新型材料在座舱保护罩上的应用

陈星蔡健

（1.沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁 沈阳 110850；2.北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110141）

目前在世界高科技迅速发展的时代，新型复合材料作为一项高科技发展的基础性材料而位于发展的前列。随着市场竞争的日趋激烈，飞机制造业模具材料的制造技术也日益受到人们的重视，但是传统的工装制造模式已很难适应现代市场经济的要求。在航空制造业中，绝大多数飞机零件都是采用手工成型方式。然而制造飞机钣金零件工装材料大多是金属材料，虽然金属材料有很好的机械加工性能，但因为其机械及物理性能都很差，使用寿命较短，且生产零件的超差率较高，给产品质量带来诸多不便。所以，需要找到一种具有强度高、质量轻、加工方便、并具有良好力学性能的新型材料在座舱保护罩上的应用。

1 座舱保护罩工装的结构工艺分析

座舱保护罩是一种特殊的飞机产品工装，其结构外形特殊形状复杂是比较有代表性的一类工装产品。以下针对该工装产品的结构特点，准确地选取新材料进一步工艺分析，保证座舱保护罩工装能够合理加工制造，制造符合技术要求的零件产品。同时，也使得飞机工装产品选材更加的广泛、实用。座舱保护罩工装是对飞机座舱玻璃表面保护的产品，在所要保护的位置镶制绒布、海绵、铝板及折页等金属标准件。现有工装产品采用非金属材料加工制造，樟松是航空工业工装产品中较为常用的材料，它重量较轻、易加工、制造周期短、油漆性能好，但表面硬度低、尺寸稳定性差、耐磨性能差、容易变形。精致层板也是常用工装材料，它制品尺寸稳定性好、不易变形、硬度高、韧性低、不易成型、价格较贵。因此，使用以上两种材料无法满足座舱保护罩产品的技术要求。

2 新型材料的确定

现有材料都无法满足座舱保护罩工装的使用要求，通过座舱保护罩工装对材料性能的技术分析。需要材料的尺寸精度高、韧性好、强度高、能够承受一定的外力冲击，材料本身随外界环境（温度、湿度等外界因素）变化较小。虽然金属材料能够满足相应技术性能的指标，但因其经济成本太高，体积重导致使用不够方便，其加工制造周期难以控制，给生产制造带来较大困难。因此，没有必要采用金属材料作为座舱保护罩工装材料。树脂基材料的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械性能。由于材料本身特征不同，其制造工艺、结构设计方法和使用性能也不同，而且，各种树脂材料本身的机械及物理性能也各不相同，因此，适用的场合也就不同。该树脂材料在工装使用上非常的广泛，该树脂材料的粘接力强、强度高、重量轻、加工成型方便、收缩极小、尺寸稳定性高，具有良好的抗热及抗化学品功能，此外该树脂还具备良好的机械加工性能，其表面强度、耐磨性以及抗冲击性能非常接近金属。因此，座舱保护罩工装的材料选用这类树脂材料。

3 工艺流程的确定

制作座舱保护罩工装的新型材料确定以后，针对这种新型材料加工制造零件的方法就成了重要环节。工艺方法确定的合理，直接影响到产品质量，间接影响到零件产品生产周期，最终影响到产品的成本。这种新型材料常温下为液态，其流动性好，因此，生产座舱保护罩工装产品采取手工糊制的方法，工艺流程是：成型模具的制作→糊制零件产品。

3.1 座舱保护罩成型模具的制作

（1）利用三维数据集进行座舱保护罩成型模具三维建模，对成型模具进行数控编程加工制造，数控加工制造工作型面及划出零件边缘线。

（2）成型模具（如图1、图2所示）主体采用框架结构，主体材料δ25mm胶合板，框架距离450mm，每道框板之间采用厚度δ30木条连接加强紧固，转角处木条用环氧树脂粘接加固。用环氧树脂塑制成型模具的型面厚度40mm含有10mm加工余量，并使用样板研合成型模具型面，适当位置安装起吊吊环。

（3）对座舱内、外保护罩成型模具表面缺陷处使用环氧树脂或原子灰进行修补，保证成型模具型面的粗糙度，采用水磨砂纸砂光成型模型面，并用抛光液打磨成型模具型面，修整型面至光滑、流线，描划出零件边缘线。

3.2 零件产品的制作

（1）将成型模具型面涂石蜡及脱模剂各2-3遍，灰色胶衣1~2遍，待胶衣初凝，手感软而不粘时，立即铺层糊制。因树脂固化收缩，易使布纹凸起，造成表面不平滑，糊制首层时纤维选用30g/m2~50g/m2表面粘，连续糊制3~6层，确保树脂饱和。用不饱和树脂（196＃）和δ0.4玻璃布及短切毡交替手工糊制厚度δ3mm为座舱内、外保护罩零件产品。

（2）待24小时固化后脱模，用原子灰或腻子修整表面缺陷使其光滑流线，依据边沿线切割座舱内、外保护罩零件边缘线，写清标记交付产品。

结论

实践证明，树脂基材料性能优良与金属材料相比制造工艺比较简单，成本较低，作为航空材料在工装产品的使用上具有广阔的应用前景及巨大的经济效益和社会效益。通过上述工艺流程，采用这种树脂材料加工制造的座舱保护罩工装，产品耐磨性、表面光洁度、尺寸稳定性，以及其它力学性能都能达到使用技术要求，已得到使用单位的认可。通过树脂基材料工装高品质、高效率、低成本的使用，使该材料技术在军事领域有了新的发展方向，从而应该发挥该材料的优势，提高飞机产品的质量，缩短制造周期，减少制造成本，为国家产业技术快速发展做出贡献。

[1]张荣芝.简明木材购销使用手册[M].北京：中国物资出版社，1993.