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70000字硕士毕业论文机械产品MBD标准体系及相关标准的研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:70000字
论点:技术,产品,标准
论文概述:

整理总结了二维设计与维设计方面现行的相关国家标准、行业标准和企业标准。接着提出了“基于 MBD 的机械产品三维数字化设计与管理”的标准模型与技术体系框架

论文正文:

第一章导言

1.1 MBD技术概述
1.1.1 MBD基本概念
随着数字制造技术的快速发展,现代企业,特别是航空空领域、航空航天、船舶、汽车等地方的机械制造企业。,重视并大力推动MBD技术的发展,以缩短产品生产周期,提高产品质量,降低生产成本,提高企业的市场核心竞争力[2】。基于模型的定义(MBD),是基于模型的定义,有时也称为数字产品定义,是计算机应用的数字产品定义技术。其核心思想是利用集成的三维实体模型充分表达产品定义信息,实现面向制造的设计。MBD改变了传统的用三维实体模型描述几何信息,用二维工程图定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时,MBD使三维实体模型成为生产制造过程中唯一的基础,改变了以二维工程图纸为主,三维实体模型[3-7]为辅的传统制造方法。MBD零件模型通常由设计模型、3D注释和属性组成。设计模型由简单的几何元素组成,以三维图形的形式描述产品的几何形状信息。三维注释和属性统称为非几何信息。前者包含必要的过程约束信息,如产品尺寸和公差范围、制造过程和精度要求,而后者表示产品内置信息,如产品原材料规格、分析数据和测试要求。MBD装配模型是由一系列MBD零件模型结合非几何信息(包括配合公差、物料清单等)组成的。)。
1.1.2 MBD技术发展历程
进入工业时代以来,随着计算机技术的发展和3D CAD技术的成熟与普及,产品定义技术经历了从2D工程图纸到3D模型[13-17的三个发展阶段:
1、“2D设计、2D绘图”阶段。在现代工业革命的过程中,随着生产的社会化,1795年,法国科学家加斯帕尔·蒙日系统地提出了以投影几何为主线的画法几何,使工程图纸的表达和绘制高度标准化和独特化。工程制图成为工程领域中常用的产品定义语言。自20世纪60年代以来,计算机辅助设计技术出现了以计算机绘图取代手工绘图的趋势。1991年,中华人民共和国科技部提出了“扔掉画板”的口号。通过不懈的努力,国家机械领域的研究机构、企业和高校应用了以AutoCAD为代表的2D计算机辅助设计软件,逐步实现了工程制图从手工制图向计算机制图的转变。在这个阶段,二维工程图纸是唯一可交付的成果。
2、“3-D设计、2-D绘图”阶段随着3-D建模技术的发展和应用,产品设计模式演变为先用3-D计算机辅助设计软件建立3-D模型,然后用软件自动完成投影和消隐,生成2-D工程图,然后进行必要的修改和标注,以2-D工程图为主要部分,3-D模型为辅助部分,同时将其作为交付件转移到下游设计环节。这种设计模式充分发挥了三维计算机辅助设计系统的几何表示能力,但由于缺乏有效的制造过程和检验信息的三维表示方法,在产品加工过程中仍然需要二维工程图作为辅助。
3。MBD全3D数字设计1997年,在波音公司的协助下,美国机械工程师学会发起了3D标签技术及其标准化的研究,早在2003年[18日就形成了美国国家标准“ASME Y 14.41-2003数字产品定义数据实践”。2006年,国际标准化组织从ASME Y14.41中吸取经验教训,制定了国际标准化组织标准草案“国际标准化组织16792-2006技术产品文档-数字产品定义数据实践”[19,为欧洲、亚洲和其他国家的用户提供支持。2009年,中国国家技术产品文件标准化技术委员会(SAC/TC146)根据国际标准化组织(ISO)16792,制定了《[20号数字化技术产品文件定义数据通用原则》(GB/T 24734.1~24734.11-2009)。在软件实现方面,主要国际知名工业软件供应商达索、西门子、PTC等公司分别在其计算机辅助设计产品中实现了三维标签等MBD相关功能模块,使得产品设计和制造过程最终摆脱二维工程图纸[21]的束缚成为可能。
在技术应用方面,国外发达国家已经在航空空产品设计领域实现了MBD技术向传统生产模式的转变。例如,美国空 JSF战斗机和空 A380的开发就是[22]的成功例子。最典型的例子是波音公司。作为MBD技术的发起人之一,制定了基于MBD技术的应用规范——BDS-600系列,并于2004年在波音787项目中大规模采用该技术,缩短了40%的研发周期,减少了50%的项目返工,带来了巨大的效益。近年来,波音公司采用MBD和MBI技术,将阿瑞斯空间飞行器和C130的装配时间缩短了57%,引发了第二波3D数字化设计和制造。作为上游企业,波音公司还在其合作伙伴[23-26]中全面实施了基于模型的数字定义技术。中国的MBD全三维数字设计也是从波音的分包生产[27]逐步发展而来的。目前,在我国国航空航空航天行业,“三维模型下的车间”等设计模式正在全面展开。基于CATIA、UG、Pro/E的全三维设计规范也在不断完善,应用水平相对较高。在飞机、卫星、火箭等典型产品的生产中,整个数字化设计和制造数据链已经基本开放。同时,在大型装配制造业中,南车和北车也在高速列车的设计和生产中全面实施MBD全三维数字化设计。
1 . 1 . 3 MBD技术的优势
从MBD技术在国内外的应用来看,MBD技术带来的一系列改进是任何以前的技术进步都无法实现的。与传统的以二维工程图纸为交付物的设计方法相比,MBD技术具有[28-31]:
1的巨大优势。MBD技术摒弃了二维工程图纸,使三维数字模型成为生产制造过程中唯一的基础,保证了数据的唯一性,减少了重复劳动。一般来说,产品开发需要经过五个环节:产品设计、工艺设计、工装设计、产品制造和检验[32]。对于以二维工程图纸为交付物的传统设计方法,由于设计上游需求的不断变化和三维CAD软件转换功能的限制,经常会出现数据冗余和冲突,导致二维和三维数据不一致。MBD技术使三维模型成为产品唯一的信息载体。所有工作都将在三维环境中完成,确保数据的唯一性,并减少纸张物理系统与计算机系统断开所造成的重复性工作。

