1、第二章 飛機制造中的尺寸傳遞體系及其實現,,由傳統的飛機制造模式可知，由于飛機產品的特殊性，飛機制造技術及其過程與一般的機械制造有著明顯的不同，有自己的獨特之處。其中關鍵之一是，如何保證通過種種環(huán)節(jié)制造出來的飛機，其幾何形狀和尺寸是設計人員所需要的，不僅使飛機能順利地裝配出來，而且能滿足使用和維護的需要。怎樣使圖紙上飛機的幾何形狀和尺寸能正確無誤地傳遞到最后的產品上，且其零件、部件是互換協調的，這就是制造工程的任務。因此，需要技術人員采

2、取一系列技術措施來保證這一任務的實現。,,第二章 飛機制造中的尺寸傳 遞體系及其實現,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.1 互換和協調的基本概念,飛機制造中的互換性(即完全互換性)是指，相互配合的飛機結構單元(部件、組件或零件)在分別制造后進行裝配或安裝時，除設計規(guī)定的調整外，不需選配和補充加工(如切割、銼銑、鉆鉸、敲修等)，即能滿足所有幾何尺寸、形位參數和物理功能上的要求。飛機制造中的互換性包括幾

3、何形狀互換性和物理功能互換性兩個方面的內容。它是由飛機結構和生產上的特點所決定的?；Q性只是對同一飛機結構單元而言的。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.1 互換和協調的基本概念,協調性則是指，兩個或多個相互配合或對接的飛機結構單元之間、飛機結構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，則其協調性越好，協調準確度越高。協調性僅指幾何參數而言。 應當指出：不應把保證飛機制造中的互

4、換性和協調性與追求高準確度(即實際尺寸與設計尺寸的一致程度)混為一談。例如，對有足夠設計補償和無設計補償的兩種設計分離面，在其制造準確度相同時，前者能毫無困難地達到互換和協調要求，而后者則不能。對工藝分離面也是如此。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.1 互換和協調的基本概念,飛機結構單元的互換性按性質可分為兩種：一種是使用互換性，另一種是生產互換性(或稱為裝配互換性)。 使用互換性是指，為了保證飛機的正常使用，對在使用中可

5、能損壞的機體部件、組合件(如機翼、尾翼、活動面、各種艙門、口蓋等)或成品件(如發(fā)動機、特種設備、儀表、油箱等)，要求具有不經挑選和補充加工就能更換，并在更換后不影響飛機使用性能的特性。 飛機上的成品件雖然裝在機體上，但不是飛機制造廠本身所生產的；因此，對機體和成品件的互換性又稱為外部互換性，對機體內各結構單元的互換性稱為內部互換性。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.1 互換和協調的基本概念,生產互換性是指，為了保證生產的正

6、常進行，對飛機的零件、裝配件、段件和部件在裝配或對接時，不經挑選或修配就能滿足裝配或對接要求而不影響產品裝配質量的特性。要求具有生產互換性的范圍比使用互換性的范圍要廣得多。 這里需要強調的是互換性與協調性的關系，即協調性是保證互換性的必要條件。只有在解決了結構元件之間協調性的基礎上，才有條件全面深入地解決互換性問題。而達到了協調性的結構元件，并非都具有互換性；達到了互換性的結構元件，則必然具有協調性。鑒于上述聯系，在飛機制造中，通常

7、把這兩個不同概念的術語合稱為互換協調。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.2 飛機制造中的互換要求,1．氣動力外形的互換要求 氣動力外形的互換是飛機產品的特殊要求，因為氣動力性能是評價飛機產品性能的一個極為主要的內容。而飛機的大部分零件都是與氣動外形有關的，有的是直接構成飛機的外形，有的是通過與其他零件裝配后對飛機的氣動外形產生影響。 氣動力外形的互換包括兩個內容：一是組合件和部件本身的氣動力外形達到互換要求；二是組合件

8、、部件安裝在飛機上后，達到與相鄰組合件和部件相對位置的技術要求。例如，當機翼部件在總裝時，或在使用中因損壞而更換時，用任一機翼裝上飛機后，飛機的上反角、安裝角和后掠角等有關相對位置的幾何參數，也應完全符合技術條件的要求。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.2 飛機制造中的互換要求,2．部件對接接頭的互換要求 要求互換的組合件或部件，在與相鄰的組合件或部件相對接時，應當不需要任何修配或補充加工即能接合在一起，而且對接后能達到規(guī)

