汪俊杰 劉吉 朱以剛 夏金保

摘要：基于逆向工程技術對某型飛機襟翼導流片制作工藝進行研究，采用3D激光掃描儀掃描襟翼導流片，采集點云數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理并建立三維模型，結合襟翼導流片蒙皮的制作工藝特點，制作了襟翼導流片并驗裝，驗證了逆向工程方法優(yōu)化襟翼導流片制作工藝的可行性。

關鍵詞：逆向工程；襟翼導流片；蒙皮；制作工藝

Keywords：reverse engineering；flap guide vane；skin；manufacturing process

0 引言

為提升某型飛機機翼的升力，提高起飛和著陸性能，在機翼后部裝有后退式襟翼，但因原始設計和制造的原因，該襟翼導流片存在上下蒙皮整體拉伸成形后導流片截面尺寸大的一端蒙皮較薄的缺陷。在飛行過程中，襟翼導流片在高速氣流沖擊和發(fā)動機振動雙重影響下容易產(chǎn)生裂紋。如能有效改善襟翼導流片蒙皮易產(chǎn)生裂紋問題，不僅能提高產(chǎn)品質量，降低維護成本，還可縮短飛機維修停場周期。

1 逆向工程概述

逆向工程是利用各種數(shù)字掃描技術，根據(jù)現(xiàn)有的物理模型重建樣品的三維模型，從而對產(chǎn)品進行改進、修改和制造，最終對產(chǎn)品模型進行加工的過程。該方法可快速、準確地生成復雜曲面，并能在計算機造型過程中對原型進行創(chuàng)新。

逆向工程技術作為現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的核心技術之一，是當前研究的熱點。在鈑金加工過程中，有時會遇到難以測繪的較大復雜曲面，通過逆向工程技術，在數(shù)據(jù)集成技術的支持下進行復雜曲面重構，可以提高測繪的精度，節(jié)約時間，有效解決產(chǎn)品復雜外形測繪難的問題。根據(jù)測繪的產(chǎn)品三維模型，在軟件中對其進行處理，結合產(chǎn)品的制作工藝，可改進加工工藝，提高產(chǎn)品的制作效率和精度。

2 襟翼導流片制作工藝

2.1 制作工藝流程

航空修理企業(yè)傳統(tǒng)的襟翼導流片制作工藝流程如下：

1）分解損傷嚴重的襟翼導流片；

2）對襟翼導流片上下蒙皮進行壓延、放樣，并按放樣后的實物尺寸下料；

3）采用蒙皮拉形設備對下料的板材進行拉伸成形；

4）鉚接襟翼導流片上下蒙皮。

2.2 制作工藝分析

分析襟翼導流片制作工藝流程發(fā)現(xiàn)，襟翼導流片上下蒙皮進行壓延后并不是一個完全平整的板料，該板料尺寸與襟翼導流片蒙皮的實際尺寸有偏差，以該板料進行下料并拉伸成形得到的襟翼導流片蒙皮可能與實際尺寸差別較大，耗費的時間較多，且造成板材的浪費。

襟翼導流片上下蒙皮材料為LY12M-δ0.6mm，通過板料整體拉形而成。在采用蒙皮拉形設備對板料拉伸成形的過程中，板料在開始階段為彎曲變形，后期為塑性變形。該段襟翼導流片較長（1458mm），兩端尺寸相差較大，截面尺寸大的一端蒙皮需要“放邊”的程度較高。板料在塑性變形過程中，體積保持不變，因此，“放邊”較大的區(qū)域蒙皮相對較薄。襟翼導流片蒙皮通過整體拉伸成形，容易造成截面尺寸大的一端的導流片蒙皮相對較薄，蒙皮較薄的區(qū)域結構強度相對較低，該區(qū)域在高速氣流沖擊和發(fā)動機振動的雙重影響下容易產(chǎn)生裂紋，給襟翼導流片的后期使用帶來了一定的質量隱患。

2.3 制作工藝改進

由上述分析可知，采用壓延工藝方法得到襟翼導流片上下蒙皮的尺寸后再下料并整體拉伸成形得到的襟翼導流片蒙皮可能與實際尺寸偏差較大，原因在于襟翼導流片上下蒙皮進行壓延后不是一個完全平整的板料。針對此現(xiàn)象，采取如下改進措施：采用3D激光掃描儀測量待分解的襟翼導流片外表面，對測量的三維數(shù)據(jù)進行預處理，以處理后的數(shù)據(jù)建模。在模型中展開襟翼導流片上下蒙皮，展開后的尺寸即為襟翼導流片上下蒙皮的毛料尺寸。

