爱华网关键词：三维 模线样板设计 新构想
中图分类号：V221.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）12-0142-02
近几年，由于我国加大了对太空的探索与研究，因此火箭的需求量越来越大。但火箭是由上千个，甚至上万个零件组成，并且每个零部件的精度要求比较高，这就导致一发火箭的生产周期会比较长。要是按照以前的传统工艺生产的话，远远完不成生产任务，这就需要对于加工方式，工艺管理等各方面进行改进，因此针对新型号，从火箭的研发、设计、生产、组装，开始运用三维技术来贯穿始终。在火箭的生产与制造过程中，模线样板是不可缺少的一种工具。它是火箭制造过程中保证各类零、组、部件尺寸协调的一种手段。目前模线样板设计主要是由以前的依据产品蓝图设计改为依据三维产品图设计，但没从根本上提高模线样板设计效率。因此，开展火箭数字化设计环境下的模线样板进一步设计具有重要意义。就需要对模线样板设计的模式进行改进， 可改为直接在三维模型上进一步加工并设计模线样板，减少数据转换导致的误差，提高模线样板设计质量和工作效率，以实现模线设计的三维化和产品设计更改后的模线自动更新。
1、模线样板的类型与作用
模线是指按产品图样和工艺技术等文件，以1：1的比例，绝对的公差，划在平板上或模胎上，能准确地表达产品形状的一种特殊图样。是图纸尺寸的真实体现，是制造与检验模线样板的原始依据。模线样板，简称样板，是指按模线、产品图样等技术文件设计和制造的，用于制造、检验产品或工艺装备的依据，是一种特殊的工量具。样板与产品图样同为制造与检验的依据。在火箭的生产阶段，尤其是组装各个零部件时，样板相比其它工装的优势更为明显，它成本低，使用轻便，加工周期短，利于车间存放，满足车间需求。目前，公司使用的样板的种类主要有以下几种：
（1）切面样板。样板的工作边，表达该样板所在位置上零件的切面形状。具体又分为反切面内、反切面外、切面内、切面外四种，其中切面外、反切面内是为了制造模具用，切面内、反切面外是为了检验产品零件内外表面用。
（2）切钻样板。一般用于切割零件边缘和钻零组件的导孔。对于立体零件或组合件可将平面样板弯曲使用。有的零件可放大料厚套装成工作样板。
（3）化铣样板。作用是确定防蚀层（保护胶）上需要刻化的图形轮廓线，即是确定零件上被腐蚀液作用的部位。它是用于化学铣切刻形的工具，利用它划出化学铣切区域。
（4）检验模。按产品图尺寸制造出零件弯边形状的检验块，用外形样板定位装配而成的，用于检验零件。此样板用在零件外形之间协调要求较高与气动力外形有关的零件上。
（5）展开样板。表达有弯边的平面零件或单曲面零件展平后的准确形状。主要用于零件的下料。
（6）装配样板。主要用于两个或者两个以上零件在组装时的相互定位，通过打装配孔来实现定位。
2、模线样板设计与制造的流程
目前，在火箭的生产阶段，模线样板的设计与制造流程如图1，在此流程中，第三步，即设计数据库里看三维产品图，这也仅应用于一新型号，属于第一次尝试这种新型模式，对于火箭生产来说，目前处于摸索，试运行的阶段。那么此模式在应用的初期必然会有一些弊端，给模线样板设计者带来困扰，具体体现在以下几个方面：
以往样板设计依据的是产品蓝图，它的优势在于：图纸尺寸一目了然，尺寸标注的位置清晰可见，有问题的可以随时在图纸上做记号。它的劣势在于：对于整体壳段装配的总图，需要分好多视图以及好几张图来表达，整体性体现比较差，尤其对于对接处零件是否有干涉的，体现也不明显。针对目前的三维图，它的优势在于：对于整体壳段装配的总图，可以进行360°随意旋转，各个方位都可以看到，无死角，特别利于发现蒙皮、框、长桁以及各个小支架总装后，是否有相互干涉的部分。它的劣势在于：各个视图的尺寸不能同时体现，尺寸标注的位置模棱两可，对于有问题的无法在模型上进行标记。
