图1 产品定义数据集的组成

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三维模型标注的基本原则

三维标注是在三维模型表面或剖面上直接进行尺寸标注，可以使所标注的尺寸值随三维模型尺寸实体的改变而自动更新，更加直观地表达设计意图，满足数字化设计的要求。三维图形尺寸标注需要参考工程CAD制图规则的轴测图标注或二维图形标注的正确完整清晰原则。

（1）信息完整性原则。三维标注模型所包含的信息量应不少于工程图样所含信息量。三维模型包括完整的设计细节，使用尽可能少的视图、剖切、放大和标注，完整、清晰且准确地表达产品结构、各部分（构件）的形状和相互关系。

（2）规范性原则。建模中，三维模型建立应按GB/T24734.4-2009等建模规范进行，保证三维模型尺寸完全正确。三维模型应由基本尺寸生成，三维模型的尺寸标注应为相关尺寸标注。要符合标准的规定，在三维模型标注中产生的模型视图、几何图形集和特征等要素，应具备唯一标识，并按照一致性的规则进行命名。

（3）关联性（associativity）原则。关联性是数据元素间的关联关系。建立标注内容与几何要素、特征等的关联关系，满足定义的完整性、无歧义性。

（4）面向用户的定义原则。提高标注模型的可读性，用户更易于理解。

03

三维模型标注的功能及特点

1. 信息的集成

MBD模型的应用优势在于设计、工艺、制造属性以及管理信息的集成定义与管理。信息集成就是集成管理产品的总体方案设计、概念设计、详细设计、工艺计划工装夹模具设计与制造、零部件制造与装配质量检测等全周期的信息。MBD模型的几何信息是指为了表达设计意图，设计者采用参数化实体建模技术建立的零件模型；非几何信息是指以往分散在二维工程图中的产品制造信息。将产品三维标注信息采用同类组合、分层显示的方式，使得标注结构清晰、层次分明。

2. 层

层是CAD软件系统中提供的数据元素显示控制的一种功能。三维标注中层的作用是用来管理注释、修饰等显示状态。用户可根据需要屏蔽掉未定义在该层的其它数据信息，而只显示定义在本层或某个层范围的数据信息。在数字化产品定义中，可通过激活已定义的层所在的过滤器，方便地查寻所需数据信息，或在庞大的装配数据中只显示所关注的某部件的数据信息。

层通过具有唯一性和代表性的名称来识别层的内容。层名称使用数字加字母形式表示，以Z开头可以把层集中排在最后，方便管理及查看。

层的定义应按照模型特征属性（包括模型的几何元素，如基准平面、轴、点、坐标系、曲线、曲面、文本注释、复制几何、符号和三维标注等）和模型类型进行分类管理。在Creo中，层的特征属性定义是根据模型几何元素的类型进行分类。

定制层是在模板中预先定义层规则的专用层，会自动放置定制的层内容，自动将相应特征添加到该层中，如放置缺省基准面的01层等；标准层是在模板中预先定义了层名称但未定制层规则的层，由设计人员根据设计需要将对应类型的特征属性手动放置到该层中，如层名称为surface的40层等。定制层和标准层用于零组件建模。应预留一定数量的预留层，设计人员可根据设计需求在模型中增加预留层。

3.关联要素

关联要素是能够实现三维模型与二维图样关联的元素，包括三维模型的特征、模型属性、二维图样的标注及图样属性。

修改三维模型的关联要素，驱动二维图样中相对应的关联要素产生同样变化，但修改二维图样的关联要素不会驱动三维模型中相对应的关联要素产生变化，称为单向关联。必要时，对二维图样中某些图形进行非相关尺寸标注。对二维图样模型特征采用关联尺寸标注（把三维模型的尺寸实体与要标注尺寸的二维几何图形关联起来，可以使所标注的尺寸值随三维模型尺寸实体的改变而自动更新，反之亦然）创建的尺寸，为单向关联的尺寸。

修改三维模型的关联要素，驱动二维图样相对应的关联要素产生同样变化，反之，修改二维图样同样的关联要素驱动三维模型相对应的关联要素产生同样变化，称为双向关联。对二维图样模型特征采用自动标注尺寸（能够按一定的格式自动排放图形的尺寸，并自动标注尺寸线、箭头和尺寸数字，并且用户可进行调整）创建的尺寸，为双向关联的尺寸。

为达到数字化设计中要求的三维转二维设计自动关联的要求，我们通过参数将三维模型与二维图样进行关联设置，定制到模板中，在后续的设计通过应用模板使模型与图样中的参数相互调用达到三维与二维的一致性和关联性。图样格式应与图样视图隔离，在Pro/ENGINEER的格式工作区进行绘制。

04

发动机三维模型的标注

为了清楚地表达设计意图，方便工艺制造人员尽快熟悉发动机的结构和工艺要求，要对发动机零部件的结构、制造工艺进行分析，各视图、剖面根据具体需要进行分门别类地管理和显示。

