數(shù)字化環(huán)境下模線樣板在裝配工藝中的應(yīng)用

霍奇

摘 ?要：模線樣板能夠保證飛機(jī)制造所用各類零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，為后期零部件的裝配和產(chǎn)品的正常使用奠定了基礎(chǔ)。近年來，飛機(jī)設(shè)計制造中對于零部件產(chǎn)品的性能要求更加嚴(yán)格，為了進(jìn)一步提高模線樣板的設(shè)計水平，必須與時俱進(jìn)的引進(jìn)數(shù)字化、信息化技術(shù)。本文首先概述了飛機(jī)裝配工藝中模線樣板的重要作用，隨后就數(shù)字化環(huán)境下模線樣板的設(shè)計流程和實際應(yīng)用展開了簡要分析。

關(guān)鍵詞：模線樣板;數(shù)字化環(huán)境;裝配工藝;設(shè)計流程

引言

數(shù)字化環(huán)境下飛機(jī)模線樣板設(shè)計技術(shù)也得到了優(yōu)化，現(xiàn)階段模線樣板設(shè)計中常用的技術(shù)為MBD技術(shù)，它能夠通過建立仿真的3D樣品，更加完整、真實的反映樣板產(chǎn)品的參數(shù)、規(guī)格、設(shè)計信息等，為后期實物生產(chǎn)和整機(jī)裝配提供了必要的支持。因此，模線樣板設(shè)計人員必須要根據(jù)工作要求，合理選擇數(shù)字化、信息化技術(shù)，優(yōu)化模線樣板設(shè)計流程，更加完善的體現(xiàn)飛機(jī)各類組件的裝配信息，為設(shè)計、裝配等工作的開展提供便利。

一、裝配工藝中模線樣板的作用

模線樣板的設(shè)計是飛機(jī)制造的首要環(huán)節(jié)，通過模線樣板設(shè)計出高精度、高標(biāo)準(zhǔn)的零件，才能確保這些零件裝配后能夠相互協(xié)調(diào)運(yùn)作，保證飛機(jī)各方面功能的正常使用，以及運(yùn)行的安全性。在裝配工藝中模線樣板的價值主要體現(xiàn)在兩個方面：其一是為產(chǎn)品制造提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化的模板，明確了零部件的尺寸、規(guī)格、材質(zhì)以及其他詳細(xì)參數(shù)，降低了零部件的殘次品率，對提高工作質(zhì)量有明顯作用;其二是方便進(jìn)行流水化生產(chǎn)作業(yè)，批量化的制作各類零件，特別是對于大中型的飛機(jī)，整機(jī)裝配中所需零件較多，使用模線樣板也能夠加快工作效率，對節(jié)約成本、維護(hù)本單位利益起到了積極影響。

二、數(shù)字化環(huán)境下模線樣板的設(shè)計流程

1、裝配模線投影平面的選擇

按照裝配車間提供的零件供應(yīng)狀態(tài)表，設(shè)計裝配模線時，首先要確定投影裝配模線的平面，其情況有兩種：一種是組件中所有裝配孔位于同一平面的，模線取在裝配孔所在平面或其平行平面。另一種情況是裝配孔位于兩個甚至多個平面內(nèi)，在一個平面內(nèi)無法表示完全的，選擇形狀較大的零件腹板面未投影面（通常也是部分裝配孔所在面），其他在此投影面無法表示的裝配孔，另外在其所在平面投制模線，此類零件多為角材或T型材，其兩個面與其他零件用裝配孔定位，這類零件至少要設(shè)計兩塊樣板。

2、繪制裝配模線需要表示的要素

繪制裝配模線，除了要投影出組件中各零件的外形，和裝配孔、銷釘孔、余量等工藝信息以外，還需要表明零件圖號、軸線名稱等信息。為了適應(yīng)機(jī)型研制后期供應(yīng)狀態(tài)的更改，通常在設(shè)計裝配模線時，不僅僅表示工藝孔，對于設(shè)計提供的非工藝孔，也予以表示，以便日后更改時選用。這種設(shè)計的優(yōu)勢在于后期不需要重新投影，更改裝配模線時也無需重新繪制，減輕了設(shè)計壓力，提高了工作效率。

3、應(yīng)用CATIA裝配模線的繪制

第一步，在計算機(jī)CATIA軟件中打開所有的設(shè)計組件，并且按照“Product”形式打開。單擊每個組件，可以發(fā)現(xiàn)在組件旁邊的文本框中顯示組件的詳細(xì)信息。技術(shù)人員要檢查一遍信息，確定不存在問題。如果有個別參數(shù)存在較大誤差，還需要重新修改組件信息，確定不存在問題后執(zhí)行第二步操作。

第二步，在Product模塊下，進(jìn)入草圖編輯器，借助“投影三維元素”命令，逐個投影零件外形，及各空間點和相關(guān)軸線。投影結(jié)束后退出草圖編輯器。草圖編輯模塊投影三維元素。

