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摘要：随着计算机辅助设计技术的迅猛发展及MBD技术的深入应用,在三维软件中如何清楚地表达三维模型的结构、形状、位置、尺寸，对于制造及工程设计人员具有重要意义。本文通过三维标注概念的阐述、三维标注功能需求的分析，总结了三维标注设计目标和原则，并基于Creo2.0环境下三维标注功能的实现应用。实践证明该功能有明显技术优势，能较大的提高工作效率。
关键词：三维标注；MBD；Creo
0 引言
当前,制造企业在产品设计模式上普遍采用先使用三维软件创建产品的三维模型,再通过CAD软件,将三维模型投影,生成二维图纸,三维模型与二维图纸共同作为设计和制造依据,传递到后续的各环节的设计模式。这种模式虽然充分发挥了三维CAD软件的在建模功能和几何表现方面优势,但因为没有实用的产品特性、制造工艺信息(产品特性和制造工艺信息统称三维标注)的三维表示方法,在产品加工过程中,人们往往仅把三维模型当做二维图纸的辅助。在MBD基于模型的定义技术的环境下，研究三维标注显得尤为重要。
Creo作为我们常用的三维软件,虽然具有髙效快捷的混合型建模、参数化设计、丰富的特征造型功能,但在创建三维标注功能上还有所欠缺。我们在Creo本身的标注功能基础上,结合国家标准委员会于2009年发布的《数字化产品定义数据通则》的技术标准，以及企业在三维标注功能上的需求和经验,设计并实现了适合我公司生产需要的三维标注功能。
1三维标注概念
三维标注，就是将原本标注于产品二维图纸上的尺寸、符号、公差与配合、焊接及其他技术要求等信息都直接标注在产品三维模型上。三维标注功能是根据基于MBD模型的数字化定义技术的需求发展起来的，目的是实现产品全生命周期中的无纸化，并通过三维模型表达产品的各种设计、制造等信息。
在三维模型上完成三维标注的创建，可直观地查看到三维模型的各种尺寸、符号、注释、加工能信息，也便于调整三维模型设计。
2三维标注需求及分析
根据公司常规产品设计需求，对Creo软件的三维标注模块功能性需求上主要应包括：
2.1按照标注形式的需求
1)尺寸类标注：智能、连续、基准尺寸；水平、竖直、角度尺寸；倾斜、半径、直径尺寸；弧长、倒角尺寸；参考尺寸等。
2)符号类标注：基准、行位公差、表面处理、焊接等。
3)注释类标注：模型本身不能直接或完整表达的工程信息，通常为文字信息或符号等，如技术要求、焊接要求等。
4) 尺寸代号标注：参考尺寸代号、换算尺寸代号、尺寸均布代号、尺寸理论正确代号等。
5)自定义符号等类型。
2.2按照标注平面的需求
1)与屏幕平齐视图
对于模型标注过程中，技术要求等注释应标注于不随模型旋转而变化的标注面，为此我们开发此标注面，使文字始终与屏幕平齐。
2)组合视图
3)单个视图
4)视图切换功能
创建的标注视图必须位于模型树中其他特征之后，应支持在标注前或者标注过程中选择或者设置标注平面。
各标注应定义在标注面上，不应重复标注或欠标注。标注面位置定义应与三维几何模型保持一致，标注内容所在的局部平面可与屏幕始终保持平行。例如：模型旋转时，相关文字应随之旋转。
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2.3按驱动形式的需求
1)自动显示注释：所有标注信息来源于模型本身，采用自动驱动的标注与模型特征可保持关联并能双向同步更新。
2)手动操作标注：应用标注软件手动标注模型尺寸，数据来源于模型本身，可达到模型特征单向驱动尺寸标注。
2.4其它功能需求
1)便捷的创建与编辑功能；
2)PMI尺寸能随模型变化而正确更新，对失去关联要素的尺寸应用别的颜色进行区分；
3)支持带标注的产品模型读入，包括其他主流三维CAD格式的模型。
3 三维标注的原则
三维图形尺寸标注需要参考工程CAD制图规则的轴测图标注或二维图形标注原则。
总体原则是正确、完整、清晰、合理与美观。正确是指要符合标准的规定；清晰是指尺寸标注要易于阅读；合理是指不能出现缺少标注或者冗余标注的情形；合理方面的要求比较复杂，要求尺寸标注符合加工、制造工艺要求；在保证上述三个原则的基础之上，应力求标注处的尺寸美观。
