模线样板技术与典型的尺寸

1、模线样板技术与典型的尺寸传递体系,刘瑞同 同济大学航空航天与力学学院,一、模线样板技术,由于飞机的外形是光滑流线且合乎空气动力要求的几何外形，大量零件是曲线或曲面，且采用板料制造，尺寸大、刚性差，相互之间协调要求高，必须采用模线样板技术。 模线样板技术起源于造船行业。 模线是依据设计图纸绘制的图样； 样板是按照模线或数据而加工的专用量具、检具等工艺装备。,理论模线,按照飞机理论图纸和飞机工艺要求进行设计，以飞机部件、组件的理论外形和结构轴线为主要绘制内容，以1：1的比例精确地画在金属平板或聚酯薄膜上的图样，被称为飞机理论模线。 在计算机辅助设计制造技术之前，理论模线是保证飞机外形的结构轴线正确

2、与协调的惟一原始依据，是绘制结构模线和制造样板的主要依据之一。,其用途如下： 作为飞机外形数学模型的直观精确图像，并井验证飞机外形数学模型的正确性(包括光滑流线性)。 作为数字量到模拟量之间的桥梁和CADCAM技术的辅助手段；用于校核结构模线的剖面外形、结构轴线和斜角，校核从飞机外形数学模型算出的各种数据；作为某些样板的制造或检验依据；量取某些外形或结构轴线的数据。 设计依据是飞机理论图（飞机外形测绘数据表）、飞机结构图、研制工艺方案、部件互换协调图表等,绘制要求： 理论模线的基准线和主要结构轴线位置以及按坐标数据绘制理论外形产生的公差范围为土oI mm o15mm。对于轴线的宽度、直线度，平

3、行直线间的平行度，垂线的垂直度以及角度，其公差都应保证在规定的公差要求范围之内。 理论模线上纵、横切面同一尺寸的公差(有时称理论外形线交点协调)应在o102mm以内。 对于对称部件仅画其右部件，对于对称外形仅画其右半侧。这样可避免由重复绘制所引起的不一致性。 模线视图方向一般情况应进守由左向右看、内上向下看、由后向前看的原则。由于蒙皮厚度的各部分往往是不相同的，为了不使骨架外形出现台阶，故对理论外形(理论图给出的飞机外形)和蒙皮外形(飞机实际外形)视飞机速度和部件不同作不同的规定。对于高速飞机的冀面类部件，其蒙皮外形应定为与理论外形一致；对于低速飞机各部件以及大型飞机的机身和短舱等部件，可以把

4、其骨架外形定为理论外形。,理论模线包括单曲面模线和双曲面模线两类，包括机身、机翼、发动机短舱、尾翼等；,结构模线,结构模线是对飞机部件某个切面按1：1比例绘制的结构装配图。在结构模线上绘制的内容有设计基准线，以及该切面上全部零件的外形和所在位置。结构模线上的切面外形线是从理论模线复制来的，或者可按理论模线加工出部件某个切面的真实外形；因而，结构模线也称之为外形检验样板。同时，在该切面外形线内划出结构装配图。 其作用包括：以1：1比例准确地确定飞机内部的结构形状和尺寸，因此，它作为保证飞机内部结构协调的依据；作为用于加工生产的各种样板的依据；为制造样件、装配型架、模具和夹具等工艺装备，量取一些经

5、过模线协调的尺寸。,绘制要求： 飞机部件的结构模线上，画有部件的各主要切面的结构，例如机冀或尾翼的大梁切面、各冀肋切面和机身隔框切面等。为了协调每个切面上的全部结构，对一个切面上的结构不分开绘制。 由于结构模线是按1：1比例画出的，因而无须加注尺寸。而且对零件形状一般不取剖面图，而是通过各种符号来表示，例如零件弯边高度和角度、减轻孔的形状和加强梗的形状等。 为了保证零件与装配件尺寸协调，在结构模线上还绘制各种工艺孔，如基准孔、定位孔、导孔等。,样板,样板是一种平面量具，是加工和检验带曲面外形的零件、装配件和相应工艺装备的依据。 飞机制造中所用样板的主要特点是它们之间必须相互协调。因为在这里样板

6、起着制造、协调、检验零件和工艺装备的作用，因此，要求样板之间有着相互协调的关系。 生产中使用的样板种类繁多。,外形样板，用于检验平面弯边零件、平板零件和单曲度型材零件，是制造与协调成套零件样板的依据，直接作为成形模具的加工依据。,内形样板师零件成形模的制造依据，也是检验零件成型模的样板。 内形样板的外缘是由零件弯边外、内形交叉线所构成的曲线。,展开样板，对于板料零件，毛坯的展开形状和尺寸对成形质量具有重要影响，必须进行精确地控制，展开样板用于对毛坯形状进行取样的样板。,切面样板，对于形状复杂的双曲面蒙皮零件，必须采用一组切面样板才能控制零件形状，包括切面内形、切面外形、反切面外形和反切面内形。