9、定的技術要求。 因為飛機各部分之間往往采用空間多點的復雜連接形式，所以，保證互換要求也需要采用一些特殊的方法?，F以某機的中翼和外翼對接為例，介紹它們對對接的要求，包括： 對接接頭叉耳間的配合要求和對接螺栓孔的同心度要求； 對接處蒙皮對縫的間隙要求； 對接處兩個部件端面的切面外形的吻合性要求； 兩個部件內各種導管、電纜等在對接面處連接的技術要求。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.2 飛機制造中的互換要求,3．

10、強度互換要求 對于零件、組合件和部件，它們的物理機械性能和加工尺寸應保持在一定的誤差范圍內，以保證產品的強度和使用可靠性。 4．重量(包括重心)互換要求 飛機的重量及重心對飛機的性能有重要影響，因此，要求生產出的組合件和部件的重量及重心應符合技術條件的規(guī)定。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.3保證互換性的意義,在飛機制造中，當飛機的零件、組合件、段件和部件具有生產和使用互換性時，不但可以減少裝配和對接時的修

11、配工作量，節(jié)省大量工時，縮短生產周期，降低生產成本，有利于組織有節(jié)奏的批量生產，而且可避免出現由于強迫裝配而產生的裝配變形，以及飛機結構內產生的裝配殘余應力和局部應力的集中(這種集中對飛機的使用壽命和安全有害)。同時，當飛機某個零件、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的正常使用，從而可延長飛機的使用壽命，保證飛機的使用性能。因此，保證飛機零件、部件生產和使用的互換性，對飛機的制造和使用都有

12、重要意義。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.3保證互換性的意義,但是，飛機機體的結構和形狀都很復雜，并且零件的數量多、尺寸大、剛性小，容易產生變形；在飛機制造過程中工藝流程長，所用工藝裝備的種類和數量繁多，產生誤差的環(huán)節(jié)多。因此，影響互換、協調的因素很多。然而，用戶日益要求提高產品的使用性能，制造中又要保證飛機結構件具有協調和互換的高度準確性。長期以來保證互換、協調就成為飛機制造中的難點，也是飛機制造技術不同于一般機械制造技術的

13、重要之處，這正是飛機制造技術的特點；因此,飛機制造的工程技術人員一直苦苦尋求提高飛機制造準確度的各種方法和途徑。直到近幾年來計算機技術的迅速發(fā)展和數字化技術的全面應用，飛機制造技術中的互換協調問題才得到較好的解決。,2.1 飛機制造的互換和協調,2.1.3保證互換性的意義,特別是波音公司在研制波音777和波音737 飛機過程中，采用了全數字化技術，不僅提高了飛機性能，保證了產品的質量，而且大幅度地縮短了飛機的研制周期，降低了飛機制造成

14、本，最大限度地滿足了客戶的要求。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,從保證飛機產品幾何準確度的角度來看，產品的制造過程乃是將產品圖樣上的理論尺寸以最小的誤差傳遞到產品上去的過程。在采用傳統的飛機制造模式來制造薄壁結構的飛機時，由于飛機結構的特點，大部分的結構零件，特別是與外形有關的零件，多為尺寸大、剛性小、形伏和配合關系復雜、容易變形的鈑金零件和型材零件。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.1

15、保證協調準確度的基本方法,無論是采用一般機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制造中保證互換性的方法，產品互換性的基礎都是保證生產準確度、制造準確度和協調準確度。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,我們知道，制造任何一種零件，其幾何形狀和尺寸的形成一般都是根據圖紙所確定的理論形狀和尺寸，在生產中通過一定的量具、工藝裝備(夾具、模具等)或機床而獲得的。在這一過程中，首先需要根據標準的尺度和量具，制造出生產過

16、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床來加工出工件的形狀和尺寸。由此可見，整個生產過程是尺寸的傳遞過程。,2.2.1 保證協調準確度的基本方法,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.1 保證協調準確度的基本方法,顯然，要使兩個相互配合零件的同名尺寸相互協調，它們的尺寸傳遞過程之間就必然存在一定的聯系。如圖2.1所示，零件A和B是要相互協調的。假定LA和LB是協調尺寸，則它

17、們的形成經過了許多次尺寸傳遞，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)。后者將產生兩個尺寸的協調誤差 AB。 在生產中有3種不同原則來取得LA、LB兩個尺寸協調的過程，也即3種尺寸傳遞的過程：獨立制造原則、相互聯系原則和相互修配(或補償)原則。 下面詳細討論各種協調原則的原理和特點。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.2 按獨立制造原則進行協調,2.2 保證互換協調的 尺寸

