面向航天产品研制的MBD数据集定义和应用规则.docx

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面向航天产品研制的MBD数据集定义和应用规则

面向航天产品研制的

MBD数据集定义和应用规则

V1.1

2015年06月23日

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面向航天产品研制的MBD数据集定义和应用规则

1.1

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1前言4

2MBD数据集定义标准和规范4

2.1MBD数据集定义标准4

2.2MBD数据集定义规范5

3MBD数据集定义规则6

3.1BMD数据集定义总规范要求6

3.2BMD数据集定义规则7

3.2.1装配定义规则8

3.2.2尺寸定义规则9

3.2.3基准定义规则12

3.2.4几何公差定义规则12

3.2.5几何特征定义规则12

3.2.6注释定义规则12

3.2.7技术条件定义规则13

3.2.8视图表达定义规则13

4MBD数据集发放内容13

5MBD数据集存档模式14

6制造端对MBD数据集应用16

6.1制造端有PDM系统16

6.2制造端无PDM系统18

7小结19

1前言

当前MBD技术在航天行业型号研制过程中得到广泛地应用，如何规范化MBD数据集定义，以实现快速有效无异议的MBD数据集定义，实现设计制造数据的有效传递和信息有效沟通，是MBD技术在航天型号研制过程中首要考虑的问题。

