模線樣板技術與典型的尺寸

1、模線樣板技術與典型的尺寸傳遞體系劉瑞同同濟大學航空航天與力學學院一、模線樣板技術n由于飛機的外形是光滑流線且合乎空氣動力要求的幾何外形，大量零件是曲線或曲面，且采用板料制造，尺寸大、剛性差，相互之間協調要求高，必須采用模線樣板技術。n模線樣板技術起源于造船行業(yè)。n模線是依據設計圖紙繪制的圖樣；n樣板是按照模線或數據而加工的專用量具、檢具等工藝裝備。理論模線n 按照飛機理論圖紙和飛機工藝要求進行設計，以飛機部件、組件的理論外形和結構軸線為主要繪制內容，以1：1的比例精確地畫在金屬平板或聚酯薄膜上的圖樣，被稱為飛機理論模線。n 在計算機輔助設計制造技術之前，理論模線是保證飛機外形的結構軸線正確與協

2、調的惟一原始依據，是繪制結構模線和制造樣板的主要依據之一。n其用途如下：作為飛機外形數學模型的直觀精確圖像，并井驗證飛機外形數學模型的正確性(包括光滑流線性)。作為數字量到模擬量之間的橋梁和CADCAM技術的輔助手段；用于校核結構模線的剖面外形、結構軸線和斜角，校核從飛機外形數學模型算出的各種數據；作為某些樣板的制造或檢驗依據；量取某些外形或結構軸線的數據。n設計依據是飛機理論圖（飛機外形測繪數據表）、飛機結構圖、研制工藝方案、部件互換協調圖表等n繪制要求：理論模線的基準線和主要結構軸線位置以及按坐標數據繪制理論外形產生的公差范圍為土oI mm o15mm。對于軸線的寬度、直線度，平行直線間的

3、平行度，垂線的垂直度以及角度，其公差都應保證在規(guī)定的公差要求范圍之內。理論模線上縱、橫切面同一尺寸的公差(有時稱理論外形線交點協調)應在o102mm以內。對于對稱部件僅畫其右部件，對于對稱外形僅畫其右半側。這樣可避免由重復繪制所引起的不一致性。模線視圖方向一般情況應進守由左向右看、內上向下看、由后向前看的原則。由于蒙皮厚度的各部分往往是不相同的，為了不使骨架外形出現臺階，故對理論外形(理論圖給出的飛機外形)和蒙皮外形(飛機實際外形)視飛機速度和部件不同作不同的規(guī)定。對于高速飛機的冀面類部件，其蒙皮外形應定為與理論外形一致；對于低速飛機各部件以及大型飛機的機身和短艙等部件，可以把其骨架外形定為理

4、論外形。n理論模線包括單曲面模線和雙曲面模線兩類，包括機身、機翼、發(fā)動機短艙、尾翼等；結構模線n 結構模線是對飛機部件某個切面按1：1比例繪制的結構裝配圖。在結構模線上繪制的內容有設計基準線，以及該切面上全部零件的外形和所在位置。結構模線上的切面外形線是從理論模線復制來的，或者可按理論模線加工出部件某個切面的真實外形；因而，結構模線也稱之為外形檢驗樣板。同時，在該切面外形線內劃出結構裝配圖。n其作用包括：以1：1比例準確地確定飛機內部的結構形狀和尺寸，因此，它作為保證飛機內部結構協調的依據；作為用于加工生產的各種樣板的依據；為制造樣件、裝配型架、模具和夾具等工藝裝備，量取一些經過模線協調的尺寸

5、。n 繪制要求：飛機部件的結構模線上，畫有部件的各主要切面的結構，例如機冀或尾翼的大梁切面、各冀肋切面和機身隔框切面等。為了協調每個切面上的全部結構，對一個切面上的結構不分開繪制。由于結構模線是按1：1比例畫出的，因而無須加注尺寸。而且對零件形狀一般不取剖面圖，而是通過各種符號來表示，例如零件彎邊高度和角度、減輕孔的形狀和加強梗的形狀等。為了保證零件與裝配件尺寸協調，在結構模線上還繪制各種工藝孔，如基準孔、定位孔、導孔等。樣板n 樣板是一種平面量具，是加工和檢驗帶曲面外形的零件、裝配件和相應工藝裝備的依據。 n飛機制造中所用樣板的主要特點是它們之間必須相互協調。因為在這里樣板起著制造、協調、檢

6、驗零件和工藝裝備的作用，因此，要求樣板之間有著相互協調的關系。n生產中使用的樣板種類繁多。n外形樣板，用于檢驗平面彎邊零件、平板零件和單曲度型材零件，是制造與協調成套零件樣板的依據，直接作為成形模具的加工依據。n內形樣板師零件成形模的制造依據，也是檢驗零件成型模的樣板。n內形樣板的外緣是由零件彎邊外、內形交叉線所構成的曲線。n展開樣板，對于板料零件，毛坯的展開形狀和尺寸對成形質量具有重要影響，必須進行精確地控制，展開樣板用于對毛坯形狀進行取樣的樣板。n切面樣板，對于形狀復雜的雙曲面蒙皮零件，必須采用一組切面樣板才能控制零件形狀，包括切面內形、切面外形、反切面外形和反切面內形。n其他樣板，鉆孔樣

7、板、下料樣板、夾具樣板等典型的尺寸傳遞體系n對尺寸傳遞體系的設計，即設計協調路線直接影響飛機的制造準確度和協調準確度，因此其基本要求是保證飛機零件、組合鍵、段件和部件的互換性，即保證主要幾何參數外形、接頭和分離面的互換性。n協調路線的設計應滿足從模線、樣板、工藝裝備直至零件的形狀和尺寸，其傳遞環(huán)節(jié)應盡可能少，且各環(huán)節(jié)誤差量最小，公共環(huán)節(jié)的數量最大。模線樣板-標準樣件協調系統n適用于成批小型飛機的協調系統，原始依據是模線樣板。n 該協調系統有以下特點： 對復雜型面使用外形標準樣件來協調，這提高了零件的協調性；在生產中出現不協調問題時，檢查方便、直觀。但是，制造標準樣件的周期長，技術要求高，所需費

8、用多。例如，我國20世紀60年代初的殲6全機標準樣件的制造費用當時為3000萬元，現在制造這種樣件可能需要幾億元。而對于大、中型它機，制造標準樣件還存在種種問題。模線樣板局部標準樣件協調系統n 模線樣板局部標準樣件協調系統是當前飛機生產中常用的一種協調系統。它采用型架裝配機、劃線鉆孔臺和光學儀器等通用工具，并附加平面樣板和局部標準樣件作為協調全部工藝裝備的依據。在裝配型架的安裝中，由于使用光學儀器，進而發(fā)展到使用激光準直儀，大大提高了裝配型架安裝的準確度。因此，這個協調系統雖然不用大尺寸的安裝標準樣件，而在裝配工藝裝備之間仍然可以獲得較好的協調性。n這個協調系統的特點是：省去了全機安裝標準樣件

9、，只制造局部的標準樣件。為了保證復雜型面的協調，也只制造局部外形標準樣件。使用通用的工具(例如型架裝配機、劃線鉆孔臺和光學儀器)制造裝配型架以及其他工藝裝備。這不僅提高了制造精度，還減少了安裝型架的時間。據估計，用激光準直儀安裝型架比用普通光學儀器可節(jié)約50一60的調試時間。尤其在安裝大尺寸的裝配型架時，其優(yōu)越性更為突出。以數字量為基礎的協調系統n模擬量協調系統存在工藝裝備的制造必須嚴格按照協調路線規(guī)定的先后順序進行，平行作業(yè)收到很大限制、制造工作量巨大，費用高、周期長、協調準確度差的不足，隨著CAD/CAM技術的發(fā)展，以數字量為基礎的協調系統得到越來越廣泛的應用。n這種協調系統包括幾方面的內

10、容：建立飛機外形和內部結構的幾何模型，作為飛機制造環(huán)節(jié)統一的幾何數據庫，通過數控繪圖機繪制理論模線、結構模線等；在工藝裝備制造方面，采用數控加工和數控測量技術加工工藝裝備，大大提高精度和質量。大幅采用整體結構兩件，包括整體框、整體肋、整體梁和整體壁板等，采用數控加工和數控測量，減少了尺寸傳遞的中間環(huán)節(jié)。在裝配方面，普遍采用光學測量、GPS等先進技術，提高裝配質量。實例n 目前我國的飛機制造業(yè)正處于由應用以模線樣板為基礎的模擬量尺寸傳遞體系，向建立全機電子樣件的全數字化尺寸傳遞體系的過渡階段。n在一個互換協調方法中，常常在建立了飛機外形數學模型的同時，局部還采用模線樣板和局部標準樣件的工作方法，

11、以保證飛機能被經濟、有效地制造出來。n取決于每個工廠各自的技術水平和裝備情況。飛機鈑金零件的重點協調部位和協調方法n鈑金零件是飛機互換協調的難點。n首先要了解飛機上需要重點協調的部位。n目前，我國鈑金零件主要采用模擬量傳遞、數字量傳遞和混合傳遞三種方式。典型飛機結構的協調路線n鈑金件構成的段件的典型協調路線n 對外形比較規(guī)則且以鈑金件為主構成的段件或部件，例如機身等的剖面段和冀面類部件等，其制造過程中部件的外形比較容易控制，采用常規(guī)的模線樣板和局部標準樣件協調路線，一般能保證產品相工藝裝備之間的協調。n對外形比較復雜的段件(或空間組合件)，例如座艙段、進氣道、機尾等，一般還要采用表面標準佯件、過渡模等較復雜的協調路線，以達到工藝裝備之間的協調。即使如此，移形次數過多，協調路線道長，仍難以保證產品外形的準確度和冬件配合面之間相互協調，這住住成為牛產中