基于MBD的机车协同设计方法研究

工作人员只需要通过数字建模就能够获得产品的全部信息，不会过于依赖信息系统，使得产品设计更为精确。MBD技术的表现力更高，突破了传统设计的局限，产品的设计特征、制造特征等能够更好地被计算机和工程人员了解，有利于实现产品设计的一体化。MBD模型的建立是一个相对复杂的过程，需要设计部门、工艺部门、检验部门等的共同参与，之后该模型才能够顺利应用到产品的工艺制造与检验过程中。除此之外，MBD技术还将知识工程、产品标准规范等充分融合起来，使得那些分散的知识集中起来，从实质上说这也是知识积累和技术创新的过程。MBD技术最早是由波音公司推广适应的，其747项目中MBD技术的使用将产品的研发周期大大缩短，研制效率提升。

2 協同设计技术

协同设计技术是一种系统化技术，主要是对产品的设计资源等进行整合，最终实现一体化。在协同设计之初，设计人员就充分考虑了不同成员之间的协调交互，并在此基础上作出合适的安排。换句话说，协同设计就是采用适当的流程，将两个或两个以上的设计主体协调起来，并给他们分配不同的任务，从而向着共同的设计目标前进。

协同研制过程中涉及设计与设计的协同、设计与工艺的协同、设计与工装的协同。为了便于设计之间的更改的快速迭代、设计与制造之间的并行设计，来降低产品的研制周期，就必然在设计与设计之间的协同中，定义设计模型之间的骨架模型及接口规范；在设计与工艺、工装关联设计中，对设计模型成熟度进行定义，当符合一定成熟度等级后，方可将设计模型下发工艺及工装设计部门；在进行协同设计过程中，对产品数据必须进行有效的管理，使得设计、工艺、工装等人员能够及时了解更改信息，因此，不能尽快有效规范协同研制的方法和数据管理问题，协同研制也将无法推进实施。

3 模型成熟度定义

并行协同技术的重要基础就是模型的成熟度规范与管理。设计单位相关工作人员要仔细观察产品设计的成熟度状态，从而决定好哪些工作可以提前开展，哪些工作会后续开展。设计单位内部要依据成熟度规范和管理的具体要求，进行机车的多专业并行设计工作。目前，随着经济的发展，企业发展日益成熟，机车研制模式也不断多样。成熟度模型数据的预先发放，能够实现产品设计以及后续工作的并行协同。制造单位也会根据其所发放的模型数据完成产品零件的分类及材料配比等，从而编制工艺文件，使得产品的各个部件都能够提前开工投产。一般来说，能够进行成熟度标识的模型数据类型有很多种，例如机车总体外形布置模型、车体骨架模型，还有机械系统零组件和结构零组件等。模型数据成熟度定义也是用来表示产品模型的具体完善状态和详细程度，从而判断数据使用的合理与否。产品模型的成熟度形式多样，可以标识不同的状态。当然，未来相关信息标准部门要不断完善成熟度的标识方法，使该项工作能够更好地进行下去。

4 协同设计流程

协同设计涉及产品设计、制造、工装、检验的协同设计，对设计的源头进行技术成熟度等级评价，根据成熟度等级确定制造、工装、检验的协同设计内容。例如在机车协同设计中，首先根据机车的设计需求，来确定机车空间设计要求。根据空间要求，进行产品的几何外形MBD模型设计，几何设计完成进行技术成熟度等级评价，确定出产品的几何，进而将数据下放到制造、工装、检验相关部门；制造部门接受到产品外形设计模型，进行工艺分析，进行产品初步的工艺、工装、检验方案的确定；而后设计部门在进行零件的详细设计，完成零件内部结构模型的构建；在经过评审定型，数据下发，制造、工装、检验部门接受数据后进行制造工艺、工装制造工艺、检验工艺的编制。具体如图2所示。

5 结论

本文围绕未来机车设计方式的变化，开展了机车协同设计的研究，针对机车协同设计的传递数据，进行了MBD数据集构成的分析，进而对协同设计的原理进行了分析，提出了协同设计中的数据成熟度关键技术，分析了设计、制造、工装、检验的协同设计流程，为机车的协同设计提供了一种方法，可有效降低机车的研制

周期。

参考文献

[1]贾晓亮.关于MBD技术在我国航空制造企业应用的几点思考[J].航空制造技术，2013（3）：50-54.

[2]潘云鹤.智能CAD方法与模型[M].北京：科学出版社，1997.

[3]阮超峰.基于成熟度的并行协同设计方法探究[J].机械设计与制造工程，2016（1）：60-62.

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