1某型机内襟翼舱上壁板结构形式
某型机内襟翼舱上壁板是由带小角度的铝蜂窝芯、内蒙皮（为了区别以下称为盆形件）、垫板、外蒙皮等组成（如图1）。其边缘板板区20mm范围内厚度为2+0.35-0.05mm，其余部位为2+0.55-0.05mm。该组件在生产时使用ZMS2169I型（BR-127）底胶、ZMS21692型2类A级（BMS5-101II型10级）胶膜及ZMS21802型2类50级（FM490A）泡沫胶在热压罐中加温加压固化成型。该组件的工程要求边缘20mm范围内的厚度为2+0.35-0.05厚度。实际生产中因钣金零件边缘波动现象、工装型面配合精度差、压力垫制作厚度不均匀等因素造成了零件的大面积超差。
2组件边缘超厚原因分析
2.1工装
工装是保证组件合格生产的基础，其结构形式、型面精度、定位方法等会直接决定胶接组件成型后的状态是否满足设计图纸要求。通过对内襟翼舱上壁板原工装的结构形式、计量精度、定位方法等的分析，发现该工装存在以下四个问题：（1）工装压环与制袋区的台阶很近且工装压环内表面坡度较陡，在制袋时易产生架桥，从而影响胶接质量；（2）工装在计量时，每100mm取一个测量点，测量间距偏大，不能有效保证工装型面的精度；（3）工装模体、压环、四层钣金零件均使用同一组定位孔插定位销定位，易产生“过定位”问题。在组件加温加压固化时，钣金零件、压环受定位销限制无法自由膨胀，会在局部产生应力，使钣金零件，尤其是组件边缘的板板胶接区产生鼓动，从而导致组件的超厚；（4）为了避免工装及盆形件的加工公差对组件配合造成的影响，在压环与组件板板区接触面铺贴AIR－PAD（工艺软模），压环与斜坡区的接触面依据经验及组件的固化情况适当等。每架份零件状态不尽相同，组件、压环装配时的局部配合难控制，从而不能保证斜坡区与盆形件、工装的良好贴合，最终导致超厚问题的产生。
2.2蜂窝芯加工
在零件固化过程中平板蜂窝芯很容易随热压罐压力变形，从而贴合盆形零件，因此数控加工时无需对蜂窝芯的平面区域进行加工。但蜂窝芯数模是小角度双曲型，因此在数控编程时需要将数模从曲面展成平面，展开时会扩大零件的外形尺寸。当实际零件未进行平面区域型面加工后，产品固化时蜂窝芯受压变形时会再次延展，造成了展开加工后其外形尺寸比理论要大一些，在装配时，展开加工的蜂窝芯会溢出盆形件，且在数控加工时，蜂窝芯小角度斜坡尖端以及各斜坡间的R角很难加工，在组件装配时要手工修整，而大量的手工修整会造成每架份的产品状态不一致、稳定性差，修整质量参差不齐。通过进一步的分析与试验，发现当组件加压固化时蜂窝芯大角度斜坡面受到的侧向分力较大，足以推动展开加工的蜂窝芯使其与盆形件产生良好的配合，而小角度斜坡由于其角度较小，斜面较大，因此受到的侧向分力较小，不能推动蜂窝芯自动找到准确位置。很明显，小角度斜坡区的侧向受力远小于大角度斜坡区的受力。因此若蜂窝芯小角度斜坡区尖端较厚或未放置到位，那么该部位蜂窝芯就不能在压力作用下与盆形件良好的配合，甚至会与盆形件干涉，将其板板区垫起，进而造成组件边缘超厚。
2.3装配
（1）定位方法是在钣金零件带的定位耳片上依据工装模体或工装压环上的定位孔钻制零件定位孔，在该定位孔上插定位销进行定位。方法一是通过划线或经验引孔；方法二通过压环上的通孔对零件制孔。以上两种方法无论在制孔精度还是操作难度上，都很难保证定位孔的准确性；（2）装配顺序为蒙皮-两层垫板-蜂窝芯-盆形件-压环，蜂窝芯依靠第二层垫板的位置放置，再在其上放置盆形件及压环。这样的装配方法无法对两者之间的配合状态尤其是小角度斜坡区与盆形件相应位置的配合状态进行预判，从而无法对蜂窝芯与盆形件的相对位置进行调整。
3两种改进思路及相应技术方案
3.1改进方案一
3.1.1工装（1）重新制定组件胶接工装的技术方案。在新的工装方案中扩大了型面余量区的范围，将型面余量区作为制袋区使用，并增加了压环内表面的坡度要求，避免了制袋时的架桥风险；（2）在工装计量时，采取全尺寸测量控制，并增加对型面余量区的计量要求，保证了型面精度；（3）借用盆形件制造工装的凸模进行AIRPAD的硫化，并且将硫化范围扩大至压环斜坡区。这样的硫化方法使盆形件与AIRPAD的制造均为同一依据，保证了盆形件与压环的紧密贴合。在装配时，工装压环可依据盆形件外形进行定位，提高了零件与压环间的装配精度，避免了使用定位销时的过定位及产生应力等问题。3.1.2蜂窝芯加工通过分析与试验，已知大角度斜坡区在固化时可自动校准位置，与盆形件良好配合，对边缘厚度影响较小。