第三步，重新創(chuàng)建一個空白窗口，然后在該窗口中按照設(shè)計要求，將各類三維模型圖進(jìn)行拼接和組裝。完成組裝后，設(shè)計人員通過仿真運(yùn)行，檢測該裝配模式下零部件是否存在問題，有問題的需要繼續(xù)更改和優(yōu)化。確認(rèn)無誤后，將所有零件以“正視圖”的形式導(dǎo)出。

三、基于三維數(shù)模技術(shù)的模線樣板應(yīng)用優(yōu)化

1、利用制造數(shù)據(jù)集進(jìn)行模線樣板設(shè)計

以往的模線樣板設(shè)計中，設(shè)計人員需要人工確定裝配孔、定位孔的直徑、位置等參數(shù)，一方面是任務(wù)量繁重，另一方面是人工作業(yè)容易出現(xiàn)較大的誤差，影響了設(shè)計產(chǎn)品的精確度，后期如果達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，需要花費(fèi)時間進(jìn)行重新調(diào)整，無形中增加了設(shè)計成本。而在數(shù)字化環(huán)境下，使用三維數(shù)模進(jìn)行模線樣板設(shè)計，則能夠解決此類問題。設(shè)計人員只需要將裝配孔的直徑、深度（高度）、工藝余量等參數(shù)，輸入到軟件中，就可以自動生成可以用于制造零部件產(chǎn)品的“制造數(shù)據(jù)集”。這樣設(shè)計出來的產(chǎn)品，無論是在精確度上還是整體協(xié)調(diào)性上，都能夠滿足設(shè)計和裝配需要。

2、將二維展開圖形在三維數(shù)模中體現(xiàn)

在進(jìn)行設(shè)計鈑金類、蒙皮類零件時，常用二維展開數(shù)據(jù)的形式。但是這種設(shè)計模式也存在缺陷，例如不能準(zhǔn)確、全面的體現(xiàn)零件的參數(shù)。在數(shù)字化環(huán)境下，運(yùn)用計算機(jī)軟件將二維展開圖轉(zhuǎn)化為三維數(shù)模，一方面是能夠更加直觀的顯示數(shù)據(jù)模型的各方面參數(shù)，另一方面是能夠加快設(shè)計速度。對于其他結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，或是形狀不規(guī)則的零部件，使用三維數(shù)模還能夠360°的展示零件的各個部位，這樣才能設(shè)計出精確化的零件，優(yōu)化了模線樣板的設(shè)計效果。

3、將零件狀態(tài)表和孔信息等技術(shù)信息融入到三維數(shù)模中

在二維平面環(huán)境下進(jìn)行模線樣板設(shè)計，零部件表面的孔、槽等信息，也只能用線條來表示。但是在三維數(shù)模中，則可以采用更加立體、直觀的形式表達(dá)出來。以零件工藝孔為例，在三維數(shù)模下工藝孔的直徑、深度以及裝配等，可以通過兩種形式表達(dá)出來：一種是通過在數(shù)據(jù)庫中更改數(shù)據(jù)信息，確保實際參數(shù)符合模線樣板設(shè)計要求;另一種是計算機(jī)繪圖的方式，先設(shè)計出零件模型，然后再進(jìn)行調(diào)整，最終符合設(shè)計要求。無論采用哪種形式，都要將設(shè)計零件的表現(xiàn)信息體現(xiàn)在三維數(shù)模中，提升最終的模線樣板設(shè)計質(zhì)量。

4、將三維數(shù)模與零件實際加工過程相結(jié)合

三維數(shù)模設(shè)計完畢后，還要將設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)控機(jī)床的控制器中，制作零件樣品。然后設(shè)計人員要檢查實際加工形成的產(chǎn)品與三維數(shù)模參數(shù)是否有出入，如果存在精確度不達(dá)標(biāo)的問題，應(yīng)當(dāng)在確定問題原因后，重新調(diào)整三維數(shù)模的參數(shù)。如果參數(shù)不存在問題，但是實際加工生產(chǎn)的零件仍然存在問題，則需要檢查數(shù)控機(jī)床的刀具、材料等是否存在缺陷。經(jīng)過反復(fù)修改后，確保最終加工制作的零件能夠滿足裝配需求。

結(jié)語

在激烈的行業(yè)競爭下，對飛機(jī)零部件的加工制造提出了更加嚴(yán)格的要求，通過運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，既可以提高模線樣板設(shè)計與制造的效率，又能夠保證最終設(shè)計產(chǎn)品的精確度達(dá)到要求，避免了重復(fù)設(shè)計造成的資源、成本和時間浪費(fèi)。設(shè)計人員要熟練運(yùn)用三維數(shù)模技術(shù)，掌握各個設(shè)計流程中的技術(shù)要點，充分發(fā)揮數(shù)模設(shè)計的應(yīng)用優(yōu)勢。此外，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化環(huán)境的改善，模線樣板在裝配工藝中的應(yīng)用也會得到優(yōu)化，為飛機(jī)零部件的設(shè)計與制造提供更多的方便。

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