數字化環境下模線樣板在裝配工藝中的應用

霍奇

摘 ?要：模線樣板能夠保證飛機制造所用各類零部件的標準化，為后期零部件的裝配和產品的正常使用奠定了基礎。近年來，飛機設計制造中對于零部件產品的性能要求更加嚴格，為了進一步提高模線樣板的設計水平，必須與時俱進的引進數字化、信息化技術。本文首先概述了飛機裝配工藝中模線樣板的重要作用，隨后就數字化環境下模線樣板的設計流程和實際應用展開了簡要分析。

關鍵詞：模線樣板;數字化環境;裝配工藝;設計流程

引言

數字化環境下飛機模線樣板設計技術也得到了優化，現階段模線樣板設計中常用的技術為MBD技術，它能夠通過建立仿真的3D樣品，更加完整、真實的反映樣板產品的參數、規格、設計信息等，為后期實物生產和整機裝配提供了必要的支持。因此，模線樣板設計人員必須要根據工作要求，合理選擇數字化、信息化技術，優化模線樣板設計流程，更加完善的體現飛機各類組件的裝配信息，為設計、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

模線樣板的設計是飛機制造的首要環節，通過模線樣板設計出高精度、高標準的零件，才能確保這些零件裝配后能夠相互協調運作，保證飛機各方面功能的正常使用，以及運行的安全性。在裝配工藝中模線樣板的價值主要體現在兩個方面：其一是為產品制造提供了一個標準化的模板，明確了零部件的尺寸、規格、材質以及其他詳細參數，降低了零部件的殘次品率，對提高工作質量有明顯作用;其二是方便進行流水化生產作業，批量化的制作各類零件，特別是對于大中型的飛機，整機裝配中所需零件較多，使用模線樣板也能夠加快工作效率，對節約成本、維護本單位利益起到了積極影響。

二、數字化環境下模線樣板的設計流程

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狀態表，設計裝配模線時，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，在一個平面內無法表示完全的，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。為了適應機型研制后期供應狀態的更改，通常在設計裝配模線時，不僅僅表示工藝孔，對于設計提供的非工藝孔，也予以表示，以便日后更改時選用。這種設計的優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，減輕了設計壓力，提高了工作效率。

3、應用CATIA裝配模線的繪制

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

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

第三步，重新創建一個空白窗口，然后在該窗口中按照設計要求，將各類三維模型圖進行拼接和組裝。完成組裝后，設計人員通過仿真運行，檢測該裝配模式下零部件是否存在問題，有問題的需要繼續更改和優化。確認無誤后，將所有零件以“正視圖”的形式導出。

三、基于三維數模技術的模線樣板應用優化

1、利用制造數據集進行模線樣板設計

以往的模線樣板設計中，設計人員需要人工確定裝配孔、定位孔的直徑、位置等參數，一方面是任務量繁重，另一方面是人工作業容易出現較大的誤差，影響了設計產品的精確度，后期如果達不到設計標準，需要花費時間進行重新調整，無形中增加了設計成本。而在數字化環境下，使用三維數模進行模線樣板設計，則能夠解決此類問題。設計人員只需要將裝配孔的直徑、深度（高度）、工藝余量等參數，輸入到軟件中，就可以自動生成可以用于制造零部件產品的“制造數據集”。這樣設計出來的產品，無論是在精確度上還是整體協調性上，都能夠滿足設計和裝配需要。

2、將二維展開圖形在三維數模中體現

在進行設計鈑金類、蒙皮類零件時，常用二維展開數據的形式。但是這種設計模式也存在缺陷，例如不能準確、全面的體現零件的參數。在數字化環境下，運用計算機軟件將二維展開圖轉化為三維數模，一方面是能夠更加直觀的顯示數據模型的各方面參數，另一方面是能夠加快設計速度。對于其他結構較為復雜，或是形狀不規則的零部件，使用三維數模還能夠360°的展示零件的各個部位，這樣才能設計出精確化的零件，優化了模線樣板的設計效果。

3、將零件狀態表和孔信息等技術信息融入到三維數模中

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

4、將三維數模與零件實際加工過程相結合

三維數模設計完畢后，還要將設計數據導入到數控機床的控制器中，制作零件樣品。然后設計人員要檢查實際加工形成的產品與三維數模參數是否有出入，如果存在精確度不達標的問題，應當在確定問題原因后，重新調整三維數模的參數。如果參數不存在問題，但是實際加工生產的零件仍然存在問題，則需要檢查數控機床的刀具、材料等是否存在缺陷。經過反復修改后，確保最終加工制作的零件能夠滿足裝配需求。

結語

在激烈的行業競爭下，對飛機零部件的加工制造提出了更加嚴格的要求，通過運用數字化技術，既可以提高模線樣板設計與制造的效率，又能夠保證最終設計產品的精確度達到要求，避免了重復設計造成的資源、成本和時間浪費。設計人員要熟練運用三維數模技術，掌握各個設計流程中的技術要點，充分發揮數模設計的應用優勢。此外，隨著計算機技術的發展和數字化環境的改善，模線樣板在裝配工藝中的應用也會得到優化，為飛機零部件的設計與制造提供更多的方便。

參考文獻

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