某型機(jī)整流罩夾層壁板制造工藝優(yōu)化

成艷娜

摘要：本文通過(guò)對(duì)某型機(jī)整流罩夾層壁板制造工藝優(yōu)化，解決了雙曲面蜂窩芯展開(kāi)型面選擇、蜂窩芯收縮塌陷、蜂窩芯位置偏移等問(wèn)題，提高了整流罩蜂窩芯夾層壁板的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了設(shè)計(jì)及裝配要求。

關(guān)鍵詞：蜂窩芯；展開(kāi)型面；收縮塌陷；位置偏移

翼身整流罩位于機(jī)身與機(jī)翼過(guò)渡部位，是保證飛機(jī)氣動(dòng)外形的重要零件，為次承力構(gòu)件。某型機(jī)翼身整流罩包含復(fù)合材料壁板36項(xiàng)，其中32項(xiàng)為雙曲面的玻璃鋼蜂窩芯夾層件。零件主材料為ZMS2212環(huán)氧預(yù)浸玻璃布和Gillcore-1/8-3.0的Nomex蜂窩芯。鋪層為外蒙皮3層玻璃布，內(nèi)蒙皮3層玻璃布，零件邊緣加強(qiáng)區(qū)共12層玻璃布。整流罩零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在蜂窩芯外形不規(guī)則，零件外形曲率大，單個(gè)零件包含蜂窩芯數(shù)量多等特點(diǎn)。整流罩零件均采用凹模成型，貼模面為氣動(dòng)外形面。零件加工典型工藝流程見(jiàn)圖1。

1 整流罩零件制造技術(shù)難點(diǎn)

整流罩零件為雙曲面蜂窩芯夾層結(jié)構(gòu)，在制造過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)包括以下方面：

1）整流罩蜂窩芯為雙曲面結(jié)構(gòu)，外形復(fù)雜不規(guī)則。蜂窩芯銑切前需將雙曲面結(jié)構(gòu)的數(shù)模展開(kāi)成平面形式，而雙曲面的展開(kāi)存在一定誤差。雙曲面蜂窩芯如何選取最佳展開(kāi)型面是保證銑切后蜂窩芯零件外形是否合格的關(guān)鍵。

2）在零件成型過(guò)程中易出現(xiàn)蜂窩芯收縮、表面塌陷等缺陷。生產(chǎn)中出現(xiàn)因蜂窩芯收縮而提交工程處理的問(wèn)題零件。

3）整流罩零件含有多塊蜂窩芯，且成型工裝型面為雙曲面凹模，鋪貼過(guò)程中蜂窩芯定位不準(zhǔn)確則導(dǎo)致固化后零件產(chǎn)生蜂窩芯位置偏移等缺陷。

2 夾層壁板制造工藝優(yōu)化

2.1 雙曲面蜂窩芯展開(kāi)型面的選擇

整流罩32項(xiàng)夾層壁板共包括蜂窩芯84項(xiàng)。蜂窩芯均為15.875mm高且邊緣帶斜角的Nomex蜂窩芯。蜂窩芯零件加工工藝流程如圖2所示。

整流罩蜂窩芯為雙曲面結(jié)構(gòu)，外形復(fù)雜不規(guī)則。蜂窩芯銑切前必須通過(guò)專用軟件將曲面結(jié)構(gòu)的數(shù)模展開(kāi)成平面形式，然后用于制造蜂窩芯銑切模或展開(kāi)樣板。而雙曲面的展開(kāi)存在一定誤差。目前生產(chǎn)中使用的蜂窩芯銑切模是按照蜂窩芯中心線展開(kāi)的。后期實(shí)踐證明，曲率較小的蜂窩芯按照中心線展開(kāi)誤差較??；而對(duì)于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開(kāi)時(shí)誤差較大，外形偏小。

以圖3中蜂窩芯零件為例進(jìn)行說(shuō)明：該蜂窩芯曲率較大，①③兩處為端頭，銑切模尺寸與數(shù)模尺寸一致，未出現(xiàn)誤差；②④兩處為曲線長(zhǎng)邊，銑切模比數(shù)模尺寸小10～14mm，誤差較大。由此可見(jiàn)，曲率較大的蜂窩芯按照中心線展開(kāi)時(shí)型面偏小。按照內(nèi)型面展開(kāi)外形最小，按照外型面展開(kāi)外形最大。因此該蜂窩芯若選取外型面與中心線之間的型面進(jìn)行展開(kāi)，可降低誤差。選取該蜂窩芯外型面、4/5型面、3/4型面、3/5等不同型面，通過(guò)CATIA軟件分別模擬展開(kāi)，并測(cè)量展開(kāi)之后的平面邊長(zhǎng)，與蜂窩芯數(shù)模尺寸對(duì)比，尋找最佳的展開(kāi)型面。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該蜂窩芯按照外型面展開(kāi)誤差最小。因此按照外型面展開(kāi)申請(qǐng)蜂窩芯展開(kāi)樣板，取代原來(lái)按蜂窩芯中心線處展開(kāi)的銑切模，用于大曲率蜂窩芯零件的外形加工。利用重新申請(qǐng)的展開(kāi)樣板進(jìn)行蜂窩芯下料，蜂窩芯外形尺寸滿足設(shè)計(jì)圖紙及數(shù)模要求，解決了大曲率蜂窩芯外形尺寸超差問(wèn)題，保證了生產(chǎn)進(jìn)度要求。

