三维工艺设计

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三维工艺设计范文第1篇

随着CAD/CAM/CAE以及计算机信息和网络技术的发展，欧美各航空制造大国均已全面采用三维数字化设计和制造技术，全面采用三维数字化产品定义和仿真技术，从根本上改变了传统的飞机设计与制造方式，大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。波音公司在波音777飞机的研制过程中，由于全面采用了该项新技术，使研制周期缩短50%，出错返工率减少75%，成本降低25%，其研制过程是数字化设计制造技术在飞机研制中应用的重大突破。近几年在美国波音787、F-35、欧洲A400M及A350的研制中，数字化设计及装配技术有了更为深入的应用[1]。近几年，国家加强了对航空业的扶持力度，我国的航空制造业迎来了高速发展时期。当前一些新型号的研制已全面采用了基于MBD的全三维产品设计，飞机产品设计已全面实现三维无纸化设计，取得了产品从二维模拟量到全三维数字量的革命性突破，也为进一步实施数字化制造打好了坚实的基础。目前零件制造部门使用MBD数据已较为顺利，大大减少了因工人对图纸理解偏差导致的质量问题；然而装配工艺设计部门依然按照传统方式进行装配工艺的规划和设计，导致三维数字化的产品数据在装配工艺设计阶段出现断层，使得三维数字化的产品设计数据无法准确顺利地往下一级流动，需要大量的人员手工参与，数据的准确性、连续性被破坏，装配指令（即AO）的编制完全采用文字或者插入少量图片的方式进行表达，工人现场使用时还需参照大量设计技术文件以及各类工艺性文件，可读性和操作性极差，一线操作者意见很大，普遍存在师傅干什么徒弟干什么的情况，无法起到指导现场操作的作用。因此装配工艺设计部门需要适应全三维数字化设计的新形势，采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计系统进行装配工艺的设计和规划，利用设计部门在VPM协同设计系统中设计并发放的产品三维数模，通过数据接口将产品数据导入装配工艺设计系统中，并将产品三维数模的路径关联到每个零件上，在三维可视环境下进行产品的装配工艺规划及工艺设计，直观地反映装配状态，最后生成现场使用的三维可视化装配指令指导现场生产。

2基于MBD的三维数字化装配工艺的设计过程

基于MBD的三维数字化装配工艺设计不仅仅是指编制三维装配指令，而是贯穿飞机设计的整个过程，在整个过程中不同阶段有不同的侧重点。这个过程主要包含以下三个阶段：第一阶段：工艺系统接收产品初步设计数据，分析产品结构特点，与设计人员协商初步确定工艺分离面并制定初步的装配方案，然后在三维仿真软件内进行装配方案可行性的初步分析，制定总体装配方案，分析可能的装配难点和重点。第二阶段：工艺系统接收产品较高成熟度的MBD设计数据，在三维仿真软件内对重点部位（必要时对全部）结构件、管路、自动化装配设备等进行装配过程和人机功效的详细仿真分析，发现并解决产品、工装以及工艺方面的问题并给出解决方案，如图1～图3所示；这个阶段的工艺工作主要包括：装配顺序的创建和优化；装配路径设计和优化；装配工艺过程仿真模拟、人机功效模拟、自动化定位及制孔设备等的工作仿真。利用三维数字化仿真软件对产品的组件或部件进行装配过程规划，确定组件或部件内零组件的装配顺序；按照工厂现有装配条件和装配单元工作内容，进行装配路径的仿真和优化；最后在数字化装配仿真系统中进行零组件或自动化设备的装配过程及人机功效的仿真模拟，分析装配工艺过程的可操作性和合理性，发现并解决数字化产品模型装配过程中所遇到的产品、工装以及工艺设计中的各类问题，同时也可以进行工具等的选型工作[2]。第三阶段：接收设计部门的最终三维MBD设计数据，创建顶层MBOM以及PBOM等工艺数据，在数字化工艺设计系统中进行装配工艺的详细规划和细节设计以及资源库的创建，在三维可视化的环境下进行零组件以及标准件的划分，在全三维的环境下对装配指令进行工步级的细节编辑，最终生成现场使用的三维可视化工艺指令。

