朱巖

摘 要：文章主要論述了B747型飛機(jī)夾具樣板設(shè)計(jì)的兩種方式，即傳統(tǒng)的依據(jù)PCM圖的設(shè)計(jì)方式與應(yīng)用數(shù)字化三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)方式。對(duì)于這兩種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對(duì)這兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)與缺陷進(jìn)行了對(duì)比與分析。

關(guān)鍵詞：夾具樣板；三維數(shù)據(jù)集；PCM圖

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）15-0001-02

1 夾具樣板的基本特征和主要用途

1.1 基本特征

凡用于制造安裝和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣件或裝配工藝裝備、檢驗(yàn)夾具的樣板統(tǒng)稱為夾具樣板。按工裝設(shè)計(jì)部門(mén)所提供的夾具樣板圖及其技術(shù)要求制造。

1.2 主要用途

①制造安裝標(biāo)準(zhǔn)樣件；

②安裝裝配夾具，檢驗(yàn)夾具和裝配型架等。

2 B747型飛機(jī)夾具樣板的設(shè)計(jì)

B747型飛機(jī)夾具樣板的設(shè)計(jì)依據(jù)一般分為兩種，即PCM圖和三維數(shù)據(jù)集。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)不同情況采用不同的設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.1 依據(jù)PCM圖的設(shè)計(jì)方法

由于B747型飛機(jī)的機(jī)型較老，項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此該機(jī)型與其他新機(jī)型相比缺少數(shù)字化設(shè)計(jì)制造依據(jù)，例如三維數(shù)模、電子圖紙等。但是該機(jī)型擁有大量外方提供的PCM圖，均為以1：1比例繪制而成的膠版，這些PCM圖可作為設(shè)計(jì)制造的依據(jù)，這也是B747型飛機(jī)最大的特點(diǎn)之一。在設(shè)計(jì)B747型飛機(jī)夾具樣板時(shí)首先要考慮的，同時(shí)也是最常用的設(shè)計(jì)依據(jù)就是PCM圖。

首先，根據(jù)工裝設(shè)計(jì)部門(mén)提供的夾具樣板圖找出該塊夾具樣板所涉及到的零件圖號(hào)、站位（如：框、長(zhǎng)桁）以及標(biāo)記線（如：WL、LBL）和孔位（如：K孔、工具孔）等元素，如圖1所示，然后根據(jù)零件圖號(hào)查找該圖號(hào)的圖紙，此時(shí)可根據(jù)夾具樣板圖中提供的站位和長(zhǎng)桁的信息在圖紙上查找相應(yīng)位置的視圖或剖視圖，查到后檢查在所需的視圖或剖視圖中是否包含了夾具樣板圖中涉及到的所有元素，如所需零件邊緣、標(biāo)記線、孔位等，若內(nèi)容齊全則可按照該P(yáng)CM圖制造此夾具樣板。

有些夾具樣板中還含有一些尺寸標(biāo)注，如圖1中的“200”，這種情況表示該夾具樣板除按照PCM圖制造外還要按標(biāo)注的尺寸制造，上圖中標(biāo)記零件外緣的一側(cè)為樣板的工作邊，按尺寸加工的一側(cè)為非工作邊。

在某些夾具樣板圖所涉及到的零件的圖紙中可能無(wú)法找到站位和長(zhǎng)桁或者找不到所需的視圖或剖視圖，這時(shí)可以通過(guò)圖紙細(xì)目查找其上一級(jí)裝配圖紙，從而在上一級(jí)裝配圖紙中通過(guò)上面的方法查找到所需要的內(nèi)容。

此外，如果在圖紙上沒(méi)有給出該夾具樣板圖所需站位的剖視圖，也可根據(jù)零件的具體情況查找其他站位上給出的可以通用的剖視圖。

有時(shí)某些元素?zé)o法在圖紙中直接找到，也可查看附近區(qū)域，利用其他元素推理而得到所需內(nèi)容。

例如：圖1中水平基準(zhǔn)線WL=190.00，就是將WL=180.00位置線偏移10 mm而得到的。

依據(jù)PCM圖的方法比較直觀，只要將所有元素找到即可制造，但是這種方法需要工人手工加工，有時(shí)需要將幾張膠版對(duì)和在一起加工，不僅加工難度高而且耗費(fèi)大量工時(shí)。