18、傳遞原理,2.2.2 按獨立制造原則進行協調,這種協調原則傳遞尺寸的過程如圖2.2所示。它是以標準尺上所定的原始尺寸來開始尺寸傳遞的。對于LA和LB，原始尺寸是它們發(fā)生聯系的環(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)都是單獨進行的，所以，稱它為獨立制造原則。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.1 保證協調準確度的基本方法,由此得出一個重要結論：對于相互配合的零件，當按獨立制造

19、原則對其進行協調時，協調準確度實際上要低于各個零件本身的制造準確度。 現以圖2.3所示的口蓋與蒙皮的協調為例，討論這種協調原則的應用。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D的偏差即使是幾毫米，且在使用上并不造成任何困難，也不會對飛機性能有任何影響。由此可見，對兩個零件協調準確度的要求比每個零件制造準確度的要求要高。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.3 按相互聯系原則進行協調,按

20、相互聯系原則傳遞尺寸的過程如圖2.5所示。當零件按相互聯系制造原則進行協調時，零件之間的協調準確度只取決于各零件尺寸單獨傳遞的那些環(huán)節(jié)，而尺寸傳遞過程中公共環(huán)節(jié)的準確度，并不影響零件之間的協調準確度。此時，制造誤差的方程式可寫成下列形式。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.3 按相互聯系原則進行協調,從這里又得出一個重要結論：如果其他條件相同，那么當采用獨立制造和相互聯系制造兩種不同的協調原則時，即使零件制造的

21、準確度相同，得到的協調準確度也不同。按相互聯系制造原則能得到更高的協調準確度。而且，在尺寸傳遞過程中，公共環(huán)節(jié)數量愈多，協調準確度也就愈高。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.3 按相互聯系原則進行協調,現仍以前面列舉的口蓋與蒙皮協調為例來說明這種協調過程，如圖2.6所示。首先通過測量工具按圖紙上的設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準，即按樣板加工口蓋，按樣板在蒙皮上制出孔，此時，口蓋

22、樣板加工的準確度只影響零件的制造準確度，而不影響零件之間的協調準確度。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.4 按相互修配原則進行協調,按相互修配原則傳遞尺寸的過程如圖2.7所示，它的聯系系數K最大。在一般情況下，按這種協調原則比按相互聯系制造原則能夠達到更高的協調準確度。此時，制造誤差的方程式也可寫成下列形式： 協調誤差帶基本公式為 wAB=wm+1,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞

23、原理,2.2.5 3種尺寸傳遞原則的應用,上面討論了3種不同的協調原則(或尺寸傳遞體系)的基本原理和特點，本節(jié)則介紹它們在飛機制造中的應用。 (1)根據飛機構造和制造的特點，對于與氣動外形有關的零件，要達到較高的制造準確比較困難，或者在經濟上不合理。但是，為了保證互換，首先必須保證協調準確度。實際上，飛機生產中出現的大量問題是協調方面的問題。若采用獨立制造原則，為了達到協調準確度要求，就必須對零件的制造準確度提出更高的要求。這一點

24、用目前常規(guī)的制造方法是難以到的。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.5 3種尺寸傳遞原則的應用,(2)對形狀復雜的零件采用相互聯系制造原則。在制造過程中，將那些技術難度大、制準確度不可能達到很高的環(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調準確度。由于飛機構造上的特點，采用這種原則來保證協調具有特別重要的現實意義。而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、操縱系統等機械加工類零件。

25、,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.5 3種尺寸傳遞原則的應用,(3)采用獨立制造原則便于組織生產，能夠平行、獨立地制造零件、組合件或部件以及種工藝裝備，故擴大了制造工作面。這有利于縮短生產準備期，也便于開展廣泛的協作。而采用相互聯系制造原則時，生產中所用的工藝裝備都必須按一定的協調關系依次制造，顯然使生產準備期拖長。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.5 3種尺寸傳遞原則的應用,(4

26、)按相互修配原則進行協調，雖然能夠保證零件之間有很好的協調性，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。只有當其他協調原則在技術上和經濟上都不合理，而且不要求零件具有互換性時，才采用這一協調原則。一般在飛機成批生產中都盡量少用該協調原則，而在飛機試制中應用較多。,2.2 保證互換協調的 尺寸傳遞原理,2.2.5 3種尺寸傳遞原則的應用,計算機輔助設計和計算機輔助制造技術的迅速發(fā)展，即數字化產品定義的逐步推廣

