修改需求，避免額外成本和時間延誤提供虛擬制造環(huán)境。在無需物理原型的情況下，測試和驗證產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝評估各種生產(chǎn)方案。模擬不同的生產(chǎn)方案，評估材料選擇、工藝參數(shù)和裝配順序?qū)Ξa(chǎn)品性能和成本的影響，找到最優(yōu)的生產(chǎn)方案數(shù)字化虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，特別是工藝過程仿真的應(yīng)用，為產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)帶來了革命性的改變提高設(shè)計和生產(chǎn)精確性。工藝過程仿真大幅提升了設(shè)計和生產(chǎn)的精確性縮短產(chǎn)品上市周期。仿真技術(shù)有效縮短了產(chǎn)品從設(shè)計到市場的周期，加速產(chǎn)品上市速度，迅速響應(yīng)市場需求成本控制和生產(chǎn)效率最大化。通過優(yōu)化生產(chǎn)流程和資源利用，仿真技術(shù)有效控制生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)成本效益的最大化數(shù)字化虛擬制造技術(shù)在競爭激烈的市場環(huán)境中，為企業(yè)帶來強大的競爭優(yōu)勢加速產(chǎn)品創(chuàng)新。技術(shù)使得企業(yè)能夠快速實施產(chǎn)品創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足市場需求實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。隨著技術(shù)進(jìn)步，企業(yè)能夠靈活應(yīng)對市場變化，優(yōu)化資源配置，推動全球范圍內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展促進(jìn)跨部門協(xié)作與團(tuán)隊效率。工藝過程仿真通過信息的流動和共享，加強了設(shè)計、工程和生產(chǎn)之間的協(xié)同，提高了團(tuán)隊效率和一致性4.2復(fù)雜產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的組織工藝設(shè)計過程通過將被加工零件的幾何信息和裝配、加工工藝信息輸入，輸出零件的工藝路線和相關(guān)的工藝指令，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的加工制造

工藝設(shè)計與管理的綜合性分析，主要包含以下幾個方面：紐帶與銜接功能。工藝設(shè)計與管理扮演著產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)制造間至關(guān)重要的聯(lián)結(jié)角色。在此過程中，產(chǎn)品設(shè)計的美學(xué)與功能性規(guī)格需經(jīng)由工藝設(shè)計的轉(zhuǎn)化，結(jié)合細(xì)致的加工工藝知識與材料屬性分析，制定出既滿足生產(chǎn)條件又符合設(shè)計愿景的工藝流程與作業(yè)指導(dǎo)。復(fù)雜性與靈活性的決策框架。工藝設(shè)計與管理體現(xiàn)為一個多維度、動態(tài)調(diào)整的決策過程?？萍歼M(jìn)步與市場需求的不斷演進(jìn)，要求工藝設(shè)計具備高度的適應(yīng)性和迭代能力，強調(diào)在實踐積累中不斷優(yōu)化策略，展現(xiàn)了該領(lǐng)域決策的高度復(fù)雜性和靈活性特征。跨部門協(xié)同的必要性。有效的工藝設(shè)計與管理還依賴于企業(yè)內(nèi)部各部門間的緊密合作。任何部門間的溝通障礙或協(xié)作不暢都可能導(dǎo)致工藝流程受阻，進(jìn)而影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的順暢運行及企業(yè)的生產(chǎn)效率。工藝信息管理的重要性。工藝信息的有序組織與高效管理是支撐企業(yè)高效運營的基石。作為物資采購、生產(chǎn)調(diào)度、資源分配和成本控制等決策的依據(jù)，良好的工藝信息管理體系能夠顯著提升企業(yè)管理效能。4.2復(fù)雜產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的組織工藝設(shè)計與管理在現(xiàn)代制造業(yè)中具有極其重要的地位和作用。在解決工藝設(shè)計與管理中的問題時，可以采取以下措施：加強部門間的溝通與協(xié)作。建立跨部門的協(xié)作機制，確保各個部門之間的信息暢通，共同制定并執(zhí)行工藝設(shè)計與管理方案。運用信息化技術(shù)。利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段，建立起工藝信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對工藝數(shù)據(jù)的集中管理和實時監(jiān)控，提高工藝設(shè)計與管理的效率和精度。強化人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新。加強對工藝設(shè)計與管理人員的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，提高其專業(yè)水平和技術(shù)能力；同時，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，引進(jìn)新的工藝技術(shù)和設(shè)備，不斷提升企業(yè)的競爭力。建立健全的質(zhì)量管理體系。制定嚴(yán)格的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)和流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計要求，提高客戶滿意度和市場競爭力。4.3.1工藝流程設(shè)計工藝設(shè)計流程是規(guī)劃和制定產(chǎn)品制造的方法、生產(chǎn)步驟，將產(chǎn)品設(shè)計的幾何MBD數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為層次結(jié)構(gòu)的工藝過程數(shù)據(jù)模型MBD數(shù)字化制造技術(shù)使得原本的串行工藝流程得以轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿袇f(xié)同的可能，提高了效率和準(zhǔn)確性工藝流程設(shè)計需遵循以下一般原則：系統(tǒng)性：工藝流程設(shè)計應(yīng)考慮產(chǎn)品從原材料到成品的整個制造過程，確保每個環(huán)節(jié)都符合設(shè)計要求。經(jīng)濟性：在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，工藝流程應(yīng)盡可能簡化，以降低成本?？刹僮餍裕汗に嚵鞒虘?yīng)易于理解和執(zhí)行，確保生產(chǎn)線工人能夠準(zhǔn)確無誤地完成每個工序。靈活性：工藝流程應(yīng)具有一定的靈活性，能夠適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計變更和市場需求的變化。4.3.1工藝流程設(shè)計工藝流程設(shè)計與數(shù)字樣機設(shè)計之間的協(xié)同作用提高了設(shè)計的系統(tǒng)性和靈活性確保了具體工藝流程的經(jīng)濟性和操作性

