模線(xiàn)樣板技術(shù)中聚酯薄膜變形研究

張淑秋

（沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 制造數(shù)據(jù)中心，沈陽(yáng) 110850）

模線(xiàn)樣板技術(shù)中聚酯薄膜變形研究

張淑秋

（沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 制造數(shù)據(jù)中心，沈陽(yáng) 110850）

針對(duì)利用聚酯薄膜繪制的模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致的現(xiàn)象，提出了可能的三個(gè)原因：繪圖機(jī)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差；激光切割機(jī)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了偏差；聚酯薄膜變形。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，確定聚酯薄膜變形是導(dǎo)致模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致的主要原因。進(jìn)一步利用控制變量法，分別對(duì)聚酯薄膜進(jìn)行溫濕度實(shí)驗(yàn)和存放狀態(tài)實(shí)驗(yàn)，為不同分組的聚酯薄膜設(shè)置不同的溫度、濕度、放置狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)溫濕度是導(dǎo)致聚酯薄膜變形因素，同時(shí)與其放置狀態(tài)也有一定的關(guān)系。

聚酯薄膜模線(xiàn)數(shù)據(jù)變形溫濕度

引言

模線(xiàn)樣板技術(shù)是連接飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造的橋梁［1-3］，在傳統(tǒng)的飛機(jī)制造企業(yè)中具有舉足輕重的地位［4］。模線(xiàn)樣板技術(shù)包括模線(xiàn)和樣板兩部分內(nèi)容。模線(xiàn)是將飛機(jī)的零件及結(jié)構(gòu)按1：1的實(shí)際尺寸畫(huà)在圖板上［5］，這一真實(shí)圖形稱(chēng)為模線(xiàn)；樣板是一種平面量具，是加工和檢驗(yàn)帶曲面外形的零件、裝配件和相應(yīng)工藝裝備的依據(jù)［6-9］。模線(xiàn)作為樣板的監(jiān)測(cè)依據(jù)必須具有準(zhǔn)確性，唯一性。

繪制在鋼板上的模線(xiàn)保證了準(zhǔn)確性與唯一性。但是，由于鋼板笨重、不透明，在樣板加工檢查過(guò)程中不能直接加工檢查內(nèi)部劃線(xiàn)，需要借助輔助工具或模具定位測(cè)量。而聚酯薄膜具有一定的硬度，較好的透明度，不易老化，并可以卷彎（不能折彎）［10-13］與立體樣板樣件進(jìn)行貼合使用，因此，聚酯薄膜成為了繪制模線(xiàn)數(shù)據(jù)的基本介質(zhì)。

樣板由激光切割機(jī)加工，模線(xiàn)僅用于檢驗(yàn)樣板。聚酯薄膜保存在溫度18°至22°、濕度40%至60%之間的房間，與模線(xiàn)繪制的室內(nèi)溫濕度一致，在檢驗(yàn)過(guò)程中很少發(fā)現(xiàn)模線(xiàn)與膠版不一致的情況。近來(lái)，在樣板交檢過(guò)程中，模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致的情況時(shí)有發(fā)生，是什么原因造成的模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致，成為了生產(chǎn)中關(guān)注的問(wèn)題。

1　實(shí)驗(yàn)

對(duì)于利用聚酯薄膜繪制的模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差的情況，筆者由多年的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)查詢(xún)分析可能的原因有：①繪圖機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生了偏差；②激光切割機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生了偏差；③采用的聚酯薄膜發(fā)生了變形［14］。下文將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)可能的原因做到一一排查。

1.1繪圖機(jī)數(shù)據(jù)檢測(cè)

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。不同時(shí)段，分別在三張聚酯薄膜上繪制了2米長(zhǎng)，1米寬的方框，方框內(nèi)繪制了 254mm乘以254mm的網(wǎng)格，利用筆者單位已有的計(jì)量網(wǎng)格板進(jìn)行測(cè)量，將三張聚酯薄膜和計(jì)量網(wǎng)絡(luò)版疊合在一起，觀察網(wǎng)格是否對(duì)齊。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。如圖1所示，三張聚酯薄膜上的網(wǎng)格與計(jì)量網(wǎng)格板上的網(wǎng)格吻合，說(shuō)明繪圖機(jī)數(shù)據(jù)不存在偏差。

圖1　聚酯薄膜與計(jì)量網(wǎng)格板比對(duì)

1.2激光切割機(jī)數(shù)據(jù)檢測(cè)

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。由于激光切割機(jī)在切割樣板過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成樣板邊緣線(xiàn)向外偏離，為此，需在激光切割機(jī)軟件設(shè)置中為樣板增加0.1mm的補(bǔ)償值，以保證外緣幾何圖形的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)同一數(shù)據(jù)使用激光切割機(jī)進(jìn)行了兩次樣板切割，對(duì)切割后的樣板與剛繪制完成的模線(xiàn)進(jìn)行比對(duì)。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣板和模線(xiàn)的外緣完全符合，樣板僅個(gè)別孔位與模線(xiàn)數(shù)據(jù)存在偏差，其偏差值在0～0.1mm之間，符合樣板制造要求。因此判定模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致，不是激光切割機(jī)切割數(shù)據(jù)的原因。

1.3聚酯薄膜變形

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。①將間隔較長(zhǎng)時(shí)間段繪制的幾張聚酯薄膜進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)照，按照?qǐng)D框上500mm測(cè)量點(diǎn)比對(duì)；②使用同一卷聚酯薄膜在相近時(shí)間繪制模線(xiàn)數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)照；③將相近時(shí)間繪制的幾張膠版，分別放置在不同的環(huán)境，經(jīng)過(guò)兩天后進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)照。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。以上三組實(shí)驗(yàn)中，第一組和第二組數(shù)據(jù)均未發(fā)現(xiàn)偏差，第三組發(fā)現(xiàn)存放環(huán)境相差較大的聚酯薄膜間數(shù)據(jù)相差明顯，因此判定環(huán)境變化對(duì)聚酯薄膜數(shù)據(jù)存在一定影響。

2　環(huán)境控制對(duì)聚酯薄膜的影響

2.1影響因素分析

從聚酯薄膜存放、使用、保存的環(huán)節(jié)過(guò)程分析，能夠影響聚酯薄膜的直接因素有：溫度、濕度、存放狀態(tài)（卷放、平放）。

2.2溫濕度試驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。準(zhǔn)備六份1000mm×900mm的聚酯薄膜，分別放置在溫度20°濕度50%、溫度20°濕度20%、溫度20°濕度70%；溫度10°濕度50%、溫度30°濕度50%、溫度40°濕度50%的環(huán)境中進(jìn)行4小時(shí)鋪開(kāi)存放，分別記錄六份聚酯薄膜的變形情況。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。對(duì)六份聚酯薄膜 1000mm和900mm方向的變形量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其變形情況如圖2所示。

從折線(xiàn)圖中可以看出，濕度在20%-70%之間變形量較大，而10℃～40℃溫度之間變形量不大，由此證明，環(huán)境濕度對(duì)聚酯薄膜變形量影響較大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在濕度低的狀態(tài)下，聚酯薄膜的脆性增高。

圖2　不同溫濕度下聚酯薄膜的變形情況

2.3存放狀態(tài)試驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。將上次溫濕度試驗(yàn)中使用的聚酯薄膜放置在溫度20℃、濕度50%環(huán)境中24小時(shí)后，六份聚酯薄膜回復(fù)到同一狀態(tài)，將其中兩份放置在溫度20℃、濕度20%的環(huán)境中，一份平放，一份卷成直徑50mm的筒；另取兩份放置在溫度20℃、濕度70%的環(huán)境中，一份平放，一份卷成直徑50mm的筒。不同時(shí)間將在溫度20℃、濕度20%的環(huán)境中的聚酯薄膜與放置溫度20℃、濕度50%環(huán)境的聚酯薄膜比較，統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)下聚酯薄膜長(zhǎng)度方向縮小變形量。不同時(shí)間將在溫度20%、濕度70℃的環(huán)境中的聚酯薄膜與放置溫度20℃、濕度50%環(huán)境的聚酯薄膜比較，同樣對(duì)聚酯薄膜長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)變形量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。將不同狀態(tài)下聚酯薄膜長(zhǎng)度方向縮小變形量畫(huà)成折線(xiàn)圖，如圖3所示；將不同狀態(tài)下聚酯薄膜長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)變形量畫(huà)成折線(xiàn)圖，如圖4所示。通過(guò)圖4、圖5分析發(fā)現(xiàn)，濕度對(duì)聚酯薄膜影響較大；并且，4小時(shí)內(nèi)平放情況下聚酯薄膜變化大，4小時(shí)后平放與卷放的狀態(tài)一致。

