三维工艺设计范文

导语：如何才能写好一篇三维工艺设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

随着企业信息化的持续发展，越来越多的离散制造型企业从二维设计模式过渡到全三维设计模式。三维设计的参数化、可视化和分析验证等功能大幅提高了企业的设计效率、研发及创新能力。但是，由于原有的工艺管理应用工具是基于二维设计的基础上实现的，无法享受到三维设计带来的便利性，数据缺乏关联性。大多数企业的工艺解决方案是工艺人员以设计人员输出的设计数据为依据，生成所需要的工艺步骤及路线。由此造成设计与工艺脱节，设计数据不符合工艺要求，设计数据根据工艺要求更改的时间滞后；三维设计数据与工艺数据不能实现参数联动和同步更新等问题。本文以某专用车公司为例，介绍如何通过SolidWorksEPDM系统及工艺模块的开发，实现产品设计及工艺流程控制，工艺路线卡片编制，真正实现三维环境下的设计与工艺参数关联及动态变化更新。

二、设计与工艺关联实现原理

基于产品的设计流程，一般的审核流程会经过设计、校对、工艺、审核及批准等步骤，最终完成后产品用于生产。因此，基于设计、工艺一体化的过程，可以考虑在工艺审核过程中完成工艺编制及工艺审批，最终实现设计与工艺关联的目标。具体的实现原理如图1所示，通过SolidWorksEnterprisePDM系统,实现三维设计数据的电子审批流管理，产品在设计-校对-审核-批准的审批流程基础上，增加工艺会审过程，实现工艺信息的编制及审批。不同企业的工艺编制方法有所不同，在图1所示的流程中，产品工艺的编制分为两部分，首先由综合工艺员编制产品的工艺路线，然后由工艺员编制各工艺路线的工序方法。具体如下。当数据处于“综合工艺会签中（试制）”的状态时，由综合工艺员确定产品设计是否符合工艺要求，不符合则退回设计人员重新修改，符合则制订产品的工艺路线（如下料、机加、焊接和装配等），然后流转到下一流程状态“工艺会签中（试制）”，由各个工艺员对其中的工艺路线，包括产品展开尺寸、所用原材料规格、加工方法、所用设备和耗费工时等进行编辑。编制完成确认无误后，流转到下一个流程状态“综合工艺最终会签（试制）”，由综合工艺员检查工艺编制的完整性，做最终的审核判断。以上过程所涉及的工艺路线，我们可以定义好对应的代码，如表所示，在工艺编制过程中直接使用。为体现一体化设计的优势，在工艺模块中满足以下要求。（1）集成在SolidWorks的CAD工作界面上，可以随意查看三维数据的同时进行工艺编制，对于三维数据没有权限做修改。（2）通过PDM的用户组权限，确定是否具有修改编辑权限。当数据处于“综合工艺会签中（试制）”状态时，用户处在综合工艺员组，满足这两个权限，才可以编辑生成对应的工艺路线；当数据处于“工艺会签中（试制）”状态时，用户处在工艺员组，满足这两个权限，才可以编辑生成对应的工序加工方法。（3）后台使用的数据库，支持调用材料库、设计库等信息数据。（4）根据需求可以导出各类工艺数据信息。

三、工艺编制

综合工艺员在SolidWorks中打开需要审核的三维数据，然后调用加载到界面上的工艺路线模块，如图2所示。此时，综合工艺员可以调用SolidWorks命令，随意旋转或放大缩小产品模型，了解详细的产品特性，进行工艺路线的编辑生成，如图3所示。工艺路线编辑完成后，产品数据经流程审批，转换到“工艺会签中（试制）”状态下，并同时通过PDM系统发出通知，要求工艺员进行工序方法的编制。此时，综合工艺员或其他用户查看工艺路线时，处理灰色不可编辑状态，如图4所示。下料工艺员登陆系统，接到通知，要求进行新产品工序方法的编制，此时，下料工艺员打开产品，进行工序编制，输入该工序所需工时，选择需要的加工设备，同时双击打开模夹具编辑按钮，在弹出的模夹具清单中选择对应的工装夹具及辅助设备。接着，下料工艺员确定加工工位，计算并输入下料尺寸，调用原材料库导入原材料规格并输入工序要求，完成工序方法的编制过程，如图5所示。工艺员根据产品的需要，利用配置功能，同时建立基于三维设计数据的工艺卡，实现参数化驱动关联管理，如图6所示。其他机加工工艺员、装配工艺员等可同时调用工艺路线模块进行编制，相互之间独立操作，不受影响。最终完成工序方法的编制，提交流程审批进入“综合工艺员最终会签（试制）”环节，最后，经综合工艺员重新检查校对后，完成所有工艺路线的编制。制造加工部门人员通过PDM系统，在产品的数据卡信息中，可以很直观方便地了解到产品的最终工艺信息，如图7所示。

四、工艺资源管理

工艺资源管理实现的很重要一点是在后台建立基准库，包括工艺路线库、材料库、工艺库、原材料库、设备库和模夹具库。无论是设计人员还是工艺人员，都有了统一的基准库。基准库实现权限控制，管理员可增加或删除库信息，其他人员仅有调用使用的权限。利用基准库之间的关联性，实现工序、设备和模夹具之间的对应，选择不同的工序时，系统自动选出与之对应的设备和模夹具，以减少使用人员操作的复杂性。工艺路线的后台管理系统如图8所示。

五、报表输出

以后台数据库系统为基础，所有的工艺信息都做为属性信息记录在产品数据中。因此，结合PDM的功能，可实现各类报表信息的汇集输出，如图9所示。工艺模块可实现以下功能。（1）支持在PDM系统内点击零部件，调出输出界面，做特定需求输出。（2）支持在PDM系统内点击零部件，直接输出工艺清单。（3）支持通过工艺审批流程自动输出工艺清单到PDM系统固定文件夹内。

六、应用行业及优势

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关键词：三维框架；本体建模；知识库

中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）02-0242-03

Design and Implementation of Knowledge Base System for Steel Production Process Based on Three Dimensional Framework Ontology Modeling

WANG Ying， DAI Yi-ru， WANG Jian

（CIMS Research Center，TongjiUniversity，Shanghai 201804，China）

Abstract：The iron and steel production process knowledge is complicated， difficult to carry out effective organization and management， is not conducive to enterprises to improve the level of production technology. This paper presents a method of production process of iron and steel knowledge ontology modeling based on the products-process-target. The ontology model mapped with the actual production process data is used by the knowledge base for the service of ontology retrieval and ontology reasoning. Firstly， this paper introduces the key technologies used in the system development and design， and then introduces the basic structure of the system， last， introduces some functional modules of the system.

Key words：3D framework； ontology modeling； knowledge base

1背景

钢铁生产工艺知识来源复杂，结构异质，其多源异构性增加了钢铁企业进行知识创新活动的难度和复杂度。有效组织和管理工艺知识的多源性、规范知识的语义异构性、增强知识对钢铁产品自主创新的重要支撑作用，是钢铁企业当前需要重点突破的难题。

本文针对钢铁行业生产工艺知识的多源异构性，提出了一种基于产品-工序-目标的本体建模方法，建立铁生产工艺本体模型，将本体模型实际生产工艺数据进行映射，用于知识本体检索和知识本体推理等服务，为工艺建模、在线工艺优化提供有价值的知识，有助于全面提高钢铁生产工艺设计水平。

2 系统中的关键技术

2.1钢铁生产工艺知识的三维框架体系

针对钢铁生产工艺知识的特点，为了有效组织和管理知识的多源性、规范知识的语义异构性，增强知识对钢铁生产工艺自主创新的重要支撑作用，本文提出一种基于产品―工序―目标的钢铁生产工艺知识的组织框架体系，该体系分别从产品维、工序维、目标维三个维度提供多源异构的钢铁生产工艺知识的组织方法。

每一个维度的具体内容描述了生产工艺知识的不同侧面。其中，产品维包括：高强韧度、轻质化汽车板，超高强度、韧度钢材，工程机械用高强钢，高强集装箱板及铁道车厢用钢，中/重型卡车用钢；工序维包括：炼铁、炼钢、精炼、连铸、热轧、冷轧；目标维包括：智能化、绿色化、安全化。例如：当工序维的具体描述设定为炼铁，生产工艺知识包含所有产品在炼铁工序中的相关知识内容；当上述三个维度同时具体描述时，生产工艺知识包含针对中/重型卡车用钢产品在炼铁工序中与安全相关的知识内容，如图1所示。

