三维数字化设计制造技术推动产品研制模式重大变革#刘检华*510152025303540（北京理工大学机械与车辆学院，北京100081）摘要：三维数字化设计制造能力已经成为我国企业竞争的核心，是实现企业研制能力变革的支点和突破口。本文在阐述了三维数字化设计制造技术的内涵的基础上，对基于三维数模的产品定义、基于三维模型的工程分析优化、基于MBD的数字化工艺设计、基于仿真的三维工艺验证与优化、基于MBD的数字化检测技术等三维数字化设计制造中的关键技术进行了论述，并指出三维数字化设计制造技术将推动我国企业产品研制模式发生重大变革。关键词：三维设计；三维工艺；基于模型的定义；建模与仿真；三维检测规划：TP391Thesignificantchangesofproductdevelopmentmodepromotedbythethree-dimensionaldigitaldesignandmanufacturingtechnologyLIU激anhua(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081)Abstract:Thecapabilitiesofthree-dimensionaldigitaldesignandmanufacturinghavebecomethecoreinthecompetitionbetweenenterprises,whicharealsothebackboneandbreakthroughpointtopromotethereformationofdevelopingandmanufacturingabilities.Thispaperelaboratestheconnotationsofthethree-dimensionaldigitaldesignandmanufacturingtechnology,andthenthekeytechnologiesofthethree-dimensionaldigitaldesignandmanufacturingareexpoundedanddiscussedformtheprospectiveofthree-dimensionaldigitalmodeldefinition,three-dimensionaldigitalmodelingandsimulation,digitalmanufacturingprocessdesignbasedonMBD,three-dimensionalmanufacturingprocesssimulationoptimizationanddigitalinspectiontechnologybasedonMBD.Atlastthesignificantchangesofproductdevelopmentmodepromotedbythethree-dimensionaldigitaldesignandmanufacturingtechnologyarediscussed.Keywords:three-dimensionaldesign;three-dimensionalprocess;model-baseddefinition;modelingandsimulation;three-dimensionalinspectionplanning0引言长期以来，国内外研究机构都在探索一种自然（便于理解）、准确、高效的产品设计和制造等信息的表达方法，以支持产品设计、工艺设计、加工、装配和维修等产品全生命周期各个阶段的数据定义和传递。基于模型的定义（MBD，ModelBasedDefinition）技术的出现，为解决这一难题提供了一种有效解决途径。基于模型定义技术是指将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属性和管理等信息都附着在产品三维模型中的数字化定义方法[1]。目前国内外学者在MBD技术研究方面取得了很多成果，AlemanniM[2]等研究了基于MBD的产品全生命周期管理解决方案，并在某航天器结构件上进行了验证。QuintanaV[3]等分析了在产品全生命周期中运用MBD技术所面临的问题，提出了解决措施并总结了在制造过程中运用MBD技术的优越性。国内的北京航空航天大学的周秋忠、范玉青[4,5]给出了MBD技术的内涵，并建立了基于MBD的三维数字化制造技术应用体系，同时结合我国对波音787飞机的基金项目：国家自然科学基金资助项目(51275047)作者简介：刘检华，（1977-），汉族，江西萍乡人，博士，副教授，博士生导师，研究方向为数字化装配.jeffliu@bit.edu-1-转包生产，给出了基于MBD制造技术体系的飞机装配工艺数据的集成方式，并提出了控制数据一致性的实现方法。成飞的余志强等[6]研究了基于MBD的三维数字化定义、三维数字4550556065707580化工艺设计与仿真、三维数字化工艺装备的设计与制造、基于轻量化模型的装配过程可视化技术、三维数字化检验检测技术以及基于MBD的产品数据管理系统集成技术的应用，实现了无二维图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造，并指出MBD技术的深入应用必将推动我国飞机制造业的迅猛发展。近10余年，以波音、空客和洛克希德·马丁为代表的飞机制造企业在基于MBD的三维数字化设计制造技术应用方面也取得了巨大的成功。波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，摒弃二维蓝图，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，全面采用基于模...