《飛機製造那些事之二》2.4 曾經的「模」「樣」——致青春

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2.4 曾經的「模」「樣」——致青春

——模線樣板協調法

大白老師：上次課我們說了一下飛機製造中互換的種類，最後大家還看了典型的三種協調準則——獨立製造、相互聯繫、互相修配（配製）準則。大家還有什麼問題嗎？

小明同學：老師，上次你說了「對於完全互換，控制零件尺寸，也就是製造準確度即可！對於替換交點互換則控制相互配合的兩個零件交點的協調準確度」，我覺得由於飛機製造的特點，基本實現不了完全互換對嗎？……

大白老師：卧槽！你確認那句話是我說的嗎？！

小明同學：……我這有筆記……

大白老師：這……就有點尷尬了……我特么看世界盃糊塗了，說錯了……

小明同學：……老師~~~，呵呵……

大白老師：實在不好意思，與互換和協調關係不同，製造準確度高，協調準確度不一定高；協調準確度高，製造準確度不一定高。原因是：配合的部件，尺寸有相對應的偏差，即使製造準確度不高也能達到協調準確度。所以呢，在飛機製造過程中，一般對協調準確度的要求比對製造準確度要求更高。

小明同學：這和完全互換什麼的有關係嗎？

大白老師：實現那種類型的互換，關鍵是看該零部件的使用等狀況，比如如需經常在現場更換維修的零部件（包括發動機安裝，有些飛機戰場上更換機翼等大部件，口蓋）尤其是使用互換，往往就需要完全互換，而可以進維修廠大修等生產互換，可以放寬要求，因為時間和設備可以跟上。

小明同學：我明白了，就是因為要實現更高級別的互換，而製造準確度達不到，所以傳統機械行業的獨立製造準則滿足不了要求，所以利用相互聯繫準則，甚至互相配製準則來實現更好的協調準確度。是這樣理解嗎？

大白老師：完全正確，舉個栗子，如果機翼和機身通過插耳連接，機身上的插耳位置準確度偏離了10mm，這個製造準確度顯然不怎麼高，但是如果機翼插耳同樣方向偏離10mm，就不影響協調準確度，也就是在插耳這一關鍵交點位置，儘管我們無法做到製造準確度很高，但我們通過提高協調準確度，一樣可以保證互換性，提高協調準確度就需要採用相互聯繫準則的協調準則。

小明同學：相互聯繫，就是通過增加公共環節，來提高協調準確度。比如機身機翼插耳位置，採用同一樣板來檢查、控制插耳這一交點的位置，這樣及時樣板上插耳的位置有10mm的偏差，但由於同一樣板協調，還是能夠實現協調準確度的。

大白老師：真是一點就通！

小明同學：既然相互聯繫準則這麼好用，那飛機製造肯定是希望一直採用這一準則了！

大白老師：不是的，舉個栗子，

世界盃德國出局了，勒夫要走，先了一下等等梅西吧，好好聊聊，省得心慌慌。

等到梅西，梅西說，還要等等C羅吧，好好聊聊，省得心慌慌。

等到C羅，梅西和C羅一起說，還是等等內馬爾吧，不差這一天了。

結果內馬爾說，尼瑪墨西哥被打爆了，哥還要湊比利時……

勒夫說，草泥馬一群，讓哥等了這麼久還沒個頭……老子積壓了這麼多天，都是錢啊，誰報銷？

內馬爾、梅西、C羅一起說，尼瑪你把衛冕冠軍弄成小組墊底，也特么好意思說報銷……

梅西、C羅又一起說內馬爾，你小子不仗義，讓哥白等……

小明同學：明白了，相互聯繫準則需要等待，是很影響效率的。特別是大家都在一套樣板或樣件上的時候……

大白老師：如果考慮廠際互換更是如此。

好了，我們還是先說一下傳統的基於相互聯繫準則的模線樣板協調方法吧！看一下曾經的「模」「樣」，也算致青春！

首先從零件加工到裝配經過了許多生產環節，每個環節都會產生製造誤差。而飛機的特點，零件多……，為了保證製造準確度和協調準確度，必須使用的大量工藝裝備，因此，除了保證零件的製造準確度之外，還必須保證所使用的大量工藝裝備本身的製造準確度和相關的工藝裝備之間的協調準確度。為此，在飛機製造中，工藝裝備的製造應遵循一定的協調路線。也就是說，每個飛機製造企業在生產過程中都應建立十分完整的產品尺寸傳遞體系。而這套尺寸傳遞體系的基本要求是：保證飛機零件、組合件、段件和部件的互換性，即保證它們主要的幾何參數——外形、接頭和分離面的互換性。