3三维数字化装配工艺设计系统的架构和工作模式

3.1三维数字化装配工艺设计系统的架构

本文所述的装配工艺设计系统是基于达索公司的DELMIA软件平台进行开发的三维数字化装配工艺设计系统，DELMIA软件平台分DPE和DPM两个工作环境，DPE侧重数据管理和工艺规划，DPM则提供一个三维可视化的环境便于产品数据的划分和装配仿真等工作。由于DELMIA只是提供了一个平台且目前MBD设计标准不统一，故需要在原有基础上进行客户化定制和开发，本系开发了多种辅助工艺设计工具以便工艺设计人员只需极少的文字输入即可完成工艺设计，所有关键数据均直接继承自产品MBD数模，保证了工艺信息的完整和准确；此系统中最为复杂难度最大是MBD数模中标准件的处理和划分，由于大型飞机标准件数量都在数十万甚至上百万件以上，采用实体建模将会产生天量的数据，因此目前飞机标准件设计大都采用点线等元素进行简化表达，无法使用DELMIA中标准功能进行标准件的工艺规划，因此系统开发了一套专门处理标准件模型的工具，本系统也是国内目前唯一实现了对以点线表达的标准件识别和划分的系统，如图9所示。本系统依托VPM协同设计平台提供MBD产品数据，在DELMIA中完成PBOM的创建、顶层MBOM的划分、三维装配指令的设计并向协同平台提供底层MBOM以及三维装配指令等数据，由系统平台进行管理和发放。三维数字化装配工艺设计系统的流程及架构如图4所示，整个三维数字化装配工艺设计系统始终保持设计数据的一致性，保证数据的准确性及完整性，同时本系统可给生产管控系统（MES）以及ERP系统设置数据接口[3]。

3.2三维数字化装配工艺设计系统的工作流程

三维数字化装配工艺设计系统主要由需要工艺管理部门和各车间工艺设计部门使用和管理，工艺管理部门和各车间工艺设计部门必须紧密协同才能顺利开展三维数字化装配工艺设计，同时工艺管理部门需要给予车间一级足够的权限，毕竟车间一级工艺人员对产品设计特点有更深入的了解。工艺管理部门主要负责三维装配设计系统数据的顶层设计，其利用DELMIA中的DPE环境下的数据接口进行EBOM导入，通过对EBOM的重组增加工艺组件和路线定义等形成PBOM；在PBOM的基础上构建顶层MBOM；根据各厂际分工要求进行大部件级的顶层工艺组件的划分，如图5所示。各车间工艺技术主管接收工艺管理部门下发的数据，进行各车间内部工艺面的进一步划分并将之分派给具体每个工艺员；工艺员接收工艺主管分发的具体某个装配单元的数据，进行本装配单元装配工艺的层次划分以及具体工步的分解，在DPM三维可视化的环境中中进行零组件及标准件的划分，然后在DPE环境下进一步进行装配可视化修饰等细节编辑，但对于装配工艺所需飞机装配技术条件、材料、工艺规范文件等全部采用专门开发的工艺设计工具进行创建以保证编制数据的准确和完整。最后直接在DPE中输出结构化和标准化的三维装配指令并提交审批，经过审批的装配指令发送到协同平台进行统一进行发放及管理，以上过程见下图6～图14所示。三维装配指令审批发送到系统平台后由工艺管理部门统一管理，不属于装配工艺设计的范畴，本文不再赘述。

4基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势及要求

4.1基于MBD的三维数字化装配工艺设计的优势

1）采用基于MBD的三维数字化装配工艺设计，彻底解决了制约装配工艺设计过程中涉及的数据准确性、完整性的问题，整个装配工艺的设计完全基于设计的MBD数模，保证了与设计数据的一致性；2）工艺人员在三维可视化的环境下进行装配工艺的规划、仿真和设计，使得装配工艺设计更加直观更有操作性，通过装配路径仿真、人机功效仿真以及自动化设备工作仿真等可提前发现存在的设计、工装及工艺规划包含的问题并提前予以解决，大幅减少现场实际生产时的各类问题，提高生产效率并大幅降低生产成本；三维可视化装配指令设计系统使工艺人员完全从枯燥的文字编辑以及事后数据校对中解放出来，工艺人员只需关注装配工艺的可行性和合理性，无需花大量精力进行数据准确性和完整性的检查；3）在三维数字化装配工艺设计系统中输出的三维装配指令彻底颠覆了传统文字化的装配指令，工人只需在系统输出的三维可视化装配指令中进行简单操作即可，无需查找大量的图纸、设计技术文件以及其他工艺性文件，做到了可见即所得、所得即所需的效果，同时工人还可在装配指令的三维视图中对轻量化的设计数模进行各类尺寸的直观测量，便于工人现场操作的进一步了解；4）三维数字化装配工艺设计系统可输出装配部门准确完整的底层MBOM，有利于ERP以及MES系统的实施和管理；5）三维数字化装配工艺设计系统可以与装配知识库系统紧密集成，使得公司积累的知识在装配工艺设计时顺利地的共享和调用；6）工艺管理部门可利用DELMIA软件平台中DPE模块对整个装配数据进行有效的管理，保证下游数据的完整性和准确性，利于工艺设计部门编制完整准确的装配指令。

