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摘 要：在金属胶接工艺中，校验膜试验是判断零件与零件之间、以及零件与工装之间配合关系的重要手段，其结果对产品胶接质量的保证有着重要影响。校验膜试验则是判断零件与零件之间、零件与工装之间配合关系的重要而有效的手段。本文针对大客缝翼后缘组件校验膜试验过程中存在的问题进行了分析，并采取了一系列的工艺改进措施，顺利完成了多项组件的校验膜试验。
关键词：金属胶接 板芯结构 校验膜试验
中图分类号：V25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0077-02
金属胶接结构于20世纪40年代开始在飞机上应用，至今采用金属胶接结构的机种已达百种以上。随着金属胶接结构技术不断提高，可靠性及耐久性方面已取得了重要突破，这种结构在国内外飞机上已得到了广泛应用[1]。在金属胶接工艺中，零件与零件之间、以及零件与工装之间的配合关系对产品的胶接质量有着重要的影响。校验膜试验则是判断零件与零件之间、零件与工装之间配合关系的重要而有效的手段。
本文主要针对大客缝翼后缘组件校验膜试验过程中存在的问题，采取了一系列的改进措施，并通过10项缝翼后缘组件校验膜试验的验证，有效地解决了试验过程中存在的问题，为后续零件的生产和质量保证奠定了基础。
1 工艺方法改进
1.1 產品结构以及校验膜试验要求
大客缝翼后缘组件为楔形板芯金属胶接结构，由下蒙皮、尾缘垫块、内端肋、后梁、外端肋、蜂窝芯、上蒙皮组成，采用一次胶接成型工艺，即上/下蒙皮与蜂窝芯之间铺贴胶膜，后梁、内外端肋、尾缘垫块与蜂窝芯粘接面铺贴泡沫胶，装配完成后进行一次固化成型。设计选用的胶膜为CMS-AD-102Ⅰ型10级（FM73M OST. 06 PSF）。按照工艺规范要求，每项组件生产前均要进行校验膜试验，对工装与零件、零件与零件之间的配合情况进行验证，板板胶接区校验膜厚度范围0.05～0.50mm，板芯区要求蜂窝芯格有均匀的压痕。
1.2 校验膜试验主要难点分析
大客缝翼后缘组件校验膜试验主要难点有以下几个方面：
（1）10项组件长宽比均较大，最大组件尺寸为3787mm×356mm，最小组件尺寸2853mm×265mm。上/下蒙皮、尾缘、后梁在加工和后续周转过程中容易发生变形，导致零件与零件之间以及零件与工装之间配合关系较差。
（2）上、下蒙皮与蜂窝芯配合区域分别带有0.8mm、0.6mm的化铣台阶。按设计数模，蒙皮化铣区域最大外形与蜂窝芯外形尺寸一致，而蒙皮化铣区边缘带有圆角过渡区，且化铣区宽度公差±0.8mm，装配过程中会出现蜂窝芯边缘与蒙皮化铣过渡区配合干涉的问题。
（3）靠袋面蒙皮宽度方向在与后梁胶接边一侧带有5mm的余量，而部分胶接夹具在设计时没有考虑蒙皮余量，后梁定位芯模上未在后梁边缘线以外做出台阶，蒙皮余量区在胶接过程中是悬空的。固化过程中在固化压力的作用下蒙皮边缘余量区下压，导致后梁边缘位置校验膜超薄。
（4）靠工装面一侧后梁外形比蒙皮大，胶接夹具工作面蒙皮边缘线以外有一个与后梁外表面配合的台阶。理论上要求蒙皮定位后其胶接面应和工装上与后梁配合的台阶表面齐平，但由于工装型面加工时其台阶根部往往加工不到位，存在蒙皮定位后其胶接面高于工装台阶表面的问题，这样会造成靠工装面蒙皮与后梁胶接区校验膜厚度超薄。