2.2构建钢铁生产工艺知识本体模型

根据钢铁生产工艺知识的三维框架体系，对钢铁生产工艺知识进行抽取，定义类、关系、属性以及实例，明确各类之间的层次结构，个体之间的对象属性和数值属性，建立钢铁生产工艺知识的概念模型，定义概念模型到本体模型的映射规则，根据映射规则建立钢铁生产工艺知识本体模型。

按照三维框架体系，构建钢铁生产工艺知识的概念模型为：

[Fxyz=i=15j=16k=13Fxiyjzk（C，SUP，SUB，POP，BOP，DP，I）]

其中：

[C]：表示该概念模型所属的类；

[SUP]：表示该概念模型所属类的父类；

[SUB]：表示该概念模型所属类的子类；

[POP]：表示当前类与父类中实例之间的关系；

[BOP]：表示当前类与子类中实例之间的关系；

[DP]：表示该概念模型所拥有的数值属性；

[I]：表示该概念模型所拥有的对象；

[x]：描述了产品维，[x=x1，x2，x3，x4，x5]分别对应于{高强韧度、轻质化汽车板，超高强度、韧度钢材，工程机械用高强钢，高强集装箱板及铁道车厢用钢，中/重型卡车用钢}；

[y]：描述了工序维，[y=y1，y2，y3，y4，y5，y6]分别对应于{炼铁，炼钢，精炼，连铸，热轧，冷轧}；

[z]：描述了目标维，[z=z1，z2，z3]分别对应于{绿色化，智能化，安全化}。

钢铁生产工艺知识本体模型的构建方法具体为：首先，建立局部范围的概念模型；然后，集成所有的局部概念模型，得到钢铁生产工艺知识的全局范围概念模型；最后，根据映射规则建立钢铁生产工艺知识本体模型。概念模型到本体模型的部分映射规则如表1所示：

2.3语义映射技术

钢铁生产工艺数据种类繁多，对数据的提取和整合产生很大的困难。其中，D2RQ语义映射技术可以将结构化数据转化为RDF数据，实现了大批量数据自动化的语义集成。

利用D2RQ语义映射技术将钢铁生产工艺本体模型与实际生产工艺数据进行映射，生成的RDF数据可以用于知识本体检索和知识本体推理等服务。本体模型与实际生产数据的数据映射基于Java开发平台，首先要根据建立的本体模型制定D2RQ映射规则、编写相应的映射文件，然后在Java开发平台上调用D2RQ映射引擎，载入本体模型和映射文件，建立本体模型与数据源的连接，从而实现将实际生产数据映射为本体的实例数据。

3系统基本架构

钢铁生产工艺知识库包含诸多方面的功能，本文重点围绕知识本体检索和知识本体推理这两个方面进行系统开发。知识库系统基本架构如图2所示，系统自下而上主要分为三层：数据层、业务处理层、应用层。

数据层是知识库系统的知识源，其数据源主要包括结构化数据、相关技术文献以及专家经验等。

业务处理层的主要功能是建立钢铁生产工艺本体模型，并在本体模型的基础上进行语义解析和案例推理，其语义解析和案例推理的结果用以支持知识本体检索和知识本体推理等服务。业务处理层具体过程为：根据数据层所提供的知识建立钢铁生产工艺的概念模型，在概念模型的基础上，根据概念模型到本体模型的映射规则，建立钢铁生产工艺本体模型，然后编写钢铁生产工艺映射文件，利用D2RQ映射引擎将本体模型与钢铁生产工艺实际生产数据进行绑定，最后便可以利用该本体模型进行Jena语义解析和案例推理。

应用层的功能主要是向用户提供知识本体检索和知识本体推理等服务。

4系统基本实现

4.1知识本体检索

知识本体检索是钢铁生产工艺知识浏览和学习的有效手段，可以根据检索的关键字提供相应的钢铁生产工艺知识实体。用户进入该功能模块后，若无明确的检索目标，可以参照左侧钢铁生产工艺知识导航栏进行检索如图3所示；若有明确的检索目标，可以在输入框中输入待检索的知识进行检索，其检索结果由表格和力引导布局图展示如图4所示。

4.2知识本体推理

钢铁生产工艺知识涉及的知识领域广泛，知识本体推理模块利用本体建模技术，将加热炉工艺知识有效地组织起来，根据用户输入的钢坯类型和钢含碳量推理出适合该类型钢的热炉使用条件，在一次推理的基础上选择加热炉的适用场合、最高炉温和最大功率，从而二次推理出符合用户输入条件的钢工艺参数和加热炉工艺参数，其结果如图5所示。

5结束语

本文针对钢铁生产工艺知识来源复杂多样，钢铁企业对钢铁生产工艺知识难以进行有效的组织和管理问题，提出了基于产品-工序-目标的钢铁生产工艺知识本体建模方法，构建钢铁生产工艺本体模型，与实际生产工艺数据进行映射，建立钢铁生产工艺知识库，用于知识本体检索和知识本体推理等服眨为钢铁企业工艺建模、在线工艺优化、设备诊断等功能提供有价值的知识。

参考文献：

[1] 黄美丽， 刘宗田.基于型式概念分析的领域本体构建方法研究[J].计算机科学，2006，19（3）：113.

[2]Bao Q， Wang J， Cheng J. Research on Ontology Modeling of Steel Manufacturing Process Based on Big Data Analysis[C]. 2016：04005.

[3]杨哲.基于启发式规则的本体概念语义相似度匹配[J].计算机应用，2007，27（12）：2919-2921.

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二维图纸转向三维实体

从2000年起，一飞导入达索系统的CATIAV6、ENOVIAV6、DELMIAV5，主要用于3D设计、数字化工厂、协同管理等方面，全面提升飞机设计效率，有效节约成本。一飞是在世界范围内航空领域使用CATIA的首批用户，在世界范围内率先在计算机上实现飞机的复杂三维设计。

目前，飞机机电系统大多采用独立分析、独立设计、独立实验的设计方式，工程师只能通过地面实验、试飞、场外试用才能验证机电系统的整体性能。同时，在不同部门、不同场所，机电所需的软硬件条件不同，机电专业间、单位间、型号间的数据很难被充分整合利用，存在大量重复设计的工作。

记者在现场了解到，一飞基于CATIA适应机电系统的综合化、多电化的发展趋势，利用仿真手段开展机电多专业领域联合设计、分析、验证。

田永唐表示：“Dymola是CATIA V6 动力学行为建模（Dynamic Behavior Modeling）的基础技术，应用于CATIA V6中Modelica的开发环境中。一飞正是通过CATIA的Dymola技术与组件库，实现基于Modelica在航空机电系统建模、仿真。

CATIA提供了一个系统设计、全生命周期仿真数据管理设计平台，CATIA与其他仿真软件有良好的接口，用户能够自由创建他们自己的模型库或修改已建成的模型库，从而更好地满足用户独特的建模和仿真需求。

五维度评价用户体验

CATIA目前在航空航天、交通、能源、建筑和机械制造等行业取得认可。除一飞外，国内不同领域内用户也已开始基于CATIA解决方案完成相关设计工作。如上海市政总院基于达索系统的3D体验平台与达索系统共同建立新研发中心，为土木工程专业人员提供行业解决方案体验。

达索系统CATIA 首席执行官Philippe LAUFER在接受媒体采访时介绍，某银行大厦屋顶外形构建需要12000块形状彼此不同的砖块，通过传统方式设计砖块形状十分费时、费力，“基于CATIA解决方案仿真模拟，在实际操作过程中仅损坏了2块砖，且通过变形技术，快速实现砖块的迥异设计，大大节省了设计成本。”他还表示，CATIA将与更多领域深入融合，如医药科学、生物工程等。

谈到CATIA未来在CAD领域的发展，达索系统CATIA首席运营官Cecile DOAN表示，CATIA将聚焦“虚拟产品体验”和“产品在实际环境中的模拟”两个市场。前者的市场规模是传统CAD市场的3倍以上，而后者的市场规模是传统CAD市场的10倍～12倍。

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【关键词】顶岗实习；毕业设计；对口就业；工作模式

Explore and Practice of the Trinity Working Pattern of Post Practice Graduation Project

and Job Suited Employment

ZHANG Xiang YOU Wen-ming ZHOU Yi-jun

（Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou Jiangsu 225012，China）

【Abstract】Post practice and graduation project are the important part of the professional teaching plan in higher vocational colleges. Job suited employment is an important employability index.It established the trinity working pattern of post practice，graduation project and job suited employment.Firstly，we should give top-level design and build systemic operating mechanism on post practice.Secondly，increase the strength of reform in education and teaching，support graduation project which comes from enterprise.Thirdly，set up standard process of post practice，encourage students to stay and work in post practice company.Schools，enterprises and students are also obtained benefits for each other.