4.2基于MBD的三维数字化装配工艺设计的要求

1）基于MBD的三维数字化装配工艺设计要求有准确、完整及规范的且严格执行的MBD数模，产品设计数据是所有下游数据的源头，设计数据是否准确、完整及规范是决定三维装配工艺设计系统是否顺畅和准确最关键的要素。因此产品设计部门必须要有科学合理的与制造部门协商过的MBD设计标准和规范且必须严格执行，否则必定会导致整个下游其他系统的数据的混乱和实施困难[4]。2）工程制造部门也须有严格的与设计部门MBD设计标准和规范相协调的各类工艺规范且必须严格执行，用以支撑三维数字化装配工艺设计。本文所述的装配工艺设计系统在开发过程中发现产品设计标准很大程度上体现的是传统二维设计模式的思想，不能很好的适应当前基于MBD的三维数字化设计要求，而且设计人员没有严格执行现有标准化要求，特别是以点线表达的标准件模型存在大量的格式错误等不规范设计，导致系统开发比较缓慢，仅为了解决标准件数模处理和划分就占了近三分之一的时间。因此产品设计应开发专用的标准化设计工具和数据库用以支撑基于MBD的产品设计，同时需要借助专业化的软件工具对MBD产品数据进行标准化等项目的批量检查，最大限度地减少因人为因素导致的产品数据错误。3）工艺设计人员必须具备相当的工程经验，熟练理解并掌握三维数字化装配工艺设计系统所涉及的理念和软件使用要求，三维数字化装配工艺设计系统对工程技术人员来说只是工具，它本身无法识别工艺设计和规划的合理性和可行性，这些都必须由工艺设计人员依靠经验和知识确定。

5结束语

三维工艺设计范文第2篇

电子设备逐渐朝着模块化、集成化、批量化的方向发展，对布线设计有着越来越高的要求，只有进行合理的布线设计，才能满足电子设备布线工艺技术需要。就传统布线方式而言，结合实物和图纸，并遵循一定的尺寸，绘制二维平面图，开展线束制作工作。然而，基于该方式，电子设备内部空间范围可能较小，降低布线的合理性。以Pro/E软件为基础的三维布线，能够对电子设备进行科学合理的设计，在提高设计水平的基础上，规避传统设计问题。

三维布线工艺技术概述

所谓的三位布线技术，是指在Pro/E软件基础上而构建的三维模型，在Pro/Cabling模块中进行的模拟布线工艺技术。就三维布线的分类而言，主要有自动布线、手工布线两种。自动布线中，自动化程度并不高，必须在Pro/Diagram模块上实现，并对相关接插件进行自动化操作。尽管自动布线能够借助一定的自动化技术，但其布线成功率达不到相关标准。

手工布线中，不用借助Pro/Diagram模块，在布线操作中，对线缆或线束对应的连接点相连接，使布线过程更为方便、快捷、高效。手工布线中，其工艺流程主要有：分析三维内部结构和空间、导入元器件目录、完善模型和构建坐标系、导入接线表、定义线缆属性、设置布线参数、布线操作、整理线束、创建二维图。在三维布线中，主要根据零件模式进行合理的布线，以线缆定位而确定线缆位置。布线中的重复性操作中，相关人员可创建网络操作，以减少工作量，提高布线效率和整体效果。三维布线工艺实施后，对线缆或线束进行整理具有必要性，能够从整体或局部做出调整，并根据三维布线，对二维图做详细说明。线缆或线束展平后，对二维线缆图加以创建，尤为重要。线缆展平，即Pro/Harness，属于独立的功能模块，在操作实践中，相关人员应有效操作复杂的电子设备三维布线，并开展整理修改，保证三维布线工艺技术实施的有效性[1]。

电子设备三维布线工艺技术的应用

传统电子设备设计中，对布线工艺技术的应用，主要以二维布线为主，在电子设备设计中，待设计完成，方可投入使用。基于二维布线工艺技术的电子设备设计，属于串行设计。一方面，设计师之间缺乏有效的沟通；另一方面，设计师未能对电装走线有更多的了解，导致结构设计中存在诸多问题，直接对电子设备造成不同程度的束缚影响。但是，基于二维布线的电子设备设计，使电子设备存在许多不合理的问题，产生诸多维护费用，对电子设备生产和信息行业的发展产生阻碍影响。

