Технологические процессы сборки
ТП сборки представляет собой часть производственного процесса, содержащий действия по установке и образованию соединений составных частей изделий. ТП изготовления деталей в большинстве случаев подчинен технологии сборки машин, т.е. сначала разрабатывается ТП сборки машины, а затем – ТП изготовления деталей.
Различают следующие виды соединений:
- неподвижные разъемные (резьбовые, шпоночные, шлицевые, конические и др.);
- неподвижные неразъемные (соединения с посадками гарантированного натяга, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием);
- подвижные разъемные (соединения с подвижной посадкой);
- подвижные неразъемные (подшипники качения, втулочно-роликовые цепи, запорные краны).
Сборка может иметь различные организационные формы в зависимости от условий, типа и организации производства (рис. 1.2) .
Сборка подразделяется:
По перемещению собираемого изделия – на стационарную и неподвижную;
По организации производства – на непоточную и поточную.
Непоточная стационарная сборка - сборка, выполняемая на одном рабочем месте.
Непоточная подвижная сборка – сборка, выполняемая на нескольких рабочих местах, а собираемое изделие перемещается от одного рабочего места к другому.
Поточная стационарная сборка отличается тем, что собираемые изделия остаются на рабочих местах, а рабочие переходят от одних собираемых изделий к следующим через периоды времени, равные такту.
Поточная подвижная сборка – сборка, выполняемая при перемещении собираемого изделия от одного рабочего места к другому.
Общие требования к технологичности сборочных конструкций:
1. Следует предусматривать разделение изделия на самостоятельные сборочные единицы, допускающие независимую сборку, контроль и испытание. Это позволит производить параллельную сборку отдельных сборочных единиц и сократить производственный цикл сборки;
2. Сборочные единицы должны состоять из стандартных и унифицированных частей, что приводит к увеличению серийности и снижению трудоемкости их изготовления;
3. В конструкции сборочной единицы следует предусматривать возможность общей сборки без промежуточной разборки;
4. Предусматривает простоту замены быстроизнашиваемых частей;
5. Конструкция должна обеспечивать удобные сборочные работы с применением целесообразных средств технического оснащения, среств механизации и автоматизации, исключать
сложные сборочные приспособления. Базовая деталь должна иметь технологическую базу, обеспечивающую достаточную устойчивость собираемого изделия;
6. Минимальное число поверхностей и мест соединений составных частей;
7. Конструкция составных частей должна исключать дополнительную обработку и сокращать пригоночные работы;
8. Уменьшать количество деталей и составных частей и стремиться к их взаимозаменяемости;
9. Нормализация крепежных и других деталей для сокращения номенклатуры сборочных инструментов;
10. Возможность захвата сборочных единиц грузоподъемными устройствами для транспортировки и установки на собираемое изделие;
11. Для соблюдения принципа взаимозаменяемости избегать многозвенных размерных цепей, которые сужают допуски. Если сократить число звеньев невозможно, то в конструкции изделия предусмотреть компенсатор.
12. Для сокращения цикла сборки предусмотреть возможность одновременного и независимого друг от друга присоединения сборочных единиц к базовой детали изделия;
13. В тех случаях, когда по условиям сборки важно обеспечить определенное и единственно возможное относительное положение собираемых элементов в изделии, необходимо предусмотреть установочные метки, контрольные штифты или несимметричное размещение крепежных деталей для исключения субъективных ошибок при сборке или ремонте;
14. Предусмотреть возможность механизации и автоматизации сборочных работ.
Достижение заданной точности сборки заключается в обеспечении размера замыкающего звена размерной цепи, не выходящего за пределы допуска.
В зависимости от типа производства различают пять методов достижения точности замыкающего звена при сборке:
Полной взаимозаменяемости;
Неполной взаимозаменяемости;
Групповой взаимозаменяемости;
Регулирования;
Пригонки.
Характеристики данных методов приведены в табл. 1.2 .
Таблица 1.2. Методы достижения точности
замыкающего звена
| Метод | Сущность метода | Область применения |
| Полной взаимозаменяемости | Метод при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений | Использование экономично в условиях достижения высокой точности при малом числе звеньев размерной цепи и при достаточно большом числе изделий подлежащих сборке |
| Непол-ной взаимозаменяемости | Метод при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений | Использование целесообразно для достижения точности в многозвенных размерных цепях; допуски на составляющие звенья при этом больше, чем в предыдущем методе, что повышает экономичность получения сборочных единиц; у части изделий погрешность замыкающего звена может быть за пределами допуска на сборку, т.е. возможен определенный риск несобираемости |
| Групповой взаимозаменяемости | Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих одной из групп, на которые они предварительно рассортированы | Применяется для достижения наиболее высокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей; требует четкой организации сортировки деталей на размерные группы, их маркировки, хранения и транспортирования в специальной таре |
| Пригонки | Метод, при котором точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена путем удаления с компенсатора определенного слоя материала | Используется при сборке изделий с большим числом звеньев, детали могут быть изготовлены с экономичными допусками, но требуются дополнительные затраты на пригонку компенсатора; экономичность в значительной мере зависит от правильного выбора компенсирующего звена, которое не должно принадлежать нескольким связанным размерным цепям |
| Регулирования | Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера или положения компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора | Аналогичен методу пригонки, но имеет большее преимущество в том, что при сборке не требуется выполнять дополнительные работы со снятием слоя материала; обеспечивает высокую точность и дает возможность периодически ее восстанавливать при эксплуатации машины |
Метод полной взаимозаменяемости экономично применять в крупносерийном и массовом производстве. Основан метод на расчете размерных цепей на максимум-минимум. Метод прост и обеспечивает 100% взаимозаменяемость. Недостаток метода – уменьшение допусков на составляющие звенья, что приводит к увеличению себестоимости изготовления и трудоемкости.
Метод неполной взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей, составляющиеразмерную цепь, преднамеренно расширяют для удешевления производства. В основе метода лежит положение теории вероятности, согласно которому крайние значения погрешностей, составляющих звеньев размерной цепи встречаются значительно реже, чем средние значения. Такая сборка целесообразна в серийном и массовом производствах при многозвенных цепях.
Метод групповой взаимозаменяемости применяют при сборке соединений высокой точности, когда точность сборки почти недостижима методом полной взаимозаменяемости (например, шарикоподшипники). В этом случае детали изготавливают по расширенным допускам и сортируют в зависимости от размеров на группы так, чтобы при соединении деталей, входящих в группу, было обеспечено достижение установленного конструктором допуска замыкающего звена.