【Key words】Post practice；Graduation project；Job suited employment；Working Pattern

岗实习，是指职业院校按照各专业人才培养目标要求，根据制定的教学计划安排，组织在校学生到企事业单位的实际工作岗位进行的实习。毕业设计（论文）环节旨在强化学生的专业能力素质，培养学生的创新精神和实践应用能力。在专业对口或相近的工作岗位上，如何促进学生全面发展和顺利就业，已经成为一道亟待解决的难题。因此，如何将顶岗实习、毕业设计和对口就业进行有效地组织、衔接和融合，具有重要的应用价值和现实意义。

1 重视顶岗实习顶层设计，打造顶岗实习的综合运行机制

1.1 成立顶岗实习（就业）工作领导小组

领导小组由院系领导和毕业班班主任组成，全面负责学院顶岗实习工作的组织、实施、管理和考核工作。学院与企业合作制订顶岗实习各项管理规章制度，建立顶岗实习质量监督机制，对顶岗实习的全过程进行监督评价。学院选派认真负责、经验丰富的优秀教师担任顶岗实习班级的班主任，顶岗实习人数较多的单位还安排辅导员担任副班主任，明确顶岗实习期间的工作任务和职责要求，与企业联系人全面对接，对本班的顶岗实习全程进行跟踪管理与服务。

1.2 制定顶岗实习课程标准，制订质量评价指标

校企双方共同为顶岗实习学生的工作和学习情况考核，考核分两部分：一是，企业指导教师对学生的工作考核，占总成绩的60%；二是，学校指导教师对学生的学习报告进行评价，占总成绩的40%。经过校企双方的双重考核，成绩合格者可以根据学校的有关制度获得相应学分，并获得由学校和企业共同签发的《学生顶岗实习企业工作经历记录（证明）》。通过校企双方严格的顶岗实习双重考核体系的评价，使学生更加重视顶岗实习各个实践和教学环节的学习，不断提高实践技能和综合素质，从而提高就业竞争力，有效提升了顶岗实习质量和成效。

1.3 校企合作创新人才培养与顶岗实习对接机制

校企共建产教联盟和教学专业指导委员会，学院与行业知名企业共同全面实施“校企合作、工学结合”的人才培养模式，校企共同制订顶岗实习工作计划，共同负责学生顶岗实习的组织、协调和管理。不断加强校企合作的深度和广度，共同开展现代学徒制试点，创新了冠名班、订单班和定向班等多种形式的校企联合培养模式，按照互利互惠、协同育人、对口就业相结合的原则共同开展顶岗实习工作。学院将顶岗实习与评优评奖和年终考核挂钩，全体教师都有义务帮助学生落实顶岗实习单位。

2 加大教育教学改革力度，毕业设计真题实做学以致用

2.1 实施“三对接”人才培养模式和“双化”教学改革

学院紧紧抓住装备制造业大规模发展的良好机遇，以机械制造及自动化江苏省品牌专业为龙头，着力打造了数控技术、模具设计与制造等重点专业，成功建立了品牌优势明显、专业特色鲜明的江苏省重点专业群。目前学院已与省内外三十余家知名企业建立了长期稳定的校企合作关系，成立了机械制造与自动化专业群产教联盟。学院坚持实施“课堂工场化、工场课堂化”的“双化”教学改革，与企业合作申报科研项目、开发实验实训项目，让教师和学生和参与产品研发和制造。真正实现了“专业对接企业、团队对接项目、学生对接岗位”的“三对接”人才培养模式，最终使学院、企业和学生三方受益。

2.2 顶岗实习学生的毕业设计课题来源于企业生产实践

学院要求顶岗实习同学的毕业设计课题内容，原则上来源于顶岗实习单位工作实际。学院遴选专业骨干教师担任毕业设计指导教师，同时根据各顶岗实习单位的具体情况，聘请实习单位的工程师、项目经理和技师等为兼职指导教师，或者从专业教学指导委员会成员中选派专家担任兼职指导教师。当某一单位顶岗实习学生较多时，除了利用现代信息技术进行远程交流外，还定期或不定期的安排专业教师上门进行指导。顶岗实习学生能够在完成企业生产任务的同时，又坚持完成学习任务，这样就将顶岗实习与毕业设计有机的结合在一起。

2.3 毕业设计（论文）真题实做，学生能学以致用

学院鼓励顶岗实习学生的毕业设计（论文）真题实做，可针对实际工作岗位的生产过程，进行工艺方案与工艺装备设计，学生通过毕业设计能够学以致用。课题主要类型有：1）工艺与工艺装备设计类；2）设备的维修及故障诊断方案；3）关键零件及产品的制造质量检测及控制方法研究；4）CAD/CAM在顶岗实习单位的实际应用；5）产品的技术革新；6）模具、夹具、刀具的设计与制造；7）PLC及设备自动化改造；8）调研报告类。对于参加生产管理、仓库管理、产品营销、售后服务等类型工作的顶岗实习学生，可撰写相关实习内容的调研报告。调研报告要求应体现调研的具体目的、对象、内容、分析、结论、预测、建议和措施等内容。调研报告应有实际数据支撑并尽可能做到图文并茂，篇幅不少于3万字，其中调研报告类的课题比例小于10%。

3 规范顶岗实习工作流程，校企合作共促对口就业

3.1 顶岗实习流程公开透明，学生和企业双向自由选择

学院在每年的10月1日之前，积极联系企事业单位，当年的顶岗实习双选指南，同时开设就业指导讲座，指导学生将顶岗实习与对口就业相结合。10月―11月为集中性顶岗实习双向选择时间，学院每年都会联系数十余家企业到学校开展顶岗实习双选面会，学生自愿报名参加，事前通过顶岗实习双选指南知道了单位的具体情况，能够根据自己的实际情况有计划地选择企业。企业在初步确定了面试名单之后，也会邀请学生到单位来参观交流，这样学生能够了解顶岗实习单位真实情况、岗位工作要求和未来职业发展愿景，企业也能从中挑选到合适的顶岗实习生，顶岗实习结束后，学生与企业签约的比例较高。

3.2 顶岗实习协议合法规范，学生对职业岗位认同感强

学生和企业完成双向选择后，根据企业提供的录用名单，学院组织企业和实习学生三方共同签订顶岗实习协议书，按照国家有关法律法规，明确三方享有的权利和应尽的义务，同时要求学生将顶岗实习的单位和具体岗位告之家庭。学院根据各单位情况和各专业培养方案要求，明确顶岗实习的目的、任务和要求，每年编写顶岗实习手册发给实习单位联系人和每位顶岗实习学生，将顶岗实习课程标准、顶岗实习培训计划，毕业设计课题、程序材料、时间分配、实习岗位、考核要求和就业派遣等工作编入其中。校企双方力促顶岗实习学生以企业准员工的身份进行工作、学习和实践，有效地促进了学生对职业岗位的认同感。一般在顶岗实习协议结束前1个月左右，实习单位就会找工作表现较好的顶岗实习学生主动签约。

3.3 加大校企合作力度和产教融合深度，实现高质量对口就业

为了促进顶岗实习转化为对口就业，学院从源头做起，与知名企业长期共建专业，共同开发课程教材，共建实验实训室和顶岗实习（就业）基地，很多企业将最新的生产设备放在学校供学生使用，有些企业还派有兼职教师在学院上专业课，学生在校内教学中就对这些企业的人员和设备非常了解，到企业实习后能够很快适应工作岗位。学院推荐优秀学生在大一和大二时就到合作企业参加认识实习和跟岗实习，鼓励学生将顶岗实习与定向就业结合，积极帮助特殊困难学生落实顶岗实习岗位。学院还与知名企业签订了奖学金协议，企业设立了专项奖学金，鼓励实习生实习期结束后留在企业发展，从而完成从顶岗实习生到企业员工的无缝对接，实现了高质量的对口就业。

