近年来,三维数字化设计制造技术在复杂产品系统设计研发过程中得到了广泛应用,并逐渐成为企业研发设计创新的突破点。基于MBD(Model-Based-Design,基于模型的设计)的设计制造协同化系统为企业提供了一个集产品设计、工艺流程、设备资源和生产线布局为一体的管理平台,可以实现产品研制人员基于统一数据进行协同工作,提高产品设计效率和质量。针对柴油机的工艺设计,本文以西门子的NX和Teamcenter平台为依托,完成了基于MBD的工艺设计系统规划和实施,可以有效地提高柴油机工艺设计效率和质量。论文的主要研究内容如下:首先,综述了国内外已有的MBD工艺设计技术现状,基于西门子公司的NX和Teamcenter平台,针对柴油机动力系统工艺设计问题,制订了基于MBD的三维工艺设计系统总体设计方案;第二,分析了企业工艺设计的业务流程管理和优化方法,实现了基于MBD三维工艺设计系统的业务流程建模。针对目前企业工艺设计业务流程存在的问题,进行了工艺业务流程的优化设计;第三,在传统的三维工艺设计方法的基础上,以柴油机动力系统的工艺设计为基础,实现了三维工艺过程的结构化BOP(Bill of Process,物料清单)设计,并定义了基于MBD的PBOM(Process Bill of Material,工艺物料清单)定义,完成了基于MBD的工装夹具设计以及加工和装配工艺的设计;最后,以柴油机动力系统的工艺设计为例,对本文构建的基于MBD的工艺设计系统展开了应用,完成了柴油机动力系统工艺的创建、工艺流程定义、工艺详细设计和仿真验证,给出了具体的三维作业指导书的生产、数字化检测实现等工艺过程的具体实现流程。此外,系统数据导航器、多结构管理器、制造工艺规划器、NX集成环境和三维可视化实现等功能进行了部署实施。通过对柴油机动力系统的工艺设计运行效果分析,该系统可以有效地减少工艺设计的质量问题,提升工艺设计的效率,为工艺设计人员提供一个集成的三维可视化工艺开发环境。