摘要：本文基于Creo3.0工具及PDM系统，结合行业及企业自身特点，对GB/T 24734等标准和规范进行了研究，通过二次开发技术，实现了基于三维标注规范的模型信息标注，从而保证了三维模型及信息表达的规范化和实用性，实现了设计与工艺的协同研发。
关键词：Creo3.0；MBD；三维标注
1引言
随着数字化设计与制造技术的广泛应用，特别是三维CAD技术的深入应用，产品研制模式正在发生根本性变化，传统的以二维图为主、三维模型为辅的协调工作法开始被全数字量传递的协调工作法代替，三维数模已经可以取代二维图纸，成为产品设计的唯一依据[1]。产品的设计及制造信息均通过二维图纸表达和传递，三维设计模型仅仅作为生成二维图纸和工程分析的基础数据。这种方式传递的信息不直观，设计和工艺之间无法有效开展数字化协同研发。
2研究目的和意义
基于三维模型的产品定义，即MBD（Model Based Definition，MBD）技术是一种数字化产品定义技术，它是以全三维数字化模型为基础，用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息。基于MBD的数字化产品定义技术直观地表达出了产品真实的三维实体结构，消除或者减少2D 图纸的使用，工程技术人员不需要再次进行三维与二维之间的多次转换，减少了工艺人员对投影视图理解不一致造成出错的可能性，从根本上改变了工程设计的方式。
三维标注技术是MBD技术的关键技术之一，它将设计制造的尺寸、公差、基准、粗糙度要求、技术要求等信息直接标注在三维模型上，在产品三维设计与工艺制造之间建立起了信息传递的桥梁，推动数字化设计制造一体化发展。它既能保证数据的唯一性，又能使三维实体模型作为生产制造过程中唯一依据。
3三维建模研究
要实现基于MBD的全三维工程化应用，首先要有标准规范的三维模型数据，保证三维模型数据的规范性和准确性。
3.1 建立三维基础环境建设
规范的模板和软件环境是开展产品三维设计和数据管理的必要条件。三维基础环境包括：三维模板、Creo启动及运行配置文件、软件运行界面配置文件、Creo软件后台字体库的标准化定制等。
三维模板定制：制定了符合企业标准要求的零件模板、组成件模板、钣金模板，初始设置了统一的基础标注视图，包含系统默认、基本信息、基准、FRONT、LEFT、TOP等视图，同时定义了各基础视图方向、缺省密度、单位、默认精度、公差标准及公差表数据导入等。
Creo启动及运行配置文件：标准配置文件定义了软件运行的基本配置，包括其他定制文件的路径、公差设置、单位设置、精度设置、保存模型设置、语言设置、初始显示环境设置、图纸设置和图形加速设置等。
软件运行界面文件：为提高软件的易用性，把三维建模过程中应用到的常用命令菜单定制到软件界面，用快捷图标的方式来快速运行，提高设计操作效率。
3.2 三维模型建模规范研究
（1）创建的三维模型要能够完整且准确表达出产品的实际设计信息。（2）设计模板需要按照实际的设计意图，按照1:1比例创建模型，模型精度须满足制造过程中的精度要求。（3）模型的结构信息以及细节要完整，保证后续的信息标注能够完整清晰的表达。（4）在不影响理解的情况下，对于倒钝特征可以适当的简化表示或不创建。（5）对于装配模型中的部分模型，如电机等模型，可以只创建出简化模型，将模型的一些关键信息及参数表达出来。
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4三维标注研究
4.1 三维标注内容研究
三维标注基于真实模型表达设计产品结构及设计信息[3]，基于Creo3.0对CAD软件的功能研究，结合三维设计与二维图纸的信息表达需要，分析并归类MBD的标注信息内容。
模型结构信息：模型尺寸。模型尺寸数值为模型自身固有数值和信息，分为包含草绘特征尺寸、模型特征尺寸、装配尺寸。
设计要求信息：设计要求信息是根据产品结构、企业生产加工能力及相关规范要求等标注的符合使用及规范要求的信息，包含基准、公差、粗糙度、技术要求等。
4.2 三维标注工具研究