1.2本文的背景...................20
1.3本文的主要内容和创新点...................20-21
1.4本章概述...................21-22
第二章机械产品MBD标准体系及相关标准研究...................22-34 [/BR/] 2.1二维设计标准分析...................22-24 [/BR/] 2.2三维设计标准分析...................24-27[/溴/] 2.3标准体系的建立...................27-32
2.4编写本系列标准的基本原则...................32-33
2.5本章概述...................33-34
第三章三维表达视角确定关键技术研究...................34-55[/比尔/] 3.1模式...................34-36 [/BR/] 3.2字体和比例的确定...................36-37
3.3指导线和基线的表达...................37-40[/溴/] 3.4尺寸标注是指...................40-43[/溴/] 3.5精度特征指...................43-50
3.6简化剖面线图...................52-54
3.8图纸...................50-52
3.7本章概述...................54-55
第四章3D标注辅助工具的开发...................55-71 [/BR/] 4.1软件平台的确定...................55-61 [/BR/] 4.2主要功能模块的确定...................61-63
4.3确定二次开发界面和语言的实现方法...................63-64
4.4编码...................64-70
4.5本章概述...................70-71
第五章标准和辅助工具应用示例...................71-80
5.1典型产品介绍...................71
5.2 2D工程图纸分析...................71-72
5.3 3D标签的实施...................72-79
5.4本章概述...................79-80

[摘要/br/]
1。总结了2D现行的相关国家标准、行业标准和企业标准以及三维设计。然后提出了“基于MBD的机械产品三维数字化设计与管理”的标准模型和技术体系框架,分析了各子系统涉及的技术标准,确定了该系列三维设计标准的编制原则。
2。首次提出了三维图形的概念,研究了视角、字体比例、基准线和基准线表达、尺寸标注、精度特征表达、剖面线绘制和图形简化等关键技术,确定了该系列标准的主要内容。
3。分析了国内外主流三维CAD软件的三维标注功能,针对当前三维软件操作不便和部分标注显示方法不符合标准的事实,开发了一套三维标注辅助工具,为该系列标准的实际应用提供方法和手段。
4。选择SAIC通用五菱汽车有限公司花键套叉产品,利用NX 7.5软件平台,对该系列标准和三维标准辅助工具进行试点应用。
虽然在基于MBD的机械产品三维标准的系统、关键技术、软件实现和应用方面取得了一些成果,但由于时间和能源的限制,还有很多需要进一步研究的地方:
1)由于MBD技术的不断发展,没有很多成熟的标准、规范或应用经验可供借鉴。然而,国内外应用MBD技术较好的单位大多是航空空航天企业。这些单位有保密要求,数据采集困难,这使得本文的研究不够深入,许多观点和方法不成熟。我们还需要跟上国际标准,密切关注多媒体广播技术的发展和应用。
2)标准中的一些规定可能不符合实际工作习惯或目前无法用3D计算机辅助设计软件实现。我们还需要选择一些典型的行业和企业开展标准试点工作,加强与软件厂商的沟通和协商,进一步完善系列标准,使系列标准来源于实际生产并为实际生产服务。

参考

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