基于MBD技术钻孔样板的设计

邱璠

摘 要：文章介绍了基于MBD模型的钻孔样板的设计，钻孔样板对提高装配协调互换的重要性，证明了钻孔样板设计可以较好的的提高钻孔的精度。

关键词：MBD；钻孔样板；定位

引言

随着飞机设计、生产数字化进程的逐渐深入，MBD技术在国内外军民机生产中普遍应用。基于MBD技术的飞机装配生产协调问题，是研制生产部门的重点技术问题。MBD（Model Based Definition）技术，即基于模型的工程定义，是一个集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它以参数形式涵盖了产品尺寸、材料、设计信息、公差及其他信息。

在数字化条件下，模线样板的作用已由过去尺寸协调依据逐步转化为提高制造和检验效率。钻孔样板作为模线样板的一种，一般用于平面零件的钻孔，用于保证装配零件孔位的相互协调一致。过去以图纸为依据设计钻孔样板，通过查图纸确定零件的孔位。存在孔位信息查找困难，不能保证排孔的准确性，无法实现同一装配件，需要装配多个孔文件的情况。在MBD技术下飞机装配生产协调解决了上述问题。

1 MBD技术下钻孔样板的设计方法

基于MBD技术下设计的钻孔样板，通过装配模块将孔文件、三维数模装配在一起，可以精准的确定零件上所需的孔位。解决了复杂零件装配协调问题。

1.1 选取合理的样板位置

（1）钻孔样板需避开零件钻孔面上的凸台、下陷、倒角等结构使钻孔样板与零件的钻孔面完全贴合以确保精度。

（2）当零件的钻孔面为曲面且曲率变化较大时，可以用分段的方法使样板与钻孔面更好的贴合。分段原则一般按钻孔面的曲率变化，保证每一段的凹凸方向一致。

（3）当零件钻孔面为曲面，下陷多且距离较近时，通常设计一块钻孔样板。避免样板数量过多，不好管理，同时对样板维护增加困难。

1.2 设计方法分析

机加零件的钻孔样板一般分两种：钻孔面是平面和曲面的二种零件。对于钻孔面是平面的零件一般以无凸台、筋条的的平面作为使用面即钻孔样板投影面。如图1所示。

对于钻孔面时曲面的零件，在取制缘条两侧的钻孔样板时，通常采用分段投影法。如图2所示。

根据装配厂所提状态，将需要钻孔的零件位置，根据零件的曲率变化，下陷位置合理分段，确保钻孔样板精度。需要注意的是合理确定样板使用位置，并在展开时按矢量线确定所需孔位。如图3。

1.3 模线样板设计

当零件的钻孔面为平面时，可以将孔文件中的钉孔点直接投影到零件表面。对于钻孔面为曲面的情况，应以矢量线作为依据，当矢量线与零件表面不垂直时，将矢量线与零件表面相交得到的交点和零件表面一起展开。

为方便使用，钻孔样板设计时通常会设计非工作边来避开零件上的凸台或者倒角。当无法使用工作边定位零件与样板的相对位置时要增加定位线，确定样板使用位置。避免因样板使用位置不对，造成孔位钻偏，影响生产。如图4所示。

以此零件为例，针对零件外形，在下缘条设计3块钻孔样板。钻孔样板1/3從零件左边缘线取制到下陷位置。定位基准有零件左边缘线、筋条定位以及上下外形定位。中间钻孔样板2/3无法使用工作边定位零件与样板的相对位置，需增加定位线，避开倒角。钻孔样板3/3按筋条及上下外形定位。由于零件曲度大，分段设计可以更好的贴合零件，挺高钻孔精度。如图5所示。

2 钻孔样板的优越性

（1）保证定位的可靠性，操作方便、迅速。（2）可以减轻工人的劳动强度，提高工作效率，加快生产进度。（3）提高劳动生产率可以缩短飞机的生产周期，而且劳动工时的减少也是飞机生产成本降低的主要因素。

3 结束语

文章介绍的钻孔样板的设计，是依据三维数字模型的装配模型，将孔文件与零件装配在一起，将带孔信息的三维数模转化为符合客户需求的钻孔样板，并作为生产和检验零件的依据。解决了基于图纸设计时孔位信息查找困难，无法实现复杂零件装配多个孔文件等问题。保障了产品的质量，减少工人劳动强度，更提高生产效率，缩短了飞机的生产周期，确保了新机研制项目的顺利进行。

参考文献

[1]范玉青.现代飞机制造技术[M].北京航空航天大学出版社，2001.

[2]沈飞.样板的应用[Z].沈阳飞机工业（集团）有限责任公司内部资料，1994.

[3]HB 240-89.模线样板[Z].