（5）上、下蒙皮按照设计数模要求，边缘尺寸公差±0.8mm，比胶接件外形容差控制要大。而且从实际情况来看，蒙皮实际外形尺寸较理论外形尺寸一般大+2mm左右，且边缘不直，在预装过程中，蒙皮无法准确定位。由于蒙皮上带有与蜂窝芯配合的化铣区，边缘尺寸超差会直接影响蒙皮与蜂窝芯的配合情况。
（6）前期试验过程中多次出现靠袋面蒙皮与尾缘垫块胶接区胶层厚度不均，局部超厚的问题。一方面是由于蜂窝芯边缘与蒙皮配合较差;另一方面，缝翼后缘组件为双曲面，尾缘与蒙皮胶接区位于曲面较低的位置，会存在压力传递不均的问题。而若是在靠袋面使用型面与蒙皮一致的匀压板，不易保证匀压板与零件良好贴合，且保存和使用过程中匀压板也容易变形。匀压板贴合状态较差时反而会加剧压力传递不均的问题。
1.3 改进措施
为了解决上述问题，在校验膜试验过程中提出了一系列的改进措施，主要如下。
（1）在零件预装工序，仔细检查零件与零件之间、零件与工装之间的贴合状态。对于零件贴合状态较差的问题，及时联系检验，要求零件加工单位现场对零件进行敲修，保证零件贴合状态符合文件要求。另外，为避免板板区出现空腔，胶膜铺贴时在板板区增加一层胶膜。具体操作方法为：在上、下蒙皮待胶接面上铺贴一层胶膜。上、下蒙皮与尾缘粘接区域在蒙皮化铣台阶处增加一层宽度10～15mm的胶膜，增加的胶膜宽度方向以化铣台阶为中线均匀分布两侧。上、下蒙皮与内外端肋和后梁粘接区域均增加一层胶膜，增加的胶膜应超出蒙皮化铣区3～5mm，较零件边缘线大2～3mm。
（2）为避免蜂窝芯边缘与蒙皮化铣过渡区干涉，蜂窝芯外形尺寸修整到位后，在蜂窝芯上下胶接面四周边缘棱角处进行手工修整，制出2mm的45°斜倒角，以此避开蒙皮化铣过渡区。
（3）为解决靠袋面蒙皮余量区在固化过程中悬空的问题，需要在定位芯模上后梁边缘线以外放置垫条。垫条实际厚度以其表面略低于后梁胶接面为宜，既可以承托蒙皮余量区，以免蒙皮在固化过程中下压造成边缘校验膜超薄，垫条厚度适当也可避免造成蒙皮架桥使得边缘校验膜厚度超厚。
（4）针对靠工装面蒙皮定位后其胶接面高出工装表面的问题，首先对工装工作面台阶根部加工状态进行检查，若有清根不到位的问题，及时联系主管工艺对工装型面进行返修。若工装台阶根部加工没有问题，可以在工装与后梁接触位置按照实际阶差使用阻尼铝箔或者脱模布进行调整，保证蒙皮胶接面与调整后工装表面齐平。
（5）针对蒙皮边缘超差现象，在工装工作面增加蒙皮化铣区边缘线。预装时，按化铣区边缘线放置蒙皮，然后再按工装上的蒙皮边缘线修整蒙皮边缘，避免因蒙皮外形尺寸偏差造成化铣区位置与蜂窝芯配合干涉的问题。
（6）为避免靠袋面蒙皮与尾缘胶接区在固化过程中传压不均，在蒙皮上靠近蒙皮外边缘放置一个2mm厚的铝制匀压条。蒙皮与尾缘粘接区域宽度20mm，匀压条宽度比板板胶接区域略窄，实际宽度18mm，保证该区域压力均匀。
2 结语
上述改进后的校验膜试验经过了10项图号的生产验证，校验膜厚度完全符合文件要求，未出现配合不好造成胶接区空腔、零件移位以及蜂窝芯格印痕不清等缺陷，有效保障了校验膜试验进度，也为后续产品的胶接质量的保证奠定了基础。同时，使用铝制垫片、阻尼铝箔以及脱模布等常用辅助材料对工装进行补偿的方法，大大节省了工装返修费用，降低了制造成本。
参考文献
[1] 胡建国，田正怡.航空制造工程手册[M].北京：航空工业出版社，1995.
[2] 郝璇，周家检，张卫民.民用客机缝翼气动噪声数值模拟研究[J].民用飞机设计与研究，2014（4）：21-26，86.