依照视图表达的内容和加工要求，对标注的所有信息进行数据分类，如：轴向尺寸、径向尺寸、角度圆角尺寸、倒角尺寸、基准、检查尺寸、粗糙度和几何公差等；主要标注组合加工的尺寸、几何公差、加工精度和技术要求等，与尺寸加工相关的标注都放在一个层里面；把同一工序加工的内容放置在同一视图，方便加工；一个视图和剖面尽可能多地表达设计信息；通过一个组合视图（三维标注中定义了一定的注释方向、剖面及层状态等形成的一个视图状态）把所有的与加工尺寸相关的注释都显示出来。

1. 视图标注

在组合视图时，剖面的组合视图应紧随在剖面符号所在组合视图的后面，以方便查看。如有多个剖面，其顺序应按剖面符号的顺序排列。如图2所示，在前端面视图中有剖面符号D7-D7，D8-D8，D9-D9等，剖面D7-D7，D8-D8，D9-D9等的组合视图位于前端组合视图的后面。

视图、剖面的命名要使三维模型中剖面与所依附视图的关系明确。组合视图要用中文进行命名，命名要表达组合视图的内容，方便读图，命名规则是：XX（总序号）_XX（分序号）_描述_剖面_视图显示状态；剖面命名和总的序号相对应，比如说总序号为01，所对应的剖面为A1、A2和A3等，总序号04对应的剖面，分别为D1、D2等，如图2b所示。

在建立剖面时，不能使用偏距的方法，而要使用平面的方法建立剖面。装配模型中，不标注零件图样代号，可从装配模型的模型树上获得零件有关信息。

图2

2. 尺寸标注

三维标注中应包含设计和加工制造的全部信息，直接标注表达不清楚的可以用文字注释加以补充说明。注释是在Pro/ENGINEER创建的三维模型上标注尺寸、文字说明、专用符号等的操作，把标注内容布置于适当的位置。机械加工的尺寸和毛坯尺寸应分别创建在不同的注释中。对于坐标尺寸较多的视图，可用纵坐标从动尺寸的方法进行标注。

一个特征的相关信息应集中在一个注释中表达，在标注加工尺寸时，所有和加工相关的要素，如加工精度、几何公差、符号等应与加工尺寸标注在同一个注释里。每一个注释应清晰明了，如果一个注释里尺寸较多，为方便查看，可以按尺寸的功能把一些尺寸创建在另一个注释里。

为了更容易读图和修改注释，注释要用中文进行命名，命名应简洁易懂，能表达注释的内容，如纵剖面、横剖面、前端面和后端面等，如图3所示。

图3

3. 尺寸公差和几何公差标注

需要标注公差的尺寸，在Pro/ENGINEER的尺寸属性中可以进行公差值的设定。公差值仅作为尺寸辅助信息，并不能依据公差改变模型实际大小。默认公差状态为公称尺寸，公差的显示需在Pro/ENGINEER环境配置文件config.pro进行设置，将公差状态设置打开，具体设置如下。

4. 技术要求标注

技术要求主要指对产品提出的在制造、检验、使用、维修及生命周期过程中的质量要求及其它一些相关要求。

主要包括：产品几何技术规范（GPS）、材料处理、工艺程序、检验、生命周期、质量要求和其他要求等，对保证产品质量极其重要。例如：三维模型为铸造工序有效数据。

技术要求以文字注释形式进行标注，放置在主视图平面左下角。技术要求、标题栏和其它加工方式符号一般标注在同一个注释里面。技术要求显示要进行config.pro文件设置，如图4所示。

图4

5. 标题栏标注

标题栏以符号方式进行标注，标题栏符号可以直接获取参数信息，放置在主视图平面右下角位置。标题栏中的内容与三维模型参数关联。模型具体参数如表所示。

表

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经验与提示

（1）三维模型圆整尺寸的圆整位数，应符合模型设计的精度要求；模型标注的小数位数不能超过三维模型的精度。通常三维模型基本尺寸按GB/T8170的要求将数值修约成小数点后3位有效位数。

（2）在垂直于标注面查看模型时，标注面上的标注不应相互重叠，且标注面中的标注文本不应遮挡设计模型。

（3）尺寸、公差、粗糙度及文字注释等所有的标注都应在一个或多个标注面上给出详细说明，并始终保持标注面相对模型的定向关系，能够随模型旋转。如果在保持定向关系条件下旋转模型时，标注平面也将随模型转动，其上的文字会出现上下或前后颠倒的情况。在GB/T24734.3-2009中3.1.2e推荐了3种解决方法：模型旋转后，标注面的阅读方向也能相应更新；在模型的每个标注面上应确定正确的阅读方向；保存视图时，应能确保模型朝向符合设定的视图方向。

（4）可以在不剖切的情况下标注内部要素的尺寸和公差，内部特征尺寸和公差的注法如图5所示。

图5

在产品的整个生命周期中采用MBD技术是发展趋势。MBD技术的优势在于表达、传递信息的集成和直观。为了保证从CAD系统生成一个高分辨率地进行三维立体实时动态显示的、含有加工精度、尺寸公差、几何公差及粗糙度等几何工艺信息的全息三维数字模型，我们还必须进一步二次开发、定制Creo等应用软件，融入知识工程，持续提高CAD平台的标准化、智能化程度。

作者/中国北方发动机研究所杨维峰。免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。如转载涉及版权等问题，请发送消息至公号后台与我们联系，我们将在第一时间处理！

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