（1）视图管理：三维标注的所有信息可按照不同的需求分类进行管理和显示等，视图功能包括方向工具、自动创建组合视图、激活视图等功能。应用方向工具，可以通过选择一个基准面或几何面，自动将模型定向到需要的视图方向；通过自动创建组合视图能够一键实现三维模型视图的创建，同时创建和组合视图管理的图层，并将图层显示与隐藏设置为满足三维注释表达需要的状态，当注释特征创建时会自动放置在相应组合视图层中；通过激活视图可方便的对视图进行切换。（2）尺寸标注：能够按组合视图自动显示该方向全部尺寸，或者按需按特征显示尺寸；能够将标注完成的三维注释尺寸用右键菜单移动到其他组合视图；能够对标注尺寸快速添加直径符号、半径符号、参考尺寸符号、重要尺寸符号、前缀星号、后缀星号等；能够将标注的尺寸修饰快速拭除；能够用格式刷将尺寸颜色、字高、小数位数等快速一致处理。通过尺寸属性修改工具，可以批量选择尺寸，统一调整文本颜色、高度、公差及精度等。（3）公差标注：Creo基本功能的尺寸公差添加非常不便，需要通过鼠标选择多个界面才能够修改模型尺寸的公差值，通过研究对调整尺寸公差功能进行二次开发，将Creo软件操作中的多个界面整合到一个界面中，减少繁复的操作，方便尺寸公差的修改。（4）整合配合公差表：设计师在标注尺寸公差时，往往需要重复的打开机械手册，查询适合的尺寸配合公差，这一过程占用了设计的大量时间。通过程序整合机械手册中的尺寸配合公差表，在程序的后台自动计算尺寸公差值，缩短了大量的设计时间。（5）符号注释标注：应用后台定制的符号快速完成模型符号及注释标注，包括焊接符号、表面粗糙度符号、油漆符号、装配件号、相同孔符号、常用注释、折弯表等。（6）技术要求标注：可以分类管理企业技术要求，定义通用技术要求内容，能够快速选择和标注技术要求。技术要求的标注行字数、字体高度、字体颜色均可在标注前定义。（7）中心线绘制：定制了三维标注的辅助中心线绘制工具。绘制辅助中心线是进行三维标注必要的功能，该功能能够快速绘制圆中心线、矩形中心线、平行边中心线、腰形孔中心线、分度圆中心线、两个圆心连接中心线等。绘制的中心线自动和相关视图的图层对应，可自动控制辅助线的显示与关闭。（8）标注调整：包括移动尺寸、标注注释移动、删除注释、修改注释等，实现了批量选择尺寸等注释内容，统一调整文本格式、颜色等功能。
4.3 三维标注规范研究
（1）规范明确了各类模型选用模板要求，明确各视图标注内容及要求。系统默认视图不允许标注任何信息，基本信息视图标注模型物料信息、技术要求、粗糙度及涂漆等全局性要求。FRONT、LEFT、TOP等视图标注具体尺寸、公差、注释等信息。（2）为实现三维标注信息的直观、明确，标注信息应与其标注对象保持关联并标注在合理的标注平面上；在视图方向上查看标注时，标注不应相互重叠，标注文本不应遮挡模型关键部位。（3）尺寸标注精度不能超出产品模型精度。（4）尺寸标注应为模型的真是大小，不允许标注虚假尺寸。（5）尺寸标注单位默认为mm，不做标注，如采用其它单位标注时需明确。（6）明确了各尺寸及符号的标注样式。如10X45°倒角标注应标注C10，10X50°等非对称倒角应标注尺寸和角度；相同孔应标注相同孔符号；折弯件应标注装配面的折弯半径及折弯顶点尺寸等。
5应用结论
使用MBD技术，将零部件工程信息叠加表达在三维模型上，实现产品数据源的唯一性和关联性，在研究企业设计业务的基础上，建立了面向三维模型的标注标准规范。将设计信息传递方式从图纸模式改变为模型传递，制造模式从模拟量传递改变为全数字化传递，研发模式从串行模式改变为并行研发模式，有效缩短了企业技术准备周期。同时，应用研究为企业三维工程化的全面实现和应用奠定了基础，并对其他企业的三维标注应用研究具有实际的参考意义。
参考文献
[1]冯廷廷.基于MBD的飞机装配工艺规划与仿真[D].南京:南京航天航空大学》2011.
[2]周秋忠，查浩宇.基于三维标注技术的数字化产品定义方法[J].机械设计.2011(1):33-34.
[3]GB/T24734.1～11-2009.数字化产品定义数据通则[S].
论文作者:栾龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/13
标签：模型论文; 尺寸论文; 视图论文; 公差论文; 中心线论文; 信息论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第17期论文;