本文以Pro/ENGINEER為平臺(tái)，采用ProToolkit與VC++進(jìn)行組合開發(fā)，介紹了基于MBD的產(chǎn)品與工藝的協(xié)同設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)介紹了三維模型標(biāo)注技術(shù)、三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)技術(shù)、三維焊接裝配工藝設(shè)計(jì)技術(shù)、三維鈑金工藝設(shè)計(jì)技術(shù)、三維工藝可視化發(fā)布技術(shù)以及三維模型質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。
　　一、引言
　　隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的逐步應(yīng)用和推廣，越來越多企業(yè)認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品工藝協(xié)同設(shè)計(jì)在推廣數(shù)字化設(shè)計(jì)模式中的重要性。數(shù)字化設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)工具、建模過程、模型質(zhì)量、裝配質(zhì)量以及數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)命名、管理、審簽、歸檔和更改等方面都迫切需要進(jìn)行規(guī)范和約束。這些標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范必須能夠系統(tǒng)和全面地協(xié)調(diào)整個(gè)工程機(jī)械裝備的數(shù)字化設(shè)計(jì)活動(dòng)，并在體系框架層面進(jìn)行規(guī)范和約束。若不能及時(shí)系統(tǒng)地開展數(shù)字化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的研究和編制，將會(huì)顯著影響整個(gè)企業(yè)共享設(shè)計(jì)平臺(tái)的推進(jìn)和深化發(fā)展。
　　實(shí)施全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，首先有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作應(yīng)用規(guī)范化支撐，其次必須構(gòu)建開發(fā)對(duì)應(yīng)的全三維研發(fā)工藝協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以提高設(shè)計(jì)、工藝的效率，節(jié)省產(chǎn)品研制成本。圖1所示為所需開發(fā)構(gòu)建的全三維研發(fā)工藝協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用平臺(tái)的流程架構(gòu)。該平臺(tái)包含有“三維模型標(biāo)注技術(shù)”、“三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)技術(shù)”、“三維焊接裝配工藝設(shè)計(jì)技術(shù)”、“三
　　怠速工況1.5階燃燒激勵(lì)頻率為21.3Hz時(shí)，此頻率下繞X方向振動(dòng)傳遞率優(yōu)化后明顯下降，從138.7%降低到84.2%；Z方向振動(dòng)傳遞率也有一定程度降低；怠速工況1階不平衡往復(fù)慣性力矩的激勵(lì)頻率為14.2Hz，此頻率下繞X和z方向振動(dòng)隔振率優(yōu)化前后變化不大。因此振動(dòng)傳遞率仿真表明：優(yōu)化后動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振性能得到提高。
　　六、結(jié)語
　　叉車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定難度，特別是針對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，需要同時(shí)考慮1階、1.5階發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)的隔振，也要兼顧六個(gè)方向振動(dòng)模態(tài)能量解耦，還要控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的抖動(dòng)。因此必須要利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在有限的設(shè)計(jì)空間內(nèi)，探索最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，本文利用的遺傳算法是一種高效的全局優(yōu)化算法，可以快速找到動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)全局最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。維鈑金工藝設(shè)計(jì)技術(shù)”、“三維工藝可視化發(fā)布技術(shù)”和“三維模型質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)”。下面將具體介紹每個(gè)技術(shù)的體系架構(gòu)和具體應(yīng)用。
　　二、產(chǎn)品工藝協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用
　　1.三維模型標(biāo)注技術(shù)
　　該技術(shù)是將設(shè)計(jì)過程中用到的尺寸標(biāo)注、公差標(biāo)注、表面粗糙度標(biāo)注、螺紋標(biāo)注、幾何公差標(biāo)注及技術(shù)要求標(biāo)注等設(shè)計(jì)信息進(jìn)行集成開發(fā)，并將這些符號(hào)、參數(shù)信息標(biāo)注到相關(guān)模型中。
