[发明专利]基于MBD面向可制造的CAD设计方法

说明书

本发明涉及一种基于MBD面向可制造的CAD设计方法，基于MBD模型定义产品，并通过对CAD/CAPP/CAM做集成化、并行化改造，实现了产品的可制造性设计。本发明使用的可扩展、结构化的MBD信息模型具有很好的普适性，可以适应不同应用场景；通过CAD/CAPP/CAM松耦合的集成化，实现了产品的并行化、互反馈的产品研发过程，可快速有效设计出最优化、可制造的产品，大大缩短了设计时间、提高了设计质量和增强了企业的核心竞争力。

技术领域

本发明涉及一种面向可制造的CAD技术，尤其是涉及一种基于MBD面向可制造的CAD设计方法。

背景技术

随着制造业快速发展，其面临的设计任务愈加紧迫、设计过程也日益复杂。企业必须尽可能缩短新产品的研发周期，才能在竞争中得以生存和发展。面向可制造性设计(Design for manufacturability，DFM)应运而生，成为先进的制造技术。它从提高零件的可制造性入手，实现设计、工艺和制造的总体优化，大大降低生产成本和提高生产效率，是满足市场产品多元化、需求个性化、经济效益最大化的重要利器。

基于模型的定义(Model Based Definition，MBD)是新一代产品定义方法，是一种全三维基于特征的表述方法。它基于文档的过程驱动，融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将制造信息和设计信息(三维尺寸标注、制造信息和产品结构信息等)共同定义到产品的三维数字化模型中，用一个集成的三维实体模型完整地表达产品。

面向可制造的CAD技术提出至今有近二十年，这期间涌现了不少的尝试。Johnt等用可制造性指标PI来判断潜在的可制造性问题，用特殊的生产工艺装备和工艺方法驱动产品的设计；Boothroyd提出了定量评估方法，把材料费用、加工费用、非生产费用、刀具费用、机床参数等因素用经验公式进行量化处理，近似估算出总费用，以决断设计的可制造性；Venkatachalm等提出一种基于知识的人工智能方法，把工艺知识和费用知识用O-O和规划混合表达，利用专家系统进行逆向推理的决策。然而，这些方法大多停留在系统构架的设计层面，没有给出具体的工程实现，许多是加入了费用评价模块或可制造性的定性评价，并没有实现CAD/CAPP/CAM的并行设计，不能反馈或直接驱动CAD系统去优化设计，无法实现第一次设计即为最佳设计的目标。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于MBD面向可制造的CAD设计方法。本发明基于MBD模型定义产品，并通过对CAD/CAPP/CAM做集成化、并行化改造，实现了产品的可制造性设计，以提高产品的设计效率和质量、降低设计错误率和生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于MBD面向可制造的CAD设计方法，包括下述步骤：

(1)创建基于MBD的产品信息模型，搭建工程数据仓库，用于存储基于MBD的产品信息模型，供软件共享使用；

(2)搭建面向可制造产品设计的体系结构，分别对三维CAD软件、CAPP软件和CAM软件进行集成化改造，以在它们之间实现产品信息互通和及时反馈优化修改设计；

(3)在三维CAD软件中完成产品的结构与外形设计、装配设计、机构仿真，在三维模型上标注设计信息，并标识加工特征和加工信息，并将它们统一集成得到产品的MBD模型中；

(4)CAPP软件从MBD产品模型中，获取产品的几何模型、尺寸标注、加工特征、加工方法、切削参数、刀具选用和装夹方式信息，进行产品加工的工艺规划，并对其可制造性进行评价和反馈评价结果至CAD软件中，以指导产品的特征优化设计，实现特征/工艺的并行设计；工艺规划的结果也将存储于MBD模型中，供后续CAM软件使用；