三维布线工艺技术主要以Pro/E模块为标准，对电子设备进行合理的设计。在此过程中，对工艺设计和协同工作能力有着更多的要求。Pro/Cabling是三维布线工艺技术在并行设计中的有效运用，能够引导相关人员进一步对数字化样机模拟进行深入分析，可了解和掌握电子结构的内部结构和布线工艺性，既能提高电子设备的设计水平，又能满足解决传统二维布线工艺设计中存在的不足问题。另外，相关部门应设立评审小组，对数字化样机进行必要的评审，有利于提高电子设备设计质量，对提高电子产品生产企业的竞争力发挥着重要作用[2]。

三维布线工艺技术在电子设备中的有效应用，能够解决传统二维布线中的诸多问题，具有其独特的优势。首先，能够缩短电子设备的研发时间。以Pro/E模块为基础的三维布线工艺技术，在电子设备设计中的应用，能够根据电子设备实际特点，而进行合理的布线设计，使布线工艺更具针对性，不仅能够增强电子设备的设计效果，而且对降低经济成本和保持生命周期发挥着重要作用。其次，企业在应用三维布线工艺中，有必要针对企业自身积极构建完善的线缆库、接线端子库，能够为后续电子设备布线工艺技术的应用创造良好条件，有助于提高工作效率。最后，在应用三维布线工艺技术过程中，能够满足企业无纸化生产的目标。基于此，相关操作人员能够在显示屏上对电子设备进行全方位的操作，并建立数字化样机，具有逼真的效果，可使相关人员对电子设备内部的任何局部有着详细的了解，有利于提高电子设备质量、可靠性等。由此可见，电子设备三维布线工艺技术在电子设备设计中的应用具有必要性[3]。

三维工艺设计范文第3篇

近日，根据银监会关于农村中小金融机构实施“三大工程”的指导意见和要求，以实施 “富民惠农金融创新工程”、 “金融服务进村入社区工程”和“阳光信贷工程”等三大工程为目标，为贯彻省联社“立足社区，服务三农”的市场定位，有效缓解农村融资难题，更好支持社会主义新农村建设，提升服务水平，提高金融服务的可得性和满足度，宜丰联社特制定了信贷“三大工程”实施方案，从而拉开了“三大工程”实施帷幕。

该联社立足辖内实际，积极抓好贯彻落实。一是高度重视，让全体员工充分认识到实施“三大工程”的重要意义。实施“三大工程”是贯彻落实中央“城乡统筹”重大举措，也是支持农村经济结构调整和促进农村经济平稳较快发展的客观需要，更是提升核心竞争力和积极应对市场挑战的内在要求。二是要突出工作重点，积极推进实施“三大工程”。在实施“金融服务进村入社区工程”方面，要牢牢抓住“客户”这一服务主体。充分利用好、发挥好在农信社的比较优势，加快建立一整套机制，及时了解客户群体的金融服务需求，满足客户的多元化金融服务需求。在推进“富民惠农金融创新工程”方面，要着重把握“创新”这一核心关键。要在金融产品、担保方式、业务流程、信用体系、服务渠道、商业模式等方面进行创新，满足客户多元化需求。在实施“阳光信贷工程”方面，要着力突出“公开”这一重中之重。要大力推行社会公示制度，确保信贷业务操作阳光化。三是精心组织，确保“三大工程”取得实效。该联社注重加强组织领导、强化宣传、及时总结经验和有效防控风险，确保“三大工程”取得实实在在的效果。

在实施“富民惠民金融创新工程”中，该联社实行“创新”和“用新”并举，在进一步推广“农村党员创业”支农贷款、“信用共同体贷款”支持农民专业合作社的基础上，最近还积极开办“银行承兑汇票”业务支持中小企业等贷款新品，同时根据当前农村经济发展的新特点、农民的新需求，推出一些新的产品、政策和服务，以满足不同层次的客户需求；在实施金融服务进村入社区工程”和“阳光信贷工程”中，县联社要求管片客户经理开展定期上门服务等措施以推进金融服务进村入区工程。同时该联社还设立了信贷承诺服务公示栏、在门户网站和营业网点醒目位置向客户公开贷款种类、对象、条件、程序和经办贷款业务的客户经理姓名、职责、联系方式等举措，接受广大客户的监督。

三维工艺设计范文第4篇

【关键词】创新精品精细化管理

中图分类号： C93 文献标识码： A

一、成果背景

（一）社会背景：近年来，随着我国经济的持续快速增长，以及与世界各国的经济贸易进一步加强，我国会展产业进入了快速发展期，展览业产值在国民经济中的比重逐步加大，可以说，我国会展产业形态已经基本形成，大多数城市展馆在建设中将展馆规模、城市的功能定位和会展附属范围等联合加以考量，展馆建设为会展城市的定位树立了标杆，不再仅仅是城市的标志，而是将其主要功能与城市发展融入区域经济发展和全国经济发展格局中。三门峡文化体育中心会展工程的建设改变了豫西地区无大型场馆的历史，同时是提升城市品位和区域性竞争力的地标性建筑，是巩固三门峡市黄河金三角地区中兴城市的战略需要。