Недостатком данной сборки являются: дополнительные затраты на сортировку деталей по группам и на организацию хранения и учета деталей; усложнение работы планово-диспетчерской службы.
Сборка методом групповой взаимозаменяемости применяется в массовом и крупносерийном производствах при сборке соединений, обеспечение точности которых другими методами потребует больших затрат.
Метод пригонки трудоемок и применяется в единичном и мелкосерийном производствах.
Метод регулировки имеет преимущество перед методом пригонки, т.к. не требует дополнительных затрат и применяется в мелко- и среднесерийном производствах.
Последовательность сборки разрабатывают, соблюдая следующие требования:
Предшествующие операции не должны затруднять выполнение последующих;
Для поточной сборки разбивка процесса на операции должна осуществляться с учетом такта сборки;
После операций, содержащих регулирование или пригонку, необходимо предусматривать контрольные операции;
Если изделие имеет несколько размерных цепей, то сборку начинать с наиболее сложной и ответственной цепи;
В каждой размерной цепи сборку необходимо завершать установкой тех элементов соединения, которые образуют ее замыкающее звено;
При наличии нескольких размерных цепей с общими звеньями сборку начинать с элементов той цепи, которая в наибольшей степени влияет на точность изделия.
Для определения последовательности сборки изделия определяют технологические схемы сборки (рис. 1.3).
Вопросы для самопроверки
1. Что включает в себя техническая подготовка производства?
2. Назовите стадии жизненного цикла продукции.
3. Для чего разрабатывается график подготовки производства?
4. Что включает в себя ТПП?
5. Какая продукция подлежит обязательной сертификации?
6, Дайте определение сертификации системы качества предприятия-изготовителя.
7. Назовите виды ТКИ.
8. Какие факторы являются главными, определяющими требования к ТКИ?
9. Каким показателем при оценке ТКИ является материалоемкость изделия?
10. Какова цель отработки конструкции изделия на технологичность?
11. Назовите основные требования к ТКИ.
12. Какие основные технологические признаки присущи единичному производству?
13. Как определить количество деталей в партии?
14. Чему равен коэффициент закрепления операций в массовом производстве?
Рис. 1.3. Технологические схемы сборки:
а – общей, б – узловой, в – обозначение составной части
15. Чем групповая форма организации производства отличается от поточной?
16. Как называется интервал времени, через который производится выпуск изделий?
17. Что является высшей формой развития автоматизированного производства? 18. Дайте определения производственному и технологическому процессам.
19. Чем «установ» отличается от «позиции»?
20. Как называется законченное действие рабочего?
21. Приведите основные характеристики ТП.
22. Назовите основные принципы технологического проектирования.
23. Дайте характеристику принципа технологичности конструкции.
24. Какие виды соединений применяются в машиностроении?
25. Чем поточная стационарная сборка отличается от непоточной подвижной сборки??
26. Каковы требования к технологичности сборочных конструкций?
27. Назовите и дайте характеристику методам достижения точности замыкающего звена при сборке.
28. Что определяет технологическая схема сборки?
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Методические указания
К лабораторной работе по дисциплине
«Технология машиностроения»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Изучить и практически освоить методику разработки технологического процесса сборки.
2. Составить технологическую схему сборки.
3. Разработать маршрутный технологический процесс сборки
и установить нормы времени на операции.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Сборка - часто завершающая стадия производства изделия, характеризующаяся сложностью и разнообразием выполняемых операций, высокой трудоемкостью и стоимостью. Трудоемкость сборочных работ в разных отраслях машино- и приборостроения и в разных типах производств составляет 20...70 % общей трудоемкости изготовления изделия. В сборочных цехах преобладает ручной труд. В среднем механизировано около 25 % сборочных работ, а уровень автоматизации в настоящее время не превышает 10…15% сборочных работ.
Исходные данные для разработки технологического процесса следующие: сборочные чертежи изделия в целом и отдельных его узлов со спецификациями и чертежами деталей; технические условия (технические требования) на изделия и узлы; объем (количество) собираемых изделий с указанием срока их выпуска; производственные условия выполнения сборочных работ.
Последовательность разработки процесса сборки:
1. Устанавливают целесообразную организационную форму оборки, определяют такт и ритм сборки в зависимости от объема сборки.
2. Проводят изучение изделия, технологический контроль-анализ сборочных и рабочих чертежей деталей и технических условий (технических требований) с позиций отработки технологичности.
3. Проводят размерный анализ собираемых изделий и устанавливают рациональные методы обеспечения требуемой точности замыкающих звеньев сборочных размерных цепей.
4. Составляют схемы общей и узловых сборок изделия. Определяют целесообразную степень разбиения изделия на сборочные единицы (узлы) и последовательность соединения всех единиц сборки и деталей.
5. Разрабатывают технологический процесс сборки. При необходимости его расчленяют на несколько операций. Устанавливают содержание операций и технологические режимы сборки. Определяют наиболее производительные, экономичные способы соединения, проверки положения и фиксации составляющих изделие сборочных единиц и деталей, включая методы контроля и испытания изделия.
6.Устанавливают (разрабатывают) необходимое оборудование и оснастку (приспособления, инструмент).
Выполняют нормирование сборочных операций.8. Оформляют технологическую документацию.
Изучение собираемого изделия завершается разбиением его на сборочные единицы (узлы) и составлением технологических схем сборки. Разбивка изделия на сборочные единицы и составление схем сборки являются начальными и ответственными этапами в разработке технологии оборки. В наглядной форме они отражают состав и маршрут сборки изделия в целом и его составных частей.
