基于試件的模線樣板檢驗(yàn)方法研究

孟翔鵬

摘 要：當(dāng)前基于MBD技術(shù)的飛機(jī)設(shè)計(jì)及數(shù)字化制造技術(shù)已經(jīng)在整個(gè)航空制造領(lǐng)域全面應(yīng)用。數(shù)字化條件下，樣板采用激光切割設(shè)備進(jìn)行下料切割，使用膠版進(jìn)行檢驗(yàn)。但膠板的采購(gòu)成本高，易變形，嚴(yán)重影響樣板檢驗(yàn)。為解決這一問(wèn)題，試件檢驗(yàn)方式應(yīng)運(yùn)而生。該樣板檢驗(yàn)方式有效降低了膠版采購(gòu)成本和設(shè)備維護(hù)成本，也提升了樣板設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：MBD；膠版；試件

中圖分類號(hào)：V262 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）28-0080-02

當(dāng)前基于MBD技術(shù)的飛機(jī)設(shè)計(jì)及數(shù)字化制造技術(shù)已經(jīng)在整個(gè)航空制造領(lǐng)域全面應(yīng)用。數(shù)字化條件下樣板在其功能上產(chǎn)生了根本的變化。模擬量條件下，樣板起到的是數(shù)據(jù)傳遞和互換協(xié)調(diào)的作用，離開(kāi)了模線樣板就無(wú)法進(jìn)行飛機(jī)制造的全過(guò)程[1]。數(shù)字化條件下，樣板功能性已經(jīng)弱化成為了零件檢驗(yàn)的效率工具，原有用于工裝制造的夾具樣板和切面樣板已經(jīng)完全取消。目前樣板90%以上是僅用于零件檢驗(yàn)，余下不足10%的樣板是用于輔助零件制造和裝配鉆孔。現(xiàn)階段，樣板作為特殊的剛性量具由于其直觀、便捷、效率高、經(jīng)濟(jì)性的原因，在零件的制造和檢驗(yàn)過(guò)程中依舊存在，如某機(jī)型使用樣板的零件占總零件數(shù)量近1/4[2]。

1 現(xiàn)狀

傳統(tǒng)以手工的方式加工樣板，效率低、精度差。目前的樣板加工一般采用激光切割機(jī)進(jìn)行板料切割，激光切割設(shè)備加工取代了樣板的手工加工（特殊的成型樣板除外），樣板的制造精度和效率得到了提高，加工精度可以達(dá)到0.04mm（樣板加工精度±0.15mm），同時(shí)通過(guò)繪制膠版，檢驗(yàn)員將樣板平鋪在膠版上完成樣板檢驗(yàn)。但隨著時(shí)間推移，此種方式的弊端逐步暴露出來(lái)：

（1）每年檢驗(yàn)用膠板的損耗費(fèi)用約計(jì)近百萬(wàn)，使用成本居高不下。

（2）膠板使用后需要大量?jī)?chǔ)存空間，無(wú)形中造成空間資源占用。

（3）膠板易受溫、濕度影響發(fā)生變形，膠版在繪制后需要在加工現(xiàn)場(chǎng)使用，而使用環(huán)境的溫、濕度極不穩(wěn)定，膠版易變形，此時(shí)需要重新繪制新膠版，繼續(xù)增加了成本消耗。

（4）繪制膠版的繪圖機(jī)精度低于激光切割機(jī)，時(shí)有出現(xiàn)的樣板檢驗(yàn)偏差問(wèn)題多是由膠版繪制偏差引起的，實(shí)際上不存在問(wèn)題。

因此，改變目前模線樣板檢驗(yàn)方式勢(shì)在必行。

2 總體思路

采用激光切割樣板不但提升了樣板加工的效率，還杜絕了由于手工加工而產(chǎn)生的樣板制造錯(cuò)誤問(wèn)題的發(fā)生。經(jīng)過(guò)對(duì)近幾年來(lái)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，樣板錯(cuò)誤主要產(chǎn)生于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，樣板的制造過(guò)程中因加工導(dǎo)致樣板錯(cuò)誤或超差的案例為零。因此，樣板變更檢驗(yàn)方法主要是基于樣板數(shù)字化設(shè)計(jì)及數(shù)字化制造的過(guò)程，只要設(shè)計(jì)過(guò)程及激光切割設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)符合要求并可控，加工出來(lái)的樣板就是合格的。

試件檢驗(yàn)方式是依靠激光切割設(shè)備對(duì)同一規(guī)格的試切件進(jìn)行一定數(shù)量和頻次的切割，通過(guò)檢測(cè)試切件的尺寸波動(dòng)，判斷激光切割設(shè)備是否穩(wěn)定，若試件尺寸符合要求，則判定激光切割設(shè)備加工的樣板合格，符合總體思路要求。

