基于MBD技術(shù)的機加零件樣板設(shè)計

方靜

摘 要：基于MBD技術(shù)條件下，樣板已經(jīng)不是工裝、零件制造的主要依據(jù)。對于機加零件而言，樣板的主要作用為檢驗、鉆孔等，設(shè)計人員必須充分發(fā)揮樣板直觀、簡便、經(jīng)濟等特點，基于MBD技術(shù)設(shè)計出適合零件生產(chǎn)的新形式樣板，服務(wù)于生產(chǎn)。文章講述了MBD技術(shù)條件下機加件樣板的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：機加；MBD；樣板；數(shù)據(jù)集

中圖分類號：V262.32 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0014-02

伴隨著MBD技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用的不斷深入，飛機的制造協(xié)調(diào)依據(jù)已完成了由二維圖紙向三維數(shù)模的轉(zhuǎn)換。而目前工廠生產(chǎn)實際，還要大量的模線樣板服務(wù)于生產(chǎn)。究其原因，就是樣板作為檢驗工具相對數(shù)控測量機直觀、簡便。所以目前生產(chǎn)中還沒有完全拋棄傳統(tǒng)的模線樣板工作法。但是，依賴于數(shù)字化、信息化與工藝化融合程度的不斷提高，依靠手工繪制模線、曬相移形、工人手工加工的傳統(tǒng)的模線樣板設(shè)計、制造方式已不能滿足飛機型號快速研制的需求。取而代之的是計算機輔助設(shè)計、高精度數(shù)控繪圖機繪制模線、激光切割加工樣板等精度更高、速度更快的設(shè)計、制造手段。本文在原模線樣板技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合基于三維數(shù)模的設(shè)計、制造、檢驗的表達方式，對機加零件樣板設(shè)計、制造、使用技術(shù)進行了改進。

1 基于MBD技術(shù)外形樣板的設(shè)計

1.1 外形與外形（投）

按輪廓線設(shè)計方式不同，常規(guī)機加樣板分為外形樣板與外形（投）樣板。對于有倒角或?qū)Ю獾臋C加零件，樣板外形線應(yīng)取零件外表面的交線。對于無倒角或?qū)Ю獾牧慵?，樣板外形線應(yīng)取零件外廓形狀。外形樣板輪廓線應(yīng)通過將模型凸緣面按曲率延伸到樣板平面取得。外形（投）樣板輪廓線應(yīng)通過將模型邊緣線投影取得。

對于形狀復(fù)雜零件，一塊外形樣板不能完全表達零件的幾何形狀，可取多塊樣板。側(cè)面樣板配合外形或外形（投）樣板使用，取零件側(cè)面的外形輪廓。如遇到零件有不規(guī)則凸起，可取零件的局部外形，樣板的部分邊為非工作邊。樣板非工作邊應(yīng)避開零件R角，使樣板與零件貼合。

1.2 外形（展）

外形（展）樣板配合主視圖外形樣板使用，取制曲面零件展平后的形狀，表達零件展開后的外形及鉆孔。外形（展）表達彎折或單曲度零件展平后的形狀，零件的彎邊下陷、加強槽等不予展開。

1.3 技術(shù)要求

1.3.1 樣板的取制位置

機加類零件樣板上，應(yīng)劃出示意圖或打出樣板使用位置標(biāo)記，表示樣板相對零件的使用位置，如：“框前35”、“框后20”等。槽形機加件應(yīng)在腹板面和緣條高點分別取樣板A和樣板B，則應(yīng)在高點樣板上劃出緣條內(nèi)緣線，貼在腹板面上的樣板不劃出緣條內(nèi)緣線。端頭需切割的機加零件，其外形樣板僅表示腹板面形狀，不示出立筋超出腹板的部分。

1.3.2 劃線及視口

在飛機零件中，有很多模壓件、鑄件等零件應(yīng)有做為測量基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)軸線，以便于工藝人員在工藝規(guī)程中確定加工或測量基準(zhǔn)，該類零件的加強筋在樣板上應(yīng)以斷面表示，并給出筋條軸線；樣板應(yīng)取制零件的主要平面，一般稱腹板面，并且樣板應(yīng)與腹板面平行或接觸，便于零件加工和檢驗；零件的銑切區(qū)在樣板上要表示出來，銑切區(qū)、筋條位置處應(yīng)開出視孔，便于劃線鉗工機加劃線及零件成品檢驗檢驗；對于形狀復(fù)雜的零件，如果不能做到樣板與零件接觸或平行，為了方便樣板的使用，必要時樣板應(yīng)開出躲避視孔。

1.3.3 零件角度的表示

常規(guī)機加用樣板的角度標(biāo)記應(yīng)以10 '為基本單位，若相鄰角度線間距小于5 mm，可按30 '為基本單位，也可以使用剖面表達角度。數(shù)控機加零件用樣板角度按樣板使用單位技術(shù)要求，或零件關(guān)鍵檢測位置給出角度值。當(dāng)多塊樣板配合使用并已明確零件角度時，可不注明角度，如圖1所示。