4 结语

从2009年学院开始实施顶岗实习、毕业设计和对口就业三位一体工作模式，七年的实践证明，受到了省内外知名企业的热烈欢迎，长期与学院合作，给予了大力支持。学生能将理论与实践相互结合，毕业设计（论文）质量较高，专业知识和技能水平有了明显提升，获得了真实的职业体验，锻炼了工程素养，有效促进了从顶岗实习学生向企业准员工的身份转变，基本上能无缝对接上岗，实现了毕业生高质量、高层次对口就业。据近3年的统计，有45%的毕业生是通过该工作模式签订了就业协议，学院毕业生年终就业率连续七年保持在98%以上，为产教联盟的企业输送了大量的新鲜力量，毕业生与地方企业签约人数超过毕业生总人数的40%，不少毕业生经过顶岗实习、毕业设计和对口就业三位一体工作模式的岗位锻炼，已成为企业的业务骨干和拔尖人才。

【参考文献】

[1]游文明，张翔，周军，姚海滨.高职教育“三对接”人才培养模式构建研究[J].扬州教育学院学报，2013（1）：39-40.

[2]姚海滨，张翔，张承阳.基于理实一体化的高职数控技术专业“双证融通”课程方案的开发及实践[J].扬州职业大学学报，2015（3）：54，53.

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关键词： 复杂电子产品； 三维装配工艺技术； MBD； 可视化

中图分类号： TN964?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0081?02

装配是制造业的主要活动，形成产品生命周期的重要环节[1]，在电子行业结构复杂的产品，装配工时和费用大概占用总费用的40%～60%，三维CAD/CAM软件因其本身强大的功能，成为企业应用的主流趋势。三维数字化设计和工艺可实现全机规模的三维数字设计、预装配合动静态数字协调，计算机辅助设计和制造并行，缩短了研制周期，提高了设计质量[2]，然而数字化装配工艺技术相对于三维零件设计和加工的发展明显滞后，成为企业提高生产效益和产品质量的瓶颈[3]，因此数字化装配工艺技术的发展成为亟待解决的关键问题。

1 需求现状

雷达等复杂电子产品三维装配工艺设计主要实现2个方面的目标：

（1） 对产品总体装配工艺设计进行有效验证；

（2） 利用可视化的作业指导书，有效地指导生产现场总装[4]。

目前在复杂电子产品制造业普遍存在以下问题：

（1） 工艺与设计缺少协同。工艺和设计不在同一平台，没有同一个数据源，设计EBOM无法自动集成，数据需要转化，工艺只能被动等待，无法尽早进入到产品设计阶段和避免出现设计模型工艺性差的问题。

（2） 装配工艺设计仍然采用传统的二维方式表达，上游设计产生的三维数字模型没有得到充分利用。就目前装配工艺设计本身来说，大多数企业还是依靠传统的二维装配图纸和装配工艺规程卡片进行工艺设计，首先由工艺设计人员设计图纸及经验想象出三维装配空间、设计装配顺序，并用二维工艺过程卡片表达出来。然后由装配工人照工艺设计人员设计的二维数据理解装配顺序及要求，在大脑中再次构建出三维装配过程，因此，整个产品装配的环节与工艺设计人员和装配工人的技术水平和工作经验关系过于密切，不能充分利用和继承设计产生的三维CAD数据，难以保证工艺设计的规范性、标准化和最优化[5]。

（3） 装配进度不易控制，装配周期不易保证。由于目前的工艺设计环境不具备三维工艺验证能力，致使装配过程中是否存在干涉、装配顺序是否合理、工艺装备是否满足需要、操作空间是否开敞等一系列问题只有到了生产试制阶段才暴露出来。从而使装配周期不易保证，严重影响了复杂电子产品研制的进度和质量。

（4） 一些复杂產品的裝配，因为缺少可视化的三维动态装配过程，不便于装配工人使用和理解。在目前大多数企业的现场装配，工人主要依靠二维图纸和工艺过程卡进行装配操作，对于一些复杂產品的装配来说，因为缺少可视化的三维动态装配过程，工人理解起来往往会有一定难度，有时还会产生歧义[6]。三维装配工艺可视化技术为装配工人提供一种可预先验证的、易于理解的可视化指导平台，使装配工人直观理解，减少了操作错误，提高产品装配生产效率、降低产品成本、为企业赢得竞争优势。

2 系统体系结构

三维装配工艺设计流程分为产品设计、装配工艺设计和制造3个阶段。在产品设计阶段，首先由设计人员和工艺人员建立零部件和工装模具的三维数字化模型，并对模型数据进行转化，获得三维装配工艺仿真、规划与管理系统中所需的轻量化数据模型。在装配工艺设计阶段，工艺设计人员根据产品装配模型提供的信息，进行装配序列规划，得到产品的最佳装配顺序，在三维环境下进行工艺规划和仿真，选取合适的工装工具和装配方法，最终输出优化的装配工艺方案， 所形成的三维装配工艺通过PLM系统进行审签。在制造阶段，利用可视化工具和网络环境将装配仿真验证文件、三维工作指令和工艺设计文件等工艺信息导入到企业ERP系统，车间装配人员可以一边观看产品的装配过程仿真画面，一边进行实际装配。从而提高装配效率和准确性，其系统结构如图1所示。

3 系统关键技术

实现三维装配工艺需要以下关键技术上取得突破。

3.1 基于MBD的数字化定义技术

MBD将设计、制造、检验、管理信息融入一体，目前被航空行业普遍认同为解决数字化设计制造的关键技术之一[7]。MBD 技术改变了以往同时依据二维工程图纸和三维实体模型来设计产品装配工艺和零件加工工艺的做法[8]。在MBD的技术体系中，MBD数据集的内容包含设计工艺、制造、检验等各部门的信息[9]，以三维数模完全替代二维工程图纸，成为数字化制造过程中的唯一依据。工艺人员在MBD 的工艺设计规范的指导下，读取来自上游结构设计信息，并将轻量化、完整化，这是进行三维装配工艺设计和进行产品装配仿真的前提，直接依据三维实体模型开展三维工艺设计给整个产品中的工艺设计工作带来一次全新的变革。

3.2 人机交互环境下三维工艺规划及仿真技术

装配规划和仿真技术是装配过程的重要环节，装配顺序和装配方案直接关系产品的可装配行、装配质量和装配成本[10]。依据数字化装配工艺流程，建立三维数字化装配工艺模型，通过装配现场可视化技术建立与产品装配相似的数字化虚拟装配环境，在工艺工作开展的同时及产品实物装配之前，按照确定的装配工艺流程进行数字化模拟仿真，在装配时进行零件与两件、零件与工装的干涉检查；通过对产品装配拆卸过程的仿真，验证装配顺序设计的合理性；模拟操作者的操作过程以便发现操作空间大小是否满足装配需要，操作者身体或肢体能否到达装配位置等问题，并将这些仿真结果通过仿真报告提交产品设计、工装设计等进行优化。

3.3 三维装配工艺可视化技术

三维装配工艺可视化技术是把产品设计信息、制造资源信息和工艺设计信息整合起来以数字化的形式传递到车间现场，并展示出来的方法。操作者能够采用该技术读取三维工艺信息、工装工具信息、三维仿真动画、装配产品结构等信息，最终形成三维数字化工艺展示，使工人能够准确、迅速地查阅装配过程中需要的信息。减少了由于操作者理解不透彻带来的质量问题。

4 结 语

随着电子行业的发展，产品的装配复杂性日趋大型化、复杂化，数字化装配成为趋势。同时，无纸化与制造已经成为制造业发展的主流趋势，三维装配工艺设计的实施实现了复杂电子产品三维装配工艺规划、装配过程的三维仿真和装配过程的可视化，减少了现场设计更改率和装配返工率，缩短了装配周期，提高了装配质量和装配效率。为企业提升核心竞争力奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 吴欣.三维装配工艺技术在雷达装配中的应用研究[J].电子机械工程，2012（8）：56?57.