27、，為在飛機制造中廣泛采用獨立制造原則創(chuàng)造了條件。飛機的外形可以通過建立相應的數學模型來準確地加以描述，飛機結構件的幾何形狀和尺寸也可以準確地存儲在計算機內。在此基礎上，產品的幾何信息就直接傳遞給計算機繪圖設備和數控加工設備，以輸出圖形和進行加工。這樣，機械加工零件、成形模具以及與外形有關的工藝定位件等工藝裝備，可以達到很高的制造準確度。這不但保證了協調要求，還可能提高協調準確度。因此，隨著計算機輔助設計和計算機輔助制造技術應用的深入，飛

28、機產品的全數字化定義有利于在飛機制造中實現獨立制造原則以及實施并行工程，這是飛機制造技術的發(fā)展方向。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,在飛機制造中，尺寸和形狀的傳遞過程可以歸納為3種方式，即按圖樣尺寸和公差傳遞、按模擬量傳遞和按數字量傳遞。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.1 對尺寸傳遞體系的設計要求,第一章已經提到，用模線樣板方法來協調產品的形狀和尺寸是傳統飛機制造中尺寸傳遞的特點。這個方法是基于產品相互聯系制造的原則，借助形狀

29、和尺寸的專門實物樣件，從飛機圖紙傳遞形狀和尺寸到所制造的零件和產品上。而在這個過程中，原始尺寸所形成的一些誤差，也伴隨著形狀和尺寸的傳遞而轉移。這些誤差的積累(相加或相減)最終體現到產品最后的形狀和尺寸上。由此可知，協調路線設計得如何會直接影響產品的制造準確度和協調準確度。因此，對設計協調路線提出的基本要求是：保證飛機零件、組合件、段件和部件的互換性，即保證它們主要的幾何參數 外形、接頭和分離面的互換性。,2.3 典型的尺寸傳遞體系

30、,2.3.1 對尺寸傳遞體系的設計要求,協調路線的設計受到產品的構造、工藝特點和生產條件等諸因素的制約，但它應該保證制造各階段中尺寸和形狀(特別是相配合表面)的制造準確度和協調性。 設計協調路線應特別注意保證基準零件或組合件的準確度。在裝配時，如果以蒙皮表面為基準在裝配型架內定位，那么必須保證制造蒙皮的工藝裝備和裝配型架能很好地協調；如果以零件骨架為基準在裝配型架內定位，則要注意零件骨架外形和裝配型架卡板能很好地協調；如果按裝配孔

31、裝配，則必須保證制造基準零件的工藝裝備之間的協調等。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.1 對尺寸傳遞體系的設計要求,同時，協調路線的設計應當滿足：從模線、樣板、工藝裝備直到零件的形狀和尺寸，其傳環(huán)節(jié)應盡可能少，且這些環(huán)節(jié)的誤差量為最小，而其中公共環(huán)節(jié)的數量為最大。 在飛機生產中，以模線樣板為基礎的工件、工藝裝備以及它們之間在幾何形狀與尺寸上協調系統，可大致歸結為模線樣板 標準樣件、模線樣板 局部標準樣件兩種典型的協調系統即兩

32、種模擬量尺寸傳遞體系。此外，由于各工廠的技術條件、傳統習慣以及裝配方法不同，工件形狀與尺寸的協調過程也有些差別。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.2 模線樣板 標準樣件協調系統,模線樣板 標準樣件協調系統是一種適于成批生產小型飛機的協調系統。它的原始依據是模線樣板。根據樣板來制造安裝標準樣件，通過安裝標準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。安裝標準樣件可以造成組合式的、分別用于制造各有關工件的裝配夾

33、具。也可以單獨制造組合件標準樣件，但須經過部件反標準樣件協調。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.2 模線樣板 標準樣件協調系統,零件生產工藝裝備的制造依據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構模線的成套生產樣板來協調的，并用這些樣板來制造與檢驗零件和工藝裝備(如成形?；蛐吞?。 這種協調依據保證了具有復雜曲面外形的飛機零件之間的協調準確度。因此，對于雙曲度