1.3.4 樣板上的孔

常規(guī)機加類零件，對直徑D≥10 mm的圓孔或半徑R≥5 mm的長圓孔，樣板應(yīng)鉆中心孔并打孔徑標(biāo)記并劃線，樣板不得按通孔完全開出；若通孔圓形區(qū)域1.35 mm≤R<5 mm，樣板應(yīng)鉆 φ2.7 mm中心孔并打孔徑標(biāo)記；若通孔圓形區(qū)域1.05 mm≤R<1.35 mm，樣板應(yīng)鉆φ2.1 mm中心孔并打孔徑標(biāo)記；若通孔圓形區(qū)域R<1.05 mm，樣板應(yīng)只打沖點及孔徑標(biāo)記。

數(shù)控機加類零件，若樣板使用單位有明確要求，可按要求將R大于5的通孔完全開出，若樣板使用單位沒有明確要求，按等同常規(guī)機加件處理。

1.3.5 成套樣板關(guān)系

大型復(fù)雜機加類零件，不能用一塊樣板表示零件的幾何形狀，需要多塊樣板配合應(yīng)將樣板統(tǒng)一編號，如1/3、2/3、3/3，分母3表示該套樣板共三塊，分子1，2，3分別表示每一塊樣板的序號。每套樣板用箭頭或字母表示切面樣板的使用位置及樣板正面。在樣板的工作邊注明相鄰樣板的編號及使用方向，一般用箭頭表示使用方向比較直觀、方便，箭頭指向樣板的正面。

2 基于MBD技術(shù)切面樣板的設(shè)計

2.1 切面樣板的用途

在模擬量傳遞時代，切面樣板分為切內(nèi)、反切內(nèi)、切外、反切外四種。反切內(nèi)制造陽模（或稱凸模）；切外制造陰模（或稱凹模）；切內(nèi)和反切外檢驗零件。由于工裝制造數(shù)字化，反切內(nèi)、切外樣板已經(jīng)漸漸不再適用實際生產(chǎn)需要。但是，由于工廠的數(shù)字化程度不高，數(shù)字測量機等先進設(shè)備沒有發(fā)揮自身價值，另外，樣板作為檢驗工具相對數(shù)控測量機直觀、簡便。所以，在現(xiàn)行的生產(chǎn)模式下，機加件一般取反切外樣板用于曲面零件加工劃線或檢驗外形。

2.2 切面樣板的技術(shù)要求

①切面樣板的工作邊應(yīng)表達該樣板所在位置上零件的切面形狀。樣板數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，應(yīng)以最少的樣板數(shù)量完整地表達零件形狀，滿足工裝制造、零件生產(chǎn)和裝配的需要；如果樣板表示不完整時，應(yīng)在第一塊樣板上標(biāo)記 “XX按圖”或“帶零件劃線圖”。樣板應(yīng)便于加工、使用，必要時可分塊制造，如圖2所示。

②對有工序要求的切面樣板，應(yīng)按工序先后分別取制局部零件形狀的樣板，如圖3、圖4所示。成套切面樣板應(yīng)給出統(tǒng)一基準(zhǔn)線和定位線，一套切面樣板只能選取一組相互垂直的基準(zhǔn)線（或稱基準(zhǔn)面），并且樣板正面的方向應(yīng)一致。

3 鉆孔樣板的設(shè)計

3.1 用 途

當(dāng)機加零件外形樣板達不到鉆孔要求時，可制作鉆孔樣板。鉆孔樣板作為切鉆樣板的一種，一般用于零件上鉆制導(dǎo)孔、裝配孔等工藝孔，保證裝配零件孔位協(xié)調(diào)的一致性。

3.2 技術(shù)要求

機加零件鉆孔樣板一定與零件表面貼合。鉆孔樣板用于保證裝配零件孔位協(xié)調(diào)的一致性。鉆孔樣板在投入生產(chǎn)前，必須經(jīng)裝配車間鑒定后，方可用于生產(chǎn)。當(dāng)鉆孔樣板存在非工作邊時，應(yīng)在與之配合使用的樣板上給出定位線或符號信息。

4 結(jié) 語

隨著MBD技術(shù)在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，樣板這種模擬量傳遞的互換協(xié)調(diào)工具，傳統(tǒng)的用途已經(jīng)不在適用。但是，作為檢驗工具樣板相對數(shù)控測量機直觀、簡便；作為簡易工裝樣板相對于大型裝配工裝輕便、經(jīng)濟；作為加工依據(jù)樣板相對于數(shù)控機床尺寸極易控制、加工便捷。樣板設(shè)計人員必須充分利用樣板直觀、簡便、經(jīng)濟等特點，基于MBD技術(shù)合理設(shè)計出適合飛機生產(chǎn)的新形式樣板，服務(wù)于生產(chǎn)。

參考文獻：

[1] 范玉青.現(xiàn)代飛機制造技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.