常用的工藝流程設(shè)計方法包括：在MBD數(shù)字化制造中，數(shù)字樣機構(gòu)建、模擬法和優(yōu)化法的應(yīng)用日益廣泛流程圖法：通過繪制流程圖清晰展示工序的順序和邏輯關(guān)系，是最常用的方法之一。矩陣法：適用于復(fù)雜工藝流程，通過工藝矩陣表達(dá)工序之間的關(guān)系。模擬法：利用計算機模擬預(yù)測工藝流程的執(zhí)行情況，并評估不同設(shè)計方案的效率和成本。優(yōu)化法：運用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法尋找最佳工藝流程方案，以達(dá)到成本最低或效率最高的目標(biāo)。4.3.1工藝流程設(shè)計在MBD數(shù)字化制造中，數(shù)字樣機如何改變了原有的串行產(chǎn)品工藝流程設(shè)計可以具體說明如下：并行協(xié)同工藝設(shè)計流程根據(jù)產(chǎn)品、部件、組件和零件的層次結(jié)構(gòu)，工藝設(shè)計可分為總裝工藝、部裝工藝、組裝工藝和零件工藝。不同類型的工藝活動在產(chǎn)品設(shè)計的不同階段與數(shù)字樣機MBD模型的級別同時啟動，以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計的并行協(xié)同。如圖所示，總裝工藝在復(fù)雜產(chǎn)品的主幾何MBD數(shù)據(jù)預(yù)發(fā)布階段啟動。部裝工藝在一級數(shù)字樣機建立階段啟動。組裝工藝和零件工藝設(shè)計分別在二級和三級數(shù)字樣機MBD模型批準(zhǔn)發(fā)布階段啟動。4.3.1工藝流程設(shè)計確保工藝設(shè)計流程的質(zhì)量和效率，關(guān)鍵節(jié)點設(shè)立了階段評審機制。評審小組由工程分析人員、制造工藝人員、工裝設(shè)計人員、材料供應(yīng)員及其他相關(guān)人員組成，評審小組成員在批準(zhǔn)預(yù)發(fā)放或最終發(fā)放的數(shù)據(jù)文件上簽字之前，需對文件的質(zhì)量和準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。

各部分人員的職能可以分配為：工程分析人員負(fù)責(zé)對產(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的工程分析，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能和可靠性等方面的評估。制造工藝人員主要負(fù)責(zé)制定產(chǎn)品的制造工藝設(shè)計，包括工藝流程、參數(shù)設(shè)置和設(shè)備選擇，確保工藝的可行性、經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率。工裝設(shè)計人員負(fù)責(zé)設(shè)計產(chǎn)品的工裝，包括模具、夾具和量具等，以確保其滿足產(chǎn)品制造的需求，并考慮到生產(chǎn)成本和使用壽命等因素。材料供應(yīng)員負(fù)責(zé)產(chǎn)品的材料供應(yīng)，包括材料的選擇、采購和庫存管理等。其他相關(guān)人員如質(zhì)量管理人員、生產(chǎn)成本核算人員和市場銷售人員也參與評審，各自角度提出改進(jìn)建議。4.3.1工藝流程設(shè)計工藝設(shè)計流程可以細(xì)分為以下幾個活動階段：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解階段：將復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解為更小、更易管理的部件和組件，為后續(xù)的工藝規(guī)劃和制造奠定基礎(chǔ)。定位方法與零件交付狀態(tài)制定階段：確定部件和組件在裝配過程中的定位方法，以及裝配完成后的交付狀態(tài)要求，如清潔度和表面處理等。工藝順序規(guī)劃階段：確定各部件和組件的制造順序及其裝配關(guān)系。工藝過程仿真階段：通過計算機模擬驗證工藝順序和裝配過程的正確性，預(yù)測可能出現(xiàn)的制造問題，如干涉和間隙不足等。工藝編制階段：根據(jù)前述規(guī)劃結(jié)果編制詳細(xì)的工藝文件，包括工藝規(guī)程和操作指南，以便生產(chǎn)現(xiàn)場的工作人員和技術(shù)人員理解和執(zhí)行。4.3.1工藝流程設(shè)計工藝方案設(shè)計的不同階段一、在工藝方案規(guī)劃階段：按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計分離面，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分成幾大部件根據(jù)一級數(shù)字樣機MBD模型的設(shè)計結(jié)果，考慮部件結(jié)構(gòu)特點、工廠生產(chǎn)能力等因素，確定各部件的工藝分離面將復(fù)雜產(chǎn)品部件結(jié)構(gòu)劃分成結(jié)構(gòu)上相對獨立的、工藝上相對簡單的組件制造單元形成總裝、部裝及組裝三級裝配工藝二、在詳細(xì)工藝設(shè)計階段：根據(jù)裝配單元的劃分結(jié)果制定各個部件、組件制造單元的裝配單位，即確定裝配分工路線根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點及裝配單元劃分，確定出裝配對象的安裝定位方法及其交付狀態(tài)按照這一需求確定所需的工裝類型、結(jié)構(gòu)，并提出工裝需求申請，啟動工裝設(shè)計流程4.3.1工藝流程設(shè)計在裝配方案的制定過程中，根據(jù)裝配單元的劃分結(jié)果以及裝配對象的交付狀態(tài)要求，確定零件在制造過程中因工藝需要而留有的余量、導(dǎo)孔和其他相關(guān)技術(shù)要求經(jīng)分析和調(diào)整，最終形成滿足裝配工藝要求的零部件數(shù)據(jù)MBD模型及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹當(dāng)結(jié)合方案規(guī)劃過程來劃分各個裝配單元，并進(jìn)行總裝、部裝和組裝三級裝配工藝的詳細(xì)設(shè)計時，有以下幾個步驟需要完成：確定裝配單元中各零部件對象的裝配順序，并設(shè)計它們在裝配過程中的運動路徑。進(jìn)行裝配過程的仿真，結(jié)合工裝設(shè)計的結(jié)果，解決可能出現(xiàn)的碰撞和干涉問題，以實現(xiàn)裝配工藝的優(yōu)化。根據(jù)仿真結(jié)果生成裝配工藝圖解、裝配過程動畫等多媒體數(shù)據(jù)，并編制成裝配工藝數(shù)據(jù)文件，以便生產(chǎn)現(xiàn)場的工人和技術(shù)人員更好地理解和執(zhí)行裝配工藝，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。4.3.2裝配工裝流程設(shè)計裝配工裝一般應(yīng)遵循的原則：功能性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟性在啟動工藝裝備設(shè)計階段之前，工藝裝備工程部門應(yīng)與制造工程部門協(xié)作，共同明確并確定關(guān)鍵定義表面與尺寸，這些尺寸需包括在零部件發(fā)放前所標(biāo)識的關(guān)鍵特性。工藝裝備的整個協(xié)同設(shè)計過程在此基礎(chǔ)上，雙方需共同制定各類工藝裝備的基本設(shè)計方案：根據(jù)預(yù)先獲得的產(chǎn)品數(shù)據(jù)與工藝方案信息，著手進(jìn)行工裝骨架的設(shè)計以及定位器的初步設(shè)計工作。在產(chǎn)品設(shè)計流程圓滿完成且產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)正式發(fā)放之后，相關(guān)部門需對定位器的設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步的完善與細(xì)化。工藝裝備的整個協(xié)同設(shè)計過程如圖所示。工藝裝備設(shè)計的流程與產(chǎn)品設(shè)計在某種程度上相似，均需執(zhí)行三維建模（實體模型）的工作。工藝裝備設(shè)計團(tuán)隊將運用三維零部件模型進(jìn)行工藝裝備的數(shù)字化預(yù)裝配。檢驗零部件與工藝裝備之間、以及工藝裝備相互之間是否存在干涉現(xiàn)象，并確保預(yù)留了充足的空間。4.3.2裝配工裝流程設(shè)計在制定具有指令性的工藝規(guī)程之前，團(tuán)隊?wèi)?yīng)基本確定所需工藝裝備的種類和數(shù)量，并據(jù)此制定出詳盡的工藝裝備設(shè)計方案

