飛機(jī)制造工藝特點與互換協(xié)調(diào)方法

飛機(jī)制造工藝特點與互換協(xié)調(diào)方法從總體上說，整架飛機(jī)是由骨架結(jié)構(gòu)件及鈑金件兩大部分零件組成的。飛機(jī)的機(jī)身、梁、機(jī)翼壁板等都是典型的飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件；飛機(jī)的框肋、桁條、蒙皮、管道等都是典型的飛機(jī)鈑金零件。不同類系型的零件所采用的制造工藝與方法也有所不同，如結(jié)構(gòu)類零件主要采用機(jī)加工藝來完成，而鈑金類零件主要采用鈑金成形工藝來完成。飛機(jī)鈑金零件與機(jī)械加工零件加工完成后裝配成—架完整的符合設(shè)計外形的飛機(jī)，這就對零件加工時零件與零件之間的協(xié)凋性提出了要求。由于飛機(jī)產(chǎn)品的特殊性，飛機(jī)制造技術(shù)及其過程與一般的機(jī)械制造有著明顯的不同，有自己的獨(dú)特之處。其中關(guān)鍵之—是，如何保證通過種種環(huán)節(jié)制造出來的飛機(jī)，其幾何形狀和尺寸是設(shè)計人員所需要的，不僅使飛機(jī)能順利地裝配出來，而且能滿足使用和維護(hù)的需要。怎樣使圖紙上飛機(jī)的幾何形狀和尺寸能正確無誤地傳遞到最后的產(chǎn)品上，且其零件、部件是互換協(xié)調(diào)的，這就是制造工程的任務(wù)。因此，需要技術(shù)人員采取一系列技術(shù)措施來保證這—任務(wù)的實現(xiàn)。因此，各種不同類型的零件加工過程中、加工完成后的飛機(jī)裝配過程中都涉及互換協(xié)調(diào)問題。不管零件類型如何，飛機(jī)制造技術(shù)及其模式是隨著科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的。社會的需求和市場的競爭也推動著飛機(jī)制造技術(shù)的不斷更新和制造模式的不斷改進(jìn)。2.1飛機(jī)制造工藝的特點飛機(jī)制造工藝是機(jī)械制造學(xué)科的一個領(lǐng)域，是研究飛機(jī)生產(chǎn)的工藝原理、各工藝過程的相互聯(lián)系及其發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。新機(jī)種的誕生，包括一系列的設(shè)計、制造和試驗的綜合工作．需要完成復(fù)雜的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。新機(jī)的生產(chǎn)準(zhǔn)備可分為設(shè)計、工藝和組織三方面，三者之間既有科學(xué)的分工又有相互間的密切聯(lián)系。即使當(dāng)—種試驗飛機(jī)被鑒定合格，證明符合設(shè)計要求，可以投入“O”批試制和成批生產(chǎn)以后，根據(jù)實際使用情況，設(shè)計、制造和試驗工作三者之間仍有著緊密聯(lián)系。將原材料及半成品轉(zhuǎn)變?yōu)槌善贰w機(jī)的—切勞動過程統(tǒng)稱為生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程包括工藝過程及其輔助過程，如生產(chǎn)準(zhǔn)備、設(shè)備維修、廠內(nèi)運(yùn)輸、統(tǒng)計核算等等。工藝過程是生產(chǎn)過程的主體，是將原材料制造成飛機(jī)的過程，即指自接改變所加工零件的尺寸形狀或材料性能，將零件裝配成組合件、部件和飛機(jī)的過程。飛機(jī)的制造過程和一般機(jī)器制造過程相同，可以劃分為毛坯制造、零件加工、裝配和試驗四個階段。飛機(jī)制造所用的毛坯和半成品，如鍛件、鑄件、板料、型材等種類繁多，根據(jù)現(xiàn)代化生產(chǎn)的協(xié)作原則，主要由外廠供應(yīng)。飛機(jī)裝配、安裝中所需要的大量標(biāo)準(zhǔn)件，以及發(fā)動機(jī)、特種設(shè)備、儀表等等成品也是由專門工廠組織生產(chǎn)。即使這樣，由于飛機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，制造勞動量大，為滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要和國防戰(zhàn)備要求，往往還有由幾個工分工協(xié)作生產(chǎn)同一型號飛機(jī)的情況。應(yīng)該注意到飛機(jī)的整個制造過程和國家的工業(yè)化體系有著密切的聯(lián)系。而飛機(jī)制造的水平，生產(chǎn)組織的基本形式也不可能脫離國家整個工業(yè)體系當(dāng)前的發(fā)展水平而孤立發(fā)展，但是飛機(jī)制造工藝過程也有它本身的特點。其特點是與飛機(jī)產(chǎn)品的使用要求、飛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)特點緊密不可分的。2.1.1飛機(jī)產(chǎn)品使用要求的特點（1）質(zhì)量要求高任何產(chǎn)品的質(zhì)量決定于其多方面性能的綜合。飛機(jī)的質(zhì)量指標(biāo)主要有飛機(jī)的飛行戰(zhàn)術(shù)性能、強(qiáng)度和可靠性、使用壽命以及互換性等。要滿足使用要求而且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。（2）結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)由于使用方面的要求，飛機(jī)構(gòu)造經(jīng)常修改、改型。要求飛機(jī)從研制到投產(chǎn)的周期短，而且要適應(yīng)設(shè)計更改頻繁、結(jié)構(gòu)不斷變化和改進(jìn)的要求。（3）要適應(yīng)產(chǎn)量大小的變化尤其是軍用飛機(jī)，研制時批量小，戰(zhàn)時要求迅速擴(kuò)大產(chǎn)量，這是在產(chǎn)品設(shè)計、工藝過程設(shè)計中都必須考慮的問題。（4）要努力降低材料、勞動力的耗費(fèi)飛機(jī)成本很高，耗費(fèi)巨大，在確保產(chǎn)品質(zhì)量，完成數(shù)量任務(wù)的同時必須努力降低耗費(fèi)。2.1.2飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點飛機(jī)不向于一般機(jī)械產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)特點歸納起來主要有：（1）構(gòu)造復(fù)雜，零件多一輛載重汽車包括發(fā)動機(jī)在內(nèi)大約有三千多個零件，而—架飛機(jī)僅殼體上的零件就有—萬五千至十萬件不等，其中還不包括幾百萬件的螺釘、鉚釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件。如某型轟炸機(jī)僅重要附件就有八千—百種，以及三百二十五臺電子電氣裝置、二千四百米液壓管路和長—百公里左右的導(dǎo)線。因此，要求有廣泛的協(xié)作體系，許多零件、附件、成件、儀表設(shè)備都要有專廠供應(yīng)。（2）外形復(fù)雜，尺寸大飛機(jī)的骨架和蒙皮大多具有不規(guī)則的曲面形狀，根據(jù)機(jī)型的不同，如大型運(yùn)輸機(jī)C-5A飛機(jī)冀展長達(dá)68m，機(jī)身全長75m，因此決定了零件、組合件、部件的尺寸也較大。如波音747機(jī)翼上一塊整體壁板即長達(dá)34m。（3）精度要求高、剛度小如L一1011飛機(jī)的復(fù)雜曲面蒙皮壁板，最大尺寸2.5m×l2m，成形誤差要求小于0.3mm。而機(jī)體絕大多數(shù)零件剛度均很小，一些零件在自重狀態(tài)都會引起變形。由于氣動力性能要求，大部分機(jī)體構(gòu)件的外形準(zhǔn)確度，一般都在10級精度范圍內(nèi)。2.1.3飛機(jī)制造工藝特點針對上述特點，飛機(jī)制造工藝的特點是：（1）要采用新的保證互換協(xié)調(diào)的方法僅采用—般機(jī)器制造業(yè)的公差配合制度，不能保證各零件、部件問的相互協(xié)調(diào)與互換要求，而要采用飛機(jī)工業(yè)中—套特有的保證產(chǎn)品的互換協(xié)調(diào)的方法——模線樣板工作法或模線樣板標(biāo)準(zhǔn)樣件工作法。