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为解决某船用柴油机制造企业在应用现有工艺设计模式对船用柴油机关键件进行工艺设计时产生的经验工艺知识复用难、工艺路线设计规范性差、可视化工艺信息表达能力弱、工艺资源配置效率低及纸质工艺文档不易保存等问题,结合企业对于三维工艺设计系统的业务需求,设计了基于MBD的集成式CAPP系统总体方案。在以MBD模型作为协同信息源的基础上,通过在集成环境下解决集成系统工艺信息管理、工艺路线设计、工序模型生成、工艺资源配置和三维工艺发布等核心技术问题,打通基于三维环境下设计与制造之间的集成链路,实现基于三维的工艺设计流程的高效执行。最后,开发了基于MBD的集成式CAPP原型系统,并使用船用柴油机关键件中的连杆作为校验对象,验证系统执行流程的可靠性与稳定性。具体研究内容及取得的相关成果如下:(1)研究了集成式工艺信息管理技术。通过构建工艺信息组织模型,将工艺对象代入模型中,建立结构化工艺规程,用以管理各类在工艺设计过程中产生的工艺信息。(2)研究了基于特征分组的结构化工艺路线变型设计技术。在建立典型件(代表一类相似类零件)工艺路线模板后,对待加工零件进行特征定义(包含特征编码),接着基于特征分组的方法建立经编码的特征与工艺路线模板中工步的关联关系,经变型规程筛选,派生出待加工典型类零件工艺路线。(3)研究了三维工序模型设计技术。以逆工序的方法,逐级生成各工序下的中间工序模型(以视图形式封装工步信息),应用Wave技术来实现相邻工序模型间的关联关系,同时,采用同步建模技术,在获取加工特征与建模操作间的关联关系后,通过辅助建模工具,快速生成工序模型。(4)研究了工艺资源配置技术。通过工艺资源信息建模、基于工序质量的工艺资源评估和工艺资源二轮筛选配置等过程,实现为结构化工艺路线中的顺序工艺过程单元(按工序划分)配置满足加工需求的加工设备(机床)。(5)研究了三维工艺设计结果发布方法。结合可视化工艺发布需求,制定了可视化工艺发布模板,结合基于XML技术的工艺数据映射机制,实现工艺数据与工艺模板间的关联关系,用以动态浏览三维工艺设计结果。