[2] 陆江峰.装配制造业三维数字化制造工艺解决方案[J].现代制造技术与装配，2012（4）：59?62.

[3] 蔡虎.基于3DVIA的虚拟装配工艺实施方案研究[J].航空制造技术，2013（6）：80?81.

[4] 苏朋.三维辅助装配工艺规划（3D?CAPP）系统研究[D].南京：南京航空航天大学，2005.

[5] 孙刚.基于三维模型的卫星装配工艺设计与应用技术[J].计算机集成制造系，2011，11（17）：2343?2344.

[6] 冷毅勋，代正会，赵轶，等.DELMIA 数字化装配工艺设计与过程仿真流程[J].中国制造业信息化，2012（1）：40?41.

[7] 冯潼能.MBD技术下的协同与管理进化[J].中国制造业信息化，2011（7）：25?26.

[8] 郭具涛，梅中义.基于MBD 的飞机数字化装配工艺设计及应用[J].航空制造技术，2011（22）：62?64.

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关键词：CAD技术；机械工艺设计；计算机辅助

引言

CAD技术是一种计算机图形应用软件，在各行各业中的应用极为广泛，现如今CAD技术愈加成熟，极大的方便了机械工艺设计工作，受到了诸多工程师的青睐。在机械工艺设计中，CAD技术能够有效提供三维、二维可视化设计，并通过计算机屏幕将设计效果展现出来，通过可视化三维、二维模型，能够更加直观的看到机械工艺设计成果，为企业决策提供有效依据。

1CAD技术概述

CAD技术作为一种计算机绘图工具，其主要依托于计算机技术的发展。对于机械工艺设计行业来说，CAD技术主要是针对机械工艺设计中的组成流水线、零配件示意图为主。相比传统的计算机绘图软件，CAD技术能够一改传统设计软件的弊端，创新了工艺设计的方法与模式，通过现代化技术与分布理念，实现模拟设计成果，并根据施工流程，根据三维、二维绘图来提供生产成果。对于CAD技术来说，保障CAD设计质量需要为设计人员提供可靠的绘图环境，将机械工艺设计图分为三大种类，即线框模型、三维模型、实体模型。在具备机械实体建模CAD软件中，通过配备3D打印机能够有效根据三维模型打印出实体模型，能够让工作人员360°观赏设计成果，并判断设计内容是否满足标准。例如在Autodesk公司研发的CAD10.1软件中，该CAD软件中包含了6种基本体系设计结构，进而满足日常机械工艺设计工作。在设计中，设计师只需要将绘制图形进行分解，通过几个基本体系结构来完成最终绘图，能够提高机械工艺设计效率。

2CAD技术在机械工艺设计中的问题与策略

虽然CAD技术作为当代设计行业中的主流软件，但在设计应用中依然存在诸多问题有待完善，因此，想要保障机械工艺设计质量，必须要针对这些问题，提出有效的解决策略，进而提高机械工艺设计质量。2.1生产环节整合程度有待完善现如今，CAD技术受计算机技术与开发技术影响，CAD技术还有待完善。虽然CAD技术在机械工艺设计中的应用非常广泛，并已经从CAD设计转化为整体生产的整合，但从目前整合情况来分析，我国CAD技术与机械工艺设计整合工作还处于初期发展阶段，各个生产环节之间相互独立，在各个生产模式中，必须要设计环境与生产环境模型进行独立设计与纠正错误，并未全面实现CAD技术与机械工艺整合，这样会出现很多重复设计工作，特别是与3D打印技术结合上，虽然给CAD技术与机械工艺设计整合工作提供了技术条件，但3D打印技术并未完全融入到整个机械工艺设计生产环节中。因此，在这一问题中，必须要加强计算机整合技术，构建CAD技术、机械工艺生产、3D打印技术相互统一的系统凭条，并通过计算机技术实现一体化操作，通过“CAD技术设计———3D模型打印——机械工艺设计生产”的模式，提高生产效率。2.2智能化程度较低以世界领先的Autodesk系列软件应用来看，CAD技术的到来虽然取代了传统绘图设计工作，但从本质上来说是将传统绘图工作转移到计算机中展开运作，很多设计环节依然需要手工操控，智能化水平相对较低，只实现了局部智能化设计。特别是在机械设计与模组检测中，仅通过计算机技术或CAD软件，无法满足设计标准需求，依然需要采用的人工检测。因此，可以通过人工智能检测技术与智能分析软件来检测CAD机械绘图的标准型，并通过操控计算机来完成检测工作，提高检测效率。通过人工智能检测手段与先进的算法，进而实现机械工艺设计生产的技术性突破，进而降低设计、检测人员的工作量。

3CAD技术在机械工艺设计中的应用

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基于模型定义（Model Based Definition，MBD）技术是波音公司在美国机械工程师协会颁布的数字产品定义规范（ASME Y14.41-2003）的基础上，结合自己的数字化制造经验扩充了飞机研制建模中所特有的应用需求，从而得出的一种全新的数字化定义技术。目前MBD技术是研究的热点问题，利用MBD技术能够实现基于三维模型来表达产品的设计制造等信息，颠覆了从3D到2D信息转换的传统传递模式，但MBD技术的应用仍需要对MBD技术的内涵及应用领域等方面做进一步研究。

一、MBD研究现状

随着“十五”、“十一五”制造业信息化技术与手段的不断发展与完善，我国机械制造业有95%以上的大、中型企业，开展了用计算机进行机械产品的三维建模，并已经完全替代或基本替代计算机二维设计制图和传统的手工设计制图方式。

目前，基于机械产品三维模型定义（MBD，Model -Based Definition）的设计（MBDD，Model Based Definition Design）、工艺（MBDP，Model Based Definition Process）与管理（MBDM，Model Based Definition Manage）等环节的研究正在机械制造业的工程机械、航空航天、石油化工、铁路交通、汽车、机床、船舶以及兵器等行业迅速而广泛地开展。

但目前，由于缺乏基于机械产品模型定义与管理方面的相关标准，这些生产企业还需要将三维数字化设计模型转化为二维工程图后，传递至生产车间进行后面的加工制造以及计算机管理等工作。由于各种三维CAD软件功能不一样，国产软件与国外软件之间的差异，以及数字化三维设计与文件管理方面没有标准，造成了在产品的三维数字化设计模型转化为二维工程图时，结构信息不一致等现象，更严重的甚至会造成结构信息丢失的后果。现在的生产企业还需要花较大的精力在转化后的二维工程图上进行大量而繁重的修补工作，有的甚至重新绘制，来完成二维工程图。这给企业带来了很大的麻烦和严重的重复劳动，并造成了较大的时间和经济上的浪费。

MBD技术是指在产品的数字化定义过程中，通过在三维模型上定义尺寸标注、公差要求、表面结构要求、基准要求、加工制造要求和技术要求等非几何信息，实现产品信息的清晰有效表达，满足以三维模型为驱动的下游数字化制造与检验信息的获取。近年来，基于模型的定义技术发展迅速，其将三维产品制造信息和三维设计信息共同定义到产品的三维模型中，直接使用三维标注模型作为制造依据，使工程技术人员从二维文化中解放出来。

相对于二维CAD环境中的标注，三维标注更直观，无须严苛的训练，工程师、车间工人和管理人员都容易理解。可以说三维标注的国际标准出台以后，为机械制造业摆脱图样提供了可能性。

为了满足日益增长的在三维模型上直接标注的需求，以取代在二维绘图中的标注，并规范国内制造业企业在应用过程中的对尺寸、公差、注释、文本和符号等方面的规范性需求，由中机生产力促进中心牵头，结合相关组织、国内知名企业和软件公司的共同努力，于2009年了《GB/T 24734-2009技术产品文件数字化产品定义数据通则》11项国家标准。

该系列标准提供了一种2D工程图以外的3D工程信息表达方法，产品设计的所有设计信息均基于三维模型进行标注，三维模型和工程图一起作为信息载体，二维图在三维标注模型基础上投影产生，并保持关联关系。

该系列标准构成了后续机械产品数字化设计与制造标准的基础，填补了我国制造业三维数字化产品定义标准的空白，统一了数字化产品定义的工程语言，规范了技术实施途径，大力提升了我国装备制造业的自主创新能力。

