作者： 曹宏翼1　朱玉波1　张　剑2

单位： 吉林航空维修有限责任公司1　辽宁忠旺集团2

来源：《金属加工(冷加工)》杂志

在现代飞机维修领域中，维修部门并不是总能与设计部门共享设计飞机零部件的相关资料，航空修理企业正面临3代机与2代机并行修理、各机种型号多样的复杂情况。许多2代机或2代半战机经过2到3个翻修期，出现许多受力结构件损坏、必须换新的现象，而生产该零件的主机厂已经停产该种机型，加工该零件的模线样板，检验工装要么损坏、要么丢失。由于缺乏设计数据，修理厂不能新制破损件，将不得不咨询设计、制造部门协商解决方案，这样将造成维修周期加长、维修成本加大的问题。

随着航空数字化设计与制造技术的不断发展，现代在飞机维修领域运用逆向数字技术可解决这一问题。逆向数字工程技术在飞机维修中，主要是用于修复具有复杂曲面的破损零部件。通过逆向工程技术，可以在没有原始设计数据的情况下，比较迅速地生产破损零部件的替代零件，这样既可节省维修成本，又能降低修理周期。

1问题来源

2017年底，某型2代战机在检查过程中，发现该机垂尾前梁(见图1)根部裂纹1处，长度约为55mm，裂纹部位打磨约3mm深度后，裂纹仍然存在。公司决定对该机垂尾前梁进行更换，由于该零件已停产无法采购，经研究决定开展自制工作。

图　1

自制过程中发现原生产该零件公司因此型飞机早已停产，图样中规定的模线样板都已丢失，检验夹具不同程度损坏。公司只能依靠自己的加工经验提出解决方案，传统的加工方法以损坏件为样件，对毛料进行定点定位→精准划线→粗加工预留余量→钳工反复锉修打磨的方式加工新零件，但此方法加工周期长，靠模线样板保证的曲面精度低，影响装机质量和修理周期。因此经反复讨论决定通过逆向建模、正向制造的方法加工新零件。

2具体逆向技术的应用

(1)逆向流程图如图2所示。

图　2

(2)点云采集与处理。数据采集时应考虑破损件的形状，确定破损件摆放位置，确保最大限度采集完整的数据，点云最好一次采集完成，尽量不采用拼接的方式，因拼接数会造成数据精度降低的情况。贴上相应地扫描标记点后，应根据零件表面反光强度调节扫描仪激光功率，使其达到最佳状态。采集时移动速度应尽量缓慢，周围人员不要随意走动，避免环境影响，造成数据精度降低。

点云处理过程主要进行多余数据的删除和噪点的去除，整个过程，通过软件来控制处理前后点云的精度，得到需要的点云数据(见图3)，并在后续阶段使用，对处理好的数据应存储备份。

图　3

(3)逆向建模。在逆向工程中，实物的三维模型重建是最关键、最复杂的工作。在CATIA软件(Digitized Shape Editor)模块，应用点云导入命令(Import)导入处理后的点云数据，一般选择默认的点云参数即可。在建模开始前，应根据实际制造需要，以后续制造基准作为建模的基准。再利用系统提供的混合、扫掠和曲线延伸等曲面造型功能进行曲面模型重建，最后通过延伸、求交和过渡等操作，将各曲面片光滑拼接或缝合成整体的复合曲面模型，在模型重建过程中，从形状表面数字化到CAD建模都会产生误差，所以需要数模对零件图样已有尺寸、破损件零件的测量尺寸反复对比，设计出最终的逆向数模(见图4)。

图　4

3制造实体

通过CATIA逆向建好的3维数模，投影出2维工程图样后，与零件图样比对，完善因应用模线样板加工而缺少的尺寸部分，完善零件图样。加工过程中严格按照公司《试制产品控制程序》、《关键过程质量控制程序》等质量文件控制执行，经材料性能检测，制基准、粗铣、校形、应力释放、精加工、钳制、荧光检查、阳极化和喷漆等工艺流程制造出新零件(见图5)。

图　5

4结语

航空产品处于先进制造装备的顶端，主机厂所正在应用越来越新的数字化设计与制造技术。但对于航空修理企业，由于处在整个行业下游，数字化技术薄弱，应用新的数字化技术提高航空产品修理能力势在必行。

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