基于試件的模線樣板檢驗方法探究

◎ 劉忠超

數(shù)字化制造技術的應用改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，航空設備樣板的功能也發(fā)生了一定改變，樣板主要起到傳遞數(shù)據(jù)信息和協(xié)調(diào)整體結(jié)構(gòu)的作用，模線樣板是航空飛機制造中不可缺少的內(nèi)容，保證模板樣板的質(zhì)量并采取有效方法進行檢驗具有一定的必要性。要加強對樣板檢驗工作的重視，將先進的加工檢驗方法應用到樣板檢驗中，以此提高樣板的制造精度和效率，為航空飛機制造工作的順利開展奠定基礎。

一、樣板的檢驗現(xiàn)狀

以往在對樣板進行加工檢驗的過程中主要采用手工操作的方式，這種方法的工作效率比較低而且還容易出現(xiàn)失誤問題，無法保證加工和檢驗精度。目前比較常用的樣板加工方法是激光切割法，可以根據(jù)具體的數(shù)據(jù)尺寸進行自動切割，比手工加工方法的效率要高很多，制造精度也有所提高。同時通過繪制膠版，檢驗員將樣板平鋪在膠版上完成樣板檢驗。但隨著時間推移，此種方式的弊端逐步暴露出來：

（1）每年檢驗用膠版的損耗費用約計近百萬，使投入成本居高不下。

（2）膠版使用后需要大量儲存空間，無形中造成空間資源占用。

（3）膠版易受溫、濕度影響發(fā)生變形，膠版在繪制后需要在加工現(xiàn)場使用，而使用環(huán)境的溫、濕度極不穩(wěn)定，膠版易變形，此時需要重新繪制新膠版，繼續(xù)增加了成本消耗。

（4）繪制膠版的繪圖機精度低于激光切割機，時有出現(xiàn)的樣板檢驗偏差問題多是由膠版繪制偏差引起的，實際上不存在問題。

因此，改變目前模線樣板檢驗方式勢在必行。

二、基于試樣的模線樣板檢驗方法總體思路

采用激光切割樣板不但提升了樣板加工的效率，還杜絕了由于手工加工而產(chǎn)生的樣板制造錯誤問題的發(fā)生。經(jīng)過對近幾年來的統(tǒng)計結(jié)果分析，樣板錯誤主要產(chǎn)生于設計環(huán)節(jié)，樣板的制造過程中因加工導致樣板錯誤或超差的案例為零。因此，樣板變更檢驗方法主要是基于樣板數(shù)字化設計及數(shù)字化制造的過程，只要設計過程及激光切割設備的運行狀態(tài)符合要求并可控，加工出來的樣板就是合格的。試件檢驗方式是依靠激光切割設備對同一規(guī)格的試切件進行一定數(shù)量和頻次的切割，通過檢測試切件的尺寸波動，判斷激光切割設備是否穩(wěn)定，若試件尺寸符合要求，則判定激光切割設備加工的樣板合格，符合總體思路要求。

三、技術方案和流程

原有的檢驗方式是設計模線后再繪制成膠版，由檢驗員將膠版與樣板實物進行比對，完成檢驗過程?，F(xiàn)在的試件檢驗方式下，膠版只作為電子數(shù)據(jù)進行存檔，或者作為臨時輔助手段配合樣板檢驗。

1.編程排版。

編程員首先從PLM系統(tǒng)內(nèi)導出激光程序，并在激光切割機處理軟件內(nèi)進行排版，完成后按排版程序進行切割。編程員將排版區(qū)均分為9個區(qū)域，共取1到3個試件，試件所在區(qū)域橫縱向延伸不應交叉。激光切割程序排版區(qū)域數(shù)（以Q表示）與試件數(shù)對應關系為：Q≤3，切割一個試件；3＜Q≤6，切割兩個；6＜Q≤9，切割3個。

2.試件的檢驗。

試件切割完成、編程員去除毛刺和表面污物后，由檢驗員使用膠版、卡尺或數(shù)控測量設備等檢測試件的幾何形狀和劃線。

檢測對比試件與理論尺寸的偏差具體范圍如下：

（1）對直線段輪廓允許偏差在±0.1mm。

（2）對樣條曲線部位允許偏差±0.15mm。

（3）圓及圓弧應比對圓心位置及半徑，圓心位置和半徑允許偏差±0.1mm。

（4）劃線部位允許偏差±0.1mm。

檢測結(jié)果在偏差范圍內(nèi)的試件為合格狀態(tài)。

3.樣板的抽樣檢測。

在進行試件切割后，需要進行樣板的隨機抽檢，作為試件檢驗方式的補充完善。由編程員在每張待切割鋼板內(nèi)隨機抽檢樣板圖號并填寫至激光切割記錄表中，同時繪制膠版，將膠版和激光切割記錄表交給檢驗員進行樣板抽檢，檢驗員核對膠版和激光切割記錄表中圖號的一致性，按公差要求進行檢驗，符合要求即為合格，否則將對問題項進行重新切割并檢查切割設備狀態(tài)。

四、實施效果

1.提高了檢驗效率。

以往應用的檢驗方法整個流程較為負責，工作人員首先要做好零件安放工作，確定位置準確后需要進行全面檢查，所需時間在2分鐘左右，而基于試件的模線樣板檢驗方法每種零件樣板只需10秒就可以檢查完成，因此，這種新型的檢驗方法的工作效率比較高，整體的應用優(yōu)勢較為明顯。

2.減少了資金方面的投入。

以往采用的膠版檢驗方法所需的成本比較高，對于同等尺寸的樣板，采用試件檢驗方式要比膠版校驗方法的成本少25%左右，所以不但能夠提高檢驗結(jié)果的精度也可以減少資金上的投入，提高了檢驗工作的綜合效益。

3.發(fā)現(xiàn)異常情況可以及時發(fā)出警報。

在對試件進行精光切割的過程中，能夠隨時監(jiān)測到異常波動并進行及時預警，保證樣板切割工作能夠順利完成，通過對樣板尺寸的檢驗可以了解其在實際應用過程中的穩(wěn)定性。

五、模線樣板檢驗的發(fā)展

模線樣板生產(chǎn)是飛機制造的第一步工作，是飛機從設計到生產(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)字化技術的應用和MBD技術的普及，現(xiàn)在一些數(shù)控零件有的也此采用先進的三維數(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，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計的準確度和精準度提出了很高要求。

結(jié)語：基于試件的模線樣板檢驗方法的應用充分提高了檢測結(jié)果的準確性，改變了以往的思維理念，通過對不同設備的輸出結(jié)果進行收集整理實現(xiàn)對樣板加工期間整個流程的動態(tài)檢查，產(chǎn)品檢驗結(jié)果的有效性有所提高。另外，使用激光切割樣板時能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況并發(fā)出警報，為后續(xù)維護工作的開展提供了便利，改善了以往檢驗方法中存在的問題。這種檢驗方法在航空領域已經(jīng)得到了大規(guī)模運用，科技水平在不斷提升的過程中該種檢驗方式也可以得到進一步優(yōu)化與完善，有利于航空制造領域的進一步發(fā)展。