Основные принципы, которыми следует руководствоваться технологу при разбивке изделия на сборочные единицы и разработке схем сборки следующие:
Сборочная единица не должна быть слишком большой по размерам и массе и состоять из значительного количества деталей и сопряжений, но в то же время излишнее дробление на сборочные единицы также нерационально;
Сборочная единица должна быть выделена в особую, если в процессе её сборки требуется проведение испытаний, обкатка, специальная слесарная доработка, пригонка и т.п.;
Сборочная единица при последующем монтировании её в машине не должна подвергаться разборке (если этого избежать нельзя, то разборочные работы необходимо предусмотреть в технологии);
Сборочные единицы должны включать также детали крепления, резьбовые соединения с тем, чтобы сократить количество отдельных деталей, подаваемых непосредственно на общую сборку;
Сборочные единицы должны быть примерно одинаковыми по трудоемкости;
Сборку следует начинать с установки на рабочем месте (стенде, конвейере) базовой детали или базовой сборочной единицы, к которой последовательно будут присоединяться остальные детали и сборочные единицы;
Сборку следует начинать с деталей, имеющих размеры, входящие в качестве составляющих звеньев в ту размерную цепь, при помощи которой решается наиболее ответственная задача;
Последовательность сборки определяется возможностью и удобством присоединения деталей;
Каждая ранее смонтированная деталь или сборочная единица не должна мешать последующей сборке;
Детали или сборочные единицы, выполняющие наиболее ответственные функции или которые являются общими звеньями в параллельно связанных размерных цепях, желательно монтировать в первую очередь;
В процессе сборки необходимо обеспечить минимальное количество переустановок.
Технологические схемы сборки - это графическое изображение соответствующих сборочных единиц и деталей, представленных в порядке их монтирования (установки) в собираемую машину. Возможны различные варианты составления схем сборки. Рассмотрим один из них.
Графически на схемах сборки (рис.1) элементы изделия (детали, сборочные единицы) изображаются в виде прямоугольников, разделенных на три части, в которых вписываются наименование, номер позиции и количество элементов. Обозначение деталей принимается в соответствии со сборочными чертежами и спецификациями. Для обозначения сборочной единицы проставляют буквы "Сб." и номер базовой детали. Перед обозначением сборки ставится номер сборочной единицы соответствующего порядка. Например, 2 Сб.5 - сборочная единица второго порядка (второй ступени) с базовой деталью №5. Элемент, с которого начинают сборку, называют базовым. Процесс общей и узловой сборки изображают на схеме горизонтальной линией от базового элемента к собранному объекту. Сверху, в порядке последовательности установки (монтажа), располагают детали, а снизу - узлы. Для конструктивно сложных изделий схемы сборки составляют для каждой сборочной единицы отдельно, а простых - совмещенными. В этом случае линии сборки сборочных единиц (узлов) разных ступеней могут быть горизонтальными и вертикальными.
Схемы сборки кроме деталей и сборочных единиц могут содержать надписи, поясняющие специфические особенности сборочных работ (операций): соединение элементов (запрессовкой, пайкой, вальцеванием), фиксация (свинчиванием, с помощью клея, лаков, красок и компаундов), механическая доработка (сверление, развертывание), использование технологических деталей, контроль, регулировка и т.д. Возможность одновременной установки нескольких составных частей изделия отражается общей точкой (А, Б и т.д.).
Дополнительные работы, к которым можно отнести частичную или полную разборку составных частей при сборке также отражают на схеме пояснительной надписью. Технологические схемы сборки на одно и то же изделие можно составить в нескольких вариантах, которые будут отличаться структурой и последовательностью комплектования сборочных элементов. Принятый вариант зависит от организационной формы сборки. Правильность составления схем сборки проверяется разборкой изделия.Рис. 1. Технологические схемы сборки:
а - общей; б - узловой (сборочной единицы)
Построение технологических схем разборки изделий основано на тех же принципах. Разница заключается лишь в том, что построение схемы начинается с изделия, а не с базовой детали или сборочной единицы.
На рис. 2 приведен эскиз сборочной единицы, а на рис. 4 его технологическая схема сборки.
Рис.2. Эскиз сборочной единицы (Сб.11 - Ступица)
Практически технологические схемы сборки представляют собой разработку проекта технологического процесса сборки.
Технологический процесс сборки изделия в его окончательном виде предопределяется типом производства, т. е. объемом выпуска собираемых изделий, трудоемкостью сборки и организационными формами сборки. При больших объемах сборки разрабатывают технологический процесс подробно и с возможно большей дифференциацией сборочных операций. При малом объеме выпуска ограничиваются составлением маршрута (последовательности) сборочных операций.
Сборочные операции проектируют на основе схем сборки. Содержание сборочных операций следует устанавливать так, чтобы на каждом рабочем месте выполнялась однородная и технологически законченная операция, причем при поточном методе трудоемкость операции должна быть равна или несколько меньше такта сборки, либо кратна ему. Проектируя сборочную операцию, уточняют содержание технологических переходов и определяют схему базирования и закрепления базового элемента; выбирают оборудование, приспособления, режущий и монтажный (рабочий), контрольно-измерительный инструменты; устанавливают режимы работы, норму времени и разряд работы, выполняют необходимые технологические расчеты (определяют силу запрессовки; крутящие моменты при затяжке болтов, шпилек и др.) и обоснования.
В состав технологического процесса включаются при необходимости подготовительные, пригоночные, регулировочные, контрольные и др. работы (операции и переходы).
Технологические процессы оборки фиксируют в маршрутных и операционных картах, оформляемых в соответствии со стандартами ЕСТД.
Пример маршрутного технологического процесса сборки ступицы представлен в таблице 1.
Таблица 1
| № операции | Наименование операции | Содержание операции и переходов |
| Сборка шкива (1Сб.8). | 1. Закрепить шкив 8 в приспособлении 2. Установить кольцо 10. 3. Смазать и установить подшипник 9. 4. Протереть и установить втулку 12. 5. Смазать и установить подшипник 9. | |
| Установка шкива (1Сб.8). | 1. Закрепить ступицу 11 в приспособлении. 2. Установить шкив (1Сб.8) на ступицу 11. 3. Протереть и установить кольцо компенсационное 7. 4. Установить кольцо стопорное 3. | |
| Сборка фланца (1Сб.5). | 1. Закрепить фланец 5 в приспособлении. 2. Установить крышку 1. 3. Закрепить крышку винтами 2. 4. Установить прокладку 6. | |
| Установка фланца (1Сб.5). | 1. Установить фланец (1Сб.5). 2. Закрепить фланец (1Сб.5) винтами 4. | |
| Контрольная | 1. Проверить легкость вращения шкива 8. 2. Проверить биение поверхности Б относительно поверхности А. |
Норма времени на выполнение сборочной операции устанавливается по формулам и нормативам .
