Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１，２０１３ ＭＢＤ技术下钣金零件模线样板的设计 石晶 。赵敏 ，魏凤瑞。 （中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，ａ．制造数据中心Ｉｂ．通航研发中心；ｃ．技术装备中心， 辽宁沈阳１１０８５０） 摘要：在飞机的设计和制造中，模线样板作为飞机零￣￣￣１／＆，ｂ，－ｖ－Ｅ装配的首道工序有着重要作用，简要介绍了ＭＢＤ技 术及钣金零件外形样板、展开样板、切面样板在传统模式下和在ＭＢＤ技术下模线的设计方法。ＭＢＤ技术的应用，使模 线样板设计转变为以三维模型为依据的数字化设计，提高了模线样板加工的效率与精度。 关键词：ＭＢＤ技术；钣金零件；模线样板 中图分类号：Ｖ２６２．３２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ６７２—５４５Ｘ（２０１ ３）０１—０１ ２８—０２ 随着科技１３新月异的发展，飞机产品的协调依 型为核心的设计制造信息传递模式。ＭＢＤ思想的核 据从传统模拟量传递的标准样件过渡到了现代化数 心要求是基于图纸的设计授权模式转变为以三维模 字量传递的三维实体模型。基于模型的定义（Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ＭＢＤ）技术是波音公司在美国机械 工程师协会颁布的数字产品定义规范的基础上，结 合自己的数字化制造经验扩充了飞机研制建模中所 有特有的应用需求，从而得出的一种全新的数字化 定义技术。 目前，我国航空制造业正在关注并大力推进 ＭＢＤ技术的发展，更好的应用其技术来为飞机研制 服务。模线样板作为我公司零件制造和工艺装配的 依据占有重要的地位。ＭＢＤ技术的应用，使模线样板 设计从传统设计方法转变为以三维模型为依据的数 字化设计，同样提高了模线样板加工的效率与精度。 型为主的设计授权模式，要求所有生产检验的依据要 执行以三维模型为主，二维图纸为辅的工作方法。 ２ 钣金零件外形与切面样板的设计方法 ２．１传统方式下外形与切面样板的设计 在传统的设计方法中，由于我们只有图纸作为 依据，这就要求我们只能根据图纸中的尺寸在电脑 中依次画出零件的外形或者画出切面的曲线来得到 模线。对于外形简单的零件设计样板时还比较容易， 但是对于外形复杂的零件设计起来就相当烦琐。 ２．２ ＭＢＤ技术下外形与切面样板的设计 由于在设计样板时有三维数据集作为加工的依 据，所以在设计外形与切面样板时就可以直接利用 ＣＡＴＩＡ软件在零件三维实体上做一些简单的操作求 出所需要的轮廓线。通常外形样板只要在数模中求 出零件的外形交线，切面样板只要做出所要位置的 交线，并且留出所需要的定位线和基准线，将所有需 要的线条利用Ｄｒａｆｔｉｎｇ模块转换成二维图形，得到模 １ ＭＢＤ技术概述 １．１ ＭＢＤ技术的定义 基于模型的定义（Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ＭＢＤ） 技术是波音公司在美国机械工程师协会颁布的数字 产品定义规范的基础上，结合自己的数字化制造经 验扩充了飞机研制建模中所有特有的应用需求，从 线。这样设计减少了传统设计中只按照图纸尺寸进 而得出的一种全新的数字化定义技术。 行逐一绘制的烦琐。 １．２ ＭＢＤ技术简介 ＭＢＤ技术是一种具有三维模型主要元素的完整 ３ 钣金零件展开样板的设计方法 产品数字化定义技术，是随着数字化定义技术在产品 设计和制造中的深入应用而发展起来的。其核心思想 飞机钣金零件的制造需要零件的展开样板和二 是采用三维数字化模型进行产品数字化模型从而进 维展开数据集进行下料或加工，因此展开样板的设 行产品数字化信息的完整描述，实现以三维数字化模 计在我们公司的样板设计中占有很大的比例。随着 收稿日期：２０１２—１０—０８ 作者简介：石晶（１９８３一），女，辽宁辽阳人，学士学位，工程师，主要研究领域为飞机模线样板和数据集的设计。 １２８ 《装备制造技术｝２０１３年第１期 ＭＢＤ技术的推进，二维图纸已经逐步被三维模型替 用钣金方法做出的数模可以得到零件的展开状 代，按照传统的设计方法设计这些零件的展开样板 态，利用Ｄｒａｆｔｉｎｇ模块中的投影视图命令就得到展开 是非常繁琐的，只有随着技术的提升改变设计方法 模线。对于弯边上有孔的零件，在用钣金方法建模时 才能适应发展。以图ｌ所示为例，简要说明展开样板 并在零件的弯边上做出所需的孔，展开时可以同 一的设计方法。 图１钣金零件 ３．１传统方式下展开样板的设计 按照传统的设计方法，在求上述零件的展开样 板时，由于零件的展开尺寸在图纸上没有体现，弯边 形状比较复杂，所以在求展开尺寸时需要在多处不 同位置测出弯边斜高和弯边角度，利用模线设计员 手册查出相应的系数数值或者利用求弯边展开的计 算公式： Ｚ＝Ｔ＋（０．０１７ ４５Ｒ＋０．