因此在数控铣切前，使用探针量取铣切工装型面，并将最高点定为小角度斜坡区的铣切0点进行加工。该方案既保证了蜂窝芯外形，又控制了小角度斜坡尖端的厚度，减少了该区域的手工修整量，提高了蜂窝芯的加工精度及装配精度，使蜂窝芯的状态更能满足装配时需求。3.1.3装配新的装配方案中放弃了使用定位销定位的方法，优化后的装配方案是将蒙皮、第一层垫板按照工装模体的外形线放置，同时将盆形件放置到压环的凹槽内，在盆形件上放置蜂窝芯及第二层垫板，再将带有蜂窝芯及第二层垫板的盆形件从压环上取下，在工装模体上按外形（余量）线放置，最后在盆形件上放置压环。这样的装配方法使蜂窝芯与盆形件的相对位置可见，对于配合不好的区域可继续进行手工修整及调整；ZMS21802型2类50级（FM490A）泡沫胶有较高的工艺性能，蜂窝芯放置到准确位置后不会攒动。同时，由于压环上AIRPAD是通过盆形件的成型模硫化，因此可与盆形件可以良好配合，从而解决了组件、工装的配合及定位问题。
3.2改进方案二
3.2.1工装及装配使用盆形件制造工装的凹模进行胶接组件的生产。该方案的装配顺序为盆形件-蜂窝芯-垫板-蒙皮，装配完成后，在蒙皮上放置一块均压板。该方案具备以下三个优点：（1）盆形件使用该工装生产，可与工装良好配合，避免了使用定位销定位时的定位孔钻制及钣金零件产生应力的问题。同时盆形件为靠模面，无需使用工装压环，避免了工装压环与零件的配合问题及过定位问题；（2）在放置钣金零件时，垫板、蒙皮可根据该工装的余量线进行定位。垫板、蒙皮的外形尺寸与盆形件一致，并且都带有10mm余量，因此垫板及蒙皮定位准确，从而解决了其他钣金零件的定位问题；（3）蜂窝芯与盆形件相对位置可见，对于配合不好的区域可继续进行手工修整及调整，从而及时解决蜂窝芯与钣金零件的配合问题，保证组件的合格生产。3.2.1蜂窝芯加工蜂窝芯加工与方案一一致，均需要保证蜂窝芯外形及小角度斜坡尖端的厚度，并减少手工修整量。
4两种改进方案的对比
4.1相同点
（1）定位依据相同。两种改进思路间接或直接使用了盆形件的制造工装，并依据外形（余量）线进行定位；（2）蜂窝芯加工方案方案相同。均需保证蜂窝芯外形及小角度斜坡尖端的加工精度；（3）蜂窝芯与盆形件相对位置相同，且相对位置可见，能够及时进行修整和调整；（4）在实际生产中，通过两种改进方案制定的工艺方案均能使组件合格生产。
4.2不同点
（1）使用的工装不同。改进方案一使用组件胶接工装进行生产。改进方案二使用盆形件制造工装进行生产；（2）装配顺序不同。改进方案一在工装模体及压环上分别装配再进行组合。改进方案二按照图纸顺序进行装配；（3）优缺点不同。改进方案一需借用盆形件制造工装的凸模进行组件胶接工装压环AIRPAD的硫化，一旦硫化成功并合格生产首件，就无需再次借用，在组件胶接工装上进行的辅助措施也可沿用至后续架次，无需清理。改进方案二使用盆形件制造工装可直接进行首件生产，但是每次批产必须等盆形件制造单位完成生产后才能使用，同时在工装上进行的辅助措施必须在归还工装前进行清理；（4）若盆形件制造工装无凸模。那么就无法进行组件胶接工装的AIRPAD硫化，只能使用改进方案二进行生产。
5实际应用及继续改进空间
改进方案一和改进方案二在某型机内襟翼舱上壁板的生产过程中进行了验证，这两种改进方案均能保证组件厚度的有效控制。考虑到实际生产情况，后续必须解决个别工装压环的AIRPAD硫化问题。解决思路为利用盆形件制造工装生产出一个合格的零件，以该零件为假件，进行组件胶接工装压环的AIRPAD硫化。但是由于AIRPAD硫化时需要170℃±5℃（高温）及0.5MPa-0.7MPa压力，而组件的固化温度仅为107℃-132℃（中温），压力仅为0.3MPa，因此仍需进行生产试验解决该问题。目前，拟采用高温底胶、高温胶膜进行生产，同时使用高温泡沫胶或高温填充胶，对蜂窝芯进行全芯格填充的方法进行假件的生产。但是由于胶膜厚度存在差异，并且受生产条件的影响，目前该解决思路还未得到验证。
6结束语
（1）两种技术改进方案使用的工装，能够使钣金零件、蜂窝芯及工装之间良好配合，解决了定位问题，保证了组件的胶接质量，杜绝了装配时过定位及固化时产生应力的问题；（2）蜂窝芯铣切技术的改进，在保证蜂窝芯外形的同时，提高了蜂窝芯小角度斜坡尖端的铣切精度及装配精度，减少了手工修整量，降低了蜂窝芯与钣金零件干涉的风险；（3）两种技术改进方案的装配过程，都使蜂窝芯与盆形件的相对位置可见，对于配合不好的情况可以及时修整或调整，提高了组件的装配精度。
作者：徐小伟 王懋君 杨绍昌 单位：中航飞机西安飞机分公司复合材料厂