[3] 张振辉，李栋，杨茵.基于前缘缝翼微型后缘装置的多段翼型被动流动控制[J].航空学报，2017，38（5）：129-139.
关键词：金属胶接 板芯结构 校验膜试验
中图分类号：V25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0077-02
金属胶接结构于20世纪40年代开始在飞机上应用，至今采用金属胶接结构的机种已达百种以上。随着金属胶接结构技术不断提高，可靠性及耐久性方面已取得了重要突破，这种结构在国内外飞机上已得到了广泛应用[1]。在金属胶接工艺中，零件与零件之间、以及零件与工装之间的配合关系对产品的胶接质量有着重要的影响。校验膜试验则是判断零件与零件之间、零件与工装之间配合关系的重要而有效的手段。
本文主要针对大客缝翼后缘组件校验膜试验过程中存在的问题，采取了一系列的改进措施，并通过10项缝翼后缘组件校验膜试验的验证，有效地解决了试验过程中存在的问题，为后续零件的生产和质量保证奠定了基础。
1 工艺方法改进
1.1 產品结构以及校验膜试验要求
大客缝翼后缘组件为楔形板芯金属胶接结构，由下蒙皮、尾缘垫块、内端肋、后梁、外端肋、蜂窝芯、上蒙皮组成，采用一次胶接成型工艺，即上/下蒙皮与蜂窝芯之间铺贴胶膜，后梁、内外端肋、尾缘垫块与蜂窝芯粘接面铺贴泡沫胶，装配完成后进行一次固化成型。设计选用的胶膜为CMS-AD-102Ⅰ型10级（FM73M OST. 06 PSF）。按照工艺规范要求，每项组件生产前均要进行校验膜试验，对工装与零件、零件与零件之间的配合情况进行验证，板板胶接区校验膜厚度范围0.05～0.50mm，板芯区要求蜂窝芯格有均匀的压痕。
1.2 校验膜试验主要难点分析
大客缝翼后缘组件校验膜试验主要难点有以下几个方面：
（1）10项组件长宽比均较大，最大组件尺寸为3787mm×356mm，最小组件尺寸2853mm×265mm。上/下蒙皮、尾缘、后梁在加工和后续周转过程中容易发生变形，导致零件与零件之间以及零件与工装之间配合关系较差。
（2）上、下蒙皮与蜂窝芯配合区域分别带有0.8mm、0.6mm的化铣台阶。按设计数模，蒙皮化铣区域最大外形与蜂窝芯外形尺寸一致，而蒙皮化铣区边缘带有圆角过渡区，且化铣区宽度公差±0.8mm，装配过程中会出现蜂窝芯边缘与蒙皮化铣过渡区配合干涉的问题。
（3）靠袋面蒙皮宽度方向在与后梁胶接边一侧带有5mm的余量，而部分胶接夹具在设计时没有考虑蒙皮余量，后梁定位芯模上未在后梁边缘线以外做出台阶，蒙皮余量区在胶接过程中是悬空的。固化过程中在固化压力的作用下蒙皮边缘余量区下压，导致后梁边缘位置校验膜超薄。
（4）靠工装面一侧后梁外形比蒙皮大，胶接夹具工作面蒙皮边缘线以外有一个与后梁外表面配合的台阶。理论上要求蒙皮定位后其胶接面应和工装上与后梁配合的台阶表面齐平，但由于工装型面加工时其台阶根部往往加工不到位，存在蒙皮定位后其胶接面高于工装台阶表面的问题，这样会造成靠工装面蒙皮与后梁胶接区校验膜厚度超薄。
（5）上、下蒙皮按照设计数模要求，边缘尺寸公差±0.8mm，比胶接件外形容差控制要大。而且从实际情况来看，蒙皮实际外形尺寸较理论外形尺寸一般大+2mm左右，且边缘不直，在预装过程中，蒙皮无法准确定位。由于蒙皮上带有与蜂窝芯配合的化铣区，边缘尺寸超差会直接影响蒙皮与蜂窝芯的配合情况。