34、零件，則通過切面樣板制造的外形標準樣件來協調。這類零件的成形模具(例如制造蒙皮的拉伸模)是經過由外形樣件制造的過渡模而翻制成的。由于引用了外形標準樣件，從而解決了用平面樣板無法解決的復雜空間表面外形的協調問題。這不僅保證了零件工藝裝備之間的協調，還保證了零件工藝裝備與裝配工藝裝備之間的協調。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.2 模線樣板 標準樣件協調系統,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

35、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，所需費用多。例如，我國20世紀60年代代初的殲-6全機標準樣件的制造費用當時為3 000萬元，現在制造這種樣件可能需要幾億元。而對于大、中型飛機，制造標準樣件還存在種種問題。因此，現在這個協調路線已不適用。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.3 模線樣板 局部標準樣件協調系統,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

36、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。,2.3 典型的尺寸傳遞體系,2.3.4 以飛機外形的數學模型為基礎的協調系統 數字量尺寸傳遞體系,在飛機制造中，過去傳統方

37、式采用的是模線樣板 局部標準樣件協調系統。它的特點是：采用相互聯系的制造方法，在制造過程中通過實物的模擬量(模線、樣板、標準樣件)來傳遞產品的形狀和尺寸，以達到生產工藝裝備之間的協調性和零件、裝配件和部件的互換性。,2.4 模線樣板技術,2.4.1 模線樣板技術的內容和作用,飛機必須具有光滑流線且合乎氣動力學要求的幾何形狀，其大量零件具有與氣動力外形有關的曲線或曲面外形，且要求互相協調。同時，飛機零件大部分用板材制造，其尺寸較大，剛

38、度差，不便用通用量具來度量其外形尺寸。因此，在飛機制造中必須采用一種與一般機器制造業(yè)不同的技術 模線樣板技術，以保證制造出的各種工藝裝備和零件互相協調，并能順利進行裝配，制造出符合設計要求的飛機。,2.4 模線樣板技術,2.4.1 模線樣板技術的內容和作用,模線技術起源于造船工業(yè)，20世紀40年代已傳入飛機制造業(yè)中。隨著飛機性能的提高，其結構日益復雜，對氣動力外形的精度要求也愈來愈高。同時，由于新工藝、新技術、新設備的出現，模線樣

39、板技術也不斷發(fā)展?，F今飛機制造業(yè)中的模線樣板技術不論在規(guī)模上，還是在技術程度上，都遠遠超過了以往用于造船工業(yè)中的模線技術。,2.4 模線樣板技術,2.4.1 模線樣板技術的內容和作用,模線樣板技術包括模線和樣板兩部分內容。模線是由模線設計員根據設計所發(fā)出的圖紙而繪制的圖樣；樣板則是按照模線或數據而加工成的專用量具。模線通常又分成理論模線和結構模線兩大類。理論模線按飛機理論圖繪制。它表示飛機部件的理論外形(氣動力外形)和各種軸線(坐標

40、基準線和各種結構軸線)，主要用于繪制結構模線時確定理論外形和各種軸線，也供加工樣板用。它是飛機外形的原始依據。結構模線是根據設計所發(fā)出的結構圖來繪制的，主要用于加工各種樣板。結構模線的繪制過程也是對飛機結構協調的驗證過程。由此可知，模線樣板是傳統飛機制造技術中尺寸傳遞的主要方法。,2.4 模線樣板技術,2.4.2 我國模線樣板技術的發(fā)展,我國的模線樣板技術是隨著航空工業(yè)的建立而發(fā)展起來的，至今已有約40年的歷史，其間大致經歷了4個發(fā)展

41、階段。 第1階段：1952 年。各飛機廠剛剛組建模線樣板車間，開始用手工計算和幾何作圖來繪制模線，采用噴漆的鋼板作為圖板，用鋼針畫線，手工移形。,2.4 模線樣板技術,2.4.2 我國模線樣板技術的發(fā)展,第2階段：1959～1963年。開始應用二次曲線等解析計算法來計算飛機理論外形，應用畫線鉆孔臺來鉆制圖板和樣板上的基準孔以及畫基準線，提高了理論模線的繪制精度以及外形檢驗樣板(結構模線)、樣件樣板、夾具樣板等的制造和定位精度。,2

42、.4 模線樣板技術,2.4.2 我國模線樣板技術的發(fā)展,第3階段：1964 年。開始應用聚酯薄膜繪制模線，并應用接觸曬相法復制模線和移形，提高了模線和樣板的移形精度和樣板的生產效率。 第4階段：從20世紀70年代初開始至今。隨著計算機技術發(fā)展起來的CAD/CAM技術的引入，對傳統的模線樣板技術產生了并將繼續(xù)產生重大影響。 近幾年來，我國各飛機制造廠都引進或自行開發(fā)了幾何建模和圖形繪制軟件，并在不同范圍內、不同程度上實現了