（二）行业背景：随着社会的发展进步，对建筑工程的质量要求越来越高，新材料、新技术、新工艺应用越来越广泛。因此，推动技术进步和科技创新，尽快形成施工企业核心竞争力，已成为解决施工企业未来发展的一系列难题的关键举措。另外作为工程总承包单位的施工企业，也应该及时开发、积累相关管理技术和施工技术手段并形成相应大型场馆工程项目建设的成套管理和施工技术，作为以后类似工程建设的示范，以提升施工企业的竞争力，提高其生产力，促进整个企业乃至整个行业的进步和发展，从而降低大型工程的建设成本。

（三）工程简介：三门峡文化体育中心会展工程位于市区西部，南临涧河，西接209国道，东北与甘棠路、五原路相邻。该方案设计金盆聚宝，会展中心大致成梯形，总体形状成元宝形。会展中心建筑面积98928m2，建筑物长279m，宽121.5m，地下一层，地上四层，建筑高度24m，框剪结构，屋面为管桁架结构。会展中心由会议中心、展览中心、科技活动中心三大功能区组成，其中会议中心含1036个座位的多功能剧院一座，620人宴会厅一处及多种规模的会议室；展览中心拥有800个国际展位的展厅和城市规划馆等；科技活动中心主要包括科技中心、群众艺术中心、报告厅等。

二、选题理由

三门峡文化体育中心会展工程是三门峡市“地标性”建筑，设计理念先进，设备设施齐全，功能完备，具有体量大，质量目标高、科技含量高等特点。无论是从该工程的社会影响程度，还是就其建筑规模大小，作为地级市的重点项目，其施工管理实践活动都是影响巨大而深远的。

三、实施时间

实施时间 2010年3月―2012年4月

分阶段实施时间表

管理策划 2010年3月―2010年4月

管理措施实施 2010年3月―2012年1月

过程检查 2010年4月―2012年1月

取得成效 2011年7月―2012年4月

四、管理重点与难点

1、基坑深，标高层次多，覆盖范围广。本工程剧场升降舞台区域基坑深达-16.7m，其东西两侧的乐池、绘景间等功能用房基坑埋深为-12.6m、-12.3m，排风风沟埋深约为-8.9m，而大面积地下室基坑埋深约-7.9m、-6.4m不等，标高层次很多，施工时基坑支护、地下室结构、外防水、回填等穿插工序较多，相应增长了施工周期。且基坑覆盖范围较广，地下建筑面积达35500m2，因此基坑工程的安全和风险管理具有挑战性。

2、结构体型复杂，高支模安全措施要求高。会议会展中心工程集会议、剧院、展厅、科技、培训等多种功能于一体，结构体型较为复杂。尤其是会议室、剧场升降舞台、会议大厅、高架坡道等多个区域，跨度大，净高高，结构施工时其模板支撑高度均超过8m，其中会议大厅屋盖高度达到19.5m，屋框梁尺寸400mmx1200mm，属于典型高大模板支撑系统，这些高大空间部位的结构模架工程是施工安全管理的重点。

3、防水工程施工面积大，施工质量要求高。该工程主要防水部位为地下室防水、屋面防水、卫生间、及其他功能用房防水等，其中地下室结构外防水面积约46190m2，屋面防水9690m2。各部位防水做法不同，涉及到的防水材料也很多，施工质量要求更高。

4、钢桁架结构楼盖、屋盖设计复杂，不但结构跨度大、构件体量大，而且覆盖面广，各区域技术条件差异大，桁架悬挑长，吊装就位难度大。该工程钢结构包括屋面管桁架结构、屋面H型钢桁架、楼层H型钢桁架及少量劲性钢骨柱、钢管柱等。屋盖钢结构分为A、B、C、D、E五个区，覆盖展厅区、科技区、宴会厅、剧场及造型结构等。范围广，与土建穿插界面较多，相对其安装作业面受土建进度的影响较大。同时钢结构的安装进度，又直接影响到金属屋面、幕墙等护工程以及室内安装、精装饰等后续专业的安排，起到承上启下的作用，因此钢桁架结构施工是结构工程施工阶段管理的重点和难点。