本文就是面向航天产品研制，从MBD数据集定义标准和规范出发，确定MBD数据集定义规则，以便用MBD数据集指导型号研制整个过程。

2MBD数据集定义标准和规范

2.1MBD数据集定义标准

按照GB/T24734-2009数字化产品定义数据通则定义MBD数据集，GB/T24734-2009在以下方面对MBD数据集进行了定义。

MBD数据集定义内容

●标注

–表达完整的产品信息，如外形尺寸、注解、技术条件；

–包括：

视图管理、基准标注、尺寸标注、几何公差、符号定义、注释、剖面。

图三维标注

●模型

–表达在产品设计-制造全过程中对模型的定义。

●属性

–表达产品无法使用几何、标注表达的产品信息。

2.2MBD数据集定义规范

不同层次的操作流程和业务规范

建立不同层次的操作流程和业务规范，包括：

基础标准规范、业务操作规范、设计与工艺流程规范等。

●基础标准规范

侧重于基本数字化模型定义标准，包括：

–三维数字化模型定义标准；

–数字化模型简化和轻量化数据定义规范；

–三维工艺模型定义规范；

–各研制阶段的数字化模型定义要求。

●业务操作规范

侧重于描述具体应用类型、详细步骤、设计/分析边界、相关的经验教训等，包括：

–自顶向下设计方法及规范；

–设计与工艺协同规范；

–数据质量控制和评审规范；

–协同设计方法及规范；

–维修性分析方法及规范；

–仿真分析方法及规范。

●设计与工艺流程规范

侧重于描述业务流程、涉及部门、相关职责、支撑系统、输入输出等，包括：

–产品开发程序/支撑环境；

–技术状态管理流程；

–结构设计与工艺流程；

–系统及设备安装流程；

–验证与仿真流程；

–数字化样机流程。

3MBD数据集定义规则

3.1BMD数据集定义总规范要求

•规范内容总体要求：

–以典型零部件为背景

–说明需要表达的设计要素

–整理出包括尺寸、基准、公差、视图表达等等表达原则（基于之前讨论的标准原则

–撰写完整的标注过程对将来推广有指导作用

•规范目录

–零件特点

•外形特点

•需要表达的设计要素

•典型的加工方式和精度要求

–标注要素表达

•装配结构表达

•尺寸、基准、几何公差、几何特征、注释、技术条件、视图表达、属性

•工艺模型转换要求

–外协要求

3.2BMD数据集定义规则

MBD数据集定义规则

我们从八个方面阐述MBD数据集定义规则，包括：

装配、尺寸、基准、几何公差、几何特征、注释、技术条件、视图表达等。

3.2.1装配定义规则

●装配结构

–直接在Creo中表达，在CreoView中展示；

–无球标；

–输出三维的带球标的图（考虑到外协）。

●对辅料和耗材的表达

–沿用当前的做法：

在PDS中表达物料，在Creo中技术条件描述要求。

●螺钉

–螺钉孔要完整表达；

–阵面螺钉不用全装，在PDS中表达数量；

–其它整件和部件需要完整安装螺钉。

●铆钉

–阵面和总体铆钉不全装，在PDS中表达数量，铆钉孔不描述；

–部件一级要装铆钉。

●三维装配位号与BOM表

–二维图中的描述：

在原有二维图中采用了BOM表与位号，主要目的在图中将零件与BOM表对应起来；

–全三维的描述：

在三维设计中直接能将图中的零件与BOM建立关联，因此在3D装配中不需要专门建立BOM表与位号。

●标题栏

–二维图的描述：

在二维图中标题栏主要描述了该产品的一些信息包括中文名、材料、比例、签署信息、版本信息等；

–全三维的描述：

三维中标题栏中的信息主要是通过属性描述；在PDS、Creo和Creoview都能显示这些属性。

产品明细描述

3.2.2尺寸定义规则

•偏公差尺寸

–需要用驱动尺寸表达，是否需要标注（采用方案二）

•方案一：

不标注。

理由：

既然模型中有了就不需要特别标注，后端可以自行查看，标注增加工作量。

•方案二：

需要标注。

理由：

尺寸隐藏在模型中，工艺、车间、检验不知道哪些尺寸是偏公差，找起来非常困难。

•带公差的尺寸

–不要求一定要是驱动尺寸，如果是草绘尺寸就直接标注在草绘尺寸上；

–也可以用从动尺寸标注公差；

–对于带公差草绘尺寸是否需要标注出来（提高未注公差，采用方案二）。

•方案一：

不标注。

理由：

既然模型中有了就不需要特别标注，后端可以自行查看，标注增加工作量；

•方案二：

标注。

理由：

尺寸隐藏在模型中，工艺、车间、检验不知道哪些尺寸是公差要求，找起来非常困难；

•方案三：

根据检验三坐标能力，确定一个界限，比如公差带小于0.06要标注。

理由：

检验三坐标扫描设备进度是0.02，考虑一个系数为0.06，小于0.06公差的尺寸需要用接触式检验，就需要特别标注出来。

•最大轮廓尺寸

–不标注，通过CreoView获取；

–有公差要求的需要标注。

•需要标注的尺寸

–带公差的尺寸：

利用Creo三维尺寸标注功能在三维上标注尺寸；

–带偏公差的尺寸，需要采用驱动尺寸方式标注出来：

此方法的目的在于能让工艺后续能利用Creo的功能快速将偏公差尺寸转换为中间值；

–通过视图管理方式将各尺寸分类。

