B747型飛機夾具樣板設計方法研究

朱巖

摘 要：文章主要論述了B747型飛機夾具樣板設計的兩種方式，即傳統(tǒng)的依據(jù)PCM圖的設計方式與應用數(shù)字化三維數(shù)據(jù)集的設計方式。對于這兩種設計方法的設計過程進行了詳細的闡述，并對這兩種設計方法的優(yōu)點與缺陷進行了對比與分析。

關鍵詞：夾具樣板；三維數(shù)據(jù)集；PCM圖

中圖分類號：V267 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0001-02

1 夾具樣板的基本特征和主要用途

1.1 基本特征

凡用于制造安裝和檢驗標準樣件或裝配工藝裝備、檢驗夾具的樣板統(tǒng)稱為夾具樣板。按工裝設計部門所提供的夾具樣板圖及其技術(shù)要求制造。

1.2 主要用途

①制造安裝標準樣件；

②安裝裝配夾具，檢驗夾具和裝配型架等。

2 B747型飛機夾具樣板的設計

B747型飛機夾具樣板的設計依據(jù)一般分為兩種，即PCM圖和三維數(shù)據(jù)集。在實際設計過程中，要根據(jù)不同情況采用不同的設計依據(jù)。

2.1 依據(jù)PCM圖的設計方法

由于B747型飛機的機型較老，項目持續(xù)時間較長，因此該機型與其他新機型相比缺少數(shù)字化設計制造依據(jù)，例如三維數(shù)模、電子圖紙等。但是該機型擁有大量外方提供的PCM圖，均為以1：1比例繪制而成的膠版，這些PCM圖可作為設計制造的依據(jù)，這也是B747型飛機最大的特點之一。在設計B747型飛機夾具樣板時首先要考慮的，同時也是最常用的設計依據(jù)就是PCM圖。

首先，根據(jù)工裝設計部門提供的夾具樣板圖找出該塊夾具樣板所涉及到的零件圖號、站位（如：框、長桁）以及標記線（如：WL、LBL）和孔位（如：K孔、工具孔）等元素，如圖1所示，然后根據(jù)零件圖號查找該圖號的圖紙，此時可根據(jù)夾具樣板圖中提供的站位和長桁的信息在圖紙上查找相應位置的視圖或剖視圖，查到后檢查在所需的視圖或剖視圖中是否包含了夾具樣板圖中涉及到的所有元素，如所需零件邊緣、標記線、孔位等，若內(nèi)容齊全則可按照該PCM圖制造此夾具樣板。

有些夾具樣板中還含有一些尺寸標注，如圖1中的“200”，這種情況表示該夾具樣板除按照PCM圖制造外還要按標注的尺寸制造，上圖中標記零件外緣的一側(cè)為樣板的工作邊，按尺寸加工的一側(cè)為非工作邊。

在某些夾具樣板圖所涉及到的零件的圖紙中可能無法找到站位和長桁或者找不到所需的視圖或剖視圖，這時可以通過圖紙細目查找其上一級裝配圖紙，從而在上一級裝配圖紙中通過上面的方法查找到所需要的內(nèi)容。

此外，如果在圖紙上沒有給出該夾具樣板圖所需站位的剖視圖，也可根據(jù)零件的具體情況查找其他站位上給出的可以通用的剖視圖。

有時某些元素無法在圖紙中直接找到，也可查看附近區(qū)域，利用其他元素推理而得到所需內(nèi)容。

例如：圖1中水平基準線WL=190.00，就是將WL=180.00位置線偏移10 mm而得到的。

依據(jù)PCM圖的方法比較直觀，只要將所有元素找到即可制造，但是這種方法需要工人手工加工，有時需要將幾張膠版對和在一起加工，不僅加工難度高而且耗費大量工時。

而且PCM圖對于存放環(huán)境要求較高，因此容易出現(xiàn)不同程度的變形，這也給樣板的加工帶來很大困難。

2.2 依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設計方法

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和CATIA V5在實際設計中的應用，出現(xiàn)了另一種設計夾具樣板的方法，就是依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設計方法。