43、自動化數控繪制模線，較大地提高了模線的繪制精度和效率，使模線設計員基本上擺脫了傳統的手工作業(yè)方式。,2.4 模線樣板技術,2.4.2 我國模線樣板技術的發(fā)展,數控繪圖機保證了模線繪制的重復精度，并可以對稱或重復繪制模線，減少了用于移形的標準樣板，擴大了樣板制造的平行工作面，提高了樣板的制造效率。 CAD技術的發(fā)展使得產品設計和模線設計正在逐步靠攏。在新機研制中，已廣泛采用統一的飛機外形數學模型。模線CAD數據庫已愈來愈多地為數控加

44、工和數控測量提供各類數據。模線設計已可直接調用產品設計的圖形信息。國際上廣為流行的"無尺寸圖"技術(即圖紙模線合一)正逐步為人們所重視，在我國設計"無尺寸圖"的技術和條件已逐步成熟。隨著CAD技術的進步，模線樣板技術正迎來一個新的發(fā)展階段。,2.4 模線樣板技術,2.4.3 理論模線,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

45、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。,2.4 模線樣板技術,2.4.4 結構模線2.4.4.1 結構模線的作用,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。,2.

46、4 模線樣板技術,2.4.4 結構模線2.4.4.2 結構模線的繪制要求,在飛機部件的結構模線上，畫有部件的各主要切面的結構，例如機翼或尾翼的大梁切面、各翼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。另外，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。同時，為了保證零件與裝配件

47、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。如圖2.17所示結構模線的主要結構軸線位置、外形線和角度等的繪制公差要求與理論模線相同。,2.4 模線樣板技術,2.4.4 結構模線2.4.4.3 結構模線的繪制方法,1.金屬圖板結構模線 金屬圖板結構模線可分為不加工出外形和加工出外形兩種。加工出外形的結構模線通常蔓稱為外形檢驗樣板，簡稱外檢，如圖2.17所示。這種樣板屬于基本樣板，是制造生產樣板的依據。,2

48、．明膠板結構模線 近年來，由于采用了明膠板結構模線，也稱PCM(Photo Contact Master)圖，使模線移形與繪制的方法有了較大變化。這種方法的實質是：將結構模線上的理論外形和主要結構軸線，直接通過正像反射法(將透明膠板聚酯薄膜的一面涂上感光劑，把它復貼在理論模線圖上，然后用光線照射，再進行顯影)，從理論模線圖板上移形過來。這種方法改變了直接按坐標數據或用描圖紙描繪的舊方法。同時，將畫在明膠板上的全部結構模線用接觸照相法

49、曬在金屬圖板一般用鋁板)上。這種圖板被稱為照相圖板。照相圖板用于制造和檢驗樣板。明膠板上的模線則起底圖作用，不直接用于生產。,2.4 模線樣板技術,2.4.4 結構模線2.4.4.3 結構模線的繪制方法,3．結構模線上的各種工藝孔 在保證零件和裝配件的尺寸協調方面，樣板上的工藝孔起著非常重要的作用。它們在制造工藝裝備以及裝配過程中是主要的工藝基準，或是在零件上鉆孔的依據。,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板,樣板

50、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。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。生產中使用的樣果種類繁多?，F將幾種最常用的樣板分述如下。,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板 2.4.5.1 外形樣板,外形樣板通過樣板的外廓邊緣線和樣板上的標記符號來表示出整個零件的形狀。對于無彎邊的平

51、板零件，樣板的外緣就是零件的外廓形狀；對于有彎邊的零件，樣板外緣是零件彎邊處外形交叉線所形成的輪廓線，如圖2.19(a)和(b)所示；對于雙彎邊零件，外形樣板的外緣與零件的外形關系如圖2.19(c)所示。零件的彎邊在樣板上的標記如"彎邊15上r3"，這說明該零件彎邊高度為15mm，彎邊方向向上，彎曲半徑為3mm，彎邊角度為90*。,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板2.4.5.2 內形樣板,內形樣板是