二、MBD关键技术

1.信息表达形式

产品信息种类多样，主要包括尺寸工具（尺寸标注、尺寸公差和尺寸修饰）、文本工具（文本注释和技术要求标注）、基准符号、表面结构、几何公差、技术要求、焊接工艺、加工制造和定制符号等功能。此类信息中的某些信息在二维工程图上表达的信息形式已经有标准规定，如《GB/T10609 技术制图系列标准》、《GB/T4458 机械制图系列标准》、《GB/T324-2008焊缝符号表示法》、《GB/T131―2006产品几何量技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》和《GB/T1182-2008产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》等。

基于三维模型表达此类信息是通过“符号+文本”的形式来表达，符号的构建参照已有的标准，对于某些加工制造信息的表达，尚未形成信息表达形式的统一规范，企业可根据研究成果，经与各企业专家讨论后，将其研究成果进行标准化，而后进行推广。

如对于基于三维模型的机械加工工艺信息的表达，中国电科38所采用了“工艺信息框格”的形式来表达，将机械加工过程中加工设备类型、设备数量、加工方法、刀具参数和加工参数等信息进行符号化，利用符号来描述加工过程中的加工状态。对于工艺符号、代号及标识方法，目前已有部分的国家标准和行业标准对工艺符号进行了规范化标识，如GB/T 3167-1993《金属切削机床操作指示形象化符号》，但对于加工参数和刀具参数的表示法则需要形成标准的规范。

2.信息三维标注

目前，产品信息三维标注可参照的标准为《GB/T 24734-2009 技术产品文件 数字化产品定义数据通则》的11项国家标准，其对尺寸、公差、注释、文本和符号等标注规则进行了详细规定，包括标注平面、关联性和辅助几何表达等。

很多商业化软件都开发了软件自带的三维标注模块，主要包括了尺寸标注、尺寸公差标注（轴公差标注、孔公差标注和常用公差标注）、基准符号标注、几何公差标注（形位公差标注）、表面结构标注、倒角标注、螺纹标注、尺寸标注修饰、技术要求标注和文本注释标注等模块。

这些信息的标注可直接参考有关国家标准《GB/T 24734-2009 技术产品文件 数字化产品定义数据通则》，但对于某些加工工艺信息，不能直接套用国家标准进行信息的三维标注，需要对此类信息的表达制定相应标准。如对于机械加工工艺信息的表达，中国电科38所对基于MBD的产品信息三维标注方法做了相应的研究工作，提出了三维信息表达公式，并对辅助几何元素的表达和颜色的使用做出了规定，除此之外，还规定了标注的锚点属性，如图2所示。

3.标注信息管理

标注在三维模型上的各类信息种类多、信息量大，全部显示在三维模型上，势必造成模型上标注信息相互重叠遮挡，形成“刺猬现象”，影响信息的可读性。在对信息进行三维标注时，应选择合适的标注平面来放置标注的信息，并能实现标注排列方向的变更。此功能根据不同注释方向，创建多种视图和与视图关联的层，将标注的信息进行“分视图、分层级”的显示管理，可以方便地对尺寸显示按照特定的分组来实现控制，主要有全部显示、全部隐藏、按照层和按照标注类型等5种分组来实现三维标注信息的多视图查询过滤显示。

除上述之外，标注信息的管理应提供快捷的编辑方法，包括注释方向变更、排列方式调整和属性拷贝等。对于文字类、尺寸类和符号类的三维标注，其显示有方向性，应当具有快速变更文本或者尺寸方向的功能，而无需重新定义标注平面和标注方向。同类信息或同视图层级的属性样式要统一，如字体大小、字体类型等。对于三维标注应当具有属性样式批量设置，以及拷贝目标格式的功能。在构建三维标注时，可不考虑与其他标注的排列位置，待完成所有三维标注的构建时，再进行全局三维标注的显示整理和位置的排列。三维标注应当具有快速排列对齐的功能。如尺寸线对齐等。

标注信息的管理还包括成组管理，包括物理成组和逻辑成组。物理成组是指三维标注在空间位置上的组合，将要创建的标注附属到一个存在的标注上，或者将多个标注聚集成一个组；逻辑成组是指为了快速查找和方便传递，将完整表达某一对象的数字化定义信息进行组合。

4.标注信息提取

标注在三维模型上的信息为结构化信息，其中有些直接从设计模型获取，如尺寸。有些在标注时手动生成，如基准、公差和表面结构等。还有些是从企业数据库中读取而来，如加工方法中涉及的设备、刀具等信息。对这些信息进行结构化管理，可实现信息的快速检索、查询。

基于三维模型表达的产品制造信息（product manufactureinformation，PMI）接受对象包括设计及制造人员和数字化设备。设计及制造人员需要在理解三维模型上标注的信息后，开展设计及制造活动，而对于数字化设备而言，如NC加工设备、检验设备等，需要将三维模型上标注的信息进行解析提取，转换成设备可识别的信息，以驱动加工制造及检验过程。

MBD技术的应用给实施数字化制造和检验带来了极大方便，工艺人员和检验人员可以利用信息化手段直接从MBD模型上提取制造、检验数据，方便地进行工艺仿真、数控加工和数控检测，但MBD数据的提取与使用规范标准欠缺，有必要根据MBD数据的特点，对数据提取方面的标准进行明确规定。标注信息提取如图3所示。

三、MBD应用要点

1.数字化环境建设

MBD技术的发展为打通三维数字化设计与制造的数据链提供了技术支撑、促进了国家“甩图纸”工程推进。许多企业提出“三维模型下车间”的口号，给传统的生产制造模式带来很大的冲击，对数字化设计环境的建立提出了较高的要求。

MBD技术需要软件基础环境、数据库平台、网络信息环境及信息安全体系等方面的支撑，主要包括CAD软件、CAE、CAPP、PDM、CAM、MES和ERP等软件。

MBD技术在应用过程中或多或少地需要与这些软件进行数据的传递和存储。因此，MBD技术的全面应用需要建设一条完整的数字化设计与制造通道。

2.标准体系建设

数字化产品定义方面已有《GB/T 24734-2009 技术产品文件数字化产品定义数据通则》系列标准，但企业在实际实施MBD过程中，必须根据企业流程和环境制定相关的标准来完善MBD应用过程中的标准体系。

如利用MBD技术表达机械加工工艺信息时，中国电科38所制定了《机械加工工艺参数表示法》、《机械加工工艺方法图形符号》和《机械加工工艺信息三维标注规范》三项企业标准。

其中，《机械加工工艺参数表示法》规定了常用机械加工方法及相关刀具的工艺参数符号，适用于在二维图样和三维模型上机械加工工艺参数的标注。《机械加工工艺方法图形符号》规定了机械加工常用工艺方法及相关刀具的图形符号，适用于在二维图样和三维模型上机械加工工艺方法及相关刀具图形符号的标注。《机械加工工艺信息三维标注规范》规定了常用机械加工工艺信息的三维标注要求，适用于在三维CAD模型上表达机械加工工艺信息。

除此之外，还有很多MBD技术标准体系中的空白需要填补，如《MBD数据管理标准》、《MBD三维数字化工艺设计标准》和《MBD数字化设计及制造标准》等。

3.辅助工具开发

MBD技术的应用途径主要是通过在设计阶段完成三维模型构建及标注，在制造阶段完成三维工序模型构建及标注，在PDM系统中完成模型的数据管理和设计流程的触发，从而使得设计制造具有单一数据源。

为了使设计师方便地开展MBD数字化定义工作，需要对企业MBD设计制造软件进行二次开发，将标准中的规定固化在软件程序中。

二次开发的内容主要包括：各类PMI信息标注模块、与PDM系统集成、PMI信息提取和工序模型构建等。

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关键词：三维建模；车床刀架转盘；机械加工；设计；优化

随着我国科学技术的不断进步，我国在机械制造行业所取得的成就也越来越多，车床刀架转盘作为普通的车床刀架的核心零件，它具有造价成本高以及图纸设计构成的体系非常复杂，而且对于这种零件的加工精度非常高，需要的工序也很多等特点。加工车床刀架转盘的设备主要是车床，但是使用的大多数还是传统的二维纸质工艺，在生产的加工阶段，操作的工需反复的查阅相关的资料以及车床刀架转盘的图纸，而且对于车床刀架转盘的操作熟练的人员也非常的少，因此做好对加工转盘的工序进行优化设计的工作就很有必要，从而提高企业的经济效益。