（1）三维模型的标注方式没统一，每个人标注方式都不同，这就导致样板设计看图时比较费时，要时不时的给三维模型设计者沟通，而他们因为工作原因经常出差或者开会，任务往往因此搁浅，工作效率低下。
（2）三维模型与所标注的尺寸或者技术要求不吻合。三维模型必须和标注的尺寸一致，所有的依据应以三维模型为准，因为这牵扯到总图装配的问题，要是单个零件模型都不准确，怎能发现总装时相互干涉等问题，这也就违背了运用三维的初始意图。
（3）三维模型对于同一类型零件建模的方式应该保持一致。对于模线样板设计者来说，在进行展开样板设计时就可以直接用PROE软件中钣金件展开工具进行设计，提高了展开样板设计的准确性和高效性。
3、模线样板设计新构想
虽然我们改变了以往的看图方式，改为看三维模型，但至少在目前来看，这对于模线样板设计者来说，尤其针对工作效率这方面来讲，不仅没提高，反而降低了。因为很多时候需要边看三维图边把数据记下来，再进行样板设计，三维图的各个视图尺寸无法同时显示，而二维产品图就可以边看各个视图尺寸边进行样板设计。但这不是公司应用三维模型的初衷，即提高产品制造的精确性，缩短制造周期，按时完成型号生产任务。因此，对于模线样板设计在数字化环境下有一些新的构想，如下几点：
（1）在三维产品图模型上进行进一步加工，做出样板使用车间所提的工艺参数和技术要求等，例如展开样板所需的工艺孔，切钻样板和化铣样板所需的相互协调的定位孔，化铣样板所需的定位耳片，切钻样板四周所需的余量，装配样板所需的装配孔。在目前的业务平台上增加此项内容，在原有的产品图号后面增加“工艺”两字的拼音，因为PROE软件中命名只默认数字和字母。
（2）在样板工艺模型基础上设计模线样板。比如展开样板，因为展开样板的作用是供车间下料用，为了保证展开数据的准确性，就必须按零件的中性层来进行展开，而零件三维模型直接可借用的只是内表面和外表面，无法满足要求，这就需要对这个零件的工艺模型进行进一步加工，把料厚改为原来的一半，让零件重新生成，这样目前的外表面既是所需零件的中性层，接着就可以用PROE软件钣金件展开单元进行展开。在样板工艺模型上更改后的模型备份重新命名，把产品图号后“工艺”两字拼音换成“模线”的拼音。此模型也共享在样板工艺模型之后，属于父子关系。并且把这两个与三维产品设计图挂钩，一旦三维产品设计图发生更改，后两者也会紧跟着更新，这就大大提高了模线样板设计的工作效率。
（3）把三维模线样板模型导出成二维模式，即存成CAD形式，再进行进一步细节设计，如标注尺寸、打标记、技术要求等。三维模型在导出成CAD形式时需注意，所选的视图为在三维视图中所保存视图，即为CAD主视图，否则的话，所导出视图为各个角度，无法再进行二维平面设计。
4、结语
目前数字化环境下模线样板设计的方式，没有从根本上提高模线样板设计的效率。要是改为直接在产品三维模型上进一步加工，分别加工成样板工艺模型和模线模型，并且设置成父子关系，再把两者与产品模型挂钩，以便其随着产品三维模型的改动而自动更新，这样大大缩短了模线样板的设计周期，提高了设计的准确性。虽然目前会碰到很多问题，但相信随着产品三维模型管理和设计的不断规范，再加上大家对它功能的不断探索，这些新构想会得以实现。
参考文献
[1]林清安.PRO/ENGINEER Wildfire2.0 钣金设计.北京电子工业出版社，2005.4.
[2]叶伟昌，叶毅，样板设计.机械设计与制造工程，28卷第4期，1999.7.
百度搜索“爱华网”,专业资料、生活学习,尽在爱华网!