7、 其他样板，钻孔样板、下料样板、夹具样板等,典型的尺寸传递体系,对尺寸传递体系的设计，即设计协调路线直接影响飞机的制造准确度和协调准确度，因此其基本要求是保证飞机零件、组合键、段件和部件的互换性，即保证主要几何参数外形、接头和分离面的互换性。 协调路线的设计应满足从模线、样板、工艺装备直至零件的形状和尺寸，其传递环节应尽可能少，且各环节误差量最小，公共环节的数量最大。,模线样板-标准样件协调系统,适用于成批小型飞机的协调系统，原始依据是模线样板。 该协调系统有以下特点： 对复杂型面使用外形标准样件来协调，这提高了零件的协调性； 在生产中出现不协调问题时，检查方便、直观。 但是，制造标准样件的周

8、期长，技术要求高，所需费用多。例如，我国20世纪60年代初的歼6全机标准样件的制造费用当时为3000万元，现在制造这种样件可能需要几亿元。而对于大、中型它机，制造标准样件还存在种种问题。,模线样板局部标准样件协调系统,模线样板局部标准样件协调系统是当前飞机生产中常用的一种协调系统。它采用型架装配机、划线钻孔台和光学仪器等通用工具，并附加平面样板和局部标准样件作为协调全部工艺装备的依据。在装配型架的安装中，由于使用光学仪器，进而发展到使用激光准直仪，大大提高了装配型架安装的准确度。因此，这个协调系统虽然不用大尺寸的安装标准样件，而在装配工艺装备之间仍然可以获得较好的协调性。,这个协调系统的特点是

9、： 省去了全机安装标准样件，只制造局部的标准样件。为了保证复杂型面的协调，也只制造局部外形标准样件。 使用通用的工具(例如型架装配机、划线钻孔台和光学仪器)制造装配型架以及其他工艺装备。这不仅提高了制造精度，还减少了安装型架的时间。据估计，用激光准直仪安装型架比用普通光学仪器可节约50一60的调试时间。尤其在安装大尺寸的装配型架时，其优越性更为突出。,以数字量为基础的协调系统,模拟量协调系统存在工艺装备的制造必须严格按照协调路线规定的先后顺序进行，平行作业收到很大限制、制造工作量巨大，费用高、周期长、协调准确度差的不足，随着CAD/CAM技术的发展，以数字量为基础的协调系统得到越来越广泛的应用

10、。,这种协调系统包括几方面的内容： 建立飞机外形和内部结构的几何模型，作为飞机制造环节统一的几何数据库，通过数控绘图机绘制理论模线、结构模线等； 在工艺装备制造方面，采用数控加工和数控测量技术加工工艺装备，大大提高精度和质量。 大幅采用整体结构两件，包括整体框、整体肋、整体梁和整体壁板等，采用数控加工和数控测量，减少了尺寸传递的中间环节。 在装配方面，普遍采用光学测量、GPS等先进技术，提高装配质量。,实例,目前我国的飞机制造业正处于由应用以模线样板为基础的模拟量尺寸传递体系，向建立全机电子样件的全数字化尺寸传递体系的过渡阶段。 在一个互换协调方法中，常常在建立了飞机外形数学模型的同时，局部还

11、采用模线样板和局部标准样件的工作方法，以保证飞机能被经济、有效地制造出来。 取决于每个工厂各自的技术水平和装备情况。,飞机钣金零件的重点协调部位和协调方法,钣金零件是飞机互换协调的难点。 首先要了解飞机上需要重点协调的部位。,目前，我国钣金零件主要采用模拟量传递、数字量传递和混合传递三种方式。,典型飞机结构的协调路线,钣金件构成的段件的典型协调路线 对外形比较规则且以钣金件为主构成的段件或部件，例如机身等的剖面段和冀面类部件等，其制造过程中部件的外形比较容易控制，采用常规的模线样板和局部标准样件协调路线，一般能保证产品相工艺装备之间的协调。 对外形比较复杂的段件(或空间组合件)，例如座舱段、进气道、机尾等，一般还要采用表面标准佯件、过渡模等较复杂的协调路线，以达到工艺装备之间的协调。即使如此，移形次数过多，协调路线道长，仍难以保证产品外形的准确度和冬件配合面之间相互协调，这住住成为牛产