某型直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道蒙皮質(zhì)量問(wèn)題分析與改進(jìn)

王明廷 李巍 曾龍飛 巫小麗 潘美華

摘要：針對(duì)某型直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道蒙皮零件在焊接前需要現(xiàn)場(chǎng)返修的問(wèn)題，分析得出蒙皮成型的檢驗(yàn)?zāi)：秃附訆A具不協(xié)調(diào)是產(chǎn)生問(wèn)題的主要原因。取經(jīng)過(guò)焊接夾具返修前后的試驗(yàn)件，點(diǎn)焊為組件，通過(guò)機(jī)上比試，確定焊接夾具尺寸的唯一準(zhǔn)確性。以現(xiàn)場(chǎng)返修的零件為樣件，翻制檢驗(yàn)?zāi)：吐溴N模，按照新制模具加工零件，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)返修，零件一次性交檢合格率為90%以上。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；進(jìn)氣道；蒙皮；夾具

Keywords：helicopter；engine air inlet；skin；fixture

0 引言

直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道既要供給發(fā)動(dòng)機(jī)一定流量的空氣，又對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到防護(hù)作用，保證飛機(jī)的安全飛行，進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)承受高頻振蕩的疲勞影響，要求與進(jìn)氣口連接密封結(jié)實(shí)。

某型直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道蒙皮結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖紙要求的進(jìn)氣道蒙皮零件材料規(guī)格為6A02-M-δ1.2，抗拉強(qiáng)度為σ≥295MPa，對(duì)照材料標(biāo)準(zhǔn)可知，零件需要人工時(shí)效至T62狀態(tài)。零件為左右對(duì)稱件，由于外形凹型腔最大深度為220mm，含有三處彎邊，高度為27mm，零件曲度較大，適用于落壓成型，制定的工藝方法為：剪板機(jī)下料→落錘預(yù)成型→落錘校型→固溶處理→按照檢驗(yàn)?zāi)ＰＰ汀斯r(shí)效至T62→檢驗(yàn)和交付。最后，零件交付給焊接車間，按照焊接夾具定位，點(diǎn)焊成型。

目前，交付給焊接車間的該型直升機(jī)所有批次進(jìn)氣道蒙皮均與焊接夾具不協(xié)調(diào)，需要現(xiàn)場(chǎng)返修，零件一次性交檢合格率很低，且現(xiàn)場(chǎng)返修的零件由于材料狀態(tài)加工硬化，回彈性大，因此，找出零件不合格的根本原因，制定有效的改進(jìn)措施有重要意義。

1 原因分析

運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”，針對(duì)造成零件對(duì)比焊接夾具切割線輪廓度和貼模度超差的原因展開(kāi)分析，繪制關(guān)聯(lián)圖，如圖2所示。

根據(jù)關(guān)聯(lián)圖，可以確定共有8項(xiàng)末端因子。經(jīng)調(diào)查，落錘操作工均有上崗證，考試成績(jī)合格；零件現(xiàn)場(chǎng)周轉(zhuǎn)防護(hù)符合規(guī)范；測(cè)量工具和落錘設(shè)備定檢合格。因而排除了圖中編號(hào)為1、3、4、7的四個(gè)末端因子。

查閱熱處理典型工藝規(guī)程可知不同材料淬火和人工時(shí)效間的允許間隔，如表1所示。查閱返修的所有零件檢驗(yàn)記錄頁(yè)，淬火結(jié)束時(shí)間和校型開(kāi)始時(shí)間的間隔均在6h以內(nèi)，故排除了編號(hào)為2的末端因子。

根據(jù)前文中進(jìn)氣道蒙皮成型工藝可知，零件是在新淬火狀態(tài)下按照檢驗(yàn)?zāi)ＰＰ秃笕斯r(shí)效至T62，再交給總檢。因此，落錘模并非零件最后成型的依據(jù)，排除了8號(hào)“落錘模與檢驗(yàn)?zāi)３叽绮粎f(xié)調(diào)”的原因。

2 主要原因確認(rèn)

查閱標(biāo)準(zhǔn)，6A02牌號(hào)鋁合金的化學(xué)成分如表2所示。時(shí)效強(qiáng)化是合金固溶處理后快冷淬火時(shí)溶質(zhì)原子和空位（晶體點(diǎn)缺陷）達(dá)到雙重過(guò)飽和狀態(tài)，提高了強(qiáng)度[1]。由表2可知，人工時(shí)效能將合金中Mg、Fe、Si原子沉淀，提高強(qiáng)度，改善合金的抗腐蝕性和應(yīng)力腐蝕抗力。根據(jù)熱處理典型工藝規(guī)程，6A02軟狀態(tài)鋁合金人工時(shí)效的溫度為160℃，未達(dá)到材料再結(jié)晶溫度（0.4～0.5）Tm（Tm為鋁合金熔融溫度660℃），零件不會(huì)變形[2]。因此，排除了5號(hào)“零件因時(shí)效期變形”與焊接夾具不協(xié)調(diào)的原因。