該方案是工裝設(shè)計過程中的核心技術(shù)文件，其內(nèi)容涵蓋了以下關(guān)鍵點：

裝配工裝流程設(shè)計是確保產(chǎn)品裝配質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。通過遵循一定的原則和方法，借助MBD技術(shù)，可以協(xié)同設(shè)計出既高效又經(jīng)濟的工裝，縮短裝配工裝研制周期。設(shè)計師和工程師在設(shè)計過程中需要不斷應(yīng)對多變的產(chǎn)品需求、提高精度和復(fù)雜性、控制成本以及技術(shù)更新等挑戰(zhàn)。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，制造商可以提升工裝設(shè)計的水平，從而提高整體的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工藝裝備設(shè)計基準(zhǔn)的確定：包括工件在工藝裝備中的放置狀態(tài)和定位基準(zhǔn)的選擇。定位件的結(jié)構(gòu)形式與布置方式的設(shè)計：確保工件能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地定位在工藝裝備中。工件的進(jìn)出路徑規(guī)劃：設(shè)計確保工件能夠順利進(jìn)出工藝裝備的路徑，以提高生產(chǎn)效率。工藝裝備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計：考慮工裝的穩(wěn)定性、可靠性和生產(chǎn)現(xiàn)場布置的實際情況。制造方法的詳細(xì)說明：確保制造過程中各項技術(shù)要求的執(zhí)行。4.4.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整概述在以裝配工藝為核心的產(chǎn)品制造領(lǐng)域，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的分解不僅是實現(xiàn)生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性和均衡性的關(guān)鍵步驟，更是確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)。尤其對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體量龐大的機械產(chǎn)品，如汽車等，從設(shè)計結(jié)構(gòu)到工藝結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程顯得尤為重要。以航空器的制造為例，其嚴(yán)格的氣動外形要求、結(jié)構(gòu)的互換性、以及對重量的極致減輕，均要求在生產(chǎn)過程中對每個零件的尺寸和形狀進(jìn)行精確控制。在這樣的生產(chǎn)環(huán)境中，除了那些形狀規(guī)則、剛性優(yōu)良的機械加工零件外，大多數(shù)零件，尤其是形狀復(fù)雜、尺寸龐大、剛性較弱的鈑金零件，需要通過專用的工藝裝備進(jìn)行制造，確保其滿足嚴(yán)格的精度要求。為了將這些易變形的復(fù)雜零件裝配成符合設(shè)計精度要求的完整產(chǎn)品，不僅需要采用專門設(shè)計的裝配型架，還需要在多個工作站點上，利用多臺裝配型架協(xié)同完成整個產(chǎn)品的裝配工作。4.4.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整概述工藝分解的核心在于，基于設(shè)計結(jié)構(gòu)，合理利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計分離面和工藝分離面，將產(chǎn)品劃分為若干個獨立的裝配單元這一過程的基礎(chǔ)在于對產(chǎn)品的設(shè)計分離面和工藝分離面的精準(zhǔn)識別關(guān)鍵定義表面與尺寸

兩者的區(qū)分是在工藝性審查過程中同步完成的：在進(jìn)行工藝分解時，選擇工藝分離面需綜合考慮生產(chǎn)的性質(zhì)、產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)周期、成本等因素，并進(jìn)行詳盡的技術(shù)經(jīng)濟分析。在研制或試制生產(chǎn)階段，通常采用較為集中的工藝方案，工藝分離面的選取以滿足生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和裝配周期為目標(biāo)。在批量生產(chǎn)階段，傾向于采用分散的工藝方案，以提高勞動生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量為原則，盡可能多地采用工藝分離面。4.4.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整概述在復(fù)雜產(chǎn)品的研制過程中，結(jié)構(gòu)工程師首先從結(jié)構(gòu)功能的角度劃分設(shè)計分離面，并將復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)組織成工程結(jié)構(gòu)樹（EBOM）的形式。制造工程師根據(jù)制造商的裝配方法和工藝技術(shù)水平，同時考慮工藝方面及生產(chǎn)效率，從制造生產(chǎn)的角度出發(fā)，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分離面的劃分，可能需要對原始設(shè)計的結(jié)構(gòu)關(guān)系和組件隸屬層次進(jìn)行調(diào)整，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從EBOM調(diào)整為裝配結(jié)構(gòu)樹（PBOM），以指導(dǎo)后續(xù)的工藝設(shè)計工作。在對結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行調(diào)整的過程中，需要參考豐富的工藝知識，并依據(jù)長期積累的經(jīng)驗，充分考慮制造過程中的各個方面，須嚴(yán)格保持工程結(jié)構(gòu)樹與裝配結(jié)構(gòu)樹之間的一致性，即所有零部件號及其數(shù)量在兩樹中必須相同。這種調(diào)整是在工程結(jié)構(gòu)樹的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，調(diào)整后的數(shù)據(jù)應(yīng)能夠清晰表示生產(chǎn)中的直接裝配關(guān)系和安裝次序，從而構(gòu)成了指導(dǎo)生產(chǎn)的裝配結(jié)構(gòu)樹。4.4.2裝配單元劃分工作模式在裝配車間流程設(shè)計、裝配ACC流程設(shè)計以及裝配POS流程設(shè)計的背景下，裝配工藝設(shè)計人員與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需共同協(xié)作，以協(xié)商一致的方式制定各層級的裝配單元結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對EBOM結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接調(diào)整和修改，確保上層EBOM結(jié)構(gòu)與PBOM結(jié)構(gòu)的一致性，從而實現(xiàn)裝配單元的有效劃分