而且PCM圖對(duì)于存放環(huán)境要求較高，因此容易出現(xiàn)不同程度的變形，這也給樣板的加工帶來(lái)很大困難。

2.2 依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)方法

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和CATIA V5在實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，出現(xiàn)了另一種設(shè)計(jì)夾具樣板的方法，就是依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)方法。

實(shí)際上，現(xiàn)在的許多新機(jī)型由于擁有完善的數(shù)字化依據(jù)，工裝設(shè)計(jì)部門(mén)已經(jīng)可以直接應(yīng)用三維數(shù)模來(lái)設(shè)計(jì)工裝夾具，而不再需要夾具樣板的輔助。但是由于B747機(jī)型較老，缺少三維數(shù)模，因此仍需要應(yīng)用夾具樣板來(lái)制造工裝夾具。這里所說(shuō)的依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)方法，是指依據(jù)外方提供的三維理論數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)樣板，該理論數(shù)據(jù)包括機(jī)身坐標(biāo)系、IML（飛機(jī)理論外緣曲面）、機(jī)身長(zhǎng)桁、基準(zhǔn)面等，如圖2所示。

上圖中包括了機(jī)身左側(cè)理論外緣曲面IML及34條長(zhǎng)桁，該IML在23長(zhǎng)桁之前為單曲率直紋面，23長(zhǎng)桁往后曲面一側(cè)逐漸出現(xiàn)曲率變化，如圖3所示。

依據(jù)三維數(shù)據(jù)集來(lái)設(shè)計(jì)夾具樣板，首先需要查找零件圖及其裝配圖，找出夾具樣板所需的零件外緣與IML之間的關(guān)系，包括零件外緣距IML的厚度尺寸以及判斷該零件的裝配位置是在IML的外側(cè)還是內(nèi)側(cè)，這樣根據(jù)查得的厚度尺寸將IML向內(nèi)或向外偏移一定距離所得的曲面就是這個(gè)零件外緣所貼合的曲面。然后再根據(jù)夾具圖提供的框、長(zhǎng)桁的空間位置以及尺寸、標(biāo)記線等信息，在三維數(shù)據(jù)集的該位置做出夾具樣板圖，如圖4所示。

與傳統(tǒng)的依據(jù)PCM圖的設(shè)計(jì)方式相比，依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)方式更有利于樣板的加工，因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)出的樣板可以通過(guò)激光切割的方式來(lái)制造，不僅降低勞動(dòng)工時(shí)，大幅提高生產(chǎn)效率，而且大大提高了樣板的精確度和質(zhì)量，更加方便快捷。但是該機(jī)型數(shù)字化依據(jù)有限，很多時(shí)候還是脫離不了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，因此，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)兩種方案相結(jié)合的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)模式，具體問(wèn)題具體分析，充分利用現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效。

2.3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

綜上所述雖然兩種方法截然不同，但是有一點(diǎn)是共通的，那就是需要查閱大量零件圖紙及裝配圖紙，這中間的工作量是巨大的，同時(shí)也要求設(shè)計(jì)員對(duì)該機(jī)型圖紙及其之間的關(guān)系有一個(gè)全面的了解，這也是所有工作中最困難的部分。

另外，雖然依據(jù)三維數(shù)據(jù)集的方法能夠彌補(bǔ)依據(jù)PCM圖方法的不足之處，但是仍然有一些元素是三維數(shù)據(jù)集中沒(méi)有提供的，這就需要根據(jù)工程部門(mén)提供的數(shù)據(jù)在三維空間內(nèi)做出需要的元素。

例如，在利用三維數(shù)據(jù)集的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用到下主梁基準(zhǔn)面，而這個(gè)基準(zhǔn)面的軸線只在PCM圖中給出了，根本無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，這時(shí)只能根據(jù)工程部門(mén)提供的數(shù)據(jù)做出下主梁基準(zhǔn)面，即在空間做出WL=200”和LBL=103.27”兩個(gè)平面，在這兩個(gè)平面的交線上做出與WL=200”成342 °18 的平面，這個(gè)面就是下主梁基準(zhǔn)面。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)B747型飛機(jī)夾具樣板設(shè)計(jì)方法的研究與分析，總結(jié)出了一套詳盡的夾具樣板設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn)，并探索出一種更高效率設(shè)計(jì)方法，為今后處理此類問(wèn)題總結(jié)了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，提高了生產(chǎn)進(jìn)度，促進(jìn)飛機(jī)質(zhì)量的整體提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李航，萬(wàn)曉云.B747-400型飛機(jī)氣象雷達(dá)顯示故障的分析與排除[J].長(zhǎng) 沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（3）.