Определим в качестве примера норму штучно-калькуляционного времени на сборочную операцию 025 - «Сборка фланца». Операция выполняется в условиях серийного производства. Эскиз сборочной единицы приведен на рис. 3. Перечень собираемых деталей дается в табл. 2. Применительно к серийному производству применяем нормативы . Анализ нормативов позволяет расчленить операцию на следующие расчетные комплексы:
1. Установка фланца в приспособление. Условия работы соответствуют нормативным. По карте 7 расчетное оперативное время =0,304 мин.
Таблица 2
Рис.3. Эскиз сборочной единицы первого порядка (1 Сб.5 - Фланец)
Министерство образования Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра автоматизации механосборочного производства
Федоров В.Б.
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Текст лекций
Челябинск
Издательство ЮУрГУ 2003
УДК 629.735.33.002.2(075.8)
Федоров В.Б. Технология сборки изделий авиационной техники: Текст
лекций. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 50 с.
Конспект лекций по курсу «Технология производства вертолетов» и «Спецглавы технологии» предназначен для студентов специальности 130100 - «Самолето- и вертолетосроение». В нем изложены теоретические основы обеспечения точности взаимного расположения узлов и агрегатов авиационной техники.
Может использоваться студентами других специальностей машиностроительного профиля при изучении вопросов сборки крупногабаритных, нежестких конструкций.
В составлении глав 1 и 2 принимал участие Пантилеев А.С., преподаватель кафедры «Летательные аппараты».
Ил. 27, табл. 8.
Одобрено учебно-методической комиссией механико-технологического факультета.
Рецензенты: к.т.н. Андрианов В.Н., к.т.н. Ямчук В.В.
Издательство ЮУрГУ, 2003.
1. ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ МАЛОЖЕСТКИХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
1.1.Основы сборки агрегатов летательных аппаратов
Конструкция летательного аппарата (ЛА) и технология его изготовления находятся во взаимосвязи. При этом, как правило, вначале изменяется конструкция ЛА, а затем, технология. Борьба за уменьшение массы планера, увеличения его ресурса и надёжности привела:
К отказу от конструктивных разъёмов по всем основным частям планера (переход на неразъёмные конструкции крыла и фюзеляжа на широкофюзеляжных самолётах);
К увеличению геометрических размеров панелей, балок, лонжеронов, шпангоутов, выполненных из монолитных заготовок (использование для изготовления панелей толстолистовых обшивок размером 25 на 2 метра).
К применению полиамидной бумаги и стеклопластиков, использование сварных панелей с сотовыми заполнителями из титановых и стальных сплавов, применению угле и боропластиков;
К использованию комбинированных монолитно-сборных панелей, состоящих из толстолистовых заготовок, подкреплённых мощным стрингерным набором, или панелей из склеенных тонколистовых заготовок. Существуют следующие типы сборок:
Механизмов;
Корпусных агрегатов и узлов; несущих аэродинамических поверхностей.
Сборка изделия состоит из следующих этапов:
1) установка собираемых изделий в требуемое положение относительно друг друга;
2) соединение установленных деталей соединительными элементами;
3) проверки собранного изделия в соответствии с чертежами, техническими условиями (ТУ), техническими требованиями (ТТ).
Время сборки - 50 ... 75 % цикла изготовления ЛА, а их трудоёмкость - 30 ... 40% трудоёмкости изготовления ЛА.
1.2.Обеспечение оптимальных аэродинамических форм ЛА
Особое значение при сборке агрегатов ЛА имеет значение - объёмная увязка деталей и узлов, обеспечивающих получение аэродинамических обводов заданной точности. Современный уровень проектирования предусматривает создание трёхмерной компьютерной модели создаваемого изделия. Параллельно создаётся модель технологической оснастки, обеспечивающей правильную взаимную ориентацию деталей при сборке.
Повышение производительности сборочных работ обеспечивается механизацией и автоматизацией проведения основных типовых технологических операций - разметки, кроя, сверления и клёпки. Силовые узлы конструкции планера ЛА типа лонжеронов, нервюр и шпангоутов. Их относят к плоскокаркасным узлам (ПКУ). Основной способ соединения ПКУ - заклёпочные соединения. На долю сверлильно-клепальных работ (СКР) приходится 30 ... 45% трудоёмкости сборочных работ. Трудоёмкость сверления составляет 30%, зенкования 13%, вставка заклёпок 4%, расклёпывание заклёпок 53%. В настоящее время при выполнении СКР широко используются клепальные автоматы. Однако, специфика производства, сложность конструкции ЛА, многообразие условий подхода к зоне клёпки, разница заклёпок по диаметру, малая протяжённость швов, обусловливают применение ручных дрелей и клепальных молотков, использование которых не позволяет достигнуть высокой производительности труда, не гарантирует стабильности качества соединений и вредно воздействует на организм человека.
Уровень механизации и автоматизации технологических процессов изготовления ПКУ определяется методом сборки. Распространены два метода сборки ПКУ - по сборочным отверстиям (СО) и в сборочном приспособлении (СП). Сущность первого метода заключается в том, что базирование деталей относительно друг друга осуществляется совмещением специальных предусмотренных в них технологических отверстий, а второго - в том, что базирование деталей относительно базовых поверхностей выполняется по элементам фиксации СП.
Важнейшей частью технологического процесса изготовления ЛА является процесс обеспечения оптимальных аэродинамических форм его агрегатов. Исходной базой при проектировании и изготовлении агрегатов и планера являются не только основные оси, но и внешняя поверхность агрегатов. Переход от неё к теоретическим осям и к базам сборки позволяет сохранить единство конструкторско-технологических баз.
Это, в свою очередь, определяет условия эксплуатационной, а также производственно-технологической взаимозаменяемости. При этом, важно обеспечить возможность изготовления агрегатов с точными размерами из деталей и подсборок с менее точными размерами. Это достигается путём установки и закрепления элементов собираемого объекта в базовых (обводообразующих) элементах СП. Положение и геометрические размеры СП увязываются с обводами формообразующей оснастки, которая используется для изготовления элементов собираемого объекта.
Для обеспечения идентичности положения обводообразующих элементов оснастки, возможности их монтажа в процессе постройки СП и периодического контроля, а также для возможности отстыковки обводообразующих элементов заготовительной и сборочной оснастки создаются специальные виды оборудования и средств увязки. Они представляют собой группу физических носителей форм и размеров, которые позволяют при всех видах процессов изготовления деталей получить конечные параметры геометрии обводов, соответствующие ТТ по точности. Проектирование средств увязки основывается на специально разрабатываемых схемах увязки, отражающих основные условия взаимосвязи этих агрегатов.