實際上，現(xiàn)在的許多新機型由于擁有完善的數(shù)字化依據(jù)，工裝設計部門已經(jīng)可以直接應用三維數(shù)模來設計工裝夾具，而不再需要夾具樣板的輔助。但是由于B747機型較老，缺少三維數(shù)模，因此仍需要應用夾具樣板來制造工裝夾具。這里所說的依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設計方法，是指依據(jù)外方提供的三維理論數(shù)據(jù)來設計樣板，該理論數(shù)據(jù)包括機身坐標系、IML（飛機理論外緣曲面）、機身長桁、基準面等，如圖2所示。

上圖中包括了機身左側(cè)理論外緣曲面IML及34條長桁，該IML在23長桁之前為單曲率直紋面，23長桁往后曲面一側(cè)逐漸出現(xiàn)曲率變化，如圖3所示。

依據(jù)三維數(shù)據(jù)集來設計夾具樣板，首先需要查找零件圖及其裝配圖，找出夾具樣板所需的零件外緣與IML之間的關系，包括零件外緣距IML的厚度尺寸以及判斷該零件的裝配位置是在IML的外側(cè)還是內(nèi)側(cè)，這樣根據(jù)查得的厚度尺寸將IML向內(nèi)或向外偏移一定距離所得的曲面就是這個零件外緣所貼合的曲面。然后再根據(jù)夾具圖提供的框、長桁的空間位置以及尺寸、標記線等信息，在三維數(shù)據(jù)集的該位置做出夾具樣板圖，如圖4所示。

與傳統(tǒng)的依據(jù)PCM圖的設計方式相比，依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設計方式更有利于樣板的加工，因為這樣設計出的樣板可以通過激光切割的方式來制造，不僅降低勞動工時，大幅提高生產(chǎn)效率，而且大大提高了樣板的精確度和質(zhì)量，更加方便快捷。但是該機型數(shù)字化依據(jù)有限，很多時候還是脫離不了傳統(tǒng)的設計方式，因此，應該實現(xiàn)兩種方案相結(jié)合的設計、生產(chǎn)模式，具體問題具體分析，充分利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)設計、生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效。

2.3 設計難點分析

綜上所述雖然兩種方法截然不同，但是有一點是共通的，那就是需要查閱大量零件圖紙及裝配圖紙，這中間的工作量是巨大的，同時也要求設計員對該機型圖紙及其之間的關系有一個全面的了解，這也是所有工作中最困難的部分。

另外，雖然依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的方法能夠彌補依據(jù)PCM圖方法的不足之處，但是仍然有一些元素是三維數(shù)據(jù)集中沒有提供的，這就需要根據(jù)工程部門提供的數(shù)據(jù)在三維空間內(nèi)做出需要的元素。

例如，在利用三維數(shù)據(jù)集的設計過程中需要用到下主梁基準面，而這個基準面的軸線只在PCM圖中給出了，根本無法滿足設計要求，這時只能根據(jù)工程部門提供的數(shù)據(jù)做出下主梁基準面，即在空間做出WL=200”和LBL=103.27”兩個平面，在這兩個平面的交線上做出與WL=200”成342 °18 的平面，這個面就是下主梁基準面。

3 結(jié) 語

通過對B747型飛機夾具樣板設計方法的研究與分析，總結(jié)出了一套詳盡的夾具樣板設計方法與經(jīng)驗，并探索出一種更高效率設計方法，為今后處理此類問題總結(jié)了寶貴的經(jīng)驗，提高了生產(chǎn)進度，促進飛機質(zhì)量的整體提高。

參考文獻：

[1] 李航，萬曉云.B747-400型飛機氣象雷達顯示故障的分析與排除[J].長 沙航空職業(yè)技術(shù)學院學報，2005，（3）.