裝配單元劃分的工作模式詳述如下：裝配單元劃分依據(jù)：劃分工作基于任務(wù)對象的EBOM結(jié)構(gòu)表和構(gòu)成該任務(wù)對象的下屬結(jié)構(gòu)對象的數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型。設(shè)計方法：通過工程技術(shù)管理平臺的BOM結(jié)構(gòu)調(diào)整功能頁面，對BOM結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。PBOM形成過程：在形成PBOM的過程中，需考慮工藝因素，確保PBOM數(shù)據(jù)與EBOM中的數(shù)據(jù)保持一致。設(shè)計輸出：經(jīng)過調(diào)整并增加了裝配單元的PBOM結(jié)構(gòu)表，該表詳細(xì)列出了所有裝配單元及其組成部分，為后續(xù)的裝配工藝流程提供了明確的指導(dǎo)。劃分人員：負(fù)責(zé)裝配工序?qū)恿鞒淘O(shè)計和零件工藝流程設(shè)計的主管工藝設(shè)計人員承擔(dān)劃分任務(wù)。劃分時間：裝配單元的劃分工作與車間、ACC、POS、工序?qū)恿鞒淘O(shè)計同步進(jìn)行，確保在整個生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整與流程設(shè)計緊密相連，形成高效的生產(chǎn)布局。4.5協(xié)同工藝流程設(shè)計工藝流程設(shè)計的核心目標(biāo)是按照自頂向下的原則，綜合考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)、所需時間，以及場地、人力和設(shè)備等關(guān)鍵制造資源，將復(fù)雜的產(chǎn)品制造過程分解為層次化的制造工藝單元。車間層流程設(shè)計一

ACC層流程設(shè)計二

POS層流程設(shè)計三

JOB層流程設(shè)計四工藝流程設(shè)計工作模式五4.5.1車間層流程設(shè)計基本制造單元：在汽車制造中，裝配車間和零件車間構(gòu)成了基本的制造單元部件和總裝流程：對于如汽車這樣的復(fù)雜產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，需要通過工藝分離面將其劃分為多個部件。流程設(shè)計的組織與實施：車間流程的劃分通常由廠級制造工藝部門負(fù)責(zé)編制，根據(jù)產(chǎn)品的工藝結(jié)構(gòu)樹來設(shè)計整個流程。汽車制造流程示意圖4.5.2ACC層流程設(shè)計基本概念：ACC流程以ACC（區(qū)域控制碼）為基本單元，建立起各個站位之間的裝配產(chǎn)品流動關(guān)系。工作區(qū)域的劃分與裝配：由于飛機的部件或部件組在裝配時相對獨立，生產(chǎn)過程中會將這些部件分布在不同的工作區(qū)域進(jìn)行裝配。基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的ACC劃分：部件ACC的劃分基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行，并在產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計組（LCPT）中完成。ACC流程的實施：劃分工作區(qū)域→標(biāo)識和管理→優(yōu)化裝配流程組件ACC的劃分與管理：部件ACC的劃分需要考慮工作量，并由產(chǎn)品工藝分離面確定的進(jìn)度、成本、質(zhì)量來控制和組織生產(chǎn)。ACC樹的構(gòu)建：ACC之間的關(guān)系在裝配工藝樹中可以明確地反映出來。4.5.3POS層流程設(shè)計POS流程，即工位流程，是對ACC流程的進(jìn)一步詳細(xì)劃分。它專注于某一工位內(nèi)部各裝配單元之間的具體工作關(guān)系和流程順序。POS作為ACC的細(xì)分，管理復(fù)雜產(chǎn)品制造過程中更小單元——工位的運作。通過將ACC按工藝裝備、工作地和產(chǎn)品工藝分離面進(jìn)行劃分，可以形成若干個在空間上相對獨立且具有特定功能的制造活動中心，每個中心對應(yīng)一個POS。在實際操作中，一個ACC中的各個POS之間存在前后關(guān)系，形成了樹狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了ACC內(nèi)部的POS樹。對于部件ACC，其POS樹是單一的；對于組件ACC，則存在多棵平行的POS樹。通過將所有ACC中的POS樹按照其之間的關(guān)系進(jìn)行組合，可以得到整個裝配的POS樹。4.5.4JOB層流程設(shè)計JOB流程，即工序流程，在工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)，是一種基礎(chǔ)指導(dǎo)原則，用于詳細(xì)規(guī)劃和指示車間內(nèi)部各種零部件的組裝或零件制造的精確操作序列。此流程采納“作業(yè)”（Job）作為最小作業(yè)單元，確立各生產(chǎn)步驟間的產(chǎn)品流動邏輯與操作序列，為生產(chǎn)流程的有序進(jìn)行提供藍(lán)圖。與相對固定的設(shè)備位置樹（ACC樹）和系統(tǒng)位置樹（POS樹）相異，Job樹在實際生產(chǎn)中展現(xiàn)出較高的動態(tài)調(diào)整能力，可根據(jù)生產(chǎn)周期的變動、人力資源的調(diào)配或生產(chǎn)設(shè)備狀況進(jìn)行適時調(diào)整。4.5.5工藝流程設(shè)計的工作模式工藝流程設(shè)計作為確保制造作業(yè)高效性與秩序性的核心環(huán)節(jié)。設(shè)計方法涉及使用工程技術(shù)管理平臺的工藝流程設(shè)計功能。設(shè)計人員會根據(jù)發(fā)動機裝配線的要求，對照PBOM結(jié)構(gòu)樹，建立發(fā)動機裝配的工藝流程。設(shè)計輸出為一系列詳細(xì)的裝配工藝文檔，這些文檔是生產(chǎn)線操作人員及管理人員開展日常生產(chǎn)的直接指導(dǎo)手冊。工藝流程設(shè)計任務(wù)由主管級工藝設(shè)計專家擔(dān)綱，他們在接收指定的設(shè)計任務(wù)后隨即啟動工作流程，設(shè)計活動的時間規(guī)劃依據(jù)項目緊迫性與復(fù)雜度靈活調(diào)整。4.6確定產(chǎn)品交付技術(shù)（中間件模型建立）對于裝配單元結(jié)構(gòu)在車間、ACC、POS劃分時形成的裝配件結(jié)構(gòu)狀態(tài)描述，由裝配工藝設(shè)計人員與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員共同協(xié)商制定，由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員將相關(guān)信息直接描述在裝配單元結(jié)構(gòu)MBD模型中。對于零件結(jié)構(gòu)在劃分流程單元后所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)描述，需由零件工藝設(shè)計人員建立并描述在中間件MBD模型中。確定交付技術(shù)狀態(tài)工作模式4.6確定產(chǎn)品交付技術(shù)（中間件模型建立）確定技術(shù)狀態(tài)根據(jù)工藝流水，工藝設(shè)計師需要確定各個車間或中心加工完成后的技術(shù)狀態(tài)。建立中間件MBD結(jié)構(gòu)模型工藝設(shè)計師需要利用三維建模軟件，根據(jù)確定的技術(shù)狀態(tài)，建立反映該技術(shù)狀態(tài)的中間件MBD結(jié)構(gòu)模型。上傳與關(guān)聯(lián)管理將建立的中間件MBD結(jié)構(gòu)模型上傳到PDM系統(tǒng)中，與產(chǎn)品零組件對象進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理。工藝設(shè)計師工作職責(zé)描述4.6確定產(chǎn)品交付技術(shù)（中間件模型建立）對于裝配件的完工狀態(tài)描述，其重點在于詳細(xì)記錄裝配流程末尾，即裝配件自裝配單元移除時的結(jié)構(gòu)特征與連接詳情。這包括但不限于最終緊固件的鎖定狀況、臨時緊固件的使用情況、以及未完成連接的預(yù)制孔狀態(tài)等關(guān)鍵信息。裝配件完工描述設(shè)計輸出是反映零組件實際制造狀態(tài)的中間件MBD結(jié)構(gòu)模型,包含了零組件的詳細(xì)設(shè)計信息，如尺寸、形狀、材料等，及與其他組件的裝配關(guān)系,有助于工程師在制造過程中更好地理解和控制零組件的質(zhì)量。設(shè)計輸出交付制孔要求的表達(dá)完工狀態(tài)描述4.7工件技術(shù)條件（定位計劃）制定

依據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的主要特點，保證其形狀和尺寸的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度要求，必須用大量體現(xiàn)零件尺寸和形狀的專用裝配工藝裝備來定位零部件空間位置并保證其形狀。

工裝設(shè)計人員設(shè)計裝配工藝裝備時，需要由工程設(shè)計人員設(shè)計的裝配對象的幾何形狀與尺寸信息，還要由制造工藝技術(shù)人員制定的裝配對象的裝配過程及其零部件的具體定位方法，即工裝定位計劃TIP(ToolIndexPlan)。4.7.1工裝定位計劃在制定工裝定位計劃時，首先要分析閉合翼肋的裝配結(jié)構(gòu)，明確其定位基準(zhǔn)和定位方法。需要考慮以下因素：結(jié)構(gòu)件基準(zhǔn)面確定裝配配合表面分析空間交點孔位精確定位裝配孔位置與尺寸校核關(guān)注重要輪廓外緣的吻合立尾閉合翼肋4.7.1工裝定位計劃右圖展示的閉合翼肋工裝定位計劃，包含了五個關(guān)鍵點的細(xì)致規(guī)劃：機身后段對接保險翼弦定位主翼弦配合裝配復(fù)板裝配精確定位加強筋定位優(yōu)化閉合翼肋工裝定位計劃4.7.2定位計劃設(shè)計的工作模式設(shè)計要點計劃制定的依據(jù)定位計劃制定的依據(jù)設(shè)計方法定位計劃旗注標(biāo)識符描述說明定位基準(zhǔn)與方法選擇的工作模式4.7.2定位計劃設(shè)計的工作模式設(shè)計輸出：這一環(huán)節(jié)反映了零組件定位方法及基準(zhǔn)的中間件或零組件MBD結(jié)構(gòu)模型。設(shè)計人員：裝配POS流程單元定位計劃由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與裝配工藝人員共同確定，并由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員表達(dá)在裝配結(jié)構(gòu)件MBD模型中。設(shè)計時間：是指在領(lǐng)用各制造結(jié)構(gòu)對象及其對應(yīng)制造單元工藝流程設(shè)計任務(wù)后啟動的。零件MBD模型中的定位計劃4.8協(xié)同工藝設(shè)計實例①幾何尺寸和形狀：包括機翼前緣的長度、寬度、厚度等幾何特征，確保與飛機設(shè)計的空氣動力學(xué)要求一致。②材料屬性：指定了用于機翼前緣的材料類型、強度、密度等物理特性，以滿足飛機的結(jié)構(gòu)要求和空氣動力負(fù)荷。③公差要求：定義了各個部件之間及部件與整體結(jié)構(gòu)之間的公差限制，確保裝配時的精確度和可靠性。④制造過程要求：包括鉆孔位置、銑削路徑和表面處理規(guī)范等詳細(xì)要求，以確保制造過程中能夠精確地復(fù)制設(shè)計意圖并滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計階段4.8協(xié)同工藝設(shè)計實例①理解設(shè)計意圖：工藝規(guī)劃團(tuán)隊首先通過三維模型深入理解機翼前緣的幾何特征、材料屬性以及設(shè)計要求，確保對產(chǎn)品功能和性能需求的準(zhǔn)確理解。②制造工藝計劃：工藝規(guī)劃團(tuán)隊根據(jù)三維模型中提供的數(shù)據(jù)，制定包括選擇合適的加工工藝、工裝夾具，以及確定最優(yōu)的加工順序等詳細(xì)計劃。③數(shù)據(jù)直接讀取和配置機床：制造團(tuán)隊直接從三維模型中讀取數(shù)據(jù)，并使用這些數(shù)據(jù)來配置機床。

基于MBD模型的工藝規(guī)劃和制造過程管理，確保了信息的一致性和準(zhǔn)確性，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。工藝規(guī)劃與制造4.8協(xié)同工藝設(shè)計實例①高度集成的三維模型：MBD模型不僅包含產(chǎn)品的設(shè)計信息，還集成了制造和檢測的詳細(xì)要求。②跨部門的緊密合作：設(shè)計、制造和質(zhì)量控制團(tuán)隊通過共享同一MBD模型實現(xiàn)了信息的即時更新和傳遞。③先進(jìn)的制造和檢測技術(shù)：利用最新的CNC加工技術(shù)和自動化檢測設(shè)備，質(zhì)量控制團(tuán)隊能夠直接從MBD模型中提取制造和檢測所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。質(zhì)量控制思考題如何利用基于模型的定義（MBD）技術(shù)進(jìn)行工藝策劃？在數(shù)字化制造環(huán)境下，工藝設(shè)計與管理平臺應(yīng)具備哪些關(guān)鍵功能？在并行協(xié)同設(shè)計流程中，如何確保工藝設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計之間的協(xié)同效率？在制定工藝裝備設(shè)計方案時，應(yīng)考慮哪些關(guān)鍵要素？如何通過評審機制確保工藝設(shè)計流程的質(zhì)量和效率？THANKS第五章基于模型的裝配工藝設(shè)計仿真技術(shù)目錄5.1MBD裝配工藝仿真概述5.2MBD裝配工藝模型的設(shè)計與數(shù)據(jù)關(guān)系5.3基于模型的裝配工藝設(shè)計仿真方案5.4基于MBD的數(shù)字化裝配工藝應(yīng)用CONTENTS5.1.1數(shù)字化裝配工藝仿真的目的通過三維數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)，可以在實際裝配前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計和工裝設(shè)計中的問題，有效減少因裝配干涉等問題而進(jìn)行的重新設(shè)計和工程更改。提高裝配質(zhì)量:在產(chǎn)品實際裝配之前的裝配工藝和工裝設(shè)計過程中，通過裝配過程仿真，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計和工裝設(shè)計中的問題，有效減少裝配缺陷和產(chǎn)品故障率，減少因裝配干涉等問題而進(jìn)行的重新設(shè)計和工程更改，從而保證產(chǎn)品裝配的質(zhì)量。指導(dǎo)生產(chǎn)和培訓(xùn):裝配仿真過程生成的工藝圖解和三維數(shù)字化仿真文件可以用于生產(chǎn)現(xiàn)場指導(dǎo)工人進(jìn)行產(chǎn)品裝配，幫助工人直觀了解整個裝配過程，實現(xiàn)可視化裝配，并可用于維護(hù)人員的上崗前培訓(xùn)。通過這種直觀方式演示裝配過程，使裝配工人更容易理解裝配工藝，減少人為差錯，保證裝配過程一次成功。5.1.2數(shù)字化裝配工藝仿真層次復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程涉及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件、系統(tǒng)件和工藝裝備，需考慮人機工程，按照工藝路線裝配。目標(biāo)則是創(chuàng)建可視化的數(shù)字化裝配環(huán)境分析可裝配性，制定裝配工藝，評估裝配效率。以下是層次劃分（1）數(shù)字化預(yù)裝配檢查裝配單元對可裝配性的影響解決位置安排、靜態(tài)干涉、公差分配等問題貫穿產(chǎn)品開發(fā)的所有階段：總體設(shè)計、初步設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計（2）裝配工藝仿真規(guī)劃裝配流程和順序優(yōu)化裝配路徑，檢測干涉問題涉及裝配資源：工裝、夾具、設(shè)備、工具等5.1.2數(shù)字化裝配工藝仿真層次（3）人機工程提高工人操作便利性和維護(hù)性確保裝配過程順利進(jìn)行考慮工人在裝配過程中的可操作性（4）裝配生產(chǎn)過程仿真建立產(chǎn)品、工藝、資源和生產(chǎn)計劃的數(shù)字化模型動態(tài)模擬裝配生產(chǎn)過程規(guī)劃車間布局，識別生產(chǎn)瓶頸，確保生產(chǎn)平穩(wěn)5.1.3MBD裝配模型的構(gòu)建步驟在確定裝配單元劃分和結(jié)構(gòu)定位要求后，需要設(shè)計工藝裝備。與制造工程部門合作，確定重要表面和尺寸，包括標(biāo)識關(guān)鍵特性和基本設(shè)計方案。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)和工藝方案預(yù)發(fā)放后，進(jìn)行工裝骨架和定位器的初步設(shè)計；產(chǎn)品設(shè)計完成并正式發(fā)放后，完成定位器的最終設(shè)計。整個過程如圖所示。工藝裝備的設(shè)計過程與產(chǎn)品設(shè)計類似：三維實體建模→數(shù)字化預(yù)裝配→檢查干涉。裝配工藝設(shè)計流程

5.2MBD裝配工藝模型的設(shè)計與數(shù)據(jù)關(guān)系在MBD中，構(gòu)建高效且精確的裝配工藝模型需要包含詳細(xì)的裝配信息，如零件的幾何形狀、尺寸、公差和材料屬性，并通過數(shù)據(jù)關(guān)系有效管理這些信息。模型需捕捉所有關(guān)鍵參數(shù)，如裝配順序、方法和工藝約束。裝配工藝模型還應(yīng)具備良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲、檢索、傳遞和更新，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，將各種零件抽象成對象，并通過對象間的關(guān)系表示相互作用和依賴關(guān)系。5.2.1裝配工藝信息組成對于復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)而言，裝配工藝信息在確保產(chǎn)品質(zhì)量、縮短制造周期和降低成本方面至關(guān)重要。以下是裝配工藝信息的主要組成部分：（1）裝配工藝裝配對象名稱、型號、關(guān)鍵操作、三維工藝標(biāo)識操作語義、裝配規(guī)范、技術(shù)要求、額定與實際工時（2）裝配工序零部件名稱、標(biāo)識、類型、幾何信息、層次信息相互配合約束、裝配方向和順序（3）裝配工步操作語義、活動、標(biāo)注信息操作前、操作間、操作效果標(biāo)注基本信息、主要工藝信息、輔助工藝信息、齊套信息和檢驗信息（4）裝配操作說明車間、工位、操作人員信息裝配對象名稱、型號、具體活動和三維工藝標(biāo)注資源準(zhǔn)備、操作和檢驗人員確認(rèn)、檢驗報5.2.2裝配方法符號表達(dá)裝配方法類型：（1）互換裝配法理想方式，高精度零件可互換，無需調(diào)整圖樣上不特別標(biāo)示（2）選擇裝配法按實際尺寸分類選配零件分為直接選配法和分組選配法裝配說明中指明尺寸范圍和選擇要求（3）修配裝配法裝配過程中對零件進(jìn)行調(diào)整或修配圖樣上用特定標(biāo)記或說明指出需修配部分（4）調(diào)整裝配法通過改變零件位置或加入補償件達(dá)到精度圖樣上用符號或指引線表示可調(diào)整部件及調(diào)整方向和范圍序號圖形符號名稱1螺紋連接2鍵連接3聯(lián)軸器連接4銷連接5鉚接裝配常用工藝方法符號5.2.2裝配方法符號表達(dá)裝配工藝信息框格的內(nèi)容：（1）裝入數(shù)量表示相同對象的數(shù)量，如“1X”、“2X”數(shù)量為1時，可省略（2）工藝方法標(biāo)識使用裝配工藝方法的圖形符號，符合標(biāo)準(zhǔn)（3）工藝參數(shù)包含裝配過程中涉及的參數(shù)及數(shù)值（4）工藝資源列出使用的設(shè)備、工裝等資源信息（5）關(guān)鍵檢驗包含裝配過程中的關(guān)鍵檢驗要求（6）工步序列號標(biāo)識工序中不同工步的順序，如①、②5.2.3裝配工藝的三維標(biāo)注裝配工藝三維標(biāo)注應(yīng)清晰、完整、層次分明，并滿足以下要求：（1）唯一標(biāo)識符：每個三維標(biāo)注應(yīng)賦予唯一的標(biāo)識符，以便通過標(biāo)識符識別出對應(yīng)的三維標(biāo)注。（2）標(biāo)注位置：三維標(biāo)注應(yīng)放置在標(biāo)注區(qū)域標(biāo)識符的附近，指示其應(yīng)用的模型特征的特定區(qū)域。（3）多信息應(yīng)用：當(dāng)工藝信息三維標(biāo)注與設(shè)計信息等其他信息同時應(yīng)用于同一模型特征時，它們應(yīng)置于標(biāo)注面的標(biāo)注區(qū)內(nèi)，并能隨模型旋轉(zhuǎn)。5.2.3裝配工藝的三維標(biāo)注裝配工藝三維標(biāo)注應(yīng)滿足以下具體要求：（1）標(biāo)注平面方向與三維幾何模型一致，隨模型變化表面紋理標(biāo)注需根據(jù)不同平面變化（2）指引線實心箭頭：指向零件輪廓表面或涂黑斷面實心圓點：指向零件平面或斷面無終止符號：終止于另一圖線時不需符號（3）相關(guān)性查詢選中三維標(biāo)注時，高亮顯示關(guān)聯(lián)實體選中幾何或特征模型時，高亮顯示關(guān)聯(lián)標(biāo)注（4）編輯屬性動態(tài)編輯大小、數(shù)量、類型、位置、顏色等形狀大小和字體大小統(tǒng)一，其他屬性按規(guī)范表面紋理標(biāo)注5.2.3裝配工藝的三維標(biāo)注（5）關(guān)聯(lián)屬性主從關(guān)系標(biāo)注，保持同步性和一致性關(guān)聯(lián)關(guān)系可根據(jù)設(shè)計需求建立或刪除（6）工藝信息框格成組要求成組標(biāo)注，實現(xiàn)對齊和間距編輯（7）工序/工步信息表達(dá)用工步序列號表達(dá)順序，適應(yīng)無幾何變化特征（8）輔助工藝信息表達(dá)按標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建工裝夾具定位與夾緊符號輔助幾何和標(biāo)注說明受限區(qū)域，指向相關(guān)特征

裝配工藝三維標(biāo)注示例5.2.4裝配工藝MBD數(shù)據(jù)集MBD數(shù)據(jù)集的要求：三維幾何定義：精確表示零件幾何形狀、尺寸、公差和表面粗糙度。產(chǎn)品與制造信息(PMI)：直接注釋制造信息，包括尺寸、公差、材料屬性、表面處理等。裝配關(guān)系定義：明確裝配順序、路徑、對齊基準(zhǔn)和干涉檢查。工藝附著信息：關(guān)聯(lián)工藝規(guī)劃信息，實現(xiàn)工藝設(shè)計的可視化。檢驗和檢驗指令：嵌入檢驗點和方法，支持無圖紙檢驗。元數(shù)據(jù)管理：組織結(jié)構(gòu)和版本控制，便于管理和追溯。標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范性：遵循標(biāo)準(zhǔn)，確保模型通用性和兼容性?？勺x性和易用性：采用直觀圖標(biāo)、顏色編碼，增強信息傳達(dá)。裝配件設(shè)計模型數(shù)據(jù)集盡可能滿足以下要求獨立文件：每個裝配件建立一個文件，左、右件分別建模。裝配關(guān)系模型：用一個或多個模型表示裝配信息，包含必要的幾何、尺寸公差和相關(guān)標(biāo)注，無實體信息。尺寸標(biāo)注：一般公差尺寸不再標(biāo)注，但明確查詢基準(zhǔn)，裝配協(xié)調(diào)尺寸需標(biāo)注。數(shù)據(jù)庫查找：借用零件、成品和標(biāo)準(zhǔn)件在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中查找，并通過約束關(guān)系裝配。變形件模型：按變形后建立，變形前情況在模型中注釋說明。耗材信息：密封膠、鎖絲等耗材不建模型，信息在裝配關(guān)系模型中注釋，并關(guān)聯(lián)到裝配件。運動機構(gòu)：在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中定義機構(gòu)。5.2.4裝配工藝MBD數(shù)據(jù)集注釋分類：（1）通用注釋包含版權(quán)、尺寸單位、數(shù)據(jù)庫名稱及通用技術(shù)要求等信息。（2）裝配注釋說明裝配要求，如鉚釘裝配、特殊涂漆及加墊信息等。（3）熱表處理注釋說明裝配件的熱處理和表面處理輔助幾何線架分類：（1）構(gòu)造幾何存放定義結(jié)構(gòu)裝配信息的輔助元素，如釘點、焊接面等。（2）標(biāo)注幾何存放輔助裝配模型3D標(biāo)注的線架幾何，如襯套和孔的配合面5.3.1工藝設(shè)計技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀工藝設(shè)計過程是通過輸入加工零件的幾何、裝配、加工工藝信息（如材料、熱處理、批量等），由工藝工程師或計算機自動輸出零件的工藝路線和裝配、加工工序內(nèi)容等工藝指令。設(shè)計信息只有通過工藝過程設(shè)計才能生成制造信息，產(chǎn)品設(shè)計只有通過工藝設(shè)計才能與生產(chǎn)制造實現(xiàn)信息和功能的集成。工藝系統(tǒng)涉及廣泛的相關(guān)部門，從設(shè)計技術(shù)部門到生產(chǎn)采購部門，一旦脫節(jié)，就會影響系統(tǒng)的實施效果。計算機輔助工藝設(shè)計在企業(yè)信息化過程中具有重要地位，是實現(xiàn)設(shè)計制造無縫集成與高度協(xié)同的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。5.3.1工藝設(shè)計技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀CAPP技術(shù)的研究與開發(fā)可以追溯到20世紀(jì)60年代末的挪威和蘇聯(lián)等國，但在CAPP發(fā)展史上具有里程碑意義的是1976年由設(shè)在美國的國際性組織CAM-I開發(fā)的CAM-ICAPP系統(tǒng)。經(jīng)過近20年的發(fā)展，CAPP系統(tǒng)在系統(tǒng)化、實用化、工程化、網(wǎng)絡(luò)化方面取得了顯著進(jìn)步，成為當(dāng)前制造業(yè)中的主要工藝設(shè)計與管理平臺。通過CAPP系統(tǒng)，企業(yè)能夠更高效地設(shè)計和管理工藝流程，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。5.3.1工藝設(shè)計技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)末，國外研究機構(gòu)在現(xiàn)有通用化、集成化、實用化CAPP技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了針對制造業(yè)信息化的新概念——MPM（ManufactureProcessManagement，制造工藝管理）技術(shù)。MPM解決方案能夠更準(zhǔn)確地協(xié)同產(chǎn)品制造過程和資源信息，優(yōu)化產(chǎn)品工藝，分析具有多種配置的復(fù)雜產(chǎn)品的加工和裝配過程，進(jìn)行生產(chǎn)過程仿真、公差分析與計算，以及生產(chǎn)成本控制。國外主流PLM軟件廠商相繼推出了相應(yīng)的MPM技術(shù)解決方案，如UGS的Tecnomatix、Dassault的DELMIA和PTC的Polyplan等。5.3.2DELIMA數(shù)字化工藝設(shè)計平臺DELMIA的"數(shù)字工程"技術(shù)源于Process-Product-Resource(PPR)模型的開放架構(gòu)，集成了產(chǎn)品、工藝流程與資源三大核心要素，貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，持續(xù)促進(jìn)工藝設(shè)計與驗證流程。通過整合DELMIA解決方案與其他多種策略工具，以及一整套應(yīng)用程序的協(xié)同運作，在單一項目實施過程中即可顯著加速產(chǎn)品上市時間，縮減總體成本開銷，并有效抑制實際操作中的風(fēng)險因素，體現(xiàn)了現(xiàn)代制造業(yè)向智能化、高效化轉(zhuǎn)型的核心價值。

應(yīng)用：該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域，如汽車、航空航天、造船等，提供關(guān)鍵生產(chǎn)工藝的端到端解決方案，促進(jìn)了這些領(lǐng)域內(nèi)工藝流程的創(chuàng)新與優(yōu)化。在汽車行業(yè)中，涉及發(fā)動機制造、整車總裝及白車身構(gòu)建；在航空航天領(lǐng)域，則應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)裝配和維護(hù)修理，以及一般制造業(yè)的廣泛產(chǎn)品制造流程。5.3.3裝配工藝過程設(shè)計仿真解決方案

在MBD（Model-BasedDefinition）技術(shù)支持的框架下，工藝設(shè)計與驗證過程可以分為以下幾個關(guān)鍵步驟：1.工藝設(shè)計

工藝師遵循工藝規(guī)范，基于三維實體模型開展工藝設(shè)計，替代傳統(tǒng)的二維圖紙與三維模型并行使用的工藝規(guī)劃模式。通過構(gòu)造三維數(shù)字化裝配工藝模型，并遵循預(yù)設(shè)的數(shù)字化裝配流程，實現(xiàn)工藝設(shè)計。2.工藝驗證

利用數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境對裝配工藝進(jìn)行仿真模擬，在真實裝配前的虛擬平臺上檢驗制造工藝的合理性與可行性，確保工藝步驟的無誤性。驗證成功后，工藝方案獲得批準(zhǔn)，應(yīng)用于實際生產(chǎn)裝配環(huán)節(jié)。3.仿真結(jié)果與數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

仿真過程中自動生成的三維工藝圖解與多媒體動畫，作為輔助資料，與裝配工藝流程相結(jié)合，共同構(gòu)成了全面的數(shù)字化裝配工藝數(shù)據(jù)庫。5.3.3裝配工藝過程設(shè)計仿真解決方案

鑒于當(dāng)前數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)展及未來趨勢，本節(jié)提出一種裝配工藝設(shè)計流程模型，該模型如圖所示，旨在優(yōu)化資源配置與提升設(shè)計效率。基于模型定義的數(shù)字化裝配工藝設(shè)計流程5.3.3裝配工藝過程設(shè)計仿真解決方案裝配工藝設(shè)計工程師依托先進(jìn)的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計環(huán)境，調(diào)用持續(xù)更新迭代的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型與工裝設(shè)計數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建POS級裝配工藝流程單元，裝配工藝設(shè)計與仿真，細(xì)化為工序流程單元，明確界定每個零件的裝配序列、選擇適宜的裝配工藝方法與步驟，并完成工步流程單元的科學(xué)劃分，構(gòu)筑起一個圍繞工藝活動為核心，整合工程、工裝與工藝數(shù)據(jù)的高效組織模式。經(jīng)審批通過的裝配工藝數(shù)據(jù)集，通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸至車間裝配一線，成為指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與實操的重要參考資料。這一系列操作在MBD技術(shù)框架下實現(xiàn)了數(shù)字化信息的直觀展現(xiàn)，滿足了裝配現(xiàn)場無紙化的高標(biāo)準(zhǔn)要求。5.4.1三維數(shù)字化裝配工藝規(guī)程在裝配工藝學(xué)中，工藝流程節(jié)點是構(gòu)成裝配操作的基本模塊，它封裝了單一或多種零部件組合安裝的過程。作為裝配流程的組成部分，節(jié)點標(biāo)志著裝配進(jìn)展的一個步驟或階段性活動。左圖呈現(xiàn)了工藝流程節(jié)點的結(jié)構(gòu)，其中核心屬性如ID、ParID及SeqID等，共同定義了節(jié)點的身份、所屬上級節(jié)點關(guān)系及其在裝配序列中的順序定位，構(gòu)建了裝配流程的精細(xì)化描述框架。工藝流程節(jié)點組成在裝配工藝框架內(nèi)，每個工藝流程節(jié)點均被賦予了一系列關(guān)鍵屬性，以確保裝配流程的精準(zhǔn)定義與高效管理。具體而言：（1）ID作為節(jié)點的唯一標(biāo)識符，確保了每個裝配步驟在流程中的唯一可識別性，是區(qū)分不同裝配環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。（2）ParID標(biāo)識了父級工藝流程節(jié)點，通過確立裝配組件間的層級關(guān)聯(lián)，為構(gòu)建多層次的裝配結(jié)構(gòu)提供了數(shù)據(jù)支撐。這一屬性不僅映射了裝配對象的歸屬關(guān)系，還便于追溯零部件的裝配源頭，強化了裝配流程的可追蹤性和可控性。（3）SeqID則是并行裝配操作的標(biāo)識，允許同時進(jìn)行的裝配節(jié)點擁有獨立的序列標(biāo)識，促進(jìn)了裝配效率的提升和時間成本的降低。它體現(xiàn)了裝配流程設(shè)計中的并行處理策略，是優(yōu)化裝配時間表的關(guān)鍵因素。（4）N涵蓋了節(jié)點工藝信息，詳細(xì)記錄了裝配方法、必要的工藝參數(shù)、工具選擇及所需設(shè)備等，為裝配操作提供了詳實的執(zhí)行指南和質(zhì)量保證依據(jù)。5.4.1三維數(shù)字化裝配工藝規(guī)程在此示意圖中，直觀展現(xiàn)了裝配