5、机电工程具备集中性、全面性、复杂性等特点。机电工程除常规的机电专业外，还包括大剧院舞台灯光音响系统、多媒体会议系统、LED显示系统等，机电系统管线比较密集，尤其是设备管廊及公共走廊等部位，各专业管线均要在相对较小的空间内布设，这样既要解决管线间的标高、位置上的矛盾，还要考虑吊顶标高，因此，管线综合平衡技术是机电安装的关键。

6、建筑节能与环保要求高，应用四新技术多（推广应用建设部十项新技术9大项 22子项）。在全球提倡节能环保的大环境下，本工程采用保温岩棉板、保温砂浆等材料进行建筑节能保温环保设计，建筑节能保温工程量大，施工质量直接影响节能效果，是工程重点。同时，高性能混凝土、升降舞台机械、大跨度张弦管桁架屋盖、中空低辐射玻璃幕墙、断桥型中空玻璃门窗、铝镁锰板、蜂窝铝板、聚碳酸酯阳光板等新材料、新设备、新工艺的使用，对实现既定的创优目标提出了相当高的要求。

7、总包服务工作量大，涉及面广，总承包沟通协调、安全管理工作量大。由于本工程所涉及的专业较多，按照合同约定，部分专业及设备是业主单独通过招投标来选择的分包方，从而加大了总包方管理工作的难度，尤其是高大空间智能灭火、消防喷淋系统、安防系统工程量大而复杂，管线排布密集，预留预埋多。

8、在成本管理和材料采购上，由于三门峡文化体育中心会展工程结构体型复杂，工程量大，设计变更多，工作难度对人工成本的影响大，同时由于工期紧，应用新材料多，而工程的不规则造型对材料的规格要求较高，材料的采购、运输、保存成本较高，进度控制困难。

五、管理策划及创新

三维工艺设计范文第5篇

关键词：航天产品 数字化研制 三维模型 轻量化 实施途径

中图分类号：V46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0008-04

数字化设计制造技术的应用使传统设计和制造流程发生了革命性的变革，也是当今先进制造技术的发展方向。以波音、空客、洛马等知名的企业为代表，通过数字化设计制造手段实现了产品质量、协同效率、研制能力大幅度提高[1-6]。产品设计制造模式正从根本上发生变化，以往的二维图纸为主要信息载体，辅以三维模型的产品定义技术，正被以三维实体模型为唯一数据源这种全新的产品定义技术MBD（Model Based Definition）所取代。以波音787为代表的新型客机研制，正是直接以带有产品制造信息PMI（Product Manufacturing Information）的三维模型作为制造依据，实现了产品设计、工艺设计、工装设计、零件加工、装配与检测的高度信息集成、协同和融合，开创了飞机三维数字化设计制造的崭新模式，从而大幅度提高了产品研制能力，确保了波音787客机的研制周期和质量。

近年来，在航天产品研制过程中正在尝试三维设计制造技术的应用探索[7，10]，设计单位将产品三维设计模型直接传递给下游制造单位（简称“三维下厂”），陆续有新研型号开始三维下厂制造。这种以三维模型为核心的信息传递、工艺设计及制造模式与传统的以产品二维图纸为核心的模式相比，具有很多技术优势，但同时无论在技术上还是在管理上均有很大不同。其中，带有PMI的产品三维模型成为设计、工艺及生产阶段的标准，但一些复杂三维模型文件大小动辄上百MB甚至几GB，这些模型的显示、浏览和使用越来越困难，单纯地通过提高计算机终端配置已不能从根本上解决问题。

鉴于此，该文从航天产品数字化研制流程出发，分析了各环节对三维模型轻量化的需求，结合典型产品特点，提出了三维模型具体应用途径和三维模型转化技术途径，并综合分析了三维模型轻量化的一些关键问题，最后介绍了三维模型轻量化在航天产品数字化研制中的具体应用。

1 航天产品数字化研制中三维模型轻量化需求分析

由三维CAD软件创建的产品模型，是产品的精确模型，不仅包含产品的参数化几何外形，还包含造型过程及参数、平面草图及约束等，结构复杂且数据量大。当浏览复杂产品的CAD源模型时，计算机常出现显示困难现象，三维模型“轻量化”成为解决这一问题的有效方法。

三维模型“轻量化”有两种形式[11]，一种可为后续各个阶段所使用，如仿真分析、工序模型等；另一种是浏览产品PMI信息用。前者只关注几何实体本身及其应用，如STEP、IGES、JT等，其附加PMI信息则被轻量化掉，该技术较为成熟；后者则仅保留几何轮廓、视图，但确保PMI信息与原模型一致，以最大限度满足浏览三维模型获取原始模型PMI信息的需要，该技术难度较大，尽管需求迫切但发展较为滞后。该文提到三维模型轻量化主要指后者。