（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大由于零件品種數(shù)量多、外形復(fù)雜，成形需要模具工裝，而由于零件剛度小，裝配時又需要大量夾具、型架，以及必要的標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備，使飛機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量很大，而要求周期盡量短。（3）批量小，手工勞動量大由于飛機(jī)型號、結(jié)構(gòu)改動頻繁，要求生產(chǎn)方式要具有很大的機(jī)動性。飛機(jī)生產(chǎn)中必須盡量簡化工藝裝備構(gòu)造。提高其通用化程度，采用通用化的工裝設(shè)備等等。即使如此，往往還需要大量采用手工勞動。生產(chǎn)的“機(jī)動性”要求和“機(jī)械化”、“自動化”之間的矛盾是擺在我們面前需要解決的任務(wù)。（4）零件加工方法多樣，裝配勞動量比重大飛機(jī)機(jī)體構(gòu)件選用的材料種類繁多，相應(yīng)的加工藝也多種多樣。而且為適應(yīng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，要求不斷引進(jìn)新技術(shù)、新材料和新工藝。由于飛機(jī)構(gòu)件的剛度小，裝配工作的勞動量約占飛機(jī)制造總勞動量的50％～60％。2.2飛機(jī)制造工藝的互換協(xié)調(diào)2.2.1飛機(jī)制造互換協(xié)調(diào)的概念飛機(jī)制造中的互換性(即完全互換性)是指，相互配合的飛機(jī)結(jié)構(gòu)單元(部件、組件或零件)在分別制造后進(jìn)行裝配或安裝時，除設(shè)計規(guī)定的調(diào)整外，不需選配和補(bǔ)充加工(如切割、銼銑、鉆鉸、敲修等)，即能滿足所有幾何尺寸、形位參數(shù)和物理功能上的要求。飛機(jī)制造中的互換性包括幾何形狀互換性和物理功能互換性兩個方面的內(nèi)容。它是由飛機(jī)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)上的特點所決定的?；Q性只是對同一飛機(jī)結(jié)構(gòu)單元而言的。協(xié)調(diào)性則是指兩個或多個相互配合或?qū)拥娘w機(jī)結(jié)構(gòu)單元之間、飛機(jī)結(jié)構(gòu)單元與它們的工藝裝備之間、成套的工藝裝備之間，配合尺寸和形狀的一致性程度。一致性程度越高，則其協(xié)調(diào)性越好，協(xié)凋準(zhǔn)確度越高。協(xié)凋性僅指幾何參數(shù)而言。飛機(jī)工業(yè)中的互換要求—般指：（1）使用互換飛機(jī)在使用中局部損壞，要求更換某部分是常有的，互換的部件(段件)應(yīng)具有相同的(在公差范圍之內(nèi))連接面尺寸和形狀，相同的對接螺栓孔和管道孔的位置，一致的氣動力特性、重量和重心．而敷設(shè)在其中的操縱系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有相同的技術(shù)特性。例如，機(jī)翼、尾翼、舵面和直升機(jī)的旋翼等都要求使用互換。（2）生產(chǎn)互換在生產(chǎn)過程中，為了減少裝配時修配工作量，便于組織流水生產(chǎn)，縮短裝配周期，在成批生產(chǎn)中，零件、構(gòu)件等不經(jīng)修配和補(bǔ)充加工就可以裝配，裝配以后且能滿足技術(shù)性能要求，則該零件或構(gòu)件就具有生產(chǎn)互換性。在大批和大量生產(chǎn)中主要是采用互換方法組織均衡、有節(jié)奏的生產(chǎn)。在飛機(jī)的成批生產(chǎn)中也希望盡可能采用這種方式生產(chǎn)。但由于實際工作中很難達(dá)到或是經(jīng)濟(jì)上極不合理。因此．在飛機(jī)生產(chǎn)中實際并不要求完全互換，而是局部互換?；Q性項目要求愈多，對生產(chǎn)部門要求也愈高。（3）廠際互換當(dāng)同—型號飛機(jī)或其部件由幾個工廠同時制造時，各廠生產(chǎn)的某些部件也應(yīng)該是能夠互換的。這就需要采取必要的技術(shù)措施和相應(yīng)的技術(shù)文件來保證。2.2.2飛機(jī)制造中的協(xié)調(diào)問題協(xié)調(diào)與互換是兩個不同的概念?；Q是指成批或大量生產(chǎn)中，同—產(chǎn)品中任取其一，其幾何形狀及物理機(jī)械性能在—定的誤差范圍內(nèi)，并在裝配和安裝過程中，不需要任何修配和補(bǔ)充加工就能在裝配以后完全滿足設(shè)計所規(guī)定的技術(shù)要求。而協(xié)調(diào)是指兩個相互配合的工件之間或工件與工裝之間的對應(yīng)尺寸和形狀的—致性。因此。具有互換性的零件(或組合件、段部件)其配合—定是協(xié)調(diào)的，反之，協(xié)調(diào)的零件(或組合件、段部件)不一定具有互換性。（1）飛機(jī)的制造準(zhǔn)確度和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度1）制造準(zhǔn)確度飛機(jī)零件、組合件或段部件的制造準(zhǔn)確度是指實際工件和設(shè)計圖紙上所確定的理想的幾何尺寸和形狀相近似的程度，近似程度愈高，則制造準(zhǔn)確度愈高。2）協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度飛機(jī)零件、組合件或段部件的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度是指兩個相配合的零件、組合件或段部件之間配合的實際尺寸和形狀相近似的程度。例如，機(jī)身前段和機(jī)身后段相接處，圖紙上規(guī)定為同—個名義直徑D。在機(jī)身前段及后段分別制造時，所得到的實際尺寸為及，則()和()之?dāng)?shù)值分別為機(jī)身前段及后段的制造誤差，誤差的統(tǒng)計特征數(shù)值分別說明各自的制造準(zhǔn)確度。而)為機(jī)身前后兩段之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。在飛機(jī)生產(chǎn)中，—般情況下，對協(xié)凋準(zhǔn)確度的要求比對制造準(zhǔn)確度的要求更高。制造準(zhǔn)確度只與各個部分的本身制造過程有關(guān)，它取決于飛機(jī)各部分單獨(dú)制造過程中的生產(chǎn)誤差。而飛機(jī)各個部分相配合的表面或尺寸的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，則取決于有關(guān)的兩個部分單獨(dú)制造過程中產(chǎn)生誤差的綜合數(shù)值，也就是說與兩個相配合部分制造過程之間的相互聯(lián)系有關(guān)。下面我們就來仔細(xì)分析一下兩個相配合零件制造過程的相互聯(lián)系，即協(xié)調(diào)原理。（2）協(xié)調(diào)原理在飛機(jī)制造中，當(dāng)飛機(jī)的零件、組合件、段件和部件具有生產(chǎn)和使用互換性時，不但可以減少裝配和對接時的修配工作量，節(jié)省大量工時，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，有利于組織有節(jié)奏的批量生產(chǎn)，而且可避免出現(xiàn)由于強(qiáng)迫裝配而產(chǎn)生的裝配變形，以及飛機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的裝配殘余應(yīng)力和局部應(yīng)力的集中(這種集中對飛機(jī)的使用壽命和安全有害)。同時，當(dāng)飛機(jī)某個零件、組合件、段件或部件在使用中被損壞后，能用備件迅速更換，不會由于局部的損壞而影響飛機(jī)的正常使用，從而可延長飛機(jī)的使用壽命，保證飛機(jī)的使用性能。因此，保證飛機(jī)零件、部件生產(chǎn)和使用的互換性，對飛機(jī)的制造和使用都有重要意義。