綜上分析，根據(jù)“5W1H”原則，可以確定6號(hào)末端因素“檢驗(yàn)?zāi)Ｅc焊接夾具不協(xié)調(diào)”是主要原因。取經(jīng)過(guò)焊接夾具現(xiàn)場(chǎng)成型前后的零件，分別點(diǎn)焊為組件，進(jìn)行機(jī)上比試，如圖3所示。結(jié)果表明，未經(jīng)焊接夾具現(xiàn)場(chǎng)成型的組件比發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口壁的加強(qiáng)筋右偏20mm，嚴(yán)重超差；經(jīng)過(guò)夾具現(xiàn)場(chǎng)成型的組件無(wú)偏移，可以確定焊接夾具尺寸無(wú)誤，故可推斷造成零件返修的根本原因在于加工零件的檢驗(yàn)?zāi)３叽绮粶?zhǔn)確。

查詢歷史資料，該型直升機(jī)進(jìn)氣道蒙皮零件無(wú)三維產(chǎn)品數(shù)模，模具和夾具的設(shè)計(jì)制造依據(jù)為模線樣板，后續(xù)自下而上根據(jù)進(jìn)氣口裝配尺寸要求，提出進(jìn)氣道蒙皮組件外形設(shè)計(jì)更改，對(duì)應(yīng)的焊接夾具切割線進(jìn)行了返修，但由于成型零件的左右對(duì)稱模具不能用整體組件的外形更改，因此檢驗(yàn)?zāi)Ｅc焊接夾具不協(xié)調(diào)，造成批量零件現(xiàn)場(chǎng)返修。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)檢驗(yàn)?zāi)３叽绮粶?zhǔn)確有兩種解決方法，一種方法是測(cè)量記錄焊接夾具水平方向切割線到對(duì)稱軸的距離、弧面外形到底部平面的距離、圓弧半徑等三個(gè)數(shù)值，如圖4所示，然后按照記錄的數(shù)值返修檢驗(yàn)?zāi)＃僦匦路爸圃炻溴N模。第二種方法是以焊接夾具現(xiàn)場(chǎng)成型無(wú)誤的零件為樣件，重新設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)?zāi)＃匦路爸圃炻溴N模。

3.1 返修檢驗(yàn)?zāi)：吐溴N模

由圖4可知，刻度尺無(wú)法在三維空間直接測(cè)量水平方向切割線至對(duì)稱軸的距離，需要測(cè)量?jī)烧哐娱L(zhǎng)線之間的距離，但切割線與軸線不平行，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量該數(shù)值。同樣，圓弧的圓心無(wú)法準(zhǔn)確找到，半徑測(cè)量值也不精確。即返修檢驗(yàn)?zāi)２粌H難以獲取準(zhǔn)確的尺寸，而且鉛鋅材料落錘模是鑄造成型，無(wú)法在原有基礎(chǔ)上機(jī)械加工更改外形，故返修檢驗(yàn)?zāi)２豢扇　?/p>

3.2 新制檢驗(yàn)?zāi)：吐溴N模

各加工兩件進(jìn)氣道蒙皮試驗(yàn)件，分別編號(hào)為a1、a2和b1、b2。以a1、a2為依據(jù)，設(shè)計(jì)制造左右部分的檢驗(yàn)?zāi)＃⒘慵1、b2按照新檢驗(yàn)?zāi)：蓑?yàn)，確認(rèn)模具無(wú)誤。以新的檢驗(yàn)?zāi)橐罁?jù)，制造落錘模，流程如圖5所示。根據(jù)鑄造成型特點(diǎn)，為了避免模具實(shí)物出現(xiàn)表面氣孔、粘砂、冷隔、縮松等質(zhì)量缺陷，制定規(guī)范，要求對(duì)鉛鋅材料加熱，充分熔融，降低含氣量；型砂中加入煤粉，表面涂防粘砂涂料；提高澆注溫度和澆注速度；設(shè)置冒口，保證澆注量，合理補(bǔ)縮[3]。

4 改進(jìn)效果

統(tǒng)計(jì)改進(jìn)前的18個(gè)批次、106件產(chǎn)品和改進(jìn)后新投產(chǎn)的19件產(chǎn)品的返修情況，分析零件對(duì)比焊接夾具尺寸不一致的主要原因?qū)α慵淮涡越粰z合格率的影響程度，繪制排列圖，如圖6所示。改進(jìn)前，兩種質(zhì)量缺陷頻數(shù)共186次，而四種質(zhì)量缺陷頻數(shù)共205次，累計(jì)占比為90.73%。改進(jìn)后，只有1件需要返修，一次性交檢合格率達(dá)到94.7%，并且兩種主要的質(zhì)量缺陷頻數(shù)的占比僅為33.33%，對(duì)零件的影響程度顯著降低。

5 結(jié)論

1）加工某型直升機(jī)進(jìn)氣道蒙皮所使用的檢驗(yàn)?zāi)３叽缗c焊接夾具不協(xié)調(diào)，通過(guò)機(jī)上比試，確定了焊接夾具尺寸的唯一準(zhǔn)確性，找出了檢驗(yàn)?zāi)３叽缙钍橇慵敌薜闹饕颉?/p>

2）以焊接夾具返修無(wú)誤的樣件為依據(jù)，先設(shè)計(jì)制造新檢驗(yàn)?zāi)＃勹T造翻制落錘模。通過(guò)新模具加工的進(jìn)氣道蒙皮，不僅對(duì)比焊接夾具切割線輪廓度和貼模度在公差范圍內(nèi)，且零件的一次性交檢合格率達(dá)到90%以上，質(zhì)量缺陷對(duì)零件影響明顯降低。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

王明廷，工程師，主要從事直升機(jī)鈑金零件制造工藝工作。