1对于车床刀架转盘零件进行三维建模

对于车床刀架转盘的三维立体建模是通过度对各种方法的结合，制作出不同类型的三维物体形状以及真实环境的过程。对于三维数字化工艺的设计是通过以车床刀架转盘的模型为载体，在进行综合的考虑制造资源以及对产品的制造工艺流程的基础上进行定义，用来控制以及实现可视化表达零件的整个制造过程的数字化模型，从车床刀架转盘的特征角度看，所有的产品零件都可以看成是通过一系列的简单特征所以组成。对车床刀架转盘零件的三维建模的过程中，也就是对很多特征进行叠加，或者是相交和切割的过程，三维工艺的建模过程就是对加工特征以及特征之间的关系进行组织的控制过程。通过对车床刀架转盘零件的图纸进行分析，运用相关的转盘三维模型进行具体的绘制工作。通过打开三维模型的软件，新建对话框进入车床刀架转盘建模环境，再插入车床刀架转盘的图纸，进入草图的环境进行相关的绘制工作，在进行回转命令，进行对回转特征的创建工作，再进行相似的方法绘制其他的零件草图，然后进行零件相关的拉伸特征的设置，除了这些之外还要注意对车床刀架转盘零件的细节特征创建。

2对于车床刀架转盘的机械加工工艺规程的设计

2.1对车床刀架转盘加工的要求进行分析

对车床刀架转盘的零件图进行详细的分析，对相关的零件的尺寸精度以及位置精度的要求进行充分的了解，比如零件的表面粗糙度和燕尾导轨面以及对称度等，相关的精度要求非常高，对相关的零件部位的精度要求分析可以看出导轨面是转盘零件最为关键的加工表面。

2.2对车床刀架转盘的零件图的检查

车床刀架转盘的零件图包括主视图和俯视图以及侧视图，通过采用局部剖视或者半剖视的方法，可以对转盘零件结构表达的更加清晰以及对转盘零件的布局更加的合理，注意对转盘的有关尺寸进行标注，注意对相关的形状精度以及位置精度进行详细的标注，而且要保证标注的统一性以及完整性，确保转盘零件符合国家的相关标准规定，通过对转盘零件的各项技术要求的可行性进行确定，保证了转盘零件设计的合理性，从而为转盘零件的组织生产以及机械加工工艺技术做好充分的准备工作。

2.3对转盘零件生产类型的分析

根据相关的公式以及企业的生产条件进行确定车床刀架转盘的年生产量，结合车床刀架转盘质量的分析，以及对加工工作各种零件的生产类型的数量和工艺的特征进行考虑，从而可以确定出车床刀架转盘的生产类型为中批生产。

2.4确定转盘零件机械加工的工艺流程

通过对转盘零件的零件图进行分析可以得出，转盘长度以及宽度等的设计标准，还有转盘高度的设计标准以及燕尾面的粗基准，对各端面根据相关的基准进行加工，再采用一面两孔的定位方式进行加工其他的表面，从而确定出车床刀架转盘的机械加工工艺的设计流程。

2.5确定相关的设计设备

通过对车床刀架转盘的机械加工工艺的方案以及各种方面加工的方法进行分析，结合对车床刀架转盘的最大轮廓尺寸和加工精度的考虑，进行对加工机床的选择，以及对各种刀具和量具以及夹具的选择。

2.6制定零件机械加工工艺的规程

通过对上文的论述结果的分析，进行车床刀架转盘的机械加工工艺各项要求的制定，制定的车床刀架转盘零件的机械加工工艺的规程是企业组织车床刀架转盘进行生产工作的标准，是整个车床刀架转盘机械加工工艺规程优化设计工作的重要环节之一。

3结束语

车床刀架转盘的三维工艺项目能够大大降低企业的成本，从而增加企业的经济效益。企业的精益化生产才符合现阶段时代的发展，才能够紧紧跟随智能化制造的步伐。在对车床刀架转盘的机械加工工艺规程的优化设计过程中，要做好对于零件的分析以及研究工作，通过对车床刀架转盘零件的机械加工工艺进行优化设计，制定好相关的零件机械加工工艺规程，才能缩短零件的生产周期，从而降低制造的成本以及提高了零件的精密度，对提高企业的劳动生产率以及降低劳动的强度都有着重要的作用。

作者:张克盛 单位:甘肃畜牧工程职业技术学院

参考文献：

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关键词：产品研制；制造企业；协同；MBD

在某些制造企业，尤其是科研院所，长期以来一直采用产研分离的产品科研生产体制，主要体现在设计所负责产品的设计需求、设计开发和试制、设计定型、工艺设计等工作，而生产厂则根据设计提供的图纸、工艺路线及相关工艺文件进行产品的批量生产。设计提供的通常都是二维图纸和纸质技术资料，工艺文件编制和生产过程中的二维图形和三维数据模型都要重新绘制，使得工艺准备周期较长，这样的串行工作模式也使得设计更改频繁，设计效率低下，设计、工艺和制造部门间的沟通成本大，研发制造成本高。目前结合数字化制造技术的发展方向，传统的以数字量为主、模拟量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，实现设计、工艺、制造的一体化协同管理模式，使产品研发的信息充分共享，缩短产品研制周期，降低生产成本，提升企业的竞争力。

1需求背景

传统的产品研制通常是采用按顺序作业的工程方法，企业的设计、工艺、检验、制造都是相互独立的活动，前一个阶段的工作完成后，后一阶段的工作才能开始，组织和管理也都是围绕这个思路展开，在设计阶段，设计人员无法考虑制造工艺方面的问题，造成设计与工艺制造环节的脱节，设计方面的错误往往要在设计后期甚至是在制造阶段才发现，只能返工重新设计生产，造成人力、物力、财务的浪费，同时产品质量也无法保证。由此可见，企业产品设计环节至关重要，好的产品设计，不仅体现在优越的功能和性能，更要便于制造，降低成本。传统的研发设计过程面临如下诸多问题。1）设计流程管理问题。设计、工艺、制造的串行流程使产品研发周期长、进度难以掌控，成本增加，由于缺乏产品数据管理应用，因此资源共享性较差。2）三维数模应用问题。由于企业车间采用二维图纸指导生产，而设计部门的三维设计应用越来越广泛，设计部门需要将三维数据模型转换为二维图形，由于产品的复杂性，很多零部件需要多张2D图纸才能表示完整的信息，工艺员和操作工需要花很多时间来理解图纸，设计版本控制和更改的及时性得不到保证，这为后续的应用带来不便。3）设计工具分散独立。不同设计问题的设计过程中用到的软件工具是分散独立的，系统设计软件之间存在不兼容问题，在一定程度上影响了三维数据模型在生产制造过程中的应用。产生上述问题的原因错综复杂，但根本原因之一是在设计时缺乏从整个产品生命周期考虑各环节的活动，考虑生产、交付周期、成本等要求，同时缺乏知识的积累与重用。因此，要求在设计阶段尽早考虑产品生命周期内所有的影响因素，工艺、检验、材料、质量、制造、维修等。随着目前新形势下企业的快速发展，现有的研发模式难以满足产品研制过程中的跨部门、跨单位协作的需求，必须对企业现有研发模式进行优化和创新才能适应外部激烈的竞争环境。对标国外先进水平，欧美国家产品的研发以产品研发中心、协同工程环境和并行设计环境等为主要支撑，并行协同的研发模式是研发的主要发展趋势。数字化协同研发技术是一种全新的研发模式，其核心是多专业的数字样机，强调强耦合的快速设计和集成化的研发[1]。在国内，大型制造企业的数字化技术也发展迅速，基于三维模型定义（ModelBasedDefinition，简称MBD）的数字化设计与制造技术已经成为新的发展趋势，三维数字化设计技术得到广泛应用。基于MBD技术的产品定义标准和规范是实现全三维设计技术在设计工艺制造各个环节落地的基础，也是协同设计的前提，其广泛应用并行工程设计理念和方法，实现全生命周期数据管理，提高研发设计制造一体化，从而提高研制效率、缩短研制周期，减少研制成本。