52、零件成形模的制造依據，也是檢驗零件成形模的樣板。 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。內形樣板與外形樣板之間外緣位置的差值為s，,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板2.4.5.3 展開樣板,對于彎邊線為直線的零件，其毛料尺寸可以通過直接計算得到。對于彎邊線為曲線的零件，也可以根據彎角大小、彎曲半徑、彎邊高度等把零件的展開尺寸大致地計算出來，求得零件展開后的形狀。根據零件展開后的形狀制成的樣板稱之為展

53、開樣板。而對形狀復雜的鈑金零件，其毛料形狀只能通過反復試驗求得。按所求得的形狀制成的樣板，稱之為毛料樣板。 圖2.22所示為制造隔框零件時使用的幾種樣板。,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板2.4.5.4 切面樣板,對于形狀復雜的立體零件(例如雙曲度蒙皮)，必須用一組切面樣板才能把零件的形狀控制住，如圖2.23所示。為制造與檢驗這類模具和零件，必須用多種切面樣板，例如切面內形、切面外形、反切面內形和反切面外形。它們之

54、間的尺寸關系如下： 這4種切面樣板及其用途如圖2.24所示。為了保證一組切面樣板在使用中相互位置準 確，在每塊樣板上必須刻有基準線，如圖2.25所示。如果對形狀復雜的模具采用數控加工和數控測量，則有時可以不用切面樣板。,2.4 模線樣板技術,2.4.5 常用樣板 2.4.5.5 下料樣板、切鉆樣板、夾具樣板,它們分別用于：在下料設備中下料，在具有復雜立體開頭的零件上切割邊緣和鉆孔；制造裝配夾具。它們的形狀如圖2.26所示

55、。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.1 建立數學模型和模線的自動繪制,長期以來，模線的繪制一直是用手工操作的。模線設計員根據理論圖精心測量成千上萬個數據，并逐點連成外形線，經反復協調，直到線條光滑為止。然后以此為依據，制造各種樣板和標準樣件，作為在生產中傳遞外形的依據。對于這種靠實物傳遞幾何信息的方法，如果中間環(huán)節(jié)多，則制造誤差的積累會直接降低產品的制造準確度和協調準確度。同時，各種樣件都是不標注尺寸的模擬量，即使有先

56、進的數控技術可供利用，還必須先將模擬數據轉換為數字信息，這也是非常不方便的。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.2 結構模線CAD軟件分類及技術準備工作2.5.2.1 用于繪制結構模線的CAD軟件分類,(1)批處理式CAD軟件系統。批處理式CAD軟件系統一般是指這樣一種程序系統：當定義圖形的幾何參數以及描述圖形生成與處理過程時，程序語言一次性地順序輸入到計算機中，計算機按順序執(zhí)行后，自動生成所設計的圖形信息。例如SK

57、C-HT系統、AD-88繪圖系統、飛龍 繪圖系統等屬于此類系統。批處理式CAD軟件在推動模線CAD技術發(fā)展的進程中，曾起過積極的作用。進入20世紀90年代后，由于交互式CAD技術的發(fā)展，各飛機工廠模線設計所用的批處理軟件，已全部由交互式CAD軟件所代替。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.2 結構模線CAD軟件分類及技術準備工作2.5.2.1 用于繪制結構模線的CAD軟件分類,(2)交互式CAD軟件系統。交互式CAD

58、軟件系統一般是指這樣一種軟件系統：它利用計算機以及圖形顯示器、鼠標器等人機交互設備，以人機對話方式進行圖形設計和修改，并生成、存儲或輸出圖形信息。例如MicroCADAM、PlusCADAM、AutoCAD等系統屬于此類系統。當然其他大型的商品化CAD軟件，例如CATIA、UGⅡ、CADDSV和PRO/E等系統，都能很好地用來設計結構模線。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.2 結構模線CAD軟件分類及技術準備工作2.

59、5.2.2 結構模線繪制的技術準備工作,1．建立標準圖形庫 標準圖形的選擇。標準圖形應是由基本圖形元素構成且較常用的圖形，例如標準的長桁缺口、減輕孔等。 標準圖形基準點的選擇。標準圖形的基準點是調用標準圖形時，用以確定它在視圖中位置的點。基準點一般選在標準圖形的某一角點(如左下角)或圖形的特征點(如圖形 的中心、長桁軸線與外形線的交點等)上。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.2 結構模線CAD軟件分類及