但是，飛機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)和形狀都很復(fù)雜，并且零件的數(shù)量多、尺寸大、剛性小，容易產(chǎn)生變形；在飛機(jī)制造過程中工藝流程長，所用工藝裝備的種類和數(shù)量繁多，產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)多。因此，影響互換、協(xié)調(diào)的因素很多。然而，用戶日益要求提高產(chǎn)品的使用性能，制造中又要保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)件具有協(xié)調(diào)和互換的高度準(zhǔn)確性。長期以來保證互換、協(xié)調(diào)就成為飛機(jī)制造中的難點，也是飛機(jī)制造技術(shù)不同于—般機(jī)械制造技術(shù)的重要之處，這正是飛機(jī)制造技術(shù)的特點。因此，飛機(jī)制造的工程技術(shù)人員—直苦苦尋求提高飛機(jī)制造準(zhǔn)確度的各種方法和途徑。直到近幾年來計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)字化技術(shù)的全面應(yīng)用，飛機(jī)制造技術(shù)中的互換協(xié)調(diào)問題才得到較好的解決。特別是波音公司在研制波音777和波音737-700飛機(jī)過程中，采用了全數(shù)字化技術(shù)，不僅提高了飛機(jī)性能，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且大幅度地縮短了飛機(jī)的研制周期，降低了飛機(jī)制造成本，最大限度地滿足了客戶的要求。從保證飛機(jī)產(chǎn)品幾何準(zhǔn)確度的角度來看，產(chǎn)品的制造過程乃是將產(chǎn)品圖樣上的理論尺寸以最小的誤差傳遞到產(chǎn)品上去的過程。在采用傳統(tǒng)的飛機(jī)制造模式來制造薄壁結(jié)構(gòu)的飛機(jī)時，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的特點，大部分的結(jié)構(gòu)零件，特別是與外形有關(guān)的零件，多為尺寸大、剛性小、形狀和配合關(guān)系復(fù)雜、容易變形的鈑金零件和型材零件。這些零件不能用—般的機(jī)械加工方法來制造，而是利用大量標(biāo)準(zhǔn)和專用的工藝裝備來制造。這些工藝裝備能以實物模擬量體現(xiàn)產(chǎn)品的尺寸和形狀。在將這些零件裝配成組合件和部件時，其裝配準(zhǔn)確度和互換性的保證方法，也不能像一般機(jī)械產(chǎn)品那樣靠零件的制造準(zhǔn)確度本身來保證，而必須要以上述裝配工藝裝備來保證。因此，要保證飛機(jī)的制造準(zhǔn)確度以及生產(chǎn)中的協(xié)調(diào)性和互換性，首先必須保證各類生產(chǎn)工藝裝備的制造準(zhǔn)確度和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。工藝裝備不僅是制造產(chǎn)品的手段，而且是保證產(chǎn)品裝配協(xié)調(diào)和互換的依據(jù)。在飛機(jī)制造中，將產(chǎn)品理論尺寸傳遞到工藝裝備上去往往要經(jīng)過很多傳遞環(huán)節(jié)和多次反復(fù)的移形過程。因此，保證各類成套工藝裝備間的協(xié)調(diào)性，就成為飛機(jī)制造中的突出問題。在制定產(chǎn)品的裝配和協(xié)凋方案時，要十分注意選擇合理的、能保證各類工藝裝備協(xié)調(diào)的尺寸傳遞體系（通常稱之為協(xié)調(diào)路線）。工藝裝備的協(xié)調(diào)路線是，根據(jù)所采用的尺寸傳遞體系說明，由產(chǎn)品圖紙通過實物模擬量（模線、樣板、標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備）或數(shù)字信息（產(chǎn)品幾何數(shù)學(xué)模型等），將機(jī)體上某—配合或?qū)硬课恢幸粋€或一組協(xié)調(diào)的尺寸和形狀，傳遞到有關(guān)工藝裝備上去的傳遞環(huán)節(jié)、傳遞關(guān)系和傳遞流程圖。（3）典型協(xié)調(diào)原則的特點及其應(yīng)用無論是采用—般機(jī)器制造中的公差配合制度，還是采用模線樣板方法作為飛機(jī)制造中保證互換性的方法，產(chǎn)品互換性的基礎(chǔ)都是保證生產(chǎn)準(zhǔn)確度、制造準(zhǔn)確度和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。我們知道，制造任何—種零件，其幾何形狀和尺寸的形成—般都是根據(jù)圖紙所確定的理論形狀和尺寸，在生產(chǎn)中通過一定的量具、工藝裝備（夾具、模具等）或機(jī)床而獲得的。在這—過程中，首先需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的尺度和量具，制造出生產(chǎn)過程中使用的各種測量工具或儀器；然后用它們制造各種工藝裝備；最后通過工藝裝備或機(jī)床來加工出工件的形狀和尺寸。由此可見，整個生產(chǎn)過程是尺寸的傳遞過程。顯然，要使兩個相互配合零件的同名尺寸相互協(xié)調(diào)，它們的尺寸傳遞過程之間就必然存在—定的聯(lián)系。如圖2-1所示，零件A和B是要相互協(xié)調(diào)的。假定和是協(xié)調(diào)尺寸，則它們的形成經(jīng)過許多次尺寸傳遞，其中有的是兩個尺寸公共的環(huán)節(jié)，有的是兩個尺寸各自的環(huán)節(jié)。后者將產(chǎn)生兩個尺寸協(xié)調(diào)誤差。圖2-1尺寸L的制造與協(xié)調(diào)路線可以用一個聯(lián)系因數(shù)K來表示兩個零件在尺寸傳遞過程中的聯(lián)系緊密程度，即式中：——尺寸傳遞中公共環(huán)節(jié)的數(shù)量；、——零件A、B尺寸傳遞中各自環(huán)節(jié)的數(shù)量。若=l，則兩個零件在尺寸傳遞中只有一個公共環(huán)節(jié)。此時K值最小，相當(dāng)于兩個零件各自獨(dú)立制造。隨著m值的增大，K值亦增大，兩個零件有關(guān)尺寸的聯(lián)系愈加密切。若==1，則此時K值最大，這表明兩個零件相當(dāng)于修配制造，協(xié)調(diào)性最佳。基于這—原理，在生產(chǎn)中有3種不同原則和兩個尺寸協(xié)調(diào)的過程，也即3種尺寸傳遞的過程：獨(dú)立制造原則、相互聯(lián)系原則和相互修配(或補(bǔ)償)原則。1）零件按獨(dú)立制造的原則進(jìn)行協(xié)調(diào)這種協(xié)調(diào)原則傳遞尺寸的過程如圖2-2所示。它是以標(biāo)準(zhǔn)尺上所定的原始尺寸來開始尺寸傳遞的。對于和，原始尺寸是它們發(fā)生聯(lián)系的環(huán)節(jié)，被稱為公共環(huán)節(jié)。在這里，尺寸傳遞過程中只有一個公共環(huán)節(jié)，以后的各個環(huán)節(jié)都是單獨(dú)進(jìn)行的，所以，稱它為獨(dú)立制造原則。此時，制造誤差的方程式可以寫成下列形式：式中：——原始尺寸的誤差；——零件A尺寸傳遞中的第個環(huán)節(jié)的誤差；——零件B尺寸傳遞中的第個環(huán)節(jié)的誤差：、——分別為零件A、B尺寸鏈的環(huán)節(jié)總數(shù)量。因此，零件A和B尺寸的協(xié)調(diào)誤差可表示為協(xié)調(diào)誤差帶公式為由此得出—個重要結(jié)論：對于相互配合的零件，當(dāng)按獨(dú)立制造原則對其進(jìn)行協(xié)調(diào)時，協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度實際上要低于各個零件本身的制造準(zhǔn)確度。(a)尺寸傳遞原理(b)尺寸傳遞誤差分配圖2-2按獨(dú)立制造原則傳遞尺寸的過程現(xiàn)以圖2-3所示的口蓋與蒙皮的協(xié)調(diào)為例，討論這種協(xié)調(diào)原則的應(yīng)用。對口蓋與蒙皮開口之間的間隙要求比較小，而且要均勻。但是，口蓋直徑的偏差即使是幾毫米，且在使用上并不造成任何困難，也不會對飛機(jī)性能有任何影響。