如今计算机辅助设计(简称CAD)和计算机辅助制造(简称CAM)技术发展已经较为成熟,以二维工程图为主要设计模式的CAPP系统作为CAD和CAM之间的关键环节已不能满足要求。传统的工艺设计中,需要将CAD系统的产品三维设计模型转化为二维工程图,CAPP系统中产生的二维工艺文件也需要转化为三维工艺模型才能被CAM系统使用,模型转换、传递的过程中容易造成数据的丢失,降低了各业务环节间的协作效率,制约了CAD/CAPP/CAM系统的集成。在设计制造整个环节中,以MBD三维模型为统一数据源,实现工艺设计系统的集成性变得尤其关键。本文基于船舶行业中的三维工艺设计及其设计制造集成的需求分析,结合船舶行业数字化设计制造技术的实际应用情况,针对基于集成式的结构化工艺路线设计、工序模型的快速匹配生成和工艺资源的优化匹配等问题,搭建了基于MBD的船用柴油机关键件集成式工艺设计系统的体系结构。具体研究工作和成果包括以下几点:(1)结构化三维工艺设计技术,将工艺规划文件采用标准化和对象化进行维护以及管理,零件、工序作为独立的对象进行设计,使工艺规程更加有立体感,更加清晰。同时满足了与相关系统的工艺信息集成化需求。(2)工序模型逆向生成技术,以添加材料的方法逆向生成工序模型,依据工艺设计信息,实现工序模型的快速匹配生成,保证信息在各环节的一致性,也能够为下游的CAM模块提供加工仿真以及数控编程的载体。(3)工艺资源优化匹配技术,通过遍历查询整个工艺资源库,获取符合产品加工指标要求的加工设备,基于一级匹配获得的资源集合进行工序稳定性评价、加工设备适应度评价以及综合评价,最后基于综合评价指标对工艺资源进行排序,优选满足工艺制造要求的加工设备。(4)切削参数优化技术,将遗传算法应用于切削参数优化模型求解中,进而实现切削参数的优化,提高优化效率。