60、技術準備工作2.5.2.2 結構模線繪制的技術準備工作,2．圖形文件的命名 應用交互式軟件設計且以數據形式存儲在計算機中的圖形，通常被稱為圖形文件。為圖形文件命名時，要注意便于歸檔管理和易于檢索。下面是一個命名圖形文件的例子。 3.剖面理論外形曲線的傳遞 可采用數據傳遞和圖形傳遞兩種方式，如圖2.29所示。,2.5 CAD技術在模線設計中的應用,2.5.2 結構模線CAD軟件分類及技術準備工作2.5.2.2 結構

61、模線繪制的技術準備工作,4.結構圖形數據的準備 消化圖紙，弄清各種圖形尺寸、基準關系、協調關系等； 找出須從其他圖紙中查閱的尺寸，計算出圖紙中未直接給出的數據。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,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。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

62、法，以保證飛機能被經濟、有效地制造出來。這要取決于每個工廠各自的技術水平和裝備情況。為了幫助初學者能真正理解飛機制造中不同尺寸傳遞體系的互換協調工作原理，本節(jié)列舉幾個工廠的實際應用實例。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.1 飛機鈑金零件的重點協調部位及協調方法,飛機的機體主要由大量外形復雜的鈑金零件組成。它們經常是互換協調的難點。因此 新機研制、試制和批生產的工藝準備工作中，哪些飛機部位的鈑金零件需要編制協

63、調圖表以選擇的數量多少，都會直接影響研制(試制)周期、互換協調質量和成本。因此，應根據不同的型和結構特點作出正確決策。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.1 飛機鈑金零件的重點協調部位及協調方法,首先，須了解主要飛機機種上需要重點進行協調的部位。殲擊機的重點協調部位如 2.30所示，大型旅客機的重點協調部位如圖2.31所示，直升機的重點協調部位如圖2.32所示。 在我國現階段，對于鈑金零件所采取的協調方法

64、，即尺寸傳遞體系，大體上為模擬量傳遞、數字量傳遞和模擬量與數字量混合傳遞3種方式。它們各自的特征及應用范圍如表2.8所列。其中數字量與模擬量混合傳遞的綜合應用方法，其協調系統圖如圖2.33所示。圖2.34和圖2.35分別為對兩類鈑金零件用不同的尺寸傳遞方式進行協調的示意圖。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.2 典型飛機結構的協調路線,前面已經提到，在飛機制造中越來越廣泛地應用CAD/CAM技術是發(fā)展的必然趨勢

65、。在廣泛應用CAD/CAM技術的情況下，飛機制造中所采用的協調路線，與常規(guī)的模線樣板和標準樣件的協調路線相比，產生了質的變化，即由模擬量的幾何模型傳遞方式轉變?yōu)閿底至康膸缀文Ｐ蛡鬟f方式。這里再用飛機結構中常用的兩類典型結構的協調路線為例，具體說明這兩種協調路線的差別。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.2 典型飛機結構的協調路線,1．樣板法結構簡單，加工方便，成本 低；可以平行制造工藝裝備，生產 準備周

66、期短；對解決控制切面外緣 的協調是有效的 2．對非控制切面的流線區(qū)制造誤差 大，不能滿足配合面的協調 以標準樣件作為鈑金零件協調的主要依據，用標準樣件制造和安裝型架，而以立體的移形工藝裝備作為復雜外形的鈑金零件工藝裝備的依據。在平面與立體的轉換過程中，大部分采用了塑造法。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.2 典型飛機結構的協調路線 2.6.2.1 由鈑金件構成的段件的典型協調路線,對于外

67、形比較規(guī)則且以鈑金件為主構成的飛機段件或部件，例如機身等的剖面段和翼面類部件等，在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，一般能保證產品和工藝裝備之間的協調。但對外形比較復雜的段件(或空間組合件)，例如座艙段、進氣道、機尾罩等，一般還要采用表面標準樣件、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，因移形次數過多，協調路線過長，仍難以保證產品外形的難確度和零件配合面之間相互協調，這往往

68、成為生產中的關鍵問題。,2.6 互換協調方法的典型實例及協調圖表的設計,2.6.2 典型飛機結構的協調路線 2.6.2.2 由整體結構件構成的段件的典型協調路線,在現代飛機上典型的機翼翼盒是由整體結構件構成的裝配件，如圖2.39所示。機翼翼盒一般是由整體梁、整體墻、整體翼肋和整體壁板構成。對整體結構件的外形與它們之間配合表面的配合要求均很高。例如，兩端肋、梁和整體壁板之間相連接的典型結構如圖2.40所示。,2.6 互換協調方法