綜上可見(jiàn)，雙曲面蜂窩芯展開(kāi)型面選擇分兩種情況，一般曲率較小的蜂窩芯按照蜂窩芯中心線進(jìn)行展開(kāi)，誤差最?。粚?duì)于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開(kāi)時(shí)誤差較大，可采用CATIA軟件分別對(duì)不同型面進(jìn)行模擬展開(kāi)，尋找最佳的展開(kāi)型面。該結(jié)論在其他機(jī)型類似蜂窩芯壁板中亦適用。

2.2 蜂窩芯收縮塌陷問(wèn)題

整流罩零件成型過(guò)程中，蜂窩芯收縮是影響產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題之一。蜂窩芯收縮的原因比較復(fù)雜，一方面是由于蜂窩芯吸潮，另一方面是由于在熱壓罐固化過(guò)程中，玻璃纖維面層受到壓力沿工裝型面產(chǎn)生滑移，進(jìn)而帶動(dòng)蜂窩芯尺寸變化。生產(chǎn)中為防止蜂窩芯收縮塌陷采取的措施主要有蜂窩芯穩(wěn)定化、防滑帶法、玻璃纖維系緊法等。

2.2.1 蜂窩芯穩(wěn)定化

整流罩零件的蜂窩芯邊緣均為斜角，為防止蜂窩芯收縮和塌陷，可先進(jìn)行蜂窩芯穩(wěn)定化處理。蜂窩芯外形銑切完成后，將蜂窩芯距斜削邊緣5-10mm高度范圍內(nèi)填充FM490A泡沫膠或其他符合工藝規(guī)范要求的填充膠，以增加蜂窩芯強(qiáng)度；同時(shí)在蜂窩芯斜角背面邊緣70-75mm寬度范圍內(nèi)鋪貼環(huán)形膠膜及玻璃布預(yù)浸料作為穩(wěn)定化鋪層。然后按相關(guān)工藝規(guī)范要求進(jìn)烘箱或熱壓罐固化。經(jīng)穩(wěn)定化處理后的蜂窩芯應(yīng)儲(chǔ)存在帶有干燥劑的密封袋中備用。

2.2.2 防滑帶法

防滑帶法為在成型工裝四周膠接2英寸寬的防滑帶，可達(dá)到增加面層與工裝之間的摩擦力，降低固化時(shí)面層位移導(dǎo)致的蜂窩芯收縮問(wèn)題。防滑帶多次使用后出現(xiàn)磨損、淤膠過(guò)多、脫粘等情況時(shí)，應(yīng)立即更換，一般5至10架份更換一次。

2.2.3 玻璃纖維系緊法

玻璃纖維系緊法使用玻璃布及壓敏膠帶將蜂窩芯一側(cè)或兩側(cè)的蒙皮預(yù)浸料鋪層固定在模具上。需要固定的預(yù)浸料層數(shù)根據(jù)零件外形確定，通常最靠近蜂窩芯的預(yù)浸料鋪層要固定，并且0°和90°的整層預(yù)浸料鋪層效果最好。

生產(chǎn)上通常將防滑帶法及玻璃纖維系緊法結(jié)合使用，即在鋪貼時(shí)，將蜂窩芯上下兩層預(yù)浸料通過(guò)錯(cuò)開(kāi)鋪層鋪貼到防滑帶上，增加預(yù)浸料的摩擦力，從而減小蜂窩塌陷和收縮。

2.3 蜂窩芯位置偏移問(wèn)題

整流罩零件含有多塊蜂窩芯，且成型工裝型面為雙曲面凹模。鋪貼過(guò)程中如何控制多塊蜂窩芯的位置準(zhǔn)確性是保證整流罩零件能否順利裝配的關(guān)鍵問(wèn)題之一。鋪貼時(shí)多塊蜂窩芯的定位可采用兩種方式，一是自制與成型工裝型面相吻合的蜂窩芯定位樣板，定位樣板通過(guò)成型工裝上的定位孔在工裝上進(jìn)行定位。該定位方式的缺陷為定位準(zhǔn)確度依賴工人的技能水平，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，蜂窩芯鋪放后較難驗(yàn)證位置準(zhǔn)確性。第二種是采用激光投影儀輔助定位，這需要工裝上設(shè)置靶標(biāo)孔并且有激光投影程序。該定位方式優(yōu)勢(shì)明顯，可實(shí)現(xiàn)蜂窩芯的快速定位，且定位準(zhǔn)確性高，蜂窩芯鋪放后可再次核查位置準(zhǔn)確性。

為解決生產(chǎn)中整流罩夾層壁板零件蜂窩芯偏移問(wèn)題采取的措施主要有兩個(gè)，一是在成型模四周安裝防滑條，防止固化過(guò)程中產(chǎn)生蜂窩芯位置偏移，另一方面是將蜂窩芯定位樣板定位優(yōu)化為激光投影定位，可在鋪放蜂窩芯后再次核查位置準(zhǔn)確性，兩種定位方式的對(duì)比見(jiàn)圖4及圖5。

3 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)某型機(jī)整流罩夾層壁板制造工藝方法優(yōu)化，解決了雙曲面蜂窩芯展開(kāi)型面選擇、蜂窩芯收縮塌陷、蜂窩芯位置偏移等加工難題，為以后蜂窩夾層復(fù)合材料零件在飛機(jī)上的廣泛應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。