目前，基于三维模型的航天产品数字化研制流程可分为三维设计、三维发放与接收、三维工艺设计、三维生产加工检验、三维装配集成、三维试验检测、产品交付等环节。其中，一些环节的业务内容及对三维轻量化模型的具体需求如下。

产品三维设计：设计人员利用CAD软件（ProE/CATIA）创建产品的三维模型，并在三维模型上标注尺寸、公差、粗糙度、基准面等技术，为三维模型表达需要创建必要的视图、剖视图。（需精确模型）

设计工艺协同与会签：在产品的设计过程中，工艺人员提前介入，提出产品工艺可制造性方面的建议，参与产品设计。此外，产品设计完成后确定基线版本，相关工艺人员通过可视化协同环境进行工艺会签。（需轻量化模型）

三维模型接收：由档案部门确认设计模型状态，并导入三维工艺系统。后续如果技术状态发生变化，需对三维模型更新，并确保版本一致。（需精确模型和轻量化模型）

三维工艺设计：工艺人员在三维工艺系统中相应产品节点下完成三维工艺和工装的设计。工艺人员利用三维数字模型，创建工序模型，包含必要的定位、加紧、尺寸、工序描述等，工序模型视图可嵌入在各信息系统中进行浏览。（需精确模型和轻量化模型）

作业计划编制：型号调度在生产管理系统中查阅三维工艺系统提交的工艺及三维模型信息，制定生产计划并下发。（需轻量化模型）

工时定额：型号调度向人力资源管理部门提交工时计划，人力资源管理部门在生产管理系统中查阅工艺及三维模型信息，制定工时后向车间下发。（需轻量化模型）

物资备料准备：型号调度向物资管理部门提交物资备料计划，物资管理部门在生产管理系统中查阅工艺及三维模型信息，进行物资备料。此外，在产品三维模型会签时，也可提前开展物资备料准备。（需轻量化模型）

产品加工及检验：车间操作人员在车间管理系统中进行任务接收和进度反馈，查阅三维工艺和三维数字模型。更进一步，检验规划人员可利用原始三维模型创建检验模型，并定义必要的检验视D，标注检验要求、注释等。（需轻量化模型）

产品验收与交付：产品研制完成后，由型号产品保证工程师从质量系统中提取相关记录形成产品数据包，按要求组织预验收，配合用户开展产品验收工作，验收通过后交付。（需轻量化模型）

通过分析不难发现，从设计阶段开始，设计工艺协同、工艺会签、工艺设计、生产现场各环节均存在对三维轻量化模型的应用需求，而且有几点问题显而易见。

（1）各应用环节都不是专业的设计人员，只是需要以简易、直观的方式浏览或应用三维模型，没必要通过原建模软件打开模型，来满足这一功能需求，同时，通过原建模软件打开模型会使模型处于可编辑状态，易因误操作改变模型状态。

（2）对于一些大型模型（文件大小超过1 GB），在各应用环节通过高配置计算机、原建模软件来浏览或应用，显然是不现实的。

（3）对于产品而言，单纯地只对一部分模型进行轻量化处理是不完整的，应当将其作为完整的个体加以考虑，并实现版本受控。

综上所述，航天产品三维数字化研制中，尽管产品的三维模型由设计建模完成，但在制造环节不同人员根据工作需要，除了需要三维模型，更多的是需要浏览三维模型以获取产品设计信息，因此必须解决三维模型轻量化的问题。

2 航天产品数字化研制中三维模型轻量化技术途径

航天产品数字化研制中三维模型轻量化问题，应当从体系角度出发，系统地解决。现结合当前轻量化技术研究和型号推进实际情况，针对典型产品的特点，以现有条件为基础，分析三维模型应用及轻量化的具体实施途径。

2.1 典型产品三维研制技术途径

（1）金属结构件。

在金属结构件的研制过程中，设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型，但个别大数模仍需转为轻量化模型。在三维模型利用方面，可将三维设计模型转化为UG模型用于数控编程，再将UG模型转化为JT轻量化模型用于工艺过程建模，将UG模型转化为STL模型用于数控加工仿真，此外，三维设计模型可转化为STEP模型用于三坐标检测。

（2）结构板。

在结构板的研制过程中，设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型。在三维模型利用方面，可以将三维设计模型转化为DWG二维图用于面板激光加工，将三维设计模型转化为IGS模型用于低桥式测量机检测结构板。

（3）管路。

在管路的研制过程中，单根管路、接头的研制，在设计工艺协同、工艺会签、生产现场等环节，暂可以利用现有条件直接应用设计软件浏览三维设计模型。但在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体装配模型时，如果三维装配模型过大，就需转为轻量化模型。