考虑到上述多种因素，以及符合国家标准、美观、实用等特征，总结标注原则如下：
1)信息完整性原则。三维标注模型所包含的信息量应不少于工程图样所含信息量。三维模型包括完整的设计细节，使用尽可能少的视图和标注，完整、清晰且准确地表达产品结构、各部件的形状和互相关系。
2)规范性原则。在三维模型标注中产生的模型视图、几何图形集和特征等要素，应具备唯一标识，并按照一致性的规则进行命名。
3)关联性原则。关联性是模型数据元素间的关联关系。建立标注内容与几何要素、特征等的关联关系，满足定义的完整性、无歧义性。
4)面向用户的定义的原则。提高标注模型的可读性，使用户更易于理解。
4三维标注功能实现
4.1启动Creo/easy3Ddrawing工作环境
设计人员在使用Creo/easy3Ddrawing进行工作时，生成的临时文件以及除工作中产生的数据，包含图层信息、参数及通用配置信息，由Creo统一管理。
4.2视图创建
首次标注的模型，选择“组合视图”功能进行视图创建。主视图的选择：确定模型主视图的原则是尽量符合零件的主要加工位置和工作位置；主视图的投射：应选择最能显示零件各组成部分的结构形状和相对位置的那个方向。通常模型应该有至少3个基本视图，并根据零件结构的特点，增加其他视图、剖视图等。
4.3三维标注创建功能
1)模型属性标注：由于三维标注是基于模型的，没有图框存在，所有图纸信息均在模型属性中编辑完成。基于CREO我们已制定符合我公司要求的模型属性信息栏。
2)尺寸标注：三维标注应包含模型的设计和加工制造的全部信息，并将不同的信息放置在不同视图下。标注时依据标注类型启动相应的标注命令即可。
3)公差标注：需要标注公差的尺寸，在CREO的尺寸属性中可以进行公差值的设定。公差值仅作为尺寸辅助信息，并不能依据公差改变模型实际大小。
4)技术要求标注：技术要求以文字注释形式进行标注，应创建在“与屏幕平齐”视图下，放置于屏幕左上角。技术要求一般应与焊接要求或者其他加工说明标注在同一注释面。
4.4三维标注编辑功能
当设计师发现标注不准确，需要重新修改时，可使用编辑功能，启动编辑功能可直接点击“编辑”栏中相应图标，也可点击鼠标右键，调用相关菜单。
4.5经验与注意事项
1)模型标注的小数位数不能超过三维模型的精度，通常三维模型基本尺寸按GB/T8170的要求将数值约成小数点后3位有效数；
2)在垂直于标注面查看模型时，标注面上的标注不应相互重叠，且不应遮挡设计模型；
3)由于在三维环境下标注，模型可由读图者随意旋转查看，故应尽量在不剖切的情况下标注内部要素的尺寸和公差。
5 结束语
基于MBD的三维标注（模型的数字化定义）技术解决了设计部门与承包生产部门之间信息传递必需依靠二维图纸的现状，有效地提高了设计信息传递的速度和便利性，减少了设计的成本。该技术的应用加强了设计与制造之间的信息协同共享程度，即设计者与制造者之间只需要通过数据流平台即可实现设计意图与制造意图描述的双向传递。同时，为了保证从三维设计系统生成一个含有加工尺寸、公差、表面处理等信息的全息三维数字模型，我们还需进一步的对Creo软件定制开发，融入知识工程，持续提高三维平台的标准化、智能化程度。
参考文献：
[1]（德）乌尔里希．森德勒，工业4.0[M] 机械工业出版社2014
[2]许璟琳,郑国磊,王勃,基于GB_T24734的三维尺寸快速标注技术图学学报2013
[3]胡祥涛,程五四,陈兴玉,张红旗基于MBD的产品信息全三维标注方法2012
作者简介：黄超（1983-11-23），女，汉族，籍贯：山西省运城市，当前职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：变流器产品三维结构设计
论文作者:黄超,尚锋亮,刘晨晓,李晓莉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/8
标签：模型论文; 尺寸论文; 视图论文; 功能论文; 公差论文; 信息论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第35期论文;