capp第8910章

典型飞机结构的协调路线
在广泛应用CAD/CAM技术的情况下，飞机制造中所采用的协调路线， 与常规的模线样板和标准样件的协调路线相比，产生了质的变化，即由 模拟量的几何模型传递方式转变为由数值量的几何模型传递方式。 由钣金件构成的段件的典型协调路线 由整体结构件构成的段件的典型协调路线
由钣金件构成的段件的典型协调路线
应用CAD/CAM的技术经济效益
其形状与尺寸是以数字量方式传递，所以原则上可以取消理论模线，结构模 线用绘图机绘制，显著提高了工作效率，还由于标准样件、模具及整体机加件直 接根据产品数字模型用数控加工，大大减少了所需样板和标准工艺装备的数量。 还由于在计算机内存有飞机的数学模型与结构模线，从而有可能按独立制造原则 组织生产准备工作，这大大减少了生产准备工作量，缩短了生产准备周期。 大大提高工艺装备的协调准确度，从而提高产品质量。形状复杂、加工难度 大的关键工艺装备和整体结构件直接用数控加工不仅减少了很多形状和尺寸传递 过程中的中间环节，制造的设备和产品通过数控测量机检验，从而提高了工艺装 备和产品间的协调性。在装配过程中也将减少由于强迫装配而在结构中产生的内 应力，从而提高产品质量。 减少飞机制造中的手工劳动量，缩短生产周期，降低飞机制造成本。飞机整 体结构件的加工在飞机制造中一直是生产中的关键，加工工序多、加工路线长， 钳工加工和修配工作量大。采用数控加工后，不仅提高了加工效率，而且在装配 过程中由于工艺装备和飞机零件间的协调性好，减少了装配工作中大量的手工修 配工作，由于减少了飞机装配时的不协调现象，从而缩短了生产周期。
测量机的结构形式和精度
结构形式
悬臂式 桥框式
精度
测量机精度 重复精度量机结构形式的要求：测量空间开阔，便于工件的安 放和操作；在保证正常运动的条件下要有足够的刚度。 桥框式结构的刚性比悬臂式好，所以中型、大型的机床常 采用这种形式。其中固定式多立柱式应用最普遍，悬臂支柱 的桥框式结构是小型测量机所用的形式之一，立柱可移动式 和平台可移动式多数为高精度的小型测量机．
测量头
– 硬测头 – 软测头
测量头
测量头作为一种测量工具(相当于加工时的刀具)，装于机 床的垂直运动部件(相当于机床主轴)中。在接触式测量中， 测量头的端部触头与工件直接接触进行测量。因此，测量机 的工作效率与精度是和测量头密切相关的。从结构原理来看， 测量头可分为机械式、电气式、光学式三种。光学式的非接 触测量头应用光学及激光的原理，主要用于计量室中的精密 坐标测量机。接触式测量头又可分为硬测头与软测头两类。 硬测头多为机械测头，主要用于手动测量。软测头上装置有 电气式的传感器，测头可作位移、偏转，故可用于自动测量 中。
由整体结构件构成的段件的 典型协调路线
典型的机翼翼盒 在现代飞机上是整体 结构件构成的装配件。 机翼翼盒一般是由整 体梁、整体墙、整体 翼肋和整体壁板所构 成。整体结构件的外 形和它们之间配合表 面的配合要求均很高。
由钣金件构成的段件的CAD/CAM协调路线
提高了模具和型架卡板的制造和协调准确度 模具和卡板直接按飞机 外形数据用数控加工和数控测量检验，外形和尺寸的加工误差一般可达 到0.1mm，局部最大也只有0.2~0.3mm。由于取消了局部表面标准样件 和过渡模等环节，缩短了协调路线，协调准确度可提高2~3倍，从而保 证了工艺装备之间的协调性。 提高了工艺装备加工的效率 采用常规的协调方法，工艺装备制造中 的手工劳动量比重很大，而用数控加工可实现工艺装备制造的机械化和 自动化，提高加工效率。 缩短了生产准备周期 由于减少了大量样板，取消了表面标准样件和 过渡模等环节，各工艺装备可平行制造，从而显著缩短了生产准备周期。
第八章 数控测量
数控测量的概念
