復雜機加類零件模線樣板取制方法

屈東旭

摘 要：現(xiàn)代飛機制造技術(shù)中，模線樣板技術(shù)是重要的模擬量傳遞技術(shù)，是加工和檢驗零件的重要依據(jù)，在航空制造業(yè)中有著至關(guān)重要的作用，由于大型機加件結(jié)構(gòu)復雜，其外形樣板的取制方法一直都是難點。針對幾類復雜的機加類零件，提出模線樣板的取制方法。

關(guān)鍵詞：模線樣板；外形；零件；取制方法

模線樣板生產(chǎn)是飛機制造的第一步工作，是飛機從設(shè)計到生產(chǎn)之間的橋梁，是飛機幾何尺寸的原始依據(jù)，是飛機制造過程中保證各類零件、組件、部件尺寸協(xié)調(diào)的主要手段，飛機的大部分零件和工藝裝備都需要按模線樣板制造和檢驗。隨著飛機制造工藝水平不斷提高，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用和MBD技術(shù)的普及，現(xiàn)在一些數(shù)控零件有的也采用先進的三維數(shù)字化測量機檢驗，但是有的一些大型復雜的零件，由于外形復雜很難定位，所以必須采用樣板檢驗，樣板的精度就決定了零件的精度。因此對樣板制造和設(shè)計的準確度和精確度提出了很高的要求?，F(xiàn)在用數(shù)控繪圖儀和激光切割機取代了傳統(tǒng)的模線和樣板手工制作的方法，很大程度上提高了模線和樣板的精度，在現(xiàn)階段，模線樣板的前期設(shè)計工作是在計算機上用CATIA V5投影三維數(shù)模所得到的幾何圖形，現(xiàn)代飛機的理論外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯綜復雜，在很多情況下，零件投影到某一個平面上并不能完全反應(yīng)零件的真實形狀，并不能滿足零件生產(chǎn)車間的技術(shù)要求，基于現(xiàn)在飛機零件的生產(chǎn)現(xiàn)狀，文章總結(jié)了在大型機加件零件模線樣板設(shè)計過程中常見的幾種問題，分別針對各個問題提出了有效地解決方法。

1 大型機加件樣板取制位置問題

對于一些大型機加類零件，如整體式壁板、墻、肋、梁類零件的外形樣板取制一直是難題，這類樣板需要表達的信息很多，樣板取制的位置經(jīng)常無法滿足零件車間生產(chǎn)的要求，現(xiàn)提出“非腹板高筋條取制原則”。示例零件如圖1，圖2，圖3。

整體式壁板如上圖所示，樣板應(yīng)取的位置如下圖所示。

采用此方法零件的所有的信息都可以一目了然，可以有效減少樣板返修的次數(shù)，提高樣板的檢驗準確度。

2 基于CATIA V5系統(tǒng)框類零件外形樣板取制方法

框類零件是飛機的主要承力構(gòu)件，框的外緣及飛機的理論外緣，結(jié)構(gòu)變化較復雜，在設(shè)計樣板時，外形樣板應(yīng)取在零件的最高處，但是零件的邊緣和筋條等幾何信息沒有完全達到樣板所取的平面的位置，如何把這些幾何信息準確的表達在樣板上，下面提出了幾種解決方案。

（1）曲面“曲率化”延長相交法。將最高的筋條面作為樣板平面，將框的內(nèi)外緣曲面以“曲率”的方式外延（如圖4），與樣板所在平面相交線即為外形樣板的外形線（如圖5）。

（2）毛坯初定義法。框類零件在最后生成最終實體前，都要經(jīng)過一個初始狀態(tài)，定義為“毛坯”狀態(tài)，在CATIA V5結(jié)構(gòu)樹上將這個狀態(tài)“定義為工作對象”，在此狀態(tài)下把零件的邊界提取出來即為外形樣板的外形線，如圖6，圖7所示。

用CATIA的提取命令 ，直接提取零件的邊緣線即為外形樣板的外形線。

（3）自定義擬合曲面相交法。當零件的邊緣為不規(guī)則圖形時，無法以曲率方式外延，得不到外形線，就需要自己擬合一個曲面，具體操作步驟如下：

第一步：邊界線平面的選取

做一個介于樣板使用平面與腹板平面之間的平面，此平面應(yīng)盡量靠近樣板使用平面，保證交線為規(guī)則曲線，且與所有緣條和筋條都相交，定義為平面1。

第二步：做平面與內(nèi)外緣曲面的交線

用平面1與內(nèi)緣曲面相交得到一曲線，定義為曲線1。

第三步：做擬合曲面

提取腹板面曲線，與曲線1擬合曲面。

第四步：以曲率方式外延與樣板使用平面相交即為外形線，如圖8所示。

3 基于CATIA V5系統(tǒng)墻類零件的外形樣板取制方法

墻類零件為飛機的特大型承力構(gòu)件，尺寸都在3米以上，腹板面上開口較多，多為飛機控制系統(tǒng)通道，并且多筋條多轉(zhuǎn)角。對于直徑大于10的開口區(qū)域，多為數(shù)控中心數(shù)銑成型，樣板只起到檢驗作用。現(xiàn)行的樣板一般為中心孔，在實際應(yīng)用過程中并不好用，這種孔無法檢驗到零件的邊緣，對于這類孔，樣板應(yīng)根據(jù)實際情況給出孔徑大小。

4 結(jié)束語

文章總結(jié)了復雜機加類零件模線樣板的取制方法和基于CATIA V5系統(tǒng)框類零件樣板取制方法，解決了以前此類樣板取制方法不規(guī)范的問題，從根本上解決了樣板反復返修的問題，從根本上杜絕了因取制方法造成樣板報廢的情況，提高了樣板的精度，從而保證了零件的精度。