基于MBD技术的机加零件样板设计

方静

摘 要：基于MBD技术条件下，样板已经不是工装、零件制造的主要依据。对于机加零件而言，样板的主要作用为检验、钻孔等，设计人员必须充分发挥样板直观、简便、经济等特点，基于MBD技术设计出适合零件生产的新形式样板，服务于生产。文章讲述了MBD技术条件下机加件样板的设计。

关键词：机加；MBD；样板；数据集

中图分类号：V262.32 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）33-0014-02

伴随着MBD技术在生产中应用的不断深入，飞机的制造协调依据已完成了由二维图纸向三维数模的转换。而目前工厂生产实际，还要大量的模线样板服务于生产。究其原因，就是样板作为检验工具相对数控测量机直观、简便。所以目前生产中还没有完全抛弃传统的模线样板工作法。但是，依赖于数字化、信息化与工艺化融合程度的不断提高，依靠手工绘制模线、晒相移形、工人手工加工的传统的模线样板设计、制造方式已不能满足飞机型号快速研制的需求。取而代之的是计算机辅助设计、高精度数控绘图机绘制模线、激光切割加工样板等精度更高、速度更快的设计、制造手段。本文在原模线样板技术基础上，结合基于三维数模的设计、制造、检验的表达方式，对机加零件样板设计、制造、使用技术进行了改进。

1 基于MBD技术外形样板的设计

1.1 外形与外形（投）

按轮廓线设计方式不同，常规机加样板分为外形样板与外形（投）样板。对于有倒角或导棱的机加零件，样板外形线应取零件外表面的交线。对于无倒角或导棱的零件，样板外形线应取零件外廓形状。外形样板轮廓线应通过将模型凸缘面按曲率延伸到样板平面取得。外形（投）样板轮廓线应通过将模型边缘线投影取得。

对于形状复杂零件，一块外形样板不能完全表达零件的几何形状，可取多块样板。侧面样板配合外形或外形（投）样板使用，取零件侧面的外形轮廓。如遇到零件有不规则凸起，可取零件的局部外形，样板的部分边为非工作边。样板非工作边应避开零件R角，使样板与零件贴合。

1.2 外形（展）

外形（展）样板配合主视图外形样板使用，取制曲面零件展平后的形状，表达零件展开后的外形及钻孔。外形（展）表达弯折或单曲度零件展平后的形状，零件的弯边下陷、加强槽等不予展开。

1.3 技术要求

1.3.1 样板的取制位置

机加类零件样板上，应划出示意图或打出样板使用位置标记，表示样板相对零件的使用位置，如：“框前35”、“框后20”等。槽形机加件应在腹板面和缘条高点分别取样板A和样板B，则应在高点样板上划出缘条内缘线，贴在腹板面上的样板不划出缘条内缘线。端头需切割的机加零件，其外形样板仅表示腹板面形状，不示出立筋超出腹板的部分。

1.3.2 划线及视口

在飞机零件中，有很多模压件、铸件等零件应有做为测量基准的结构轴线，以便于工艺人员在工艺规程中确定加工或测量基准，该类零件的加强筋在样板上应以断面表示，并给出筋条轴线；样板应取制零件的主要平面，一般称腹板面，并且样板应与腹板面平行或接触，便于零件加工和检验；零件的铣切区在样板上要表示出来，铣切区、筋条位置处应开出视孔，便于划线钳工机加划线及零件成品检验检验；对于形状复杂的零件，如果不能做到样板与零件接触或平行，为了方便样板的使用，必要时样板应开出躲避视孔。

1.3.3 零件角度的表示

常规机加用样板的角度标记应以10 '为基本单位，若相邻角度线间距小于5 mm，可按30 '为基本单位，也可以使用剖面表达角度。数控机加零件用样板角度按样板使用单位技术要求，或零件关键检测位置给出角度值。当多块样板配合使用并已明确零件角度时，可不注明角度，如图1所示。

1.3.4 样板上的孔

常规机加类零件，对直径D≥10 mm的圆孔或半径R≥5 mm的长圆孔，样板应钻中心孔并打孔径标记并划线，样板不得按通孔完全开出；若通孔圆形区域1.35 mm≤R<5 mm，样板应钻 φ2.7 mm中心孔并打孔径标记；若通孔圆形区域1.05 mm≤R<1.35 mm，样板应钻φ2.1 mm中心孔并打孔径标记；若通孔圆形区域R<1.05 mm，样板应只打冲点及孔径标记。

数控机加类零件，若样板使用单位有明确要求，可按要求将R大于5的通孔完全开出，若样板使用单位没有明确要求，按等同常规机加件处理。

1.3.5 成套样板关系

大型复杂机加类零件，不能用一块样板表示零件的几何形状，需要多块样板配合应将样板统一编号，如1/3、2/3、3/3，分母3表示该套样板共三块，分子1，2，3分别表示每一块样板的序号。每套样板用箭头或字母表示切面样板的使用位置及样板正面。在样板的工作边注明相邻样板的编号及使用方向，一般用箭头表示使用方向比较直观、方便，箭头指向样板的正面。

2 基于MBD技术切面样板的设计

2.1 切面样板的用途

在模拟量传递时代，切面样板分为切内、反切内、切外、反切外四种。反切内制造阳模（或称凸模）；切外制造阴模（或称凹模）；切内和反切外检验零件。由于工装制造数字化，反切内、切外样板已经渐渐不再适用实际生产需要。但是，由于工厂的数字化程度不高，数字测量机等先进设备没有发挥自身价值，另外，样板作为检验工具相对数控测量机直观、简便。所以，在现行的生产模式下，机加件一般取反切外样板用于曲面零件加工划线或检验外形。

2.2 切面样板的技术要求

①切面样板的工作边应表达该样板所在位置上零件的切面形状。样板数量应适当，应以最少的样板数量完整地表达零件形状，满足工装制造、零件生产和装配的需要；如果样板表示不完整时，应在第一块样板上标记 “XX按图”或“带零件划线图”。样板应便于加工、使用，必要时可分块制造，如图2所示。

②对有工序要求的切面样板，应按工序先后分别取制局部零件形状的样板，如图3、图4所示。成套切面样板应给出统一基准线和定位线，一套切面样板只能选取一组相互垂直的基准线（或称基准面），并且样板正面的方向应一致。

3 钻孔样板的设计

3.1 用 途

当机加零件外形样板达不到钻孔要求时，可制作钻孔样板。钻孔样板作为切钻样板的一种，一般用于零件上钻制导孔、装配孔等工艺孔，保证装配零件孔位协调的一致性。

3.2 技术要求

机加零件钻孔样板一定与零件表面贴合。钻孔样板用于保证装配零件孔位协调的一致性。钻孔样板在投入生产前，必须经装配车间鉴定后，方可用于生产。当钻孔样板存在非工作边时，应在与之配合使用的样板上给出定位线或符号信息。

4 结 语

随着MBD技术在生产中普遍应用，样板这种模拟量传递的互换协调工具，传统的用途已经不在适用。但是，作为检验工具样板相对数控测量机直观、简便；作为简易工装样板相对于大型装配工装轻便、经济；作为加工依据样板相对于数控机床尺寸极易控制、加工便捷。样板设计人员必须充分利用样板直观、简便、经济等特点，基于MBD技术合理设计出适合飞机生产的新形式样板，服务于生产。

参考文献：

[1] 范玉青.现代飞机制造技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.