由此可見，對兩個零件協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的要求比每個零件制造準(zhǔn)確度的要求要高。但是，按照獨(dú)立制造原則，分別制造口蓋和蒙皮，如圖2-4所示。其過程是：根據(jù)口蓋和蒙皮開口的設(shè)計尺寸，通過測量工具分別制造口蓋和蒙皮開口的樣板；然后按照口蓋的樣板制造口蓋的沖模，用沖模沖制口蓋零件；同時，根據(jù)蒙皮開口的樣板在蒙皮不開口。當(dāng)采用這種方法時，為了保證兩個零件有比較高的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，要求各個樣板和模具等應(yīng)具有更高的制造準(zhǔn)確度。l-設(shè)計圖紙與尺寸；2-口蓋樣板；3-口蓋沖模；1-蒙皮；2-門蓋4-口蓋；5-蒙皮開口樣板；6-蒙皮：7-口蓋與蒙皮圖2-3蒙皮與口蓋協(xié)調(diào)圖2-4按獨(dú)立制造原則制造口蓋與蒙皮2）零件按相互聯(lián)系制造的原則進(jìn)行協(xié)調(diào)按相互聯(lián)系原則傳遞尺寸的過程如圖2-5所示。當(dāng)零件按相互聯(lián)系制造原則進(jìn)行協(xié)調(diào)時，零件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度只取決于各零件尺寸單獨(dú)傳遞的那些環(huán)節(jié)，而尺寸傳遞過程中公共環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度，并不影響零件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。此時，制造誤差的方程式可寫成下列形式：(a)尺寸傳遞原理(b)尺寸傳遞誤差分配圖2-5按相互聯(lián)系制造原則傳遞尺寸的過程式中—m個公共環(huán)節(jié)中第個環(huán)節(jié)的誤差：—零件A尺寸傳遞過程中單獨(dú)有的第個環(huán)節(jié)的誤差：——零件B尺寸傳遞過程中單獨(dú)有的第個環(huán)節(jié)的誤差。因此，零件A和B尺寸的協(xié)調(diào)誤差?？杀硎緸閰f(xié)凋誤差帶的基本公式為從這里又得出一個重要結(jié)論：如果其他條件相同，那么當(dāng)采用獨(dú)立制造和相互聯(lián)系制造兩種不同的協(xié)調(diào)原則時，即使零件制造的準(zhǔn)確度相同，得到的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度也不同。按相互聯(lián)系制造原則能得到更高的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。而且，在尺寸傳遞過程中，公共環(huán)節(jié)數(shù)量愈多，協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度也就愈高?，F(xiàn)仍以前面列舉的口蓋與蒙皮協(xié)調(diào)為例來說明這種協(xié)調(diào)過程，如圖2-6所示。首先通過測量具按圖紙上的設(shè)計尺寸加工出口蓋樣板。這塊樣板就作為加工口蓋和蒙皮的共同標(biāo)準(zhǔn)，即按樣板加工口蓋，按樣板在蒙皮上制出孔。此時，口蓋樣板加工的準(zhǔn)確度只影響零件的制造準(zhǔn)確度，而不影響零件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。3）按相互修配原則進(jìn)行協(xié)調(diào)按相互修配原則傳遞尺寸的過程如圖2-7所示，它的聯(lián)系系數(shù)K最大。在一般情況下，按這種協(xié)調(diào)原則比按相互聯(lián)系制造原則能夠達(dá)到更高的協(xié)凋準(zhǔn)確度。此時，制造誤差的方程式也可寫成下列形式：式中：—零件A尺寸傳遞給零件B的環(huán)1-設(shè)計圖紙與尺寸；2-樣板；3一口蓋沖模；節(jié)誤差。4-口蓋；5-蒙皮開口；6-蒙皮；7-口蓋與蒙皮因此，零件A和B的協(xié)調(diào)誤差。可表示圖2-6按相互聯(lián)系原則制造口蓋與蒙皮為（a）尺寸傳遞原理（b）尺寸傳遞誤差分配圖2-7按相互修配原則協(xié)調(diào)兩個零件尺寸協(xié)調(diào)誤差帶基本公式為由此可以得出另—個結(jié)論：當(dāng)采用相互修配原則進(jìn)行協(xié)調(diào)時，協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度僅決定于將零件A的尺寸傳遞給零件B這一環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度。再以前面所舉的口蓋和蒙皮為例，說明相互修配原則的應(yīng)用。如圖2-8所示，根據(jù)口蓋的設(shè)計尺寸制造口蓋樣板，按樣板加工沖模，由沖模制造口蓋，然后，按口蓋零件加工蒙皮上的開口；或者先按口蓋樣板加工蒙皮上的開口，再按開口的實際形狀加工口蓋。采用這種方法可以保證較高的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。但是應(yīng)當(dāng)指出，相互修配的零件不能互換。4）三種尺寸傳遞原則的應(yīng)用上面討論了三種不同的協(xié)調(diào)原則（或尺寸傳遞體系）的基本原理和特點，現(xiàn)在則介紹它們在飛機(jī)制造中的應(yīng)用。①根據(jù)飛機(jī)構(gòu)造和制造的特點，對于與氣動外形有關(guān)的零件，要達(dá)到較高的制造準(zhǔn)確度比較困難，或者在經(jīng)濟(jì)上不合理。但是，為了保證互換，首先必須保證協(xié)凋準(zhǔn)確度。實際上，在飛機(jī)生產(chǎn)中出現(xiàn)的大量問題是協(xié)調(diào)方面的問題。若采用獨(dú)立制造原則，為了達(dá)到協(xié)凋準(zhǔn)確度的要求，就必須對零件的制造準(zhǔn)確度提出更高的要求。這—點用目前常規(guī)的制造方法是難1-設(shè)計圖紙尺寸；2-口蓋樣板；3-口蓋沖模；以做到的。4-口蓋：5-蒙皮；6-口蓋與蒙皮②對形狀復(fù)雜的零件采用相互聯(lián)系制造原則。圖2-8按相互修配原則制造口蓋與蒙皮在制造過程中，將那些技術(shù)難度大、制造準(zhǔn)確度不可能達(dá)到很高的環(huán)節(jié)，作為尺寸傳遞的公共環(huán)節(jié)，這樣就能顯著地提高零件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。由于飛機(jī)構(gòu)造上的特點，采用這種原則來保證協(xié)調(diào)具有特別重要的現(xiàn)實意義。而獨(dú)立制造原則僅適用于那些形狀比較簡單的零件，例如起落架、操縱系統(tǒng)等機(jī)械加工類零件。③采用獨(dú)立制造原則便于組織生產(chǎn)，能夠平行、獨(dú)立地制造零件、組合件或部件以及各種工藝裝備，故擴(kuò)大了制造工作面。這有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備期，也便于開展廣泛的協(xié)作。而當(dāng)采用相互聯(lián)系制造原則時，生產(chǎn)中所用的工藝裝備都必須按一定的協(xié)調(diào)關(guān)系依次制造，顯然使生產(chǎn)準(zhǔn)備期拖長。④按相互修配原則進(jìn)行協(xié)調(diào)，雖然能夠保證零件之間有很好的協(xié)凋性，但不能滿足零件互換性的要求。而且修配勞動量大，裝配周期長。只有當(dāng)其他協(xié)調(diào)原則在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都不合理，而且不要求零件具有互換性時，才采用這一協(xié)調(diào)原則。一般在機(jī)成批生產(chǎn)中都盡量少用該協(xié)調(diào)原則，而在飛機(jī)試制中應(yīng)用較多。計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造技術(shù)的迅速發(fā)展，即數(shù)字化產(chǎn)品定義的逐步推廣，為在飛機(jī)制造中廣泛采用獨(dú)立制造原則創(chuàng)造了條件。