同時，針對襟翼導流片上下蒙皮整體拉伸成形容易造成部分區(qū)域蒙皮相對較薄的現(xiàn)象，采取如下改進措施：采用分段下料拉伸成形，再鉚接得到整體曲面蒙皮。對襟翼導流片模型上下蒙皮進行分割，分割比例為2：3和3：2，分別以分割的模型尺寸下料，然后對毛料拉伸成形。該方法采用先分段下料成形、后“錯縫”鉚接蒙皮的方式，縮短了需要拉伸蒙皮的長度，對拉伸蒙皮的“放邊”要求相對較小，較好地改善了出現(xiàn)較薄蒙皮的現(xiàn)象。為了防止分割蒙皮在使用過程中熱脹冷縮產(chǎn)生擠壓變形，分割的上下蒙皮分別預留2mm的縫隙對接鉚接，襟翼導流片制作成形后在縫隙處涂XM-33密封膠。根據(jù)力學強度計算分析，采用預留縫隙對接鉚接的襟翼導流片強度能夠滿足使用要求。

3 襟翼導流片的制作及驗裝

3.1 襟翼導流片三維模型

3D激光掃描儀測量依靠激光傳遞數(shù)據(jù)，在不接觸待測物體表面的情況下即可完成測量。該方法具有測量效率高、不會對零件表面造成損傷、對環(huán)境要求低、工作距離遠等優(yōu)點，特別適合于異形曲面的數(shù)據(jù)采集。然而，測量過程中可能會受到被測零件表面質量的影響，設備的缺陷也可能對測量產(chǎn)生影響，數(shù)據(jù)采集過程中可能出現(xiàn)一些“跳點”或者“壞點”，因此在重構曲面模型之前需要對測量的三維數(shù)據(jù)進行預處理。數(shù)據(jù)預處理包括：消除測量數(shù)據(jù)的噪聲點；對數(shù)據(jù)進行插補；去除冗余數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)進行平滑處理。

采用3D激光掃描儀對襟翼導流片進行掃描，采集點云數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)建立三維模型，如圖1所示。對比建立的模型尺寸和實物尺寸，匹配性較高。在模型軟件中將襟翼導流片上下蒙皮展開，如圖2所示。以“展開曲面”命令展開圖2中的上下蒙皮，得到兩張四邊形板材，如圖3所示。

3.2 襟翼導流片的制作

為了提高制作的襟翼導流片質量，本文基于逆向工程技術，結合導流片蒙皮的制作特點，對襟翼導流片制作工藝進行了優(yōu)化，工藝流程如下：

1）通過3D激光掃描儀采集襟翼導流片外形尺寸的點云數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)建立三維模型；

2）在軟件中對襟翼導流片模型上下蒙皮進行分割，上蒙皮分割尺寸設定為2A/5、3A/5，寬度為模型中測量尺寸；下蒙皮分割尺寸設定為3B/5、2B/5，寬度為模型中測量尺寸，如圖4所示；7B0E54E4-595B-4624-91E1-B0838A8D0742

3）展開襟翼導流片模型中的分割蒙皮得到板料尺寸，以該尺寸進行放樣、下料、拉伸，得到襟翼導流片蒙皮，對襟翼導流片蒙皮進行編號；

4）按照上述襟翼導流片分割比例，以鐵皮剪沿分割線剪裁需更換的襟翼導流片蒙皮；

5）剪裁完成后，參照圖5原位鉚接一塊該處的襟翼導流片蒙皮，如圖6所示；

6）對四塊需更換的襟翼導流片蒙皮進行更換，修光蒙皮邊角處的毛刺，在對縫處涂XM-33密封膠，如圖7所示。

3.3 襟翼導流片的驗裝

按照裝配工藝要求對制作好的導流片進行安裝，步驟如下：

1）鉚接導流片上下蒙皮處的合頁；

2）用通條連接導流片上下蒙皮處的合頁；

3）安裝襟翼導流片端肋處下蒙皮的墊板，同時完成端肋與下蒙皮的鉚接；

4）安裝襟翼導流片普通肋、加強肋和端肋處尾邊條；

5）安裝襟翼導流片連接用的螺栓；

6）將襟翼導流片用螺栓安裝固定在襟翼前緣的T型材上，如圖8所示；

7）安裝完成后，測量襟翼導流片到主襟翼的垂直距離。

襟翼導流片安裝完成后，經(jīng)測量，導流片兩端到相鄰的襟翼滑架距離均在工藝要求范圍內(nèi)。對比襟翼導流片舊件和新件的6個支撐肋板下方中點到主襟翼的垂直距離，數(shù)值均在工藝要求范圍內(nèi)，如表1所示。

4 結論

通過3D激光掃描儀采集某型飛機襟翼導流片點云數(shù)據(jù)，建立三維數(shù)據(jù)模型，對比建立的模型尺寸和實物尺寸，匹配性較高。采用該工藝制作的襟翼導流片已在某型飛機上裝機使用，安全飛行數(shù)千小時，滿足飛機的使用要求，襟翼導流片蒙皮易裂紋的問題得到了很好的改善。逆向工程技術可推廣到大型異形鈑金件的制造上，對異形鈑金件的設計也有一定的參考價值。

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