００７ ７９ ） 一２ｔｇｏｄ２（Ｒ＋ ） 算出展开值。 其中， ｚ为距外形交线的展开尺寸； 为弯边斜高； 尺为弯曲内半径； ６为材料厚度； 为中心角。 将所求值做点画出，最后将所有展开值的点用 样条曲线连出，得到展开的轮廓线。由于是利用点画 样条曲线，所以位置选取越多相对展开样板的外缘 越精确。 这种方法需要大量的测量与计算，在测量与计算 时是相当繁琐的，同时，在计算时又会有很多系数上 的偏差，连接展开值的样条曲线的精度也很难保证。 ３．２ ＭＢＤ技术下展开样板的设计 ＭＢＤ技术下数据集是所有设计、制造的依据，其 包括产品在研制过程中相关的各项属性和功能，这 样很多零件信息我们就可以直接在结构树中提取， 实现了过程的简化。 抛开二维图纸，以数模作为设计的依据，在设计 展开样板时我们就可以在ＣＡＴＩＡ软件中将该零件的 外形交线、弯边轮廓线提取出来。再利用ＣＡＴＩＡ软件 中的航空钣金模块将零件用钣金弯边的方式做出， 利用展开命令就可以直接将零件的展开求出。如图２ 所示。 图２钣金零件的展开 时得到弯边上的孑Ｌ。 按照这种方式设计展开样板只需重新以钣金的 方式将零件做出即可，大大减小了计算量，降低了难 度，由计算机计算保证了计算的准确度，并且展开样 板的轮廓由零件的外缘控制提高了样板的精度。 ４在ＭＢＤ技术下模线样板设计方法的先 进性 ４．１在ＭＢＤ技术下设计模线样板的优点 在ＭＢＤ技术下，模线样板的设计不再依据二维 图纸，也不在需要利用传统的计算公式，减小了设计 时的计算量，对于零件的一些属性，例如：材料厚度， 弯边圆角等可以直接在数模中找到而无需测量。对 于图２所示的零件弯边形状复杂，如果用传统取点 计算，在用样条曲线连接的方法，误差较大。现在以 数模为依据，有软件直接生成，即节省时间，又提高 了其准确度。 ４．２在ＭＢＤ技术下设计模线样板的建议 虽然模线样板的设计在ＭＢＤ技术下有了一定 的突破，但是对于零件曲度更加复杂，无法单独用钣 金方式建模的零件，这样设计有可能增加难度。对于 不同结构的钣金零件，模线样板的设计方法也应该 选择不同的方式。因此，如何更好的应用ＣＡＴＩＡ软件 建立钣金零件也时我们今后工作的需要探索的。在 传统方法向数字化方法转变的过度时期，我们要更 好的将设计方法结合。 ５ 结论 随着ＭＢＤ技术在航空研制体系中的应用，三维 模型已经贯穿在整个飞机设计制造过程中，成为飞 机设计制造的依据。随之而来，对于如何更好的将 ＭＢＤ技术的优势应用在模线样板的设计中，怎样更 完美的将传统模拟量向现代数字化转变合是我们进 一步需要思考的问题。 参考文献： ［１］鲁康．强化标准关注体系推进ＭＢＤ深入应用【Ｊ】．航空制 造技术，２０１０，（２０）：５４—５７． 【２】航空制造工程手册总编委会。航空制造工程手册——飞机 模线样板［Ｍ］．北京．航空工业出版社．１ ９９３． （下转第１ ３１页） １２９ 《装备制造技术）２ｏ１３年第１期 ０ Ｏ簧 蒌 －一３结束语 采用多体系统传递矩阵法解决通常不便于处理 的在高速旋转情况下同时含有刚体和弹性体耦合的 多体系统的动态特性问题，其模型更加符合实际情 图中横坐标表示主轴的轴向长度，纵坐标表示相 况，便于动力学分析的程序化和解决工程问题。本文 ０ｌ 对振幅值，折线是由各主要节点的相对振幅值连接而 依据该方法建立了机床主轴系统的动力学模型，快 速方便地计算出机床主轴各阶固有频率，并得出其 成的振型图，光滑曲线是由折线拟合而成的。通过振 对应的主振型图。 型图可以看出，第一阶模态主要表现为主轴靠近左端 伸出部分的运动，而第二阶模态主要表现为主轴靠近 右端卡盘伸出部分的运动，二者均类似悬臂梁的弯曲 ［１】沈浩，赵跃超，等．基于传递矩阵法的电主轴动态性能分 振动，但从第三、第四阶模态来看，除了有两端类似悬 析忉．机械制造，２０１０，（１０）：３０—３１． 参考文献： 臂梁的弯曲振动外，两轴承支撑段开始出现了横向振 ［２］芮莜亭，隋文海，邵允中．刚体的场传递矩阵及其在多体动 动，随着阶数越高，横向振动越剧烈，也就是说主轴开 力学中的应用［Ｊ］．宇航学报，１９９３，（１０）：８２—８７． 始出现了包括横向运动在内的复杂运动。 Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｐｉｎｄｌｅ ｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍａｔｒｉｘ ＭｅｔｈｏｄＨａｒｂｉｎ ＺＨＡＮＹｅ （Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｆ ｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００８０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｉｎｄｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｍａｊｏｒ ｆａｃｔｏｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｙｔ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｆ ｍａｃｈｉｏｎｉｎｇ． Ｔｈｅ ｓｐｉｎｄｌｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ ａｓ ｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｒｉｉｇｄ ｂｏｄｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｐｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｕｓｉｎｇ ｈｅ ｔｔｒｎｓｆａｅｒ ｍａｔｒｉｘ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｎａｔｕｒｌ ａｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｉｎｄｌｅ ｎｄ ｔａｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｒｅ ａｆｏｕｎｄ ｏｕｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｐｉｎｄｌｅ；ｒａｎｓｔｆｅｒ ｍａｔｒｉｘ；ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｓ （上接第１２９页） Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌ Ｐａｒｔｓ’Ｌｏｆｔｉｎｇ Ｔｅｍｐｌｅ Ｂａｓｅ ｏｎ ＭＢＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳＨＩ Ｊｉｎｇ“，ＺＨＡＯ Ｍｉｎ ，ＷＥＩ Ｆｅｎｇ—ｒｕｉ ｆ ａ．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｄａｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ；ｂ．Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ；ｃ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ；ＡＶＩＣ ＳＨＥＮ ＹＡＮＧ ＡＩＲＣＲＡＦＹ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ０８５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｎｄ ａｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｆｍｏｕｌｏｄ ｐａｔｔｅｒｎ ａｓ ｈｅ ｔｌｉｎｅ，ｍａｋｉｎｇ ｎｄ ａｐｒｏｃｅｓｓ ｆａｓｓｅｍｂｌｏｉｎｇ ｈｅ ｔｐａｒｔｓ ｆｔｏｈｅ ｉｆｒｓｔ ｓｔｅｐ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ．ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ＭＢＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｐａｒｔｓ’ｏｕｔｌｉｎｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ、ｆｉａｔ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｅｔｃ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ＭＢＤ ｄｅｓｉｎ ｍｅｔｇｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＢＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｔｏ ａ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｄｉｉｇｔ￣ｄｅｓｉｇｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＢＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ Ｐａｒｔｓ；ｌｏｆｔｉｎｇ ｔｅｍｐｌｅ １３１