　　建立三維模型標(biāo)注前，首先將國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)、參數(shù)、設(shè)計(jì)公式集成到程序中。建立基于MBD三維標(biāo)注的表面粗糙度標(biāo)注、幾何公差標(biāo)注、焊接符號(hào)、技術(shù)要求標(biāo)注等符號(hào)，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。所有標(biāo)注的符號(hào)均要與圖元相關(guān)，即在修改模型、圖元時(shí)符號(hào)圖元的相對(duì)位置不變。系統(tǒng)維護(hù)方便，企業(yè)能自由添加相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　該平臺(tái)一部分采用Pro/ENGINEER系統(tǒng)提供的ProToolkit二次開發(fā)函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，另一部分采用Pro/ENGINEER系統(tǒng)本身的自定義符號(hào)進(jìn)行符號(hào)庫的建立，最終兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)三維模型標(biāo)注功能。此外該系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的升級(jí)服務(wù)，方便后期程序功能增加后的程序升級(jí)，這樣不需要每個(gè)客戶端分別安裝升級(jí)包，只需要對(duì)升級(jí)服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置所有客戶端均能自動(dòng)升級(jí)。
　　本系統(tǒng)采用VC++和Pro/Toolkit進(jìn)行組合開發(fā)，以菜單形式加載到Pro/E中，部分程序示例界面如圖2～6所示。
　　2.三維機(jī)加工藝設(shè)計(jì)技術(shù)
　　建立一個(gè)基于三維模型的機(jī)加工工藝信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造使用相同的數(shù)據(jù)源，突破設(shè)計(jì)、工藝和制造之間的信息孤島。
　　系統(tǒng)總體目標(biāo)是固化機(jī)加工工藝信息符號(hào)，規(guī)范機(jī)加工工藝信息表達(dá)方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工工藝信息在三維模型中表達(dá)，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工工序模型可視化發(fā)布，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工工藝卡片的自動(dòng)產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)機(jī)加工工藝審批流程，實(shí)現(xiàn)制造車間無圖化瀏覽。該系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖7所示。
　　系統(tǒng)層：主要是配置全三維鈑金工藝設(shè)計(jì)時(shí)所需的計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境，包括計(jì)算機(jī)硬件配置、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置及相關(guān)的軟件、數(shù)據(jù)庫配置等，如PDM、ERP等。
　　數(shù)據(jù)層：該層主要是合理存儲(chǔ)三維機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)過程中所產(chǎn)生的機(jī)加工工藝參數(shù)、符號(hào)及特征信息等。
　　平臺(tái)層：該技術(shù)主要基于三維建模軟件Pro/E和輕量化插件ProductView。對(duì)于機(jī)加工MBD工序模型的構(gòu)建主要基于Pro/ENGINEER的機(jī)加工工藝信息標(biāo)注模塊、工序模型構(gòu)建模塊、工序組織與特征關(guān)聯(lián)模塊進(jìn)行開發(fā)定制，而對(duì)于MBD機(jī)加工工序模型的可視化網(wǎng)頁發(fā)布主要基于ProductView進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。
　　應(yīng)用層：該層主要是在平臺(tái)層基礎(chǔ)上，利用平臺(tái)層相關(guān)軟件的底層開發(fā)接口函數(shù)，進(jìn)行機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)過程的全三維化，包含有機(jī)加工工藝參數(shù)的三維化標(biāo)注、工序特征的快速構(gòu)建、工序組織與特征關(guān)聯(lián)、MBD機(jī)加工工序模型的構(gòu)建及網(wǎng)頁化發(fā)布等。
　　工藝符號(hào)庫：基于Pro/ENGINEER建立的工藝信息表達(dá)符號(hào)庫。工藝信息標(biāo)注：基于Pro/ENGINEER的三維快速標(biāo)注工具。工序模型構(gòu)建：基于Pro/ENGINEER的三維工序模型構(gòu)建工具。工序模型發(fā)布：基于Pro/ENGINEER的工序模型發(fā)布工具。PDM擴(kuò)展：基于Windchill的模型數(shù)據(jù)與發(fā)布流程管理。
　　系統(tǒng)管理：B/S架構(gòu)工藝信息管理與維護(hù)接口。應(yīng)用模塊：B/S架構(gòu)供最終用戶使用瀏覽的接口。
　　本系統(tǒng)采用VC++和Pro/Toolkit進(jìn)行組合開發(fā)，結(jié)合國標(biāo)中的加工符號(hào)簡化畫法，進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，將機(jī)加工工藝信息以符號(hào)形式標(biāo)注到模型中，程序以菜單形式加載到Pro/ENGINEER中，部分程序示例界面如圖8所示。

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