•不需要标注的尺寸

–在Creo三维设计时候，在特征中已经有尺寸参数存在了。

当这些尺寸信息不需要特别的公差（自由公差）时，是不需要特别标注的。

因此三维模型中已经包含了所有的尺寸信息。

•Creo模型特征中已经有这些特征参数（尺寸）；

•这些参数（尺寸）是隐含在模型中的；

•在Creo中点击特征是可以显示这些参数（尺寸）的。

•尺寸的获取

在CreoView模型中包含了Creo的尺寸，包括没有标注的参数尺寸：

–Creo转换到CreoView模型时，已经将所有的信息转换过去，即使没有标注的参数尺寸也包含在CreoView中，只是缺省状态下不显示；

–在可视化转换设置里（看下图），如果将参数尺寸选型勾上，系统在可视化转换时将参数（尺寸）转换到可视化模型中。

可视化转换器配置

–在CreoView中可以有多种方式获取未标注的尺寸。

将过滤器中的“杂项注释”打开，就可以显示所有的尺寸。

CreoView获得未标注的尺寸

3.2.3基准定义规则

•模型中需要初始基准；

•有偏公差的特征，在没有特殊情况下不能作为基准；

•尺寸链按照草绘尺寸确定。

3.2.4几何公差定义规则

•全部标注；

•某些几何公差需要添加必要尺寸标注的，需要标注尺以保证几何公差的标注；

•表面粗糙度：

–要放置在容易看到的地方；

–局部需要指明的地方，可以在模型上局部定义轮廓或颜色区域来表达局部粗糙度。

3.2.5几何特征定义规则

•孔的表达

–需要标注注释来区分孔的大小和精度要求。

•细部信息

–需要用视图方式突显；

–由设计师根据实际情况来确定哪些需要突显；

–标准化可以制订一个指导性条目：

相对大小在小于XXX时需要表示。

3.2.6注释定义规则

•注释

–与几何相关的描述直接用引出线的方式注明；

–焊接注释直接采用Creo的焊接功能。

3.2.7技术条件定义规则

•技术条件

–写在模型中的某一平面上；

–在三维模板中需要有专门的技术条件视图。

•属性

–用来描述二维标题栏中的信息，按照现有的方式。

3.2.8视图表达定义规则

•需要设定缺省视图：

明确缺省视图中需要表达的信息；

•技术条件视图；

•细节视图：

根据实际情况，由设计师决定；

•剖视图：

根据实际情况，由设计师决定。

4MBD数据集发放内容

在PDM中定义的MBD数据集，将以数据包的方式发放到制造部门，供制造部门指导生产；同时还需要把PDM中受控的数据发放到档案管理系统进行存档。

因此，需要定义发放数据包的具体内容和格式。

方法数据包里的内容有：

•EBOM结构、部件：

Part编号、Part名称、Part父件编号、Part父件版本、单件数量、数量单位、物资编码、物资分类、物资描述、超目录状态等。

•三维模型结构、三维模型：

模型编号、模型名称、父装配模型编号、父装配模型版本等。

•基线内容：

基线名称、投基线数据类型、投基线数据名称、投基线数据编号、投基线数据版本、投基线数据小版本等。

•三维模型（EPMDOCUMENT）和部件（WTPART）的关系：

模型编号、模型版本、相关Part编号、相关Part版本、关系类别等。

•文档关系：

文档编号、相关Part编号、相关Part版本等。

•ECN关系：

ECN编号、ECN名称、改前/改后类型、数据类型、数据编号、数据版本等。

•部件属性：

规格、重量、物资编码、物资描述、物资分类、超目录状态、名称、简称、牌号、状态、供应状态、采用标准、精度、质量特征、品种规格、特殊说明、定尺、验收标准、生产厂家、生产厂家ID、责任单位、数据更新者、是否自制整件、是否参考模型、备注等。

•三维模型属性：

模型编号、模型名称、模型版本、模型小版本、模型生命周期状态、分类、产品代号、研制阶段、密级、关键特征、层次类型、材料、材料牌号、材料状态、材料技术条件、材料品种规范、工艺路线、规格、责任单位、物理文件名称、物理文件类别、数据更新者、是否自制整件、是否参考模型、是否骨架模型、备注等。

•文档属性：

文档属性、文档名称、文档版本、密级、生命周期状态、文档小类、产品代号、编制单位、研制阶段、物理文件名称、物理文件类别、数据更新者、备注等。

•ECN属性：

编号、名称、类型、密级、生命周期状态、产品名称、所属整机或者分系统、更改/偏离原因、类别、研制阶段、制品处理意见、有效期限、变更单/技术通知单文件名称、数据更新者、备注等。

•基线属性：

编号、名称、类型、版本、密级、生命周期状态、数据更新者、备注等。

5MBD数据集存档模式

瀚海之星档案管理系统主要进行归档文件目录信息的管理，其管理的档案信息绝大部分都来自于PDM系统中的数据。

PDM系统管理瀚海之星档案管理系统中归档文件目录信息。

与瀚海之星档案管理系统的集成

（1）阶段数据归档处理流程

数据范围包括产品BOM、三维模型、技术文件和更改单等文件。

●建立数据归档单：

设计人员或档案管理人员创建数据归档单，系统通过开发基于产品结构提取产品零部件或文件属性信息到EXCEL文件（用户可以手工更改归档数据信息），用户将EXCEL文件关联到数据归档单。

