1 概述
MBD(Model Based Definition)，即基于模型的定義，是一種用三維實(shí)體模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法，它規(guī)定了三維實(shí)體模型中產(chǎn)品尺寸、公差的標(biāo)注規(guī)則和工藝信息的表達(dá)方法。
MBM(Model Based Manufacturer)，即基于模型的制造，是應(yīng)用MBD數(shù)字模型開展工藝設(shè)計(jì)、加工和仿真的技術(shù)，主要包括：三維工藝規(guī)程的編制、基于三維模型的數(shù)控程序編制、數(shù)控加工模擬仿真及基于三維模型的三坐標(biāo)離線編程檢測(cè)等方面內(nèi)容。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)基于模型的制造目前存在的問題之一是數(shù)據(jù)量大，服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)響應(yīng)遲緩。
2 研究目的
輕量化模型是根據(jù)工程應(yīng)用需要，通過文件格式的轉(zhuǎn)換，減小全信息設(shè)計(jì)三維模型的信息量，輕量化后的模型在幾何精度上能夠保證相應(yīng)工程應(yīng)用的使用要求。
本課題將通過多種復(fù)雜殼體典型零件進(jìn)行輕量化工程應(yīng)用試驗(yàn)。通過試驗(yàn)來驗(yàn)證輕量化模型在三維工藝規(guī)程編制、基于模型的數(shù)控編程、基于模型的加工仿真、基于模型的三坐標(biāo)測(cè)量編程等工程應(yīng)用的可行性。
3 研究內(nèi)容
輕量化模型采用的格式有：JT、Iges、Stl及Step等格式，是通過UG軟件將精確模型進(jìn)行輕量化轉(zhuǎn)換之后得到的文件格式，具有以下特點(diǎn)。
表1 輕量化模型文件格式的特點(diǎn)
本課題選擇的復(fù)雜殼體典型零件來源于發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣、滑油泵殼體及齒輪箱殼體。此類零件的特點(diǎn)是空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建模特征繁多、數(shù)據(jù)量大，從而輕量化程度顯著。
表2 精確模型與輕量化模型對(duì)比
基于模型的制造主要環(huán)節(jié)包括：三維工藝規(guī)程編制、基于模型的數(shù)控編程、基于模型的加工仿真及基于模型的三坐標(biāo)測(cè)量等。
模型輕量化的方法就足將來源于UG軟件平臺(tái)的精確模型轉(zhuǎn)化成適用于以上制造環(huán)節(jié)所需的三維模型，在轉(zhuǎn)化的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)模型數(shù)據(jù)量的減小，從而完成設(shè)計(jì)模型的輕量化。在輕量化過程中需要保證制造環(huán)節(jié)中所使用的三維模型精度要求。
3．1 輕量化模型在工藝規(guī)程編制中的應(yīng)用驗(yàn)證
試驗(yàn)選取了滑油泵殼體典型零件，將NX精確模型文件轉(zhuǎn)換成JT輕量化模型文件，進(jìn)行工藝規(guī)程編制驗(yàn)證工作，能夠滿足工藝規(guī)程的編制要求。
表3 輕量化模型與精確模型三維工藝編制對(duì)照
3．2 輕量化模型在數(shù)控編程中的應(yīng)用驗(yàn)證
試驗(yàn)首先將精確模型的Part(．prt)文件轉(zhuǎn)化成輕量化模型的ParaSolid(.x_t)文件，在UG NX7．5巾直接打開ParaSolid(．x_t)模型文件，進(jìn)入CAM編程加工環(huán)境，完成數(shù)控程序的編制，數(shù)控程序編制如圖1所示。
圖l 滑油泵殼體輕量化模型CAM編程
通過CAM編程試驗(yàn)驗(yàn)證，輕量化模型能夠?qū)崿F(xiàn)在UGNX7．5中的數(shù)控程序編制，生成的NC代碼能夠滿足控制系統(tǒng)的可讀性要求。
3．3 輕量化模型在數(shù)控加工模擬仿真中的應(yīng)用驗(yàn)證
經(jīng)過長期試驗(yàn)驗(yàn)證，STL (．stl)文件格式輕量化模型更適合用于VERICUT軟件中的加共模擬仿真使用。要求輕量化模型采用二進(jìn)制類型輸出，三角公差與相鄰公差不大于O．08 通過數(shù)控加工模擬仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，輕量化模型（．stl)文件能夠用于VERICUT軟件的加工仿真使用，能夠滿足仿真軟件的可讀性及運(yùn)算穩(wěn)定性要求。
3．4 輕量化模型在三坐標(biāo)離線編程中的應(yīng)用驗(yàn)證
本課題采用PI(PowerINSPECT)測(cè)量軟件進(jìn)行輕量化模型應(yīng)用性的試驗(yàn)驗(yàn)證。選取了多種典型件的精確模型進(jìn)行輕量化處理，得到的輕量化模型用于PI軟件進(jìn)行測(cè)量程序編制。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，輕量化模型能夠完成PI中的模型處理、離線編程及編譯程序過程，并實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自動(dòng)化測(cè)量。如圖2。
圖2 齒輪箱殼體輕量化模型三坐標(biāo)測(cè)量
4 結(jié)束語
小課題針對(duì)輕量化模型在叢于模型制造的四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的應(yīng)用開展試驗(yàn)研究，結(jié)論如下：
(1)輕量化模型能夠解決基于模型制造中精確模型數(shù)據(jù)量大的問題。
(2)輕量化模型能夠滿足基于模型制造關(guān)鍵環(huán)節(jié)的使用要求。
(3)根據(jù)應(yīng)用要求，應(yīng)適當(dāng)控制輕量化模型的精度。
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本文標(biāo)題：復(fù)雜殼體MBD數(shù)字模型輕量化工程應(yīng)用研究
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