基于MBD的柴油机动力系统工艺设计平台规划与实施

发布时间：2020-09-04 06:57

　　近年来,三维数字化设计制造技术在复杂产品系统设计研发过程中得到了广泛应用,并逐渐成为企业研发设计创新的突破点。基于MBD(Model-Based-Design,基于模型的设计)的设计制造协同化系统为企业提供了一个集产品设计、工艺流程、设备资源和生产线布局为一体的管理平台,可以实现产品研制人员基于统一数据进行协同工作,提高产品设计效率和质量。针对柴油机的工艺设计,本文以西门子的NX和Teamcenter平台为依托,完成了基于MBD的工艺设计系统规划和实施,可以有效地提高柴油机工艺设计效率和质量。论文的主要研究内容如下:首先,综述了国内外已有的MBD工艺设计技术现状,基于西门子公司的NX和Teamcenter平台,针对柴油机动力系统工艺设计问题,制订了基于MBD的三维工艺设计系统总体设计方案;第二,分析了企业工艺设计的业务流程管理和优化方法,实现了基于MBD三维工艺设计系统的业务流程建模。针对目前企业工艺设计业务流程存在的问题,进行了工艺业务流程的优化设计;第三,在传统的三维工艺设计方法的基础上,以柴油机动力系统的工艺设计为基础,实现了三维工艺过程的结构化BOP(Bill of Process,物料清单)设计,并定义了基于MBD的PBOM(Process Bill of Material,工艺物料清单)定义,完成了基于MBD的工装夹具设计以及加工和装配工艺的设计;最后,以柴油机动力系统的工艺设计为例,对本文构建的基于MBD的工艺设计系统展开了应用,完成了柴油机动力系统工艺的创建、工艺流程定义、工艺详细设计和仿真验证,给出了具体的三维作业指导书的生产、数字化检测实现等工艺过程的具体实现流程。此外,系统数据导航器、多结构管理器、制造工艺规划器、NX集成环境和三维可视化实现等功能进行了部署实施。通过对柴油机动力系统的工艺设计运行效果分析,该系统可以有效地减少工艺设计的质量问题,提升工艺设计的效率,为工艺设计人员提供一个集成的三维可视化工艺开发环境。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK402
【部分图文】：

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海交通大学工程硕士学位论文第一章绪通过本课题的研究，解决柴油机制造企业依赖二维图纸的低效制造现状，采用单一数据源的全三维模型实现贯穿整个设计制造全过程数据传递，实现柴油机动统的制造依据由二维图纸向三维数字模型的转变，统一数据来源，提高制造信息个业务环节流转的及时性和准确性，提升柴油机制造的质量水平，降低制造变更量和废品率，达到降本增效的目的。同时，实现柴油机动力系统数字化产品设计造的一体化，提高企业研制部门间的并行协同能力，提高企业竞争能力，提升新油机的开发研制能力，支持国家船舶行业的快速发展。其中三维数字化产品定义的研究是本课题研究的基础，只有实现了柴油机关键件三维模型的正确、完整、数字化定义，才能为后续的信息识别、信息完备性检查、工艺过程及制造过程提一数据源，因此三维数字化产品定义技术的研究对于柴油机动力系统工艺设计平划与实施具有重要意义。柴油机动力系统是典型的结构复杂产品，每台机包含 2000 多个种类，1 万多部件，如图 1 所示。柴油机制造是典型的单件、小批量的离散制造模式，与批量相比较，存在这诸多差异，其制造方式和信息管理具有显著的特点[4]。

技术路线图,柴油机,研发过程,研究现状

7图 1-2 技术路线图Fig.1-2 Technology roadmap.5 本章小结本章节阐述了基于MBD模型的三维工艺设计方法在柴油机系统设计研发过程应用背景和研究价值。同时对相关关键技术的国内外研究现状进行了综述，并从炼出了对本文有指导价值的研究内容和方法，并结合柴油机系统的研发需求，给文章的研究内容和总体技术路线。

技术,工艺验证,信息传递,工艺设计

第二章基于 MBD 的三维工艺设计系统总体设计和需求分析状分析模型的 MBD 技术和虚拟装配仿真关键技术在产品装配制造领域广泛应标注、信息传递、工艺设计规划和工艺验证仿真，到最终的三维工艺输用到具体工程案例中。ASME14.41 得到国内外相关技术领域的一致认2 标准也已经将其列入主要规范标准中[9]。除了波音公司以外，基于三定义关键技术也在国际上其他著名工程技术公司逐步推广使用（如图 2知名航空发动机厂商罗罗公司开始应用主模型驱动的技术，以包含三维标差、表面精度等制造过程信息在内的 MBD 典型技术作为单一数据源，模、标注、信息传递、工艺设计规划和工艺验证仿真等一系列过程中。

【参考文献】