新型材料在座艙保護罩上的應用

陳星蔡健

（1.沈陽飛機工業（集團）有限公司，遼寧 沈陽 110850；2.北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

目前在世界高科技迅速發展的時代，新型復合材料作為一項高科技發展的基礎性材料而位于發展的前列。隨著市場競爭的日趨激烈，飛機制造業模具材料的制造技術也日益受到人們的重視，但是傳統的工裝制造模式已很難適應現代市場經濟的要求。在航空制造業中，絕大多數飛機零件都是采用手工成型方式。然而制造飛機鈑金零件工裝材料大多是金屬材料，雖然金屬材料有很好的機械加工性能，但因為其機械及物理性能都很差，使用壽命較短，且生產零件的超差率較高，給產品質量帶來諸多不便。所以，需要找到一種具有強度高、質量輕、加工方便、并具有良好力學性能的新型材料在座艙保護罩上的應用。

1 座艙保護罩工裝的結構工藝分析

座艙保護罩是一種特殊的飛機產品工裝，其結構外形特殊形狀復雜是比較有代表性的一類工裝產品。以下針對該工裝產品的結構特點，準確地選取新材料進一步工藝分析，保證座艙保護罩工裝能夠合理加工制造，制造符合技術要求的零件產品。同時，也使得飛機工裝產品選材更加的廣泛、實用。座艙保護罩工裝是對飛機座艙玻璃表面保護的產品，在所要保護的位置鑲制絨布、海綿、鋁板及折頁等金屬標準件。現有工裝產品采用非金屬材料加工制造，樟松是航空工業工裝產品中較為常用的材料，它重量較輕、易加工、制造周期短、油漆性能好，但表面硬度低、尺寸穩定性差、耐磨性能差、容易變形。精致層板也是常用工裝材料，它制品尺寸穩定性好、不易變形、硬度高、韌性低、不易成型、價格較貴。因此，使用以上兩種材料無法滿足座艙保護罩產品的技術要求。

2 新型材料的確定

現有材料都無法滿足座艙保護罩工裝的使用要求，通過座艙保護罩工裝對材料性能的技術分析。需要材料的尺寸精度高、韌性好、強度高、能夠承受一定的外力沖擊，材料本身隨外界環境（溫度、濕度等外界因素）變化較小。雖然金屬材料能夠滿足相應技術性能的指標，但因其經濟成本太高，體積重導致使用不夠方便，其加工制造周期難以控制，給生產制造帶來較大困難。因此，沒有必要采用金屬材料作為座艙保護罩工裝材料。樹脂基材料的特點是具有優良的化學穩定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機械性能。由于材料本身特征不同，其制造工藝、結構設計方法和使用性能也不同，而且，各種樹脂材料本身的機械及物理性能也各不相同，因此，適用的場合也就不同。該樹脂材料在工裝使用上非常的廣泛，該樹脂材料的粘接力強、強度高、重量輕、加工成型方便、收縮極小、尺寸穩定性高，具有良好的抗熱及抗化學品功能，此外該樹脂還具備良好的機械加工性能，其表面強度、耐磨性以及抗沖擊性能非常接近金屬。因此，座艙保護罩工裝的材料選用這類樹脂材料。

3 工藝流程的確定

制作座艙保護罩工裝的新型材料確定以后，針對這種新型材料加工制造零件的方法就成了重要環節。工藝方法確定的合理，直接影響到產品質量，間接影響到零件產品生產周期，最終影響到產品的成本。這種新型材料常溫下為液態，其流動性好，因此，生產座艙保護罩工裝產品采取手工糊制的方法，工藝流程是：成型模具的制作→糊制零件產品。

3.1 座艙保護罩成型模具的制作

（1）利用三維數據集進行座艙保護罩成型模具三維建模，對成型模具進行數控編程加工制造，數控加工制造工作型面及劃出零件邊緣線。

（2）成型模具（如圖1、圖2所示）主體采用框架結構，主體材料δ25mm膠合板，框架距離450mm，每道框板之間采用厚度δ30木條連接加強緊固，轉角處木條用環氧樹脂粘接加固。用環氧樹脂塑制成型模具的型面厚度40mm含有10mm加工余量，并使用樣板研合成型模具型面，適當位置安裝起吊吊環。

（3）對座艙內、外保護罩成型模具表面缺陷處使用環氧樹脂或原子灰進行修補，保證成型模具型面的粗糙度，采用水磨砂紙砂光成型模型面，并用拋光液打磨成型模具型面，修整型面至光滑、流線，描劃出零件邊緣線。

3.2 零件產品的制作

（1）將成型模具型面涂石蠟及脫模劑各2-3遍，灰色膠衣1~2遍，待膠衣初凝，手感軟而不粘時，立即鋪層糊制。因樹脂固化收縮，易使布紋凸起，造成表面不平滑，糊制首層時纖維選用30g/m2~50g/m2表面粘，連續糊制3~6層，確保樹脂飽和。用不飽和樹脂（196＃）和δ0.4玻璃布及短切氈交替手工糊制厚度δ3mm為座艙內、外保護罩零件產品。

（2）待24小時固化后脫模，用原子灰或膩子修整表面缺陷使其光滑流線，依據邊沿線切割座艙內、外保護罩零件邊緣線，寫清標記交付產品。

結論

實踐證明，樹脂基材料性能優良與金屬材料相比制造工藝比較簡單，成本較低，作為航空材料在工裝產品的使用上具有廣闊的應用前景及巨大的經濟效益和社會效益。通過上述工藝流程，采用這種樹脂材料加工制造的座艙保護罩工裝，產品耐磨性、表面光潔度、尺寸穩定性，以及其它力學性能都能達到使用技術要求，已得到使用單位的認可。通過樹脂基材料工裝高品質、高效率、低成本的使用，使該材料技術在軍事領域有了新的發展方向，從而應該發揮該材料的優勢，提高飛機產品的質量，縮短制造周期，減少制造成本，為國家產業技術快速發展做出貢獻。

[1]張榮芝.簡明木材購銷使用手冊[M].北京：中國物資出版社，1993.