圖3　不同濕度下變形量

圖4　不同溫度下變形量

3　結(jié)論

綜上所述，模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致形成原因是聚酯薄膜變形，造成聚酯薄膜變形的主要原因是環(huán)境濕度變化。因此，為了避免產(chǎn)生模線(xiàn)數(shù)據(jù)與樣板不一致的情況，繪制模線(xiàn)數(shù)據(jù)的聚酯薄膜在繪制、保管、使用過(guò)程中，應(yīng)保持環(huán)境同一濕度或濕度接近。在不能保證同一或接近的濕度環(huán)境中使用，應(yīng)縮短使用時(shí)間，避免聚酯薄膜對(duì)環(huán)境的實(shí)效反應(yīng)。

［1］杜芳靜，張凌云，于波章.基于CATIA V5系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)加件模線(xiàn)樣板設(shè)計(jì)方法探索［J］.沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，25 （5）：1-4.

［2］文培青.從模線(xiàn)樣板技術(shù)的改進(jìn)看縮短飛機(jī)試制周期的途徑［J］.洪都科技，1990，3：1-5.

［3］徐偉，張凌云.基于CATIA的模線(xiàn)樣板設(shè)計(jì)投影問(wèn)題研究［J］.機(jī)械工程師，2011，11：3-4.

［4］石晶，趙敏，魏鳳瑞.MBD技術(shù)下飯金零件模線(xiàn)樣板的設(shè)計(jì)［J］.裝備制造技術(shù)，2013，1：128-131.

［5］彭艷敏，黨建衛(wèi).基于模線(xiàn)樣板飛機(jī)蒙皮類(lèi)零件的逆向設(shè)計(jì)［J］.CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2013，8：46-49.

［6］《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì).航空制造工程手冊(cè)［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1993.

［7］馬瑞娜.數(shù)字化環(huán)境下航天模線(xiàn)樣板設(shè)計(jì)新構(gòu)想［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012，12：142-143.

［8］王晶.數(shù)字化條件下飛機(jī)模線(xiàn)樣板設(shè)計(jì)過(guò)程中的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)控制［J］.裝備制造技術(shù)，2013，4：123-128.

［9］杜兵舉，袁茹，王三民.數(shù)字化環(huán)境下的模線(xiàn)樣板并行設(shè)計(jì)［J］.新技術(shù)新工藝，2008，7：5-7.

［10］楊始.聚醋薄膜應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)［J］.聚酯工業(yè)，2003，16（1）：58-62.

TheStudyonPolyesterFilmDeformationinthe Lofting-template Technology

ZHANG Shuqiu
（Manufacturing Data Center，Shenyang Aircraft Industry（Group）Co.，Ltd.，Shenyang 110850）

Aimingatthephenomenonthatthedataofthe mould-line drawn from the polyester film are not consistent with the model，this paper presents three possible reasons.There may be a deviation from the data of the drawing machine.The data of laser cutting machine may has a deviation，or it is because of the deformation of polyester film.By experiments，we confirmed that the deformation of the polyester film is the main reason of the inconsistent data and the model. Furthermore，Experiments on temperature and humidity of the polyester film and the storage state of the film were carried out.This paper set different temperature，humidity，placed state in control variable method for polyester film from different groups，and find that temperature and humidity are the main factors leading to the deformation of polyester film. It also has a certain relationship with its position.

PROC，shipset，deformation，temperature and humidity