数控测量机又称坐标测量机。最常用的是三坐标系统， 它可以测量复杂的立体型面。大型的测量机可以测量飞机的 一个部件或整辆轿车。由于充分发挥计算机或成套外部设备 的功能，测量自动化的程度可以提得很高。测量结果的输出 不仅可以是数字量，而且可以进行数据处理，建立数学模型， 进行实物编程，即用测头依次扫描工件表面，自动生成数控 加工或绘图用的程序。 数控测量工作的实质是将模拟量转化为数值量。
测量点位置的过程
1. 选择测量工具的类型、规格、确定工具的安装状态。 2. 测头快速移动到定位点，以一定精度定位。 3. 测头从定位点慢速向工件的被测点趋近，当接触状态达到 要求后发出过零的信号，对测量点进行检测；读数头在x、y、 z三个轴上分别取出测量数据。 4. 将该数据送入计算机中处理。 5. 输出测量结果。 这个过程可以部分地手工操纵按钮和电传输入完成，也可 以完全自动连续地完成。
测量方法
点位测量法 连续轮廓扫描法
仿形连续扫描 通用连续扫描
点位测量法
这是从点到点的测量方法。 测量机的手动操作一 般采用点位测量法。当测量点的数目很多时，可以 编制测量程序使其自动化。 点位测量法适用于孔、基准线以及曲面轮廓的测 量。
连续轮廓扫描法
仿形连续扫描 测头连续地在工件表面上移动，而测量点 则是按预定的间隔进行采样和记录。整个扫描和测量工作都 是自动完成。 通用连续扫描 也称程序控制连续扫描法。采用此法时测 头相对于工件外形轮廓的运动轨迹由存贮在计算机中的程序 给定。
硬测头
硬测头是成套的，常用的有球形、锥形、盘形测头和回转式半圆、回 转式1／4柱面测头。球形测头可用于测量曲面和斜面的坐标值，以及圆 弧段的半径及圆心的坐标位置。锥形测头用于小圆孔的孔中心位置和孔 距的测量。盘形测头用于测量轴颈的高度和槽深等。回转式半圆测头可 以贴紧端面直接测量两端面的距离或端面的位置，而不须作测头半径的 补偿。回转式1/4测头具有90°角刀口，还可以测量曲线形端面。 硬测头手动测量操作时，测量力不易控制。如测量力过大，会引起测 头和被测件的变形。如测量力过小，又不能保持测头与被测件的正常接 触。
手工测量系统
带有小型计算机可以进行数据处理的系统，具有数据处理 的能力，但是测量过程仍然主要是手动的。对一些大型工件 和刚度小的薄零件的测量，手动操作既费力，又不能保证质 量。
数字控制的自动测量系统
这种测量机的工作可以像数控机床一样按照编制好的程序 自动地进行；测量头按程序自动移动（测量路径规划），自 动采样、记录并输出测量结果。它适合于对复杂曲面的自动 检测，而当用于按实物编程时，可以方便地通过计算机和后 置处理程序直接编制数控加工程序。
传统协调路线的特点
其形状与尺寸是以模拟量方式传递，所以必须首先绘制理论模线，依 次绘制结构模线、制造（生产）样板、制造工艺装备。对形状和尺寸复 杂的部位，还需要量规－反量规、模型－反模型、标准样件－反标准样 件即立体的正－反－正的传递过程。显然在传统的协调路线中，为保证 工艺装备间的协调，除模线样板外，还要制造众多的标准工艺装备。 因为形状和尺寸是以模拟量方式传递的，所以一定是以相互联系的制 造原则进行协调的，显然延长了生产准备周期。 在传统的协调路线中，从绘制模线到制造工艺装备手工劳动大、传递 环节多。 从理论模线到标准工艺装备，均是专用工具和专用设备，一旦改变机 型，需从头做起。
测量机的精度
测量机的最小尺寸分辨率常见的有1、2、10、50 微米几 级。其分辨率愈高，测量精度也愈高。 测量机精度的表示方法主要有以下三种: 测量机精度 测量机本身的精度，不包括测量头，被测工 件本身定位表面的状况及温度等对误差的影响。 重复精度 测量机重复测量其一尺寸时测量结果的变动范 围。 示值精度 测量机测量任何已知尺寸所得结果的误差范围。 它反映了测量机精度和重复精度的综合效应。
CAD/CAM在飞机制造中的应用