解決方法就是採用模線樣板協調法，這是飛機製造的特點。原理是按相互聯繫製造原則確立。從模線、樣板、工藝裝備直到零件的形狀和尺寸，其傳遞環節應儘可能少，且這些環節的誤差量為最小，而其中公共環節的數量為最大。

這就是典型的一張原理圖，可以看出，模線和樣板是唯一的、之後的模具、模板都是唯一的。

注意，模線和樣板是典型的標準工藝裝備。

標準工藝裝備：以1:1的真實尺寸體現產品某些部位幾何形狀和尺寸的剛性實體，作為製造、檢驗和協調生產用工藝裝備的模擬量標準，是保證生產用工裝之間和產品部件、組件之間尺寸和形狀協調與互換的重要依據。是以實體（物）形式體現產品某一部分外形、對接接頭、孔系之間相對位置準確度在產品圖紙規定的公差範圍內的剛性模擬量。它確定了產品部件、組合件或零件各表面（或外形）、重要接頭、孔系之間的相互正確位置。

小明同學：我明白了，先畫模線、再根據模線出結構（外檢）樣板，再根據結構樣板出生產樣板；再根據生產樣板出模具；用模具生產零件。這樣只要模具合格，最後就能滿足協調要求，如果不滿足就對模具修正至協調為止，這就是工藝裝備的協調。

大白老師：是的。

小明同學：聽起來挺簡單的啊！

大白老師：是嗎？但考慮飛機的特點之一外形複雜，平面形狀樣板不能連續地確定整個表面，平面樣板的位置誤差和在給定切面之間用手工方法進行的光滑過渡加工，都將導致產生空間表面形狀的附加誤差。請問怎麼辦呢？

小明同學：卧槽！&……%&*（*……%￥%

大白老師：提示一下，能否進一步增加公共環節？

小明同學：哦~~，我明白了，弄一個空間曲面的樣板！

大白老師：嗯，會變形的……

小明同學：做成實心的！

大白老師：嗯，接近了！我們可以採用空間立體的協調依據，則可連續地確定空間形狀。這種協調依據保證了具有複雜曲面外形的飛機零件之間的協調準確度。這樣，對於具有複雜曲面外形（如雙曲度）零件採用「樣件」這一「三維量具」進行協調。這就是模線樣板－標準樣件協調系統。

小明同學：完美！

大白老師：只有一點不足！

小明同學：哪一點？

大白老師：標準樣件太多，太貴！所有樣件組合起來就是一架「飛機」造成了1）周期長；2）成本高（費用高）；3）技術要求高。（注意：樣件和實際零件還是有區別的。樣件只關注外形和接頭，其餘細節可以忽略，所以很多部分都是填充材料。實際零件則複雜的多，而且不僅是幾何方面，還要關注物理功能）

小明同學：我想到了葛朗台那節課！那怎麼辦呢？

大白老師： 為了解決這一問題，採取只製造一些局部標準樣件的方法。比如省去了全機安裝標準樣件，只製造局部的標準樣件。為了保證複雜型面的協調，也只製造局部外形標準樣件；使用通用的工具（型架裝配機、劃線鑽孔台、光學儀器）製造裝配型架和其它工藝裝備。提高了製造精度，減少了安裝型架的時間。尤其是安裝大尺寸的裝配型架時，其優越性更為突出。這就是傳說中的模線樣板－局部標準樣件協調系統。

小明同學：完美！我終於知道飛機怎麼造了！我也是業內人士了！

大白老師：是嗎？！那我告訴你，現在飛機已經不怎麼用了！我現在說的是傳統的基於模擬量協調方法，現在都數字量了！

小明同學：老師~~你~~~太特么逗了！！！！那給我們說說有用的唄！

大白老師：致青春就是為了不能忘卻歷史，因為我們的現在的方法也終將成為歷史！下節課我們說一下「生活不僅有眼前的苟且」……下課！

小明同學：嗯，生活不僅有眼前的苟且，還有馬克思主義微課！現在流行馬克思主義微課了，老師也講點唄！

大白老師：卧槽！專業課不好好講段子，特么跟風弄些不相干的馬克思微課，還有點知識分子的風骨沒有！這特么和中醫針灸搞航空有啥區別？下課！！！

本系列發文，用通俗易懂的語言，講述飛機製造不得不說的故事，描述一些不為大眾所知的細節！

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