●数据归档单审批：

将数据归档单提交审批流程，有主管部门领导审核和批准。

●数据发布到档案管理系统：

系统自动将数据归档单的EXCEL文件和传送到固定目录，由档案管理系统将EXCEL文件中属性信息传递到档案管理系统，形成数据管理目录，并建立所有档案文件目录下对象的PDM链接，点这个链接后，就可以直接登录到PDM系统，看到该对象的具体信息。

（2）发布数据归档处理流程

数据范围包括发布的产品BOM、三维模型、技术文件和更改单等文件。

●建立数据归档单：

设计人员或档案管理人员创建数据归档单，系统通过开发基于产品结构提取产品零部件或文件属性信息到EXCEL文件（用户可以手工更改归档数据信息），用户将数据文件打包下载到ZIP文件中，并关联到数据归档单。

●发布数据归档单审批：

将数据归档单提交审批流程，有主管部门领导审核和批准。

●发布数据归档到档案管理系统：

系统自动将数据归档单的EXCEL文件和数据包ZIP文件中数据传送到固定目录，由档案管理系统将EXCEL文件中属性信息传递到档案管理系统，将ZIP包文件解压由档案管理系统关联管理。

（3）数据更改后的发布流程

数据范围包括更改后的EBOM、模型或技术文件。

●设计更改：

当设计人员更改设计数据后，将更改后的设计数据关联到更改通告ECN。

●更改后设计数据发送到：

系统自动将更改后的设计数据属性信息EXCEL文件和物理文件发送到规定目录，由档案管理系统将其传递到档案管理系统进行存档和管理。

●未来PDM系统和档案管理系统都会有产品数据，以PDM系统数据为准，档案管理系统作为产品数据备份。

●产品数据审批、打印、发布、借阅工作将在PDM系统进行。

6制造端对MBD数据集应用

制造端分为两种情况：

有PDM系统，没有PDM系统。

6.1制造端有PDM系统

对于有PDM系统的单位，可以实现总体单位的PDM系统和制造单位的PDM系统之间的集成，实现基于流程的数据自动发放和接收。

图数据发放和接收

设计部门数据发送：

设计部门将需要发送的EBOM、三维模型和相关资料打包，发起数据发送单审批流程，流程签审完后，完成数据发送单跨系统发送。

制造单位数据接收：

制造单位接收到设计部门发放的数据包，检查数据包内容，包括：

名称、属性、阶段等。

将数据包导入到制造单位的PDM系统中，形成完整的EBOM，并基于EBOM实现设计数据的结构化管理。

制造单位通过IE进入系统，查看EBOM结构，可视化模型，相应的属性，确保检入所需的内容。

下图是检入一个组件生成EBOM的示意图。

它不仅生成了EBOM，并且EBOM还与三维模型进行了自动关联，同时也生成了可视化模型。

图EBOM的创建

这样的业务模式，能保证设计部门和制造单位之间数据接收和发放的完整性、及时性、有效性、正确性，并保证数据发放和接收有版本记录，并有迹可查，从技术上根本保证了数据发放和接收过程中技术状态的管理。

这样的系统架构和业务模式，对于最终使用者来说，既简单易用，又有效快捷，是设计制造协作的最佳选择。

6.2制造端无PDM系统

在设计部门的PDM系统，用基线将已经受控的数据固化下来，存放在面向制造单位的数据共享区。

图面向制造单位的数据共享区

在设计部门的PDM系统，为制造单位工程师建立用户账号并定义角色，制造单位工程师可以直接登陆设计部门的PDM系统，基于角色进行数据访问，基于流程进行工艺会签等。

在设计部门PDM系统的面向制造单位的数据共享区，除了受控数据的基线外，还存放与该制造单位有关的共享数据，该制造单位工程师可以直接访问并下载数据到自己客户端，进行后续的工艺设计。

同时，制造单位工程师也可以上传一些需要共享给设计部门的数据，以供设计部门共享，实现设计制造数字化协同。

7小结

上面是我们在航天系统MBD项目中总结的MBD数据集定义和应用通用规则，每个单位的具体情况不同，因此数据集定义和应用规则也会不同，在具体项目应用中，我们需要根据具体业务情况，因地制宜，以此为参考，探索出一套满足自己产品研发模式的MBD数据集定义规则来。