（4）电缆网。

在电缆网的研制过程中，在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体电缆网模型时，当三维电缆网模型过大时，仍需转为轻量化模型。

（5）结构装配。

在装配体的研制过程中，在需要查看（包括会签、模型导入、工艺设计、生产现场）整体装配模型时，当三维装配模型过大时，就需转为轻量化模型。同时，装配体轻量化模型要能够浏览装配结构关系。

此外，其他专业工艺可参照零件级和装配级的方案，但须保证待加工区域的原始信息识别和浏览。

2.2 三维模型转化技术途径

针对上述典型产品三维研制中所涉及的三维模型应用及轻量化转化问题，目前，应用在航天产品研制中的三维建模软件主要有Pro/E、UG、CATIA，根据不同的应用需求，模型的轻量化、转换可通过以下几种途径进行。

（1）专业软件自身转化。

Pro/E三维模型可转化为PVZ格式，UG可转化为JT格式，CATIA可转化为EXE格式。前两者转化仍存在丢失特征、尺寸标注、标识等问题。

（2）专业软件间转化。

Pro/E、CATIA三维模型可转化为UG格式。这类转化仍处于研究阶段，实际应用仍有局限性。

（3）第三方软件转化。

目前正在推进的PDM平台类产品，力图从统一数据平台的角度支持各类CAD模型的浏览，如新一代AVIDM（4.0/5.0）、Teamcenter、VPM等，但效果差强人意。想实现对各类模型的轻量化应用，只能借助于第三方软件。

该文所提的保留模型PMI信息的轻量化转换，目前只能通过第三种途径解决。但需认识到其中涉及的技术问题，受一些客观因素的影响，仍难以从根本上解决。尽管如此，无论通过何种途径解决三维模型轻量化问题，需要明确：三维模型轻量化转换应包含完整的PMI信息。

3 三维模型轻量化关键问题分析

（1）轻量化模型与原始模型的关系。

从产品研制流程各环节对轻量化模型的应用需求可以看出，轻量化模型其实是作为产品信息的依据来使用的，作用与原始模型相同，应当附属于原始模型，共同存在。

（2）轻量化模型包含的信息。

原始模型除了模型实体、特征、视图、PMI、装配结构关系外，还有大量建模过程信息，而轻量化模型实际上只需要体现最终信息即可，即模型实体、视图、PMI、装配结构关系与原模型保持一致。

（3）轻量化模型的应用范围。

轻量化模型面向不同的应用群体，其侧重点也有所不同，但应用最多的就是模型浏览，在工艺会签、流程审批、生产现场均会用到，同时还会需要批注。另一些环节，如数控编程、工装设计则会用到模型实体本身，这就需要原始模型，或前文提到的保留模型实体精度、不带PMI信息的轻量化模型。

（4）何时转？谁来转？

从产品的研制流程看，轻量化模型既然是原始模型的附属，那么就应当在设计模型产生或受控之后同步产生，这样下游环节在应用r才能体现其价值。

（5）规范性建模。

前期实践发现，由于设计三维建模的不规范，三维模型轻量化转换过程中会出现特征、标注丢失及视图与标注不关联等问题，为此，还需建立相应的三维建模及标注规范并有效落实。

（6）轻量化应是一个完整体系。

尽管当前最迫切需要开展模型轻量化的对象主要是大数模，如电缆网、管路、结构部装、总装，但轻量化更应当以一个完整体系考虑。一个产品，不可能一部分保持原始模型，而另一部分实施轻量化，最终部装、总装又将这两类模型汇总到一起。

4 具体应用

从航天产品数字化研制体系的角度出发，结合各类产品的特点及其三维模型轻量化的需求，经选型对SView进行了定制开发，经过系统测试、功能改进，目前已在金属结构、结构板、结构部装、电缆网、管路等航天产品中得到应用，保障了航天产品数字化研制的顺利推进。

此外，通过与三维工艺系统平台Teamcenter的数据集成，实现了三维模型自动轻量化转换和轻量化模型的受控管理。

5 结语

该文从航天产品数字化研制流程出发，分析了各环节对三维模型轻量化的需求，结合典型产品特点，提出了三S模型具体应用途径和三维模型转化技术途径，并综合分析了三维模型轻量化的一些关键问题，最后介绍了三维模型轻量化在航天产品数字化研制中的具体应用。尽管该文提到三维模型轻量化主要用于浏览以满足各环节对产品PMI的获取需求，但将“轻量化”的两种输出形式合二为一，既能满足一些环节对模型实体的应用需求，又能保证模型PMI信息的完整性和一致性，必将是“轻量化”技术未来的发展方向。

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