基于MBD技術的機加零件樣板設計

摘 要：基于MBD技術條件下，樣板已經不是工裝、零件制造的主要依據。對于機加零件而言，樣板的主要作用為檢驗、鉆孔等，設計人員必須充分發揮樣板直觀、簡便、經濟等特點，基于MBD技術設計出適合零件生產的新形式樣板，服務于生產。文章講述了MBD技術條件下機加件樣板的設計。

關鍵詞：機加；MBD；樣板；數據集

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

伴隨著MBD技術在生產中應用的不斷深入，飛機的制造協調依據已完成了由二維圖紙向三維數模的轉換。而目前工廠生產實際，還要大量的模線樣板服務于生產。究其原因，就是樣板作為檢驗工具相對數控測量機直觀、簡便。所以目前生產中還沒有完全拋棄傳統的模線樣板工作法。但是，依賴于數字化、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的模線樣板設計、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計、高精度數控繪圖機繪制模線、激光切割加工樣板等精度更高、速度更快的設計、制造手段。本文在原模線樣板技術基礎上，結合基于三維數模的設計、制造、檢驗的表達方式，對機加零件樣板設計、制造、使用技術進行了改進。

1 基于MBD技術外形樣板的設計

1.1 外形與外形（投）

按輪廓線設計方式不同，常規機加樣板分為外形樣板與外形（投）樣板。對于有倒角或導棱的機加零件，樣板外形線應取零件外表面的交線。對于無倒角或導棱的零件，樣板外形線應取零件外廓形狀。外形樣板輪廓線應通過將模型凸緣面按曲率延伸到樣板平面取得。外形（投）樣板輪廓線應通過將模型邊緣線投影取得。

對于形狀復雜零件，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。側面樣板配合外形或外形（投）樣板使用，取零件側面的外形輪廓。如遇到零件有不規則凸起，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 技術要求

1.3.1 樣板的取制位置

機加類零件樣板上，應劃出示意圖或打出樣板使用位置標記，表示樣板相對零件的使用位置，如：“框前35”、“框后20”等。槽形機加件應在腹板面和緣條高點分別取樣板A和樣板B，則應在高點樣板上劃出緣條內緣線，貼在腹板面上的樣板不劃出緣條內緣線。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、鑄件等零件應有做為測量基準的結構軸線，以便于工藝人員在工藝規程中確定加工或測量基準，該類零件的加強筋在樣板上應以斷面表示，并給出筋條軸線；樣板應取制零件的主要平面，一般稱腹板面，并且樣板應與腹板面平行或接觸，便于零件加工和檢驗；零件的銑切區在樣板上要表示出來，銑切區、筋條位置處應開出視孔，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，必要時樣板應開出躲避視孔。

1.3.3 零件角度的表示

常規機加用樣板的角度標記應以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。數控機加零件用樣板角度按樣板使用單位技術要求，或零件關鍵檢測位置給出角度值。當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，樣板應鉆中心孔并打孔徑標記并劃線，樣板不得按通孔完全開出；若通孔圓形區域1.35 mm≤R<5 mm，樣板應鉆 φ2.7 mm中心孔并打孔徑標記；若通孔圓形區域1.05 mm≤R<1.35 mm，樣板應鉆φ2.1 mm中心孔并打孔徑標記；若通孔圓形區域R<1.05 mm，樣板應只打沖點及孔徑標記。

數控機加類零件，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，按等同常規機加件處理。

1.3.5 成套樣板關系

大型復雜機加類零件，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將樣板統一編號，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技術切面樣板的設計

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、反切內、切外、反切外四種。反切內制造陽模（或稱凸模）；切外制造陰模（或稱凹模）；切內和反切外檢驗零件。由于工裝制造數字化，反切內、切外樣板已經漸漸不再適用實際生產需要。但是，由于工廠的數字化程度不高，數字測量機等先進設備沒有發揮自身價值，另外，樣板作為檢驗工具相對數控測量機直觀、簡便。所以，在現行的生產模式下，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 切面樣板的技術要求

①切面樣板的工作邊應表達該樣板所在位置上零件的切面形狀。樣板數量應適當，應以最少的樣板數量完整地表達零件形狀，滿足工裝制造、零件生產和裝配的需要；如果樣板表示不完整時，應在第一塊樣板上標記 “XX按圖”或“帶零件劃線圖”。樣板應便于加工、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。成套切面樣板應給出統一基準線和定位線，一套切面樣板只能選取一組相互垂直的基準線（或稱基準面），并且樣板正面的方向應一致。

3 鉆孔樣板的設計

3.1 用 途

當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孔、裝配孔等工藝孔，保證裝配零件孔位協調的一致性。

3.2 技術要求

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調的一致性。鉆孔樣板在投入生產前，必須經裝配車間鑒定后，方可用于生產。當鉆孔樣板存在非工作邊時，應在與之配合使用的樣板上給出定位線或符號信息。

4 結 語

隨著MBD技術在生產中普遍應用，樣板這種模擬量傳遞的互換協調工具，傳統的用途已經不在適用。但是，作為檢驗工具樣板相對數控測量機直觀、簡便；作為簡易工裝樣板相對于大型裝配工裝輕便、經濟；作為加工依據樣板相對于數控機床尺寸極易控制、加工便捷。樣板設計人員必須充分利用樣板直觀、簡便、經濟等特點，基于MBD技術合理設計出適合飛機生產的新形式樣板，服務于生產。

參考文獻：

[1] 范玉青.現代飛機制造技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.