При необходимости дополнительного контроля или дублирования оснастки предусматриваются средства, обеспечивающие идентичность всех экземпляров или комплектов оснастки. В ряде случаев, такими средствами монтажа и контроля являются макеты и эталоны агрегатов и частей самолёта, т.е. жёсткие носители форм и размеров разъёмов и стыков самолёта. С их помощью определяются и подтверждаются основные размеры, правильность положения фиксаторов и т.д. Проверкой увязки оснастки с технологическими процессами сборки являются контрольные сборки.
Характерная для самолётостроения особенность увязки различных процессов изготовления деталей с процессами сборки и получения точных обводов в соответствие с заданными допусками состоит в том, что детали должны иметь размеры, соответствующие размерам средств увязки и изготовленной по ним оснастки. Точность таких деталей должна быть не выше и не ниже пределов, регламентированных увязкой оснастки в процессе сборки.
1.3.Необходимость подгонки по месту
Сравнительно частая сменяемость объектов сборки, малая жесткость деталей и узлов, необходимость постоянного увеличения точности выполнения наружных обводов и мест сопряжений конструкций самолетов приводят к введению на многих деталях и узлах определенных припусков, удаляемых при сборке механической обработкой, или к значительной неточности изготовления контуров деталей при холодном деформировании из листа, устраняемой при сборке дополнительным деформированием их до заданных размеров.
Наличие припусков на деталях и узлах, поступающих на сборку сборочных единиц, требует подгоночных работ, выполняемых по месту.
Объем подгоночных работ в сборочных цехах немалый. Процесс подгонки значительно увеличивает длительность сборки.
Любые технические мероприятия, связанные с ликвидацией подгоночных работ или уменьшением их объема, т. е. с повышением взаимозаменяемости деталей и узлов при сборке, приводят к увеличению производительности труда и повышению качества изделий. Однако не следует при этом забывать об экономической оценке целесообразности подгоночных работ. Подгонка деталей по месту иногда является технически необходимой, так как является единственным способом достижения высококачественного сопряжения в многозвенной размерной цепи.
Для большинства самолетов концевая часть лонжеронов крыла, сопрягающаяся с силовой корневой нервюрой, представляет многозвенную конструкцию, состоящую из нижнего и верхнего силовых поясов, соединенных между собой вертикальной стенкой и вертикальными стойками. К поясам крепят нижнюю и верхнюю обшивки панелей крыла. Для образования прочного и надежного стыка поясов, стоек и стенок лонжеронов в конструкцию вводят специальные фитинги, имеющие вырезы и пазы, в которые входят концы поясов, стоек и стенок. Вырезы и пазы могут быть выполнены и на концовках поясов и стоек. Соединение фитингов, стоек, поясов и обшивок производят болтами и заклепками.
Для обеспечения плотного прилегания сопрягаемых поверхностей деталей необходима их тщательная подгонка. Добиться выполнения практически беззазорного сочленения деталей без подгонки их по месту невозможно. Если подобную конструкцию упростить нельзя, то без подгоночных работ не обойтись.
Подгонка не исключена при любом методе сборки самолетных конструкций.
Подгонка осуществляется ручным и механизированным способами путем обрезки припусков на листовых деталях, опиливания кромок и плоскостей деталей, шабрения сопрягаемых плоскостей, фрезерования поверхностей, сверления и развертывания отверстий, подгибки листовых деталей по контуру, деформирования. Каждому методу сборки присущи свои способы выполнения подгоночных работ.
1.4.Оптимизация форм припусков
При использовании подгонки как средства достижения заданного качества собираемого изделия на заключительном этапе сборки необходимо стремиться к тому, чтобы припуски на детали или отклонения от заданных геометрических форм были оптимальны, т. е. обеспечивали бы высокое качество при минимальных затратах труда
Выбор припусков осуществляют следующим образом:
1. На основании анализа конструкции собираемого изделия определяют элемент конструкции (замыкающий элемент), на котором можно назначить припуски, удаляемые при сборке подгонкой по месту. При этом следует руководствоваться положением о недопустимости нарушения размеров других элементов конструкции; замыкающее звено выбирают из числа тех, на которых с наименьшими затратами труда и с определенным уровнем качества можно выполнить подгоночные работы.
2. На все элементы собираемого изделия назначают допуски, технически выполнимые в условиях конкретного производства. Допуски не должны выходить за пределы, установленные ТУ.
3. На замыкающем элементе конструкции припуски задают на тех поверхностях, которые сопрягаются с другими элементами конструкции и дают возможность компенсировать накопление погрешности формы без нарушения прочности стыкуемых элементов при обеспечении их функционального назначения.
Выполнение этих условий обеспечивает достижение заданной точности узлов и агрегатов самолета доработкой замыкающего элемента при практически выполнимых производственных допусках на все входящие элементы конструкции собираемого изделия.
В связи со значительной трудоемкостью операций удаления технологических припусков за период запуска нового самолета в производство необходимо рассчитать ожидаемую точность при различных методах сборки, экономически обосновать эти методы и только в том случае, если ожидаемая точность не обеспечивает заданную или экономически нецелесообразна, надо вводить припуски на детали, которые будут удаляться при сборке подгонкой по месту.
1.5.Точность и технико-экономические показатели различных методов
сборки
Планер самолета изготовляется в строгой последовательности. При сборке одного и того же узла (панели, отсека, агрегата) для установки деталей каркаса и обшивки в сборочное положение применяют различные сборочные базы (различные методы базирования).
Так, при сборке кессона крыла лонжероны в сборочное положение устанавливают по базовым отверстиям (БО), макетные и самолетные нервюры - по СО, а панели - по внутренней поверхности обшивки. При сборке носового отсека фюзеляжа шпангоуты в сборочное положение устанавливают по ложементам СП, стыковые узлы - по отверстиям под стыковые болты (ОСБ), панели - по наружной поверхности обшивки.
Во всех случаях применения при сборке одного изделия нескольких сборочных баз основным методом базирования считают тот, при котором формируется внешний обвод агрегата. В соответствии с требованиями к точности внешних обводов самолета определяют метод (или методы) базирования.