在计算机内建立飞机的外形数学模型 由于在计算机内已建立完整的飞机数学 模型，理论模线在原则上可以不画。用计算机建立的数学模型显著提高了外形准 确度。生产准备中所需的外形数据可以通过计算机直接提取，大大提高了工作效 率。 在计算机上绘制结构模线 绘制的结构模线可通过绘图机以1:1比例绘制在透 明胶板上，当需要加工样板或制造工艺装备时，可按结构模线直接复制在样板毛 胚或工艺装备的底板上，直接按结构模线上的线条加工或安装定位件。 标准样件用数控加工 飞机上协调关系比较复杂的部位（机头罩、座舱罩、风 挡、机翼尖）有时也采用标准样件。这类标准样件的复杂曲面外形，可通过有关 部分的数学模型直接用数控加工。 模具和型架卡板用数控加工 飞机制造中大量的平面零件和复杂零件的成形模 以及型架上的卡板和托板，可按相应的数学模型用数控加工。 飞机整体结构机加件用数控加工 飞机结构上的整体结构件（整体粱、整体翼 肋、整体隔框和整体壁板）一般都与飞机外形有关，且与其他结构有复杂的协调 关系，采用数控加工后，可保证产品质量及生产进度。
对于外形比较规则的以钣金件为主构成的飞机段件或部件，如机身的 等剖面段和翼面类部件等，在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的协调路线，一般能保证产品和工艺 装备之间的协调。但对外形比较复杂的段件(或空间组合件)如座舱段、进 气道、机尾罩等，一般还要要采用表面标准样件、过渡模等较复杂的协 调路线，以期达到工艺装备之间的协调。即使如此，因移形次数过多、 协调路线过长，仍难以保证产品外形的准确度和零件配合面之间相互协 调，往往成为生产中的关键。 因此，对外形比较复杂的段件应当应用CAD/CAM技术，直接按飞机 外形数据和工艺装备图样上的数据用数控加工方法加工模具，这样可以 大大提高工艺装备的制造和协调准确度，可靠地保证工艺装备之间的协 调性，还可以缩短生产准备周期。
数控测量的数据处理
公制、英制的换算 工件安置位置偏斜的自动补偿 坐标的转换 计算圆的半径与圆心 测量半径的自动补偿 超差的判断 建立数学模型 测量结果输出
数控测量指令和软件
与数控加工相类似，各种型号的测量机各自配有 不同的指令系统。操作时可以用手工方法编制测量 程序，也可以用专用测量语言自动编程。 SZC-SJCL系统 CMMDHL
由 钣 金 件 构 成 的 段 件 的 典 型 协 调 路 线
机身两侧由钣金件构成的近气道前段，其外形和结构均较复杂。 前面的唇口部分为双曲度的焊接件，外形复杂且准确度要求很高。 唇口后面部分有内、外蒙皮，内形和外形要求均较高，内、外蒙 皮与隔框外形均有配合要求。对这样复杂的进气道前段，若采用 常规的模线样板—标准样件协路路线，协调路线较长，且较难以 保证工艺装备之间的协调。
第9章 飞机制造中的协调 路线
飞机制造中的协调路线
传统协调路线 CAD/CAM技术在飞机制造中的作用 应用CAD/CAM的协调路线
传统协调路线
飞机制造中为确保复杂外形的机体零件、部件之间的协调，长期采用 模线－样板－标准样件工作法。这种传统的协调方法用模拟量传递，按 相互联系制造原则进行协调。 理论模线是按1:1尺寸将飞机部件的外形准确地画在专门图板上的部 件理论图，在飞机制造中作为飞机外形的唯一原始依据。结构模线是按 1:1尺寸将飞机部件各切面的结构准确地画在专门图板上的部件结构图。 样板是部件切面或零件外形的二维刚性量具，作为加工有关模具、夹具 或型架等工艺装备的依据。标准样件是具有部件、组合件或零件外形和 对接接头的三维刚性量具，作为制造具有复杂曲面外形工艺装备的依据。 其中具有部件某部分曲面外形用于制造模具的标准样件称为表面标准样 件；具有部件或组合件局部外形和对接接头用于安装型架的标准样件称 为安装标准样件。
软测头
接触式软测头均为电气测头，按测头运动的能力可分为：单向的(一 坐标)、双向的(二坐标)和三向的(三坐标)。软测头可在一个至三个方向 位移、偏转，故在测量时应该瞄准零位，即过零发出信号。当测头处于 零位时，应能自动测量和记录被测值。 最常用的是三向传感的电测头，它的摩擦力小、精度高，可用于复杂 型面的自动扫描测量。