飛機(jī)的外形可以通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型采準(zhǔn)確地加以描述，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的幾何形狀和尺寸也可以準(zhǔn)確地存儲在計算機(jī)內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的幾何信息就直接傳遞給計算機(jī)繪圖設(shè)備和數(shù)控加工設(shè)備，以輸出圖形和進(jìn)行加工。這樣，機(jī)械加工零件、成形模具以及與外形有關(guān)的工藝定位件等工藝裝備，可以達(dá)到很高的制造準(zhǔn)確度。這不但保證了協(xié)調(diào)要求，還可能提高協(xié)凋準(zhǔn)確度。因此，隨著計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造技術(shù)應(yīng)用的深入，飛機(jī)產(chǎn)品的全數(shù)字化定義有利于在飛機(jī)制造中實現(xiàn)獨(dú)立制造原則以及實施并行工程，這是飛機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展方向。（4）工藝補(bǔ)償與設(shè)計補(bǔ)償飛機(jī)生產(chǎn)過程中，由于零件數(shù)量大、幾何形狀復(fù)雜和精度要求高，生產(chǎn)中常常會發(fā)生不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。在這里，要強(qiáng)調(diào)指出的是：保證產(chǎn)品之間很好的協(xié)調(diào)，并達(dá)到互換要求，決不僅僅是制造部門的事，設(shè)計者具有豐富的產(chǎn)品設(shè)計知識，綜合的考慮以及對實際情況的掌握，往往能達(dá)到事半功倍的效果。由于“補(bǔ)償”協(xié)調(diào)的原則是一個零件按尺寸制造，而另一個相配零件則按第一個零件實際尺寸去“配”。那么在生產(chǎn)中，例如一塊剛度很大的蒙皮與另一個剛度也較大的框、肋零件相配，并用鉚釘連接，當(dāng)二者形狀尺寸不協(xié)調(diào)時產(chǎn)生間隙，在生產(chǎn)上允許加“墊”，以滿足裝配要求。這種方法，設(shè)計中有規(guī)定，而在工藝過程中根據(jù)實際情況采取的補(bǔ)償措施，常稱之為工藝補(bǔ)償。例如由厚度0.05～0.1mm金屬箔(帶)用膠粘劑粘合而成的“工藝厚度補(bǔ)償墊片”(又稱可剝墊片。根據(jù)需要它可以任意撕剝成一定的形狀和不等的厚度。它用于補(bǔ)償由于協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜和零件加工過程中的累積誤差，而出現(xiàn)在裝配連接處的間隙。以波音707為例，該機(jī)采用各種規(guī)格的可剝墊片，其額定面積達(dá)，其中鋁可剝墊片占95％，其余為不銹鋼和銅可剝墊片。(a)機(jī)身與發(fā)動機(jī)連接示意圖1-主接頭（球面襯套）；2-輔助接頭（有可調(diào)螺桿）(b)機(jī)翼與襟翼連接示意圖(c)前后機(jī)身對接接頭的補(bǔ)償方式圖2-9設(shè)計補(bǔ)償示例工藝補(bǔ)償方法中更多的是在工件上某些配合部位(如接頭孔等)預(yù)留余量，在裝配過程中用補(bǔ)充加工的方法，消除制造過程中積累的誤差，從而達(dá)到技術(shù)要求規(guī)定的準(zhǔn)確度。對無互換要求的部位，大多在裝配過程中利用相互修配的方法；對要求互換的構(gòu)件或部件，則應(yīng)在完成裝配工作以后，分別單獨(dú)地在專用設(shè)備上進(jìn)行“精加工”。有時在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，考慮到保證互換協(xié)調(diào)的要求，在不影響設(shè)計使用要求前提廠，從結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取相應(yīng)措施，保證兩個相配合零件中的一個可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)相配合尺寸，滿足協(xié)調(diào)要求，這在一般工業(yè)產(chǎn)品及飛機(jī)結(jié)構(gòu)中都應(yīng)用得很多，如圖2-9所示，稱之為設(shè)計補(bǔ)償。在飛機(jī)設(shè)計過程中，有一些補(bǔ)償件的設(shè)計是設(shè)計員必須考慮到的，沒有它飛機(jī)就不能正常工作。如直升機(jī)上傳動系統(tǒng)的萬向接頭與軸向補(bǔ)償器；而另一些是為了簡化裝配與安裝工作，在適當(dāng)?shù)牟课徊捎醚a(bǔ)償件。但無論是主動采取設(shè)計補(bǔ)償，或是允許在生產(chǎn)過程中在允許范圍內(nèi)進(jìn)行工藝補(bǔ)償，往往都能大大簡化協(xié)調(diào)工藝裝備，保證產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然這些補(bǔ)償可能增加一些飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，這就需要設(shè)計者有較豐富的知識，作全面衡量和周密的設(shè)計。2.3飛機(jī)制造互換協(xié)調(diào)方法2.3.1模線樣板工作法（1）模線樣板工作法的實質(zhì)根據(jù)前述，飛機(jī)理論外形由復(fù)雜曲面構(gòu)成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個部件協(xié)凋要求高，因此采用與一般機(jī)械制造不相同的保證互換、協(xié)凋方法，即模線樣板工作法。模線樣板工作法的原理是按相互聯(lián)系制造的原則確立的。其原理是：首先根據(jù)飛機(jī)設(shè)計圖紙將飛機(jī)部件及組合件的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，按1：l的尺寸在金屬圖板或聚酯薄膜上畫出，稱之為模線。在生產(chǎn)中，模線即作為飛機(jī)外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀的原始依據(jù)。由于飛機(jī)外形復(fù)雜，這一過程的繪制準(zhǔn)確度雖經(jīng)很大努力還是很低的，人們即將它作為協(xié)調(diào)過程的公共環(huán)節(jié)。然后根據(jù)模線制出代表工件真實形狀的平面型剛性量具，這種不帶刻度的剛性量具稱之為樣板。在生產(chǎn)中樣板是制造各種零件和工藝裝備的制造依據(jù)和檢驗依據(jù)。在實際生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，模線和樣板的設(shè)計和制造的工作量是很大的。例如某型殲擊機(jī)模線圖板面積663㎡，其中模線繪制周期約九個月。樣板約兩萬塊，制造周期為七個月，僅模線繪制與樣板制造總周期長達(dá)13個月。而應(yīng)用計算機(jī)輔助外形設(shè)計，應(yīng)用數(shù)控繪圖機(jī)繪制模線，提高了飛機(jī)外形協(xié)調(diào)精度，縮短了模線繪制周期，減少了手工繪制模線工作量。（2）模線模線可分為：理論模線、構(gòu)造模線；還有運(yùn)動模線、縮比模線和立體模線。1）理論模線控制飛機(jī)各個部件理論外形的模線稱為理論模線。理論模線是畫在噴有面漆或經(jīng)過打磨的聚酯薄膜上的1：1的飛機(jī)理論圖。理論模線繪制內(nèi)容有飛機(jī)部件的設(shè)計基準(zhǔn)（飛機(jī)的各種軸線、基準(zhǔn)線）和飛機(jī)各個部件切面的理論外形線。理論模線的作用是：協(xié)調(diào)飛機(jī)部件各個切面及縱向外形，保證部件縱、橫向外形都光滑流線；為制造外形檢驗樣板(簡稱“外檢”)提供制造依據(jù)；為制造裝配夾具用的夾具樣板提供制造依據(jù)。