孰道交通装备数字化研制模式论述

1基于MBD技术的数字化研制模式总体框架
1.1总体目标
以现代信息技术、管理技术为基础，实现两化深度融合，探索基于MBD模型和单一数据源的产品研发制造新模式，研究MBD集成技术，实现产品全寿命周期的全三维产品设计、工艺设计、仿真分析与验证、数字化制造、在线检测和服务，提升轨道交通装备制造企业的核心竞争力〔’)。
1.2主要内容
(l)建立基于MBD模型的数据管理平台。MBD模型以PDM/PLM系统为基础，进行系统集成，构建全三维模型的产品设计、工艺设计和虚拟制造的一体化集成平台，确保产品全生命周期单一数据源、全相关，从而达到有效控制设计变更。(2)建立基于MBD模型的产品设计平台。在产品研制过程中，全面应用MBD技术，将三维产品制造信息及三维设计信息共同定义到三维模型中，放弃二维工程图，直接利用带标注信息的三维模型作为制造依据。(3)建立基于MBD模型的数字化工艺设计平台。工艺人员在三维环境中规划工艺顺序、创建工艺结构、编制工艺文件。(4)建立基于MBD模型的虚拟制造平台。建立开放的协同仿真公共服务平台，开展设计仿真和工艺仿真验证，实现虚拟制造。(5)建立基于MBD模型的制造应用现场。包括CAM制造与DNC设备联网、生产现场可视化应用、三维检测和维修现场等应用。
2基于MBD技术的数字化研制模式实施方案
2.1基于MBD技术的数据管理
MBD技术的实现需要强有力的数据管理平台来支撑，覆盖从需求管理、方案设计、施工设计、工艺设计到维修维护整个产品全寿命周期全过程，实现工艺资源、工艺设计全过程电子化、规范化、标准化、流程化管理，达到设计与工艺的协同。数据管理以PDM/PLM系统为基础，进行系统集成，构建全三维模型的设计、工艺和制造的一体化集成平台。
2.2基于MBD技术的产品定义
在产品研制过程中，全面采用MBD技术，将三维产品制造信息(PMI)及三维设计信息，共同定义到三维模型中，放弃二维工程图，直接利用带标注的三维模型作为制造依据。(l)数字化产品设计。产品设计人员利用三维设计软件开展实现三维模型设计，利用三维标注工具，将产品生命周期内的所有信息(包括产品设计、工艺、制造、检测等过程信息)定义于三维模型上，按照不同的需求分门别类地保存和显示，实现基于三维模型的产品设计、模型审核、工艺设计、工装设计、生产制造、检测等，并通过设计工艺一体化的产品数据管理系统在相关的业务部门之间进行信息的传递和协同，满足工艺、制造等部门的需要。(2)数字样机(DMU)应用。借助设计工艺一体化的产品数据管理系统，建立基于轻量化格式产品数字样机。在产品的详细设计过程中，针对产品的装配模型，提供虚拟显示、DMU漫游、截面透视等多种浏览功能;开展设计评审、大部件动静态干涉检查、间隙分析、公差分析，可装配性验证等工作。(3)三维公差分析。利用数字样机分析各制造零件的公差对其所组成的装配体的影响;评估公差对设计的可制造性的影响;实现并行工程，可确保设计满足制造要求。(4)虚拟制造。建立轨道交通装备产品的多学科协同仿真平台和高性能计算中心，开展结构强度、空气动力学、噪音、机构动力学的仿真分析以及模态和疲劳计算，运用ABAQUS、ANSYS、SIMPACK、FLU-ENT、sTAR一eeM+、vAone、sysnoiee等仿真软件，形成多学科仿真分析的综合应用，分析、验证并以可视化形式展示产品的各种性能，实现虚拟制造。
2.3基于MBD技术的数字化工艺设计
利用三维MBD模型定义，工艺人员在三维环境中进行工艺编制，创建工艺结构，规划工序顺序，通过工艺资源库查找和选取合理的设备、工装，关联零组件、工装、班组、台位到工艺结构上，进行三维装配工艺设计、三维管路工艺设计、三维加工工艺设计、三维焊接工艺设计等。
2.4基于MBD技术的制造应用
CAM制造与DNC设备联网在CAM软集环境中设置加工机床、刀具、编程零点等参数，然后指定加工工艺，自动产生加工数据文件和刀位轨迹文件;进行NC代码后置处理，将加工数据文件和刀位轨迹文件转换成数控机床所能识别的NC代码;进行CAM加工仿真验证;将经过仿真验证后，正确的NC加工代码传输到数控设备进行加工。基于三维模型建立详细的制造工艺计划，自动生成数控加工代码，通过DNC数控机床联网系统传输到数控设备进行数控加工〔’〕。生产现场可视化应用MBD技术应用的结果是车间不再使用二维图纸，必然带来无纸化终端的建设。现场工人通过无纸化终端，浏览三维的工艺指令信息，包括三维工艺简图、三维装配动画等，指导现场装配操作，并进行质量数据采集。维修现场应用维修人员通过便携终端直接登录PDM系统，浏览三维电子样机，方便和实物的对比。通过查阅3D维修手册，指导维修人员拆装部件和信息反馈。
3结束语
采用基于MBD技术的数字化研制新模式，可以极大地缩短产品研制周期，降低研制成本，快速响应市场需求，是积极应对第三次工业革命浪潮的必然选择，必将为轨道交通装备制造业带来管理上和效益上的飞跃。