В табл.1 определена зависимость между Q М - расходом металла на технологическую оснастку; T осн - трудоемкостью изготовления оснастки; C осн - себестоимостью изготовления технологической оснастки N0 - объемом сборочного оборудования, и наименованием сборочной единицы и методом базирования.
При расчетах погрешности характерного размера по внешнему обводу контура ∆ H x =2δобв были приняты следующие исходные данные:
толщина обшивки δ 1 = 2 мм, допуск на толщину обшивки
∆δ 1 =+ 0,005мм; толщина панели δ 2 = 5 мм, допуск на механическую обработку полотна
панели ∆δ 2 =− 0,5мм; отклонения размеров H 1 ,H 2 ,H 3 , определяющих положения СО и КФО в
деталях, ∆H 1 = ∆H 2 = ∆H 3 = ±0,3 мм; расстояние между листами, панелями и базовыми поверхностями макетных
нервюр и обводами рубильников ∆H 1 ′ = ∆H′ 2 ′ = ±0,2 мм; погрешности из-за наличия зазоров в отверстиях при фиксации по СО и
КФО ∆Z =−0,025…0,125мм;
погрешности H СП при замкнутом контуре макетной нервюры ∆H СП = ±0,2мм, при разомкнутом контуре макетного шпангоута и при наличии рубильников ∆H′ СП = 0,6мм;
погрешность расстояния H СП между центрами КФО в вилках СП
∆HКФО− СП = 0,2мм; при цельноштампованной нервюре погрешность ∆H К =±0,3мм и при
механически обработанной нервюре (шпангоуте) ∆H К =±0,25мм; погрешность из-за деформаций и изменения температуры C i =±0,3мм.
Таблица 1 Технико-экономические показатели некоторых методов базирования при подготовке производства
| Метод базирования | Наименование сборочной единицы | Показатели, % | |||
| Q М | Tосн | Cосн | N0 | ||
| По наружной поверхности обшивки | Узлы, панели, отсеки, агрегаты | 100 | 100 | 100 | 100 |
| По поверхности каркаса | Узлы, панели | 95 | 95 | 90 | 80 |
| Отсеки, агрегаты | 100 | ||||
| По внутренней поверхности обшивки | Узлы, панели | 40 | 35 | 35 | 45 |
| Отсеки, агрегаты | 60 | 70 | 60 | 95 | |
| По СО | Узлы, панели | 25 | 30 | 25 | 35 |
| Отсеки, агрегаты | 75 | 60 | 55 | 85 | |
| По КФО | Узлы, панели | 45 | 30 | 35 | 40 |
| Отсеки, агрегаты | 55 | 75 | 80 | 90 | |
Из табл.2 следует, что наибольшую точность обвода можно получить при базировании по наружной поверхности обшивки. В этом случае ожидаемая (расчетная) погрешность обвода на одну сторону профиля ∆H min = ±0,35мм. При базировании по внутренней поверхности обшивки δ обв min =±0,8 мм, а при базировании по СО и КФО погрешность почти одинаковая и δ обв min =−1K1,2мм.
При удовлетворении требований по точности несколькими методами базирования выбирают метод, имеющий наилучшие технико-экономические показатели.
В табл.1 и 3 приведены технико-экономические показатели для одной условно выбранной программы выпуска самолетов при некоторых методах базирования.
Таблица 2 Расчетные данные по точности внешнего обвода агрегата при различных методах базирования
Таблица 3 Технико-экономические показатели некоторых методов базирования при основном производстве
Технико-экономические показатели при базировании по наружной поверхности обшивки приняты за 100%Q М
При базировании по СО и КФО многие узлы и панели собирают без СП на столах, верстаках или в переналаживаемых СП. Это приводит к снижению расхода металла на оснастку, а следовательно, и к снижению ее себестоимости.
Затраты на подготовку производства для сборки отсеков и агрегатов с базированием по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки меньше и составляют 55…90% затрат на подготовку производства при базировании по поверхности каркаса и наружной поверхности обшивки (табл.1).
Число необходимых СП для сборки отсеков и агрегатов практически одинаково при всех приведенных в табл.1, трех методах базирования. В то же время при базировании по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки конструкция обшивки СП проще.
Согласно табл.3 себестоимость технологической оснастки при сборке и длительность цикла сборки при базировании по поверхности каркаса выше, чем при базировании по наружной поверхности обшивки. Объясняется это свойственным этому методу меньшим объемом панелирования и значительным объемом клепальных работ, выполняемых в СП общей сборки ручным инструментом (пневмодрелью, пневмомолотком, переносными прессами).
Большой объем панелирования, выделение участков сборки и клепки панелей с созданием поточных линий, применение более совершенных СП, уменьшение объема сборочно-клепальных работ при общей сборке отсеков и агрегатов - все это повышает технико-экономические показатели основного производства. При базировании по СО, КФО и внутренней поверхности обшивки все техникоэкономические показатели выше, чем при сборке с базированием по наружной поверхности обшивки и поверхности каркаса. Себестоимость изготовления технологической оснастки C осн составляет 25…80 %, площадь, занимаемая технологической оснасткой, на всех этапах производства изделия - 65…80 %, цикл сборки - 80…90 % от соответствующих показателей при сборке с базированием по наружной поверхности обшивки.
Приведенные в табл.1 и 3 технико-экономические показатели подготовки производства следует рассматривать как качественную оценку рассматриваемых методов сборки и базирования.
2. СБОРОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
2.1.Основы виды сборочных приспособлений и требования
к ним предъявляемые
Основное назначение СП - обеспечение возможности установки базирования деталей, узлов, панелей в сборочном положении относительно базовых осей и создание условий для соединения деталей в сборочную единицу.
При выполнении основного назначения СП должно: обеспечивать сохранение точности базовых размеров в процессе сборки, иметь свободные подходы для установки деталей и их соединения, исключать промеры, подгонку и разметку при установке деталей, иметь средства механизации для подъема, опускания и закрепления СП, отвечать требованиям по технике безопасности при работе.
Сборочное приспособление представляет собой сложную пространственную конструкцию, состоящую из следующих элементов:
Каркаса (рам, балок, стоек, колонн);
Установочных (базирующих) элементов (рубильников, ложементов, плит стыка, дистанционных калибров, кронштейнов, установочных линеек, накладок и т д.);
Средств крепления и фиксации собираемых деталей в сборочном положении;
Механизмов для подъема и закрепления установочных элементов в исходном и рабочем положении;
Механизмов для установки и снятия деталей и сборочных единиц.