2协同设计内涵

协同设计是以数字化设计制造为基础，设计、工艺和制造协同工作的生产模式。由计算机提供强大的建模和仿真环境，使产品的零部件从设计到工艺到生产及装配过程各环节的内容都在计算机上仿真实现，使产品研发的信息贯穿各个环节充分共享。协同设计研发模式是基于MBD的全三维数字化研发模式，用一个集成的三维实体模型来完整地表达产品定义信息，基于三维模型定义标准规范必须涵盖设计的各类零部件，将设计信息（如三维尺寸标注）、产品结构信息、各种制造信息（如加工要求方法）共同定义到产品的三维数字化模型中，将模块化设计理念应用到产品研发设计中，采用数字化手段，利用三维产品模型、工装模型和三维工艺数据完全替代二维图纸和纸质工艺指令，成为生产现场指导工人工作的技术依据。协同设计包含数据协同和流程协同[2]。1）数据协同。数据协同既包括设计向工艺传递设计BOM、设计图纸及文档，工艺转换为工艺BOM后，输出工艺BOM、工艺路线、工时定额、材料定额等，将这些信息快速传递给制造环节，在制造环节加以生产所需的属性后快速地进行采购和生产。同时，业务环节的物料属性例如成本、库存等共享给设计，设计人员在任何设计环节都能查询到材料和零部件的成本、库存信息，以提供设计成本核算或报价时使用。在各业务环节，特别是制造执行环节能方便地查询到设计文档和设计信息，以提供生产作业指导，避免出错。2）流程协同。流程协同包含销售根据客户对产品的需求和个性化描述，快速从市场营销环节传递到研制设计环节，设计环节完成产品设计和工艺设计后迅速传递到生产制造环节及检验环节，生产部门根据确认的产品设计参数组织加工生产产品，在订单交期范围内将产品按质按量地交付给客户，最后进行相关仓库、账款、成本核算等业务处理。其次，流程协同体现在设计变更时各环节的快速决策和执行，发生设计变更需求时，首先在要进行变更分析，此时就要与业务协同，分析变更的影响度，对客户或对产品。其次设计变更带来的设计BOM、工艺BOM、设计及工艺的变更不但要把变更的物料、PBOM、工艺信息传递给制造，还要把对库存的处理、制造的处理、检验调试的处理、采购的处理、成本的处理通知到各业务环节，保证业务部门进行相应的业务处理。

3协同设计的目标

改变传统的设计研发模式，以数字样机为核心，实现单一数据源的协同设计并行工作模式，保证设计和制造流程中数据的唯一性。将全三维数字化产品研发技术MBD推广到企业产品设计的各个阶段，将数据管理和流程管理延伸到产品设计的各个环节实现产品快速设计，达到设计的标准化和规范化，在保证产品质量的基础上，提高研制效率，缩短研制周期，降低企业成本，推动企业从传统研制模式向数字化研制模式的转变，同时实现产品设计知识和经验的积累和重用，加强知识管理和利用的手段，促进产品的创新设计。

4结语

数字化协同研发模式以并行工程为核心思想，是对传统研制工作及流程的优化和创新。利用协同研发平台进行产品研发的技术状态管理模式，可以满足多型号多批次产品的全生命周期数据管理需求，形成网络化、数字化、集成化的多级协同工作能力，缩短产品生产周期，降低企业成本，适应产品系列化快速研制的发展趋势，加快对市场的响应速度，从而提高企业核心竞争力。在实际运用中，建议可以借鉴国内外相关成功经验，尽快开展适应企业的协同设计建设，提升企业的核心竞争力，推动企业发展。

参考文献

[1]万家嗣.协同设计理论及其应用研究[D].武汉：武汉理工大学，2002.

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CAD/CAE一体化技术在铸造过程的应用已成为铸造技术发展的一个显著特点。铸造工艺CAD的开发基本上涉及所有的CAD软件，包括各种材料，各种铸造类型、数据库等，可以说是全方位立体式发展。目前国内基于三维CAD软件的铸造工艺CAD的研究还很不成熟，有待进一步的发展。

一、CAD/CAE技术在球墨铸铁件工艺设计中的应用

CAE技术被应用在铸钢件，拥有大量准确的判据，可以判定铸造凝固过程阶段的缩孔和缩松等缺陷，但由于球墨铸铁其特殊的糊状凝固，限制了球墨铸铁铸造过程CAE技术应用。

针对球墨铸铁的特殊性开发了专用模块解决球墨铸铁CAE技术的准确性问题，模拟球墨铸铁凝固过程中的收缩与石墨化膨胀的祸合作用结果上己经达到了应用程度。针对球墨铸铁件在工艺设计过程中的困难，提出将CAD/CAE技术应用到工艺的设计过程中，并开发专用的球墨铸铁设计系统，以满足CAE模拟和CAD设计时的需要，提高设计成功率，减少设计周期。

二、铸造CAE数值模拟理论和CAD参数化造型技术

熔融的金属充型与凝固过程为高温流体于复杂几何型腔内作有阻碍和带有自由表明的流动及向铸型和空气，的传热过程。该物理过程遵循质量守恒、动量守恒和能量守恒定律。

铁合金铸件的性能易受冶金方法和工艺条件的影响。铸件的显微组织和机械性能不仅取决于热流动，还取决于以下参数：合金成分、基本金属处理、微量元素和杂质的数量、孕育处理方式、孕育材料的数量和种类、孕育方法、沉积相的生长动力和冷却条件决定实际的微观组织。因此必须研究凝固，疏松的形成和固态转变，这些共同影响铸铁零件机械性能的因素。

Pro/Engineer是目前世界上最流行的三维机械CAD软件之一，本文选择其做为CAD平台，完成铸件的三维实体建模，以及二次开发其族表功能，实现墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统中浇冒补缩系统的三维模型的自动建立。

三、球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统

CAE技术作为球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统和CAD工艺设计的参数依据。铸造工艺集成化工艺设计，是在整个工艺设计过程中，利用CAE技术确定铸造缺陷的位置、类型等，再进行有针对性的工艺设计，减少了传统方法中对铸造经验的依赖。利用球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统提供设计参数和进行浇冒补缩系统建模模型，同时应用CAD造型技术实现设计的三维造型。

利用CAD技术对铸件进行三维实体造型，并进行分型面设定、最小铸出孔、拔模斜度等必要的工艺处理。设定浇注温度，浇注时间等工艺参数。在整个系统中，CAE平台是为设计工艺提供判断依据，为球墨铸铁铸造工艺CAD/CAE系统提供部分参数。球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统就是CAD与CAE之间的纽带，为两者提供参数和模型。

球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE整个系统是由五个模块和一套依靠Pro/E二次开发的CAD造型系统构成的，包括浇注系统设计模块，补缩系统设计模块，球磨铸铁数据库，铸造材料数据库和铸造工艺数据库。

四、球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统应用

随着计算机技术在铸造行业得到迅速的发展，借助铸造CAE软件可对铸造的充型、凝固过程在计算机上进行模拟，铸造工业中采用计算机模拟技术可以缩短产品试制周期，降低生产成本及提高材料利用率。笔者利用铸造工艺CAE技术，应用球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE辅助系统，集成铸造CAD技术，设计并优化工艺。

借助铸造CAE技术对铸造工艺进行重新设计。对未添加任何浇冒系统的铸件进行简单的凝固模拟，以获得凝固缺陷的状态。球墨铸铁铸造工艺CAD/CAE系统的计算功能能满足不同材质，不同类型材料浇注和补缩系统的计算，参数准确。数据库的数据满足设计需要。Pro/E二次开发的族表大大提高了造型速度，并将参数标准化。系统与CAE和CAD结合紧密，能完全满足为CAE和CAD提供参数的要求。

五、结束语

笔者在本文中以球墨铸铁件的铸造工艺为研究对象进行开发研究。以Pro/E作为CAD造型和二次开发的平台，应用Pro/E的参数化设计功能和族表开发工具，开发出球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统。系统能为不同类型的CAE和CAD平台提供参数，可移植性强。系统针对球墨铸铁开发，将成套的CAD/CAE集成式的设计方法引入到球墨铸铁的工艺设计中。