某型機整流罩夾層壁板制造工藝優化

成艷娜

摘要：本文通過對某型機整流罩夾層壁板制造工藝優化，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品質量，滿足了設計及裝配要求。

關鍵詞：蜂窩芯；展開型面；收縮塌陷；位置偏移

翼身整流罩位于機身與機翼過渡部位，是保證飛機氣動外形的重要零件，為次承力構件。某型機翼身整流罩包含復合材料壁板36項，其中32項為雙曲面的玻璃鋼蜂窩芯夾層件。零件主材料為ZMS2212環氧預浸玻璃布和Gillcore-1/8-3.0的Nomex蜂窩芯。鋪層為外蒙皮3層玻璃布，內蒙皮3層玻璃布，零件邊緣加強區共12層玻璃布。整流罩零件結構復雜，存在蜂窩芯外形不規則，零件外形曲率大，單個零件包含蜂窩芯數量多等特點。整流罩零件均采用凹模成型，貼模面為氣動外形面。零件加工典型工藝流程見圖1。

1 整流罩零件制造技術難點

整流罩零件為雙曲面蜂窩芯夾層結構，在制造過程中的技術難點包括以下方面：

1）整流罩蜂窩芯為雙曲面結構，外形復雜不規則。蜂窩芯銑切前需將雙曲面結構的數模展開成平面形式，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鍵。

2）在零件成型過程中易出現蜂窩芯收縮、表面塌陷等缺陷。生產中出現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確則導致固化后零件產生蜂窩芯位置偏移等缺陷。

2 夾層壁板制造工藝優化

2.1 雙曲面蜂窩芯展開型面的選擇

整流罩32項夾層壁板共包括蜂窩芯84項。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構，外形復雜不規則。蜂窩芯銑切前必須通過專用軟件將曲面結構的數模展開成平面形式，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。后期實踐證明，曲率較小的蜂窩芯按照中心線展開誤差較小；而對于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開時誤差較大，外形偏小。

以圖3中蜂窩芯零件為例進行說明：該蜂窩芯曲率較大，①③兩處為端頭，銑切模尺寸與數模尺寸一致，未出現誤差；②④兩處為曲線長邊，銑切模比數模尺寸小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型面偏小。按照內型面展開外形最小，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，與蜂窩芯數模尺寸對比，尋找最佳的展開型面。結果發現，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行蜂窩芯下料，蜂窩芯外形尺寸滿足設計圖紙及數模要求，解決了大曲率蜂窩芯外形尺寸超差問題，保證了生產進度要求。

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行展開，誤差最??；對于曲率較大的蜂窩芯，按中心線展開時誤差較大，可采用CATIA軟件分別對不同型面進行模擬展開，尋找最佳的展開型面。該結論在其他機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品最終質量的關鍵問題之一。蜂窩芯收縮的原因比較復雜，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生滑移，進而帶動蜂窩芯尺寸變化。生產中為防止蜂窩芯收縮塌陷采取的措施主要有蜂窩芯穩定化、防滑帶法、玻璃纖維系緊法等。

2.2.1 蜂窩芯穩定化

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，可先進行蜂窩芯穩定化處理。蜂窩芯外形銑切完成后，將蜂窩芯距斜削邊緣5-10mm高度范圍內填充FM490A泡沫膠或其他符合工藝規范要求的填充膠，以增加蜂窩芯強度；同時在蜂窩芯斜角背面邊緣70-75mm寬度范圍內鋪貼環形膠膜及玻璃布預浸料作為穩定化鋪層。然后按相關工藝規范要求進烘箱或熱壓罐固化。經穩定化處理后的蜂窩芯應儲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，可達到增加面層與工裝之間的摩擦力，降低固化時面層位移導致的蜂窩芯收縮問題。防滑帶多次使用后出現磨損、淤膠過多、脫粘等情況時，應立即更換，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或兩側的蒙皮預浸料鋪層固定在模具上。需要固定的預浸料層數根據零件外形確定，通常最靠近蜂窩芯的預浸料鋪層要固定，并且0°和90°的整層預浸料鋪層效果最好。

生產上通常將防滑帶法及玻璃纖維系緊法結合使用，即在鋪貼時，將蜂窩芯上下兩層預浸料通過錯開鋪層鋪貼到防滑帶上，增加預浸料的摩擦力，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確性是保證整流罩零件能否順利裝配的關鍵問題之一。鋪貼時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行定位。該定位方式的缺陷為定位準確度依賴工人的技能水平，操作費時費力，蜂窩芯鋪放后較難驗證位置準確性。第二種是采用激光投影儀輔助定位，這需要工裝上設置靶標孔并且有激光投影程序。該定位方式優勢明顯，可實現蜂窩芯的快速定位，且定位準確性高，蜂窩芯鋪放后可再次核查位置準確性。

為解決生產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，一是在成型模四周安裝防滑條，防止固化過程中產生蜂窩芯位置偏移，另一方面是將蜂窩芯定位樣板定位優化為激光投影定位，可在鋪放蜂窩芯后再次核查位置準確性，兩種定位方式的對比見圖4及圖5。

3 總結

本文通過對某型機整流罩夾層壁板制造工藝方法優化，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，為以后蜂窩夾層復合材料零件在飛機上的廣泛應用奠定了技術基礎。