Существует большое разнообразие конструкций СП. В зависимости от конструкции СП объединяют по конструктивно-эксплуатационным признакам в следующие группы:
Сборно-разборные СП;
Упрощенные сборно-разборные СП;
Специализированные СП.
Рис.1.Сборно-разборное СП для сборки отсека фюзеляжа
В сборно-разборном СП установочные элементы строго зафиксированы относительно базовых осей собираемого изделия и соединены между собой. Установку собираемых деталей в сборочное положение производят только по базирующим поверхностям СП. Сборно-разборное СП служит для сборки узла, агрегата или отсека только одного типоразмера.
При смене объекта производства сборно-разборные СП полностью демонтируют, стандартизованные детали и элементы используют для других вновь проектируемых СП.
На рис.1 приведено сборно-разборное СП для сборки отсека фюзеляжа с базированием обшивки по поверхности каркаса. Каркас СП состоит из основания 1, блоков колонн 2, накладок 3, поперечных балок 5, продольных балок 9, 17 и 18, кронштейнов 4. Эти элементы СП стандартизованы. Детали и элементы каркаса СП соединены между собой болтами.
На каркас установлены все остальные элементы СП.
Базирующими элементами в рассматриваемом СП являются: плита стыка 6, по которой в сборочное положение по БО 23 устанавливают стыковой профиль 19, закрепляя его на ней технологическими болтами 20.
Рабочая поверхность рубильников сопрягается с поверхностью каркаса. По этим поверхностям устанавливают в сборочное положение шпангоуты 14 и стрингеры 15. Рубильники 21, рабочая поверхность которых сопрягается с поверхностью обшивки, устанавливают вместо рубильников 11, когда нужно прижать обшивку 22 к каркасу. Средствами крепления собираемых деталей в данном случае служат прижимы 12 и опоры 13, установленные на рубильниках 11, и технологические болты 20. Установочными элементами СП являются вилки 7, стаканы 8, механизмы для подъема 10 рубильников и 16 зажимов.
Также на рис. 1 показана схема координации точек крепления базирующих элементов сборно-разборного СП относительно базовых осей отсека. Точки крепления плиты стыка и рубильников относительно оси симметрии отсека закоординированы размерами x l , x2, а относительно строительной горизонтали - размерами y1, y2. Положение плит стыка и рубильников в продольном направлении определяет размер с.
В качестве базирующих элементов в упрощенных сборно-разборных СП используют базовые поверхности и специальные базовые отверстия в деталях собираемого изделия. В качестве (БО) используют СО, КФО. Введение в СП базовых отверстий СО, КФО значительно сокращает число базирующих элементов, что приводит к упрощению его конструкции. Упрощенные сборноразборные СП служат для сборки узла, агрегата или отсека только одного типоразмера.
2.2. Специализированные сборочные приспособления
Специализированное СП - это плоская или пространственная переналаживаемая координатная система, состоящая из каркаса, базирующих и крепежных элементов. Базирование деталей, узлов, панелей можно осуществлять по базирующим элементам СП (как в сборно-разборных СП) или по базирующим элементам СП и базовым отверстиям (как в упрощенных сборно-разборных СП).
Координатная система специализированных СП реализуется с помощью колонн, балок, координатных линеек, дистанционных калибров и различного вида накладок, в которых имеются отверстия для установки их в требуемое положение.
Каждое специализированное СП предназначено для сборки в условиях единичного или мелкосерийного производства однотипных узлов, панелей или отсеков. При переходе со сборки узла одного типоразмера на узел другого типоразмера СП не демонстрируют, а производят перестановку - переналадку базирующих и крепежных элементов на каркас. Переналадку СП производят на основании схемы (таблицы координатных точек) установки базирующих и крепежных элементов для узла, панели или отсека данного типоразмера.
На рис. 2 приведено специализированное СП для сборки группы панелей 11.
Рис.2.Специализированное СП для сборки панелей
Каркас СП состоит из двух секций. Каждая секция каркаса состоит из блоков колонн 2 с фиксирующими отверстиями 19, 20 и 21, балок 13 и 15 и ресивера 8. Каркас представляет собой жесткую систему, так как блоки колонн укреплены в полу цеха и соединены между собой ресиверами. На колонны устанавливают координатные плиты 1, 10 и 12, в которых имеется по два ряда координатных отверстий с шагом 100 мм, плиты закрепляют на колоннах болтами 24. На координатные плиты устанавливают кронштейны 4 с закрепленными в них балками 13 и 15. Система базовых отверстий в плитах 1 и 10 позволяет изменять расстояние между балками в вертикальном направлении (по оси х) с шагом 100 мм. Балка, закрепленная в кронштейне, координируется по высоте фиксатором относительно плиты 1, а кронштейн крепится в плите 1 и колонне 2 болтами 23. На балке 5 устанавливают базовые координатные плиты с дистанционными калибрами 6. В дистанционных калибрах просверлены координатные отверстия 22. Начало координат лежит в одной плоскости с координатными отверстиями базовой плиты 1 (сеч. В-В).
По направляющим базовой плиты балки 5 перемещается стакан 7 с укрепленными в нем ложементами 17 и рубильниками 18, на которых установлены цилиндры подъема 16. Положение стакана координируют относительно дистанционного калибра 6 фиксаторами 9. Рубильники и ложементы можно передвигать по балке 5 (по оси х) на любое расстояние по специальному калибру. Плита стыка 3 в рассматриваемом СП установлена неподвижно и закреплена в приваренных к балкам стаканах 14 и боковых подвижных стаканах 7. При переналадке СП со сборки панели одного типоразмера на сборку панели другого типоразмера производят перестановку балок по высоте и рубильников с ложементами по длине СП в соответствии со схемой установки базирующих и крепежных элементов
2.3.Элементы и детали сборочных приспособлений
Для сокращения времени и стоимости проектирования и изготовления СП большая часть их элементов стандартизована. Стандартизация проводится в пределах отрасли или предприятия.
На стандартизированные элементы и детали СП в централизованном порядке разрабатывают отраслевой ОСТ в виде таблиц с эскизами. Заводы изготовляют такие элементы и имеют их на складах в требуемом количестве для нужд производства.