由于飛機(jī)的理論外形是設(shè)計要求的氣動力外形，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸都是以理論外形為基準(zhǔn)的，因此，飛機(jī)的幾何形狀和尺寸的確定首先應(yīng)從理論外形開始，即首先繪制理論模線。理論模線繪制完畢才能繪制構(gòu)造模線，構(gòu)造模線是制造生產(chǎn)樣板的依據(jù)。因此，只有繪制構(gòu)造模線才能制造生產(chǎn)樣板。生產(chǎn)樣板是制造各類零件（與外形有關(guān)的零件）和裝配用工藝裝備的制造依據(jù)和檢驗依據(jù)。最后生產(chǎn)出飛機(jī)的各個部件及整架飛機(jī)。由此可以看出，飛機(jī)的制造環(huán)節(jié)很多，每個環(huán)節(jié)均帶來—定的制造誤差，為了保證飛機(jī)最后的理論外形的準(zhǔn)確度要求，必須嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)的誤差，減少累積誤差。為此，在理論模線繪制過程中，要保證模線的基準(zhǔn)線、軸線和理論外形線相對理論數(shù)據(jù)的誤差不超過±0.1mm。線條粗細(xì)為0.1~0.2mm之間，縱橫切面交點誤差應(yīng)在0.1～0.2mm以內(nèi)，同一條曲線不允許重復(fù)繪制，對稱的外形僅繪制一半。生產(chǎn)上需要重復(fù)的線條和對稱的外形都是通過樣板移形和樣板加工來實現(xiàn)的。理論模線一般按部件分別繪制。圖2-10所示為直母線部件（機(jī)翼）的綜合切面模線和平面模線的示意圖。這類部件外形的共同點是：各翼肋切面在同一百分比弦長上的外形點連線呈一條直線，故根據(jù)基準(zhǔn)切面翼型及對應(yīng)的百分模線可求取中間切面翼型，亦可用解析法、幾何作圖法求取中間切面翼型。見圖2-11。圖2-10機(jī)冀理論模線示意圖圖2-11求中間冀肋剖面數(shù)據(jù)的解析法(a)機(jī)翼綜合切面模線；(b)機(jī)冀梁切面模線；(c)機(jī)翼平面模線-翼展全長；-某中間肋到翼根距離理論模線又可分為綜合切面模線與平面模線。綜合切面模線是將部件橫切面外形按同基準(zhǔn)繪制在同一個平面上稱之為綜合切面。而平面模線則是主要繪制部件的縱向外形曲線。綜合切面模線與平面模線的作用是控制部件的理論外形，對部件的縱橫切面進(jìn)行交點協(xié)調(diào)，保證部件外形光滑流線，同時為繪制構(gòu)造模線提供外形依據(jù)。在模線繪制過程中，應(yīng)根據(jù)飛機(jī)外形特點和協(xié)調(diào)要求，注意節(jié)省模線圖板面積及模線繪制工作量。例如機(jī)翼大梁、縱向為直線的長桁等，這類模線沒有必要繪制。雙曲面外形部件（如機(jī)身、發(fā)動機(jī)短艙等）的理論模線繪制方法有：平切面法；射線法；圓弧作圖法和二次曲線法等。平切面法是根據(jù)投影幾何原理繪制的，它是選用平行于三個互相垂直的坐標(biāo)面的一系列平面水分割部件，但是用這種方法繪制理論模線所選取的切面軸線與部件的結(jié)構(gòu)軸線往往不相重合，不能有效控制飛機(jī)部件理論外形。因此，平切面法實際應(yīng)用很少。射線法是沿部件結(jié)構(gòu)軸線選取射線，因此，它能有效的控制部件的理論外形。圓弧作圖法在繪制飛機(jī)部件理論模線時常常被采用，例如強(qiáng)-五型及初教-六型機(jī)的機(jī)身部件就是采用四圓弧作圖法來繪制理論模線的。圖2-12所示為平切面法原理圖。圖2-13為平切面法理論模線的示意圖。理論模線繪制是一個復(fù)雜的、反復(fù)協(xié)調(diào)的過程。它要完整的、精確的控制部件的理論外形，保證部件理論外形的縱、橫向的交點協(xié)調(diào)、流線光滑。直到部件的縱、橫向外形都是光滑流線．相應(yīng)的交點尺寸控制在嚴(yán)格公差之內(nèi)。部件外形的光滑流線通常是用目測法，即用眼觀察曲線的光滑性。當(dāng)縱向曲線比較平坦，難以正確判斷曲線是否光滑時，可應(yīng)用縱向尺寸按比例壓縮，橫向尺寸不變，繪出縱向曲線，這樣可以容易發(fā)現(xiàn)平時不易發(fā)現(xiàn)的不光滑的部位。圖2-12平切面法原理圖2-13平切面法理論模線示意圖理論模線繪制的質(zhì)量好壞直接影響飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，為了確保飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格的繪制公差，通常在0.1～0.2mm之間選取。由此可見，理論模線繪制是一個勞動量很大、質(zhì)量要求很高和反復(fù)協(xié)凋的過程。隨著對飛機(jī)外形準(zhǔn)確度要求的日益提高，用手工繪制理論模線的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需要。人們力求用數(shù)學(xué)解析方法來描述飛機(jī)復(fù)雜外形，以往由于計算公式復(fù)雜，計算量很大，難以實現(xiàn)，僅使用到二次曲線法。隨著電子計算機(jī)的廣泛采用，相應(yīng)出現(xiàn)描述飛機(jī)外形曲線和曲面的“三次樣條”、“B樣條”、“孔斯(Coons)曲面”、“NURBS”等數(shù)學(xué)方法。借助計算機(jī)來處理數(shù)據(jù)和數(shù)值運(yùn)算，大大簡化了飛機(jī)外形協(xié)調(diào)工作。數(shù)控繪圖機(jī)提高了模線繪制精度和繪制速度，使同一條曲線不能重復(fù)繪制的規(guī)定失去意義，借助數(shù)控繪圖機(jī)對相同曲線可以任意重復(fù)繪制，因繪圖機(jī)有較高的重復(fù)精度。2）構(gòu)造模線圖2-14外形檢驗樣板示例圖2-15飛機(jī)零件之間協(xié)調(diào)原理和協(xié)調(diào)路線構(gòu)造模線是飛機(jī)部件某個切面1：1的結(jié)構(gòu)裝配圖。構(gòu)造模線繪制在帶有部件某個切面的外形檢驗樣板上（簡稱外檢），如圖2-14所示。構(gòu)造模線也可繪制在不加工出部件切面外形的金屬圖板上，稱為檢驗圖板。通常沿框、肋切面的結(jié)構(gòu)，均繪制“外檢”，非結(jié)構(gòu)切面上的一些結(jié)構(gòu)，均繪制在檢驗圖板上。構(gòu)造模線繪制內(nèi)容有：設(shè)計基準(zhǔn)線及該切面上全部零件的位置和幾何形狀。構(gòu)造模線的作用是：協(xié)調(diào)繪制切面上全部零件的尺寸和形狀、為該切面零件的生產(chǎn)樣板提供制造依據(jù)，以保證有關(guān)該切面的成套工藝裝備之間的協(xié)調(diào)，其協(xié)調(diào)原理和路線如圖2-15所示。飛機(jī)部件的構(gòu)造模線與一般設(shè)計員所畫的結(jié)構(gòu)圖紙不同，構(gòu)造模線是按1：1的尺寸準(zhǔn)確畫出的，因此構(gòu)造模線上面是不標(biāo)注任何尺寸，并且零件的形狀均不取剖面圖，而是通過各種標(biāo)記、符號來表示，如翼肋的彎邊高度及彎邊圓角、彎邊斜角、減輕孔和加強(qiáng)埂的形狀等。為了協(xié)調(diào)切面內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同一個切面內(nèi)的結(jié)構(gòu)零件不允許分別繪制，這樣便于發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。手工繪制構(gòu)造模線的工作量大、周期長、準(zhǔn)確度低，其模線繪制公差一般為±0.15～±0.20mm。在檢驗理論模線和構(gòu)造模線的繪制準(zhǔn)確度時，對劃在模線圖板（或外形檢驗樣板）上的外形輪廓線的幾何尺寸，是借助分辨率為0.1mm，而估計讀數(shù)為0.05mm的刻度放大鏡和模線檢驗尺（或讀數(shù)準(zhǔn)確到0.02mm的游標(biāo)卡尺）進(jìn)行檢驗的。此外，模線還有用于協(xié)調(diào)操縱系統(tǒng)的運(yùn)動模線；用于制作吹風(fēng)模型的縮比模線：繪制在標(biāo)準(zhǔn)樣件上的立體模線。3）樣板在飛機(jī)制造過程中，樣板是零件、組合件的制造依據(jù)和檢驗依據(jù)。它起著圖紙和量具的雙重作用。因此，樣板是飛機(jī)制造中的特種圖紙，是無刻度的專用量具。由于飛機(jī)零件數(shù)量多、幾何形狀復(fù)雜，當(dāng)采用模線樣板工作法成批生產(chǎn)飛機(jī)時，所需各類樣板總數(shù)多達(dá)數(shù)萬塊之多，例如生產(chǎn)殲擊機(jī)所用的樣板—般約有3萬塊，重型飛機(jī)可達(dá)4～6萬塊。飛機(jī)生產(chǎn)過程中所用的樣板品種很多，但根據(jù)它們的性質(zhì)和用途可以分為基本樣板和生產(chǎn)樣板兩大類?；緲影鍖儆诨緲影宓挠型庑螜z驗樣板和構(gòu)造圖板兩種。在飛機(jī)制造工廠中，外形檢驗樣板（外檢）僅能制造一套。通常樣板正面漆成白色，供繪制構(gòu)造模線，樣板背面漆成紅色或黑色，保存在模線樣板車間，作為生產(chǎn)樣板的制造和檢驗依據(jù)。生產(chǎn)樣板生產(chǎn)樣板足零件的制造依據(jù)和檢驗依據(jù)，生產(chǎn)樣板用來制造零件成形模具或是直接制造零件和檢驗零件。根據(jù)制造要求，生產(chǎn)樣板不僅帶有零件外廓幾何形狀，樣板還刻有必要的標(biāo)記線、基準(zhǔn)線、定位線、斜角值，樣板上還鉆有各種工藝孔，例如銷釘孔、導(dǎo)孔、裝配孔、基準(zhǔn)孔、安裝孔等。生產(chǎn)樣板的品種有：外形樣板、毛料樣板、展開樣板、切面樣板、夾具樣板、切割鉆孔樣板等。外形樣板如圖2-16所示，常用于制造框、肋類零件。這類零件特點是，基本為平面帶有簡單彎邊的零件。外形樣板帶有零件外形，樣板上刻有彎邊標(biāo)記、斜角值、工藝孔等組成零件的立體形狀。圖2-16外形樣板及其應(yīng)用示例圖2-17框肋類零件協(xié)調(diào)過程圖2-18切割鉆孔樣板圖2-17所示為框、肋零件成形的協(xié)調(diào)路線。它包括：外形樣板、展開樣板（或毛料樣板）。由圖2-17可以看出：按照外檢或構(gòu)造圖板制造外形樣板，再按照外形樣板制造展開樣板和零件成形模具，依照展開樣板加工零件成形用毛料，零件毛料在成形模具上成形符合要求的零件。展開樣板是依照外形樣板和彎邊展開尺寸制造的。展開樣板用來加工零件成形毛料。通常按照展開樣板下料成形的零件，成形后不再經(jīng)過銼修就可以直接參加裝配。切面樣板立體曲面零件常用成套切面樣板制造模胎，然后再按模胎成形立體曲面零件。每個切面位置的切面樣板共有四個品種，即：切面外形（簡稱切外）、切而內(nèi)形（簡稱切內(nèi)）、反切面外形（簡稱反切外），反切面內(nèi)形（簡稱反切內(nèi)）。其中反切內(nèi)及切外樣板用來制造零件成形模具，反切外及切內(nèi)樣板用來檢驗零件。切割鉆孔樣板圖2-18所示為立體曲面零件成形后修邊、鉆孔和開缺口用的切割鉆孔樣板。它與—般樣板不同，它是按零件實樣制造的，恰好可以覆蓋在零件表面上方。圖2-18中（a）為切割鉆孔樣板，圖（b）為零件。通常立體曲面零件成形后均留有余量，因此，零件成形后將切割鉆孔樣板覆蓋在零件上部，劃出零件邊緣線，進(jìn)行修剪并按樣板鉆孔、開缺口。2-19組合樣板示例圖2-19所示為組合樣板，它由成套切面樣板構(gòu)成樣板構(gòu)架，成一整體，常用來制造成形用模胎。除上述樣板外還有毛料樣板、夾具樣板、機(jī)械加工樣板。毛料樣板的作用與展開樣板相同，不同之處在于展開樣板按外形樣板及彎邊展開數(shù)據(jù)制造的，而毛料樣板是根據(jù)成形零件展平，經(jīng)過反復(fù)試驗，最后選定一個展開料做為零件成形下料用的毛料樣板。夾具樣板是用來制造裝配夾具。樣板材料通常選用1.5mm冷軋普通碳素鋼板制造。樣板的外形是指零件外形交叉線處的外形，而不是零件的投影外形。如圖2-20所示，圖中（ａ）為開斜角零件，（ｂ）為閉斜角零件，（ｃ）為“Z”形零件，這類零件需用兩塊樣板組成。1-外形樣板；2-零件；3-內(nèi)形樣板樣板在制造與使用過程中必圖2-20零件與樣板外形的確定須嚴(yán)格檢驗，這對樣板之間的協(xié)調(diào)有很重要的意義，只有在保證樣板本身的協(xié)凋基礎(chǔ)上，才能保證工藝裝備之間的協(xié)凋。2.3.2模線樣板—標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)模線樣板—標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)是一種適于成批生產(chǎn)小型飛機(jī)的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。它的原始依據(jù)是模線樣板。根據(jù)樣板來制造安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件，通過安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件來制造裝配型架。也可以直接用樣板安裝一些平面組合件的裝配夾具。安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件可以造成組合式的、分別用于制造各有關(guān)工件的裝配夾具。也可以單獨(dú)制造組合件標(biāo)準(zhǔn)樣件，但須經(jīng)過部件反標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)。零件生產(chǎn)工藝裝備的制造依據(jù)隨零件形狀的類型而異。對于平面彎曲零件或單曲度的零件和板件，它們的形狀和尺寸是通過取自理論模線和結(jié)構(gòu)模線成套生產(chǎn)樣板采協(xié)調(diào)前，并用這些樣板來制造與檢驗零件和工藝裝備(如成形?；蛐吞?。如果用平面形狀樣板來確定空間表面形狀，則其特點是不能連續(xù)地確定整個表面。切面樣板的外形是連續(xù)的，而用其構(gòu)成的空間表面則是不連續(xù)的。因此，無論是平面樣板的位置誤差，還是在給定切面之間用手工方法進(jìn)行的光滑過渡加工，都將導(dǎo)致產(chǎn)生空間表面形狀的附加誤差。如果采用空間立體的協(xié)調(diào)依據(jù)，則其協(xié)調(diào)過程的特點是可連續(xù)地確定空間形狀。這種協(xié)調(diào)依據(jù)保證了具有復(fù)雜曲面外形的飛機(jī)零件之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。因此，對于雙曲度零件：則通過切面樣板制造的外形標(biāo)準(zhǔn)樣件來協(xié)調(diào)。這類零件的成形模具（例如制造蒙皮的拉伸模）是經(jīng)過由外形樣件制造的過渡模而翻制成的。由于引用了外形標(biāo)準(zhǔn)樣件，從而解決了用平麗樣板無法解決的復(fù)雜空間表面外形的協(xié)調(diào)問題。這不僅保證了零件工藝裝備之間的協(xié)調(diào)，還保證了零件工藝裝備與裝配工藝裝備之間的協(xié)調(diào)。圖2-21模線樣板-標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)原理圖圖2-21所示為模線樣板—標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)原理圖。該協(xié)調(diào)系統(tǒng)有以下特點：對復(fù)雜型面使用外形標(biāo)準(zhǔn)樣件來協(xié)調(diào)，這提高了零件的協(xié)調(diào)性；在生產(chǎn)中出現(xiàn)不協(xié)調(diào)問題時，檢查方便、直觀。但是，制造標(biāo)準(zhǔn)樣件的周期長，技術(shù)要求高，所需費(fèi)用多。例如，我國20世紀(jì)60年代初的殲-6全機(jī)標(biāo)準(zhǔn)樣件的制造費(fèi)用當(dāng)時為3000萬元，現(xiàn)在制造這種樣件可能需要幾億元。而對于大、中型飛機(jī)，制造標(biāo)準(zhǔn)樣件還存在種種問題。因此，現(xiàn)在這個協(xié)調(diào)路線已不適用。2.3.3模線樣板—局部標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)模線樣板—局部標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)是當(dāng)前飛機(jī)生產(chǎn)中常用的一種協(xié)調(diào)系統(tǒng)。它采用型架裝配機(jī)、劃線鉆孔臺和光學(xué)儀器等通用工具，并附加平面樣板和局部標(biāo)準(zhǔn)樣件作為協(xié)調(diào)全部工藝裝備的依據(jù)。在裝配型架的安裝中，由于使用光學(xué)儀器，進(jìn)而發(fā)展到使用激光準(zhǔn)直儀，大大提高了裝配型架安裝的準(zhǔn)確度。因此，這個協(xié)調(diào)系統(tǒng)雖然不用大尺寸的安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件，而在裝配工藝裝備之間仍然可以獲得較好的協(xié)調(diào)性。圖2-22模線樣板-局部標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)原理圖圖2-22所示為模線樣板—局部標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)原理圖。這個協(xié)調(diào)系統(tǒng)的特點是：省去了全機(jī)安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件，只制造局部的標(biāo)準(zhǔn)樣件。為了保證復(fù)雜型面的協(xié)凋，也只制造局部外形標(biāo)準(zhǔn)樣件。使用通用的工具（例如型架裝配機(jī)、劃線鉆孔臺和光學(xué)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(jù)估計，用激光準(zhǔn)直儀安裝型架比用普通光學(xué)儀器可節(jié)約50％～60％的調(diào)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。由上可見，這種協(xié)調(diào)系統(tǒng)克服了模線樣板一標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)的缺點。因而在國內(nèi)飛機(jī)工廠中被廣泛采用。2.3.4基于數(shù)字樣機(jī)的互換協(xié)調(diào)方法（1）飛機(jī)數(shù)字樣機(jī)數(shù)字樣機(jī)是對產(chǎn)品的真實化、集成化的虛擬仿真，用于工程設(shè)計、干涉檢查、機(jī)構(gòu)仿真、產(chǎn)品拆裝、加工制造和維護(hù)檢測等模擬環(huán)境，要求具備集成化造型、可視化、功能檢測、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理等完整的功能，并為數(shù)據(jù)管理、信息傳遞和決策過程三大領(lǐng)域提供方案。它覆蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計到售后服務(wù)的全生命周期，是支持產(chǎn)品設(shè)計和工作流程控制、信息傳遞與共享、決策制定的公共數(shù)據(jù)平臺。以往，航空制造業(yè)主要依靠物理樣機(jī)來分析、協(xié)調(diào)研制過程中出現(xiàn)的問題，而物理樣機(jī)已成為縮短產(chǎn)品研發(fā)周期的瓶頸?；跀?shù)字樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計/制造技術(shù)的應(yīng)用，協(xié)作者共享模型數(shù)據(jù)，并同時進(jìn)行數(shù)字化預(yù)裝配、CAE分析、工裝設(shè)計、工藝設(shè)計、可制造性分析等各項工作，為并行工程的實施創(chuàng)造了條件，從而大大減少了工程更改和返工，節(jié)省了大量工裝模具和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，實現(xiàn)了飛機(jī)研發(fā)的低成本、高效率。波音777是世界上首架100％數(shù)字化定義的飛機(jī)，其采用了數(shù)字樣機(jī)等新技術(shù)使開發(fā)費(fèi)用和時間縮減50％，設(shè)計更改、返工率減少93％以上，比傳統(tǒng)制造、裝配時出現(xiàn)的問題減少了50％～80％；美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22和JSF也是由于實現(xiàn)了三維數(shù)字化設(shè)計制造一體化與異地設(shè)計制造、異地裝配才使研制周期縮短50％。我國研制的飛豹改進(jìn)型飛機(jī)由于在全機(jī)設(shè)計中應(yīng)用了數(shù)字樣機(jī)技術(shù)而獲得了成功。飛機(jī)數(shù)字樣機(jī)的界定可根據(jù)樣機(jī)的研制進(jìn)程、功能及用途來劃分。通常按照數(shù)字樣機(jī)研制的進(jìn)程分為三級：即一級樣機(jī)（含概念樣機(jī)、方案樣機(jī)）、二級樣機(jī)、三級樣機(jī)；基于功能的數(shù)字樣機(jī)一般分為四類：即結(jié)構(gòu)樣機(jī)、系統(tǒng)樣機(jī)、分區(qū)樣機(jī)、全機(jī)樣機(jī)；而為支持培訓(xùn)、市場營銷等特殊目的所構(gòu)建的數(shù)字樣機(jī)為專用數(shù)字樣機(jī)。（2）數(shù)字化互換協(xié)調(diào)方法如前所述，協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度是指2個飛機(jī)零件、組合件或部件之間相配合部位的實際幾何形狀和尺寸相符合的程度，此種相符合的程度越高，則協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度越高。在飛機(jī)制造中，過去傳統(tǒng)方式采用的是模線樣板局部標(biāo)準(zhǔn)樣件協(xié)調(diào)系統(tǒng)。它采用相互聯(lián)系的制造方法，在制造過程中通過實物的模擬量（模線、樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件）來傳遞產(chǎn)品的形狀和尺寸，以達(dá)到生產(chǎn)工藝裝備之間的協(xié)調(diào)性和零件、裝配件和部件的互換性。這種協(xié)調(diào)系統(tǒng)的主要問題如下：工藝裝備的制造須嚴(yán)格按協(xié)調(diào)路線規(guī)定的先后次序進(jìn)行，平行作業(yè)受到很大制；在模線、樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件和生產(chǎn)工藝裝備制造中，手工勞動量占很大比重，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期很長，制造費(fèi)用很大；尺寸傳遞過程的環(huán)節(jié)多、路線長，每個環(huán)節(jié)的移形誤差大，難以提高產(chǎn)品的制造準(zhǔn)確度。產(chǎn)品的互換協(xié)調(diào)是飛機(jī)制造中最突出的問題，它引起大量返工以及產(chǎn)品質(zhì)量的突出問題，成為影響產(chǎn)品制造周期的主要原因，飛機(jī)裝配過程中應(yīng)用各種先進(jìn)技術(shù)就是要提高零件、組合件或部件之間相配合部位的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，首先需要確定哪些配合部位需要較高的協(xié)凋準(zhǔn)確度，怎樣決定這些配合部位，這涉及到關(guān)鍵特性的概念。關(guān)鍵特性是材料、零部件或過程的特征變化對產(chǎn)品的互換協(xié)調(diào)影響最大的特性。關(guān)鍵特性必須是用計量或計數(shù)數(shù)據(jù)可測量的。根據(jù)關(guān)鍵特性概念制定飛機(jī)關(guān)鍵特性分解樹，是飛機(jī)制造過程中互換協(xié)調(diào)的依據(jù)。例如，在飛機(jī)的總裝配和最后安裝中的對接質(zhì)量（即飛機(jī)的關(guān)鍵特性）應(yīng)保證符合產(chǎn)品的設(shè)計要求，如機(jī)翼的后掠角、上反角和安裝角等。波音公司提出的硬件波動控制就是解決這一問題的系統(tǒng)方法。全機(jī)的裝配關(guān)鍵特性還要進(jìn)一步分解到零部件上。傳統(tǒng)的飛機(jī)制造是利用模線－樣板－標(biāo)準(zhǔn)樣件－各種