飞机蒙皮表面划伤验收执行标准研究

飞机蒙皮表面划伤验收执行标准研究
[内容摘要] 蒙皮零件划伤的验收标准和验收方法，检验人员在检测和判定时偏差较大，通过分析检测数据，得出主要原因，设计并制作了检测标准样块，使得测量结果重复性大幅提升，提高蒙皮划伤检测结果的准确性及稳定性。

关键词：蒙皮表面划伤验收标准检测
1引言
在飞机的外表面，构成飞机的气动外形的铝合金薄壁零件一般统称为蒙皮。

由于飞机气动外形、表面质量要求严格，蒙皮零件不仅要求强度好、精度高，同时要求具备较高的表面质量，受加工工艺及搬运周转等因素影响，蒙皮零件表面时常产生一定的轻微划伤，影响产品质量[1]。

国内外各机型对蒙皮表面划伤均有详细的验收标准，但目前尚无专业的蒙皮划伤检测，检测完全凭借检验人员目视、触摸进行判定，各环节检测人员判定偏差较大，经常存在误判、严判情况的发生。

各个国家的航空企业机型均编制有较为详尽的验收文件，但以波音项目的文件适用性广、针对性强、标准严谨，以下均选用波音文件进行阐述。

波音文件D6-9002《包铝外蒙皮的外观控制》中对划伤标准规定为：当手指甲划过瑕疵时能感触到，或包覆层表面损坏可通过触觉感知到时是不可接受的。

文件BAC5300-1《金属零件表面和边缘完整性》对触觉检查作了进一步的量化描述，如果瑕疵（不完整性）的深度大于0.001英寸（0.025mm）或高度大于0.001英寸，那么认为是容易探测到的。

如果瑕疵的深度和高度都不超过0.001英寸，那么认为是不容易探测到的。

蒙皮零件由蒙皮生产厂交付各使用部门时，因各环节检验人员执行标准的差异，造成蒙皮零件表面质量验收差异，进而造成交付阻滞，通过对蒙皮零件表面划伤进行了统计调查，并利用测量系统分析确定测量是否反映真实流程，并有一致性。

试验共收集3位检验员对20个划伤零件的目视及触摸验收结果。

采用测量系统分析（MSA）对验收数据进行分析。

结果如表1所示：
表1 验收结果统计表
零件
序
号检验员1检验员2检验员3 1
次
2
次
3
次
1
次
2
次
3
次
1
次
2
次
3
次
1O
K
O
K
O
K
B
AD
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
2O
K
B
AD
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
…………………………
1 9O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
2 0O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
O
K
（1）重复性
检验员1的重复性 Repeatability=18/20=90%检验员2的重复性 Repeatability=15/20=75%
检验员3的重复性 Repeatability=17/20=85%
总的重复性 Repeatability=50/60=83%
（2）再现性
=12/20=60%
表1为3为检验员对20个划伤试片用触摸法验收3次得到的数据，OK表示合格，BAD表示不合格，由于不知真值且结果仅有合格/不合格两种选择的离散数据，于是对重复性与再现性分析。

通过计算得出每个检验员的重复性以及总的重复性和再现性，通过结果可以看出，总的重复性与再现性都小于90%，说明此测量系统一致性存在问题，需要对此进行原因分析，并完善及改进。

2 原因分析
由于目前的测量系统有问题，数据不能使用，我们利用鱼刺图原因分析法，从人、机、料、法、环、测六个方面进行逐项分析。

图1 鱼刺图
从鱼刺图可以看出，检测方法不一致、无统一标准检测块是影响划伤执行标准差异的重要因素。

0.001英寸虽是量化的值，但却是通过检验人员的目视、触摸去执行，如果没有统一的划伤标准去校正，不同的检验人员就会存在判定偏差，造成零件检测结果的不一致。

3改进措施
文件要求的检测标准为0.001英寸，但检验对触摸手感无直观的概念，为了校正检验人员的执行标准，需要制作一个标准的蒙皮零件划伤对比块。

标准块的制造应非常准确，采用两种方法制作划伤标准对比块，制作方法如下：
3.1自制划痕
以尺寸为60mm×60mm厚度为1.6mm的包铝合金材料作为基体材料，并制出划痕，挑选出深度/宽度分别为 2.0mm、2.5mm、3.0mm的划伤，作为检验人员验收的标准样块（如图3所示）。

由于此标准样块所制划痕底部呈倒三角的形状，采用三爪百分表进行测量，但仍然无法触及到划痕的末端，测量的划伤深度比实际的划伤深度略小，因此用此方法制作的标准样块，准确性偏低。

图3自制划痕标准样块
此标准块精度低，不为大家所接受，未能进行推广应用。

3.2探测设备
目前有各类超声波检测设备、照相检测设备，可以对此类缺陷进行检测，检测精度直接影响检测效率。

0.001英寸深度的划伤检测效率较低、需要固定场地、专业人员等。

对于产品的验收成本提升较大、且效率较低，因此不适应于现实应用。

3.3模拟划痕
采用一块尺寸为60mm×60mm厚度为1.8mm的镜面蒙皮作为基底材料，将厚度为0.001英寸的两个塞规片进行对缝，对缝间隙为0.001英寸，模拟制作出划伤深度和宽度都为0.001英寸的划痕，将塞规片固定在底板材料上，即为模拟制作的深度为0.001英寸的划痕，如图。

图2 模拟划痕标准样块
此标准样块对划痕深度的模拟采用的是厚度为0.001英寸的英制塞规片，而塞规片作为一种检测量具已经得到了大家的广泛认可，可以确保划痕深度是标准的0.001英寸，用此方法制作的划伤标准样块，具有较高的准确性。

3位检验员在使用标准样块对20个划伤零件进行检测，测量系统分析其重复性均在90%以上，达到了检验应用的标准。

标准样块使用前后测量系统分析结果，如表2：
表2 使用前后对比表
从表中可以看出使用前后重复性和在现行有了很大程度的提升，因此将标准样块作为划伤的验收依据切实可行。

5、结束语
蒙皮表面对飞机安全影响重大，对飞机蒙皮表面划伤的检测不仅需要详细严格的验收标准，还需要有专业可行的检测方法及标准样块。

新方法制作的标准样块，作为检验人员的验收依据，使得蒙皮划伤的检验工作取得了良好的效果，对蒙皮零件划伤的误判率减少了20%。

蒙皮零件的交付速率提升了15%。

交付用户的蒙皮零件，因表面划伤而产生零件阻滞问题有了显著改善。

理论实践证明，模拟制作的标准样块，能为检验人员的验收过程提供可参考依据，具有一定的推广应用价值。

参考文献
[1] 冯振宇，李振兴，杜洪增，增压机身蒙皮划伤的数值模拟 [J]，航空维修与工程，卷（期）号：2017年06期，页码：44-45；
[2] 易荣华，蒙皮划伤对飞机性能和寿命的影响[J]，洪都科技，卷（期）号1995年01期。