3 技術(shù)方案和流程

原有的檢驗(yàn)方式是設(shè)計(jì)模線后再繪制成膠版，由檢驗(yàn)員將膠版與樣板實(shí)物進(jìn)行比對(duì)，完成檢驗(yàn)過(guò)程。現(xiàn)在的試件檢驗(yàn)方式下，膠版只作為電子數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，或者作為臨時(shí)輔助手段配合樣板檢驗(yàn)。

3.1 編程排版

編程員首先從PLM系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出激光程序，并在激光切割機(jī)處理軟件內(nèi)進(jìn)行排版，完成后按排版程序進(jìn)行切割。編程員將排版區(qū)均分為9個(gè)區(qū)域，共取1到3個(gè)試件，試件所在區(qū)域橫縱向延伸不應(yīng)交叉，如圖1。

激光切割程序排版區(qū)域數(shù)（以Q表示）與試件數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系為：Q≤3，切割一個(gè)試件；3

3.2 試件的檢驗(yàn)

試件切割完成、編程員去除毛刺和表面污物后，由檢驗(yàn)員使用膠板、卡尺或數(shù)控測(cè)量設(shè)備等檢測(cè)試件的幾何形狀和劃線，使用卡尺檢測(cè)的試件具體檢測(cè)尺寸如圖2。

檢測(cè)對(duì)比試件與理論尺寸的偏差具體范圍如下：

（1）對(duì)直線段輪廓允許偏差在±0.1mm。

（2）對(duì)樣條曲線部位允許偏差±0.15mm。

（3）圓及圓弧應(yīng)比對(duì)圓心位置及半徑，圓心位置和半徑允許偏差±0.1mm。

（4）劃線部位允許偏差±0.1mm。

檢測(cè)結(jié)果在偏差范圍內(nèi)的試件為合格狀態(tài)。

3.3 樣板的抽檢

在進(jìn)行試件切割后，需要進(jìn)行樣板的隨機(jī)抽檢，作為試件檢驗(yàn)方式的補(bǔ)充完善。由編程員在每張待切割鋼板內(nèi)隨機(jī)抽檢樣板圖號(hào)并填寫至激光切割記錄表中，同時(shí)繪制膠板，將膠版和激光切割記錄表交給檢驗(yàn)員進(jìn)行樣板抽檢，檢驗(yàn)員核對(duì)膠版和激光切割記錄表中圖號(hào)的一致性，按公差要求進(jìn)行檢驗(yàn)，符合要求即為合格，否則將對(duì)問(wèn)題項(xiàng)進(jìn)行重新切割并檢查切割設(shè)備狀態(tài)。

4 實(shí)施效果

4.1 檢驗(yàn)工作效率顯著提升

膠板檢驗(yàn)方式下，檢驗(yàn)員需要將零件鋪在膠板之上進(jìn)行樣板與模線的符合性檢查，平均檢查時(shí)間約2分鐘，而試件檢驗(yàn)方式下，平均每項(xiàng)樣板檢查時(shí)間不到10秒。新的樣板檢驗(yàn)方式使交檢效率提升達(dá)90%以上。

4.2 膠版耗費(fèi)成本大幅下降

原有的膠版檢驗(yàn)方式下，其平均幅面規(guī)格為2000mm×900mm，此幅面膠板換算成本為500元。而采用試件檢驗(yàn)方式的新機(jī)型，全機(jī)樣板中采用膠版檢驗(yàn)方式的樣板僅占全部樣板數(shù)量的12%，共348項(xiàng)，成本為174000元，對(duì)比降低達(dá)75%以上。

4.3 激光切割設(shè)備異常波動(dòng)的即時(shí)預(yù)警

激光切割設(shè)備完成某一批次的樣板切割工作后，通過(guò)檢測(cè)試件的尺寸能夠直接判斷設(shè)備的加工穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

試件檢驗(yàn)方式的主要革新點(diǎn)是從原有的設(shè)計(jì)思維主導(dǎo)，驗(yàn)證不同設(shè)備輸出的設(shè)計(jì)結(jié)果，到現(xiàn)在的加工過(guò)程動(dòng)態(tài)檢查方式，極大提升了產(chǎn)品檢驗(yàn)效率，同時(shí)能夠做到激光切割設(shè)備異常波動(dòng)的即時(shí)預(yù)警，改善了設(shè)備維護(hù)方式，延長(zhǎng)設(shè)備使用期限，有效降低維護(hù)成本，消除了膠板檢驗(yàn)的種種弊端。本方法目前已逐步推廣，應(yīng)用效果顯著，相信在不久的將來(lái)，通過(guò)技術(shù)革新，不斷涌現(xiàn)出新的加工檢驗(yàn)方式，使航空產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]石晶.數(shù)字化條件下三維數(shù)模在模線樣板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（11）.

[2]石晶，趙敏，魏鳳瑞.MBD技術(shù)下鈑金零件模線樣板的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（1）.

[3]屈東旭.復(fù)雜機(jī)加類零件模線樣板取制方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（35）：111.