（6）前期试验过程中多次出现靠袋面蒙皮与尾缘垫块胶接区胶层厚度不均，局部超厚的问题。一方面是由于蜂窝芯边缘与蒙皮配合较差;另一方面，缝翼后缘组件为双曲面，尾缘与蒙皮胶接区位于曲面较低的位置，会存在压力传递不均的问题。而若是在靠袋面使用型面与蒙皮一致的匀压板，不易保证匀压板与零件良好贴合，且保存和使用过程中匀压板也容易变形。匀压板贴合状态较差时反而会加剧压力传递不均的问题。
1.3 改进措施
为了解决上述问题，在校验膜试验过程中提出了一系列的改进措施，主要如下。
（1）在零件预装工序，仔细检查零件与零件之间、零件与工装之间的贴合状态。对于零件贴合状态较差的问题，及时联系检验，要求零件加工单位现场对零件进行敲修，保证零件贴合状态符合文件要求。另外，为避免板板区出现空腔，胶膜铺贴时在板板区增加一层胶膜。具体操作方法为：在上、下蒙皮待胶接面上铺贴一层胶膜。上、下蒙皮与尾缘粘接区域在蒙皮化铣台阶处增加一层宽度10～15mm的胶膜，增加的胶膜宽度方向以化铣台阶为中线均匀分布两侧。上、下蒙皮与内外端肋和后梁粘接区域均增加一层胶膜，增加的胶膜应超出蒙皮化铣区3～5mm，较零件边缘线大2～3mm。
（2）为避免蜂窝芯边缘与蒙皮化铣过渡区干涉，蜂窝芯外形尺寸修整到位后，在蜂窝芯上下胶接面四周边缘棱角处进行手工修整，制出2mm的45°斜倒角，以此避开蒙皮化铣过渡区。
（3）为解决靠袋面蒙皮余量区在固化过程中悬空的问题，需要在定位芯模上后梁边缘线以外放置垫条。垫条实际厚度以其表面略低于后梁胶接面为宜，既可以承托蒙皮余量区，以免蒙皮在固化过程中下压造成边缘校验膜超薄，垫条厚度适当也可避免造成蒙皮架桥使得边缘校验膜厚度超厚。
（4）针对靠工装面蒙皮定位后其胶接面高出工装表面的问题，首先对工装工作面台阶根部加工状态进行检查，若有清根不到位的问题，及时联系主管工艺对工装型面进行返修。若工装台阶根部加工没有问题，可以在工装与后梁接触位置按照实际阶差使用阻尼铝箔或者脱模布进行调整，保证蒙皮胶接面与调整后工装表面齐平。
（5）针对蒙皮边缘超差现象，在工装工作面增加蒙皮化铣区边缘线。预装时，按化铣区边缘线放置蒙皮，然后再按工装上的蒙皮边缘线修整蒙皮边缘，避免因蒙皮外形尺寸偏差造成化铣区位置与蜂窝芯配合干涉的问题。
（6）为避免靠袋面蒙皮与尾缘胶接区在固化过程中传压不均，在蒙皮上靠近蒙皮外边缘放置一个2mm厚的铝制匀压条。蒙皮与尾缘粘接区域宽度20mm，匀压条宽度比板板胶接区域略窄，实际宽度18mm，保证该区域压力均匀。
2 结语
上述改进后的校验膜试验经过了10项图号的生产验证，校验膜厚度完全符合文件要求，未出现配合不好造成胶接区空腔、零件移位以及蜂窝芯格印痕不清等缺陷，有效保障了校验膜试验进度，也为后续产品的胶接质量的保证奠定了基础。同时，使用铝制垫片、阻尼铝箔以及脱模布等常用辅助材料对工装进行补偿的方法，大大节省了工装返修费用，降低了制造成本。
参考文献
[1] 胡建国，田正怡.航空制造工程手册[M].北京：航空工业出版社，1995.
[2] 郝璇，周家检，张卫民.民用客机缝翼气动噪声数值模拟研究[J].民用飞机设计与研究，2014（4）：21-26，86.
[3] 张振辉，李栋，杨茵.基于前缘缝翼微型后缘装置的多段翼型被动流动控制[J].航空学报，2017，38（5）：129-139.