Конструктор проектирует (компонует) СП из стандартизованных элементов и проектирует несколько специальных деталей и элементов, связанных непосредственно с конструкцией собираемого изделия (рубильники, ложементы, плиты стыка). На рис.3 и 4 показаны элементы СП, а в табл.4 и 6 даны размеры, необходимые для их изображения на чертежах.
Основания и плиты служат опорами для блоков колонн, эти элементы СП отлиты из чугуна и отбираются по привалочным плоскостям. Размеры рабочих поверхностей L и В, расстояния между центрами отверстий b и диаметры отверстий под крепежные болты согласуются с соответствующими размерами блоков колонн.
Рис.3.Основание каркаса
Рис.4.Прямоугольная плита
Таблица 4 Конструктивные параметры основания каркаса
Таблица 5 Конструктивные параметры прямоугольной плиты
| L, мм | L 1 , мм | В, мм | B 1 , мм | b, мм | Площадь, занятая блоками колонн, мм |
Масса, кг |
| 600 | 750 | 300 | 450 | 200 | 300x300 | 115 |
| 900 | 1050 | 300 | 450 | 200 | 300x300 | 155 |
| 800 | 950 | 500 | 650 | 400 | 500x500 | 165 |
| 1100 | 1250 | 500 | 650 | 400 | 500x500 | 210 |
| 1300 | 1450 | 500 | 650 | 400 | 500x500 | 240 |
Таблица 6 Конструктивные параметры блоков колонн каркасов
| В, мм | Н, мм | b, мм | b 1 , мм | Масса, кг | В1, мм | b 3 , мм | b 4 , мм | Н1, мм | Масса, кг | ||
| 160 | 500 | 120 | 80 | 29 | 160 | 320 | 120 | 80 | 120 | 1500 | 97 |
| 160 | 1000 | 120 | 80 | 55 | 200 | 400 | 150 | 100 | 150 | 1500 | 126 |
| 200 | 500 | 150 | 100 | 35 | 300 | 600 | 200 | 200 | 100 | 2000 | 380 |
| 200 | 1000 | 150 | 100 | 66 | - | - | - | - | - | - | - |
| 300 | 1000 | 200 | 200 | 155 | - | - | - | - | - | - | - |
| 300 | 2000 | 200 | 200 | 290 | - | - | - | - | - | - | - |
Рис.5.Блоки колонн каркаса
Таблица 7 Конструктивные параметры блоков швеллеров
| Н, мм | В, мм | J, см 4 | W, Па |
| 120 | 104 | 101 | 60,4 |
| 160 | 128 | 187 | 149,4 |
| 200 | 152 | 304 | 304,0 |
| 240 | 180 | 483 | 580,0 |
| 300 | 200 | 775 | 1162,0 |
Примечание. Длина L (рис.6) должна быть кратной 500 мм; J - момент инерции сечения балки; W - модуль упругости.
Рис.6.Швеллерная балка
Таблица 8
Конструктивные параметры сборной балки
| Н, мм | В, мм | J, см 4 | W, Па |
| 250 | 260 | 593 | 866,2 |
| 300 | 260 | 917 | 1375,6 |
| 350 | 260 | 1161 | 2032,2 |
| 300 | 320 | 1128 | 1692,8 |
| 350 | 320 | 1418 | 2482,0 |
| 400 | 320 | 1727 | 3454,8 |
Примечание. Длина L (рис.7) должна быть кратной 500 мм.
Рис.7.Сборная балка
На чертеже СП вычерчивают в масштабе основные его элементы и детали собираемого изделия.
Рубильники являются основными базирующими элементами СП. Применяют рубильники, состоящие из одной детали (цельные), и рубильники, состоящие из нескольких деталей (рубильники с законцовками).
Рубильники изготовляют из стального проката или литья вторичного алюминиевого сплава. Ложементы служат для установки элементов каркаса собираемого изделия в сборочное положение. Они имеют такие же обводы, как и соответствующие им рубильники. Зазор между поверхностями рубильника и ложемента должен быть равен сумме толщин собираемых деталей плюс 2...3 см.
2.4.Образование рабочего контура базового элемента сборочного
приспособления
На рис.8 показано перенесение внешнего обвода эталона узла 3 (размеры А к 1, А к 2, А к 3) на базовые элементы 1 (рубильники) сборочного приспособления. Эталон узла устанавливается на плаз-кондукторе 2 по базовым отверстиям 5. Рубильники устанавливают также на плаз-кондукторе по отверстиям 6; рабочий контур их обработан неточно, между контуром рубильников и эталоном узла предусматривается зазор z, к размеру которого также не предъявляются высокие требования по точности. После того как эталон узла и рубильники зафиксированы в нужном положения, зазор между ними заполняется специальной цементной массой 4, которая после застывания точно копирует обвод узла. Цементная масса при помощи специальных поднутрений скрепляется с рубильниками и, таким образом, рабочий контур последних получается не механической обработкой, что является весьма трудоемким процессом, сопряженным с существенными погрешностями размеров, а копируется с эталона узла, который изготовлен с высокой степенью точности. Цементная масса играет в данном случае роль компенсатора при образовании на рубильниках размеров А к 1, А к 2, А к 3 на базе отверстий 6.
Рис.8.Образование рабочего контура базового элемента сборочного
приспособления (рубильника) по
эталону узла, сделанного по сечению нервюры крыла На рис.9 дан пример перенесения размера А п.к плаз-кондуктора на рубильник 1, где этот размер определяет расстояние А р между отверстиями 6, по которым рубильник устанавливают на сборочном приспособлении. Размер А р наносят на базе рабочего контура рубильника, который получен механической обработкой на основе контура шаблона 8. На плаз-кондукторе 2 по базовым отверстиям 5 устанавливается шаблон 3, обработанный по внешнему контуру сечения крыла. Рабочий контур рубильника 1 совмещается с рабочим контуром шаблона 3. Отверстия 6 рубильника просверлены лишь с примерным соблюдением размера А р они имеют заведомо больший диаметр с тем расчетом, чтобы в них можно было установить втулки 7. Втулки устанавливают в отверстия рубильника и фиксируют в нужном положении по отверстиям в плаз-кондукторе штырями 9.
После того как зафиксирован рабочий контур рубильника и точно зафиксированы втулки, их соединяют с корпусом рубильника при помощи цементной массы. В зазор между втулками 7 и рубильником 1 заливают цементную массу 4. Скрепление втулки с рубильником обеспