导读：简要阐述了MBD的概念及意义，指出三维模型标注出现及发展的必然性。基于NX8.0平台，应用PMI功能的具体实例说明MBD技术在三维模型标注上的实施。以Visual Studio 2010为开发平台在NX原有功能的基础上。对基于MBD三维标注系统的粗糙度和几何公差模块辅助工具进行了开发。针对三维标注出现的“刺猬”现象。提出了对信息分组、分视图显示的有效组织和管理方法。
基于NX8.0平台，应用PMI功能的具体实例说明MBD技术在三维模型标注上的实施。以Visual Studio 2010为开发平台在NX原有功能的基础上。对基于MBD三维标注系统的粗糙度和几何公差模块辅助工具进行了开发。针对三维标注出现的“刺猬”现象。提出了对信息分组、分视图显示的有效组织和管理方法。
引言
二维工程图是产品设计制造信息传递的主要载体。也是现代设计制造企业中传统的设计方式。大部分企业在进行产品设计时。设计人员在大脑中构思出三维的设计模型，再利用二维绘图软件建模并将其转换为二维工程图纸传递给工艺部门；工艺人员看到二维图纸后根据图纸的信息将其转换为二维工艺规程传递给工装设计部门；工装设计人员进行工装设计，最后传递给下游的制造部门；制造者根据前面提供的所有产品信息，最终将其加工出来。生产流程如图1所示。在这个过程中，由于软件之间的差异以及二维与三维模型之间的多次转化可能导致信息不一致，违背设计意图等情况，此过程中任何一个微小偏差都会导致最终产品不合格，在此过程中哪个环节出现问题可以直接反馈给相关部门，该部门进行审定后再进行下一步的生产流程。
图1 传统设计产品生产流程
随着现代科学技术的快速发展，国内外摒弃了传统的设计方式，三维设计模式的日益普及，逐渐引进了MBD技术．将三维产品设计几何信息与非几何信息完全集成到三维模型中。基于MBD的三维模型数据更能直观地表达设计者的意图，减少理解偏差导致出错的机率，从而缩短产品的生产周期，降低生产成本，其次在表达信息上三维比二维模型所需图样更少，重要的是工程技术人员无需再进行二维与三维模型之间的转换，从而实现了设计制造一体化。
1 基于MBD的三维模型信息标注
MBD即基于模型的数字化定义．其核心思想是用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法，它详细描述了三维实体模型中产品的尺寸、粗糙度、公差标注、基准、技术要求等非几何信息，形成了一套完整的三维工程图。它是三维模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，以三维实体模型为辅的研制模式。MBD的模型结构如图2所示。
图2 MBD模型结构
2 基于MBD三维信息标注技术的开发
2.1 基于PMI的三维信息标注
(1)PMI的标注方法
NX提供了一个标注三维模型信息系统的功能PMI(产品制造信息)，它可以标注模型的尺寸、粗糙度、公差等多种信息。本文以NX8.0环境下建立的零件MBD模型为例，应用了NX的PMI功能。具体操作步骤：点击开始选中PMI产品制造信息，单击产品制造信息菜单栏会出现很多子菜单选项，包括尺寸、注释、表面粗糙度和基准特征符号等选项。根据用户需求标注所需的信息，最终给出零件的整个注释信息。
(2)三维信息的发布
基于模型的数字化定义中，通过应用NX中的PMI功能，遵循DB／T24734—2009标准要求。对某零件进行了三维数字化模型的详细标注，包括它的几何信息与非几何信息，它能够在三维模型上直接创建、读取和查询设计及制造信息，同时也可以将这些信息传递给制造人员进行产品的生产。一般三维模型对三维图样的发布有2种方法：
①屏幕硬拷贝方法；
②NX的制图功能将三维图形及所有PMI信息“所见即所得”的投影到制图环境中的方法。本文应用第2种投影制图法对零件进行了发布如图3所示。
图3 投影制图法
(3)PMI树形结构
PMI的所有注释信息都能在视图上进行，并且视图中的每一条PMI数据都能在该视图上索引到，这样就构成一个树形结构，利于工艺信息的特征识别，从而更有利于实现机加工三维设计与三维CAPP的无缝对接，为CAD、CAPP、CAM无缝、高效集成创造了条件。在一定程度上方便了后续标注信息分类管理与查询，能够从中提取信息再分解，建立工艺信息与几何对象的关联关系，并建立特征的空间位置关系。上述零件的PMI属性结构如图4所示。
图4 PMI数据的管理
2.2 基于MBD三维标注辅助工具的开发
基于MBD技术下PMI功能目前还不太完善，许多三维标注还没有得到及时地更新，现有的功能也不能完全满足企业的需求，所以本文针对PMI功能的不足。以NX为开发平台，对粗糙度和形位公差功能进行了开发。
(1)三维标注菜单的开发
NX软件提供了二次开发接口，通过应用Visual Studio 2010为开发环境，以NX为开发平台。在NX原有功能的基础上，进行了三维标注系统上的开发，构建了符合国家标准的粗糙度、形位公差模块的辅助工具。在确定零件注释的方向后，可以直接调用开发的标注模块对零件进行标注。具体开发流程如图5所示。
图5 开发流程框图
(2)粗糙度及形位公差界面
本文在NX本身标注的基础上开发了粗糙度及形位公差辅助工具。图6为开发的粗糙度及形位公差标注模块的界面。
图6 粗糙度及形位公差界面
3 基于MBD的三维模型标注信息的管理
对复杂的零部件，三维标注的信息量较大。会在三维模型上形成三维标注信息的“刺猬”现象，使制造信息表达不清楚，造成机加过程中信息难以识别等问题，所以要对标注信息进行有效的组织和管理。本文利用Visual Studio对NX开发了标注信息管理界面，提出了对信息分组、分视图显示管理的有效方法。具体步骤：
STEP1：创建所需的三维零件模型；
STEP2：标注该零件模型所需的信息；
STEP3：打开开发的三维标注管理界面，将看到上述所标注的所有信息全部显示在界面的左栏中：
STEP4：对标注的信息按分组管理，将界面的左栏信息按类添加到右界面中的组中，把所有信息添加完成后．在部件导航器中组的一栏看到对信息分别按尺寸标注、粗糙度标注等类别进行不同的管理．用户需要哪些信息直接在“组”的下拉菜单中点此类标注．所有的此类信息将会在模型中高亮显示；
STEP5：对标注的信息按视图管理，将界面的左栏信息遵循方便存储或用户需求的原则添加到右栏的视图中。在部件导航器中的模型视图中，分别有俯视图、前视图、右视图等8种视图。打开上述所存放信息的视图．将在此视图中显示上述所添加的信息，并将其他视图隐藏与保存。
该方法的有效性：
(1)按类型或视图根据需要显示或隐藏标注信息：
(2)方便显示或隐藏所有标注信息；
(3)根据用户选择显示或隐藏标注信息。
图7 是上述功能对轴承盖标注信息进行管理前的界面显示．图8是对轴承盖的标注信息按组和视图分类后分别所选取组和视图中的尺寸标注和俯视图2种标注信息管理来说明此方法的有效性。
图7 轴承盖标注信息管理前界面
图8 轴承盖标注管理部分界面信息
4 结语
本文应用NX8.0自带的PMI功能实现了三维模型的几何信息与非几何信息的标注以及三维图样的发布。由于PMI技术的局限性．本文对三维模型标注系统的粗糙度及形位公差模块的辅助工具进行了开发，开发了三维标注信息的管理系统。能够对信息进行有效的组织和管理。基于MBD技术在三维模型标注上的应用在国外得到了很好的贯彻，也得到了国际上的认可。尽管我国在三维标注上存在标准化不统一、PMI技术不完善等阻碍，但是在不久的将来，这项技术将会越来越成熟，在设计制造领域得到更广泛的应用。
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