成艷娜

摘要：本文通過對(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型面選擇、蜂窩芯收縮塌陷、蜂窩芯位置偏移等問題，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)模展開成平面形式，而雙曲面的展開存在一定誤差。雙曲面蜂窩芯如何選取最佳展開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專用軟件將曲面結(jié)構(gòu)的數(shù)模展開成平面形式，然后用于制造蜂窩芯銑切模或展開樣板。而雙曲面的展開存在一定誤差。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的。后期實(shí)踐證明，曲率較小的蜂窩芯按照中心線展開誤差較??；而對(duì)于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開時(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；②④兩處為曲線長邊，銑切模比數(shù)模尺寸小10～14mm，誤差較大。由此可見，曲率較大的蜂窩芯按照中心線展開時(shí)型面偏小。按照內(nèi)型面展開外形最小，按照外型面展開外形最大。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，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CATIA軟件分別模擬展開，并測量展開之后的平面邊長，與蜂窩芯數(shù)模尺寸對(duì)比，尋找最佳的展開型面。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該蜂窩芯按照外型面展開誤差最小。因此按照外型面展開申請蜂窩芯展開樣板，取代原來按蜂窩芯中心線處展開的銑切模，用于大曲率蜂窩芯零件的外形加工。利用重新申請的展開樣板進(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題，保證了生產(chǎn)進(jìn)度要求。

綜上可見，雙曲面蜂窩芯展開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，誤差最??；對(duì)于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開時(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，尋找最佳的展開型面。該結(jié)論在其他機(jī)型類似蜂窩芯壁板中亦適用。

2.2 蜂窩芯收縮塌陷問題

整流罩零件成型過程中，蜂窩芯收縮是影響產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵問題之一。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)致的蜂窩芯收縮問題。防滑帶多次使用后出現(xiàn)磨損、淤膠過多、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)浸料通過錯(cuò)開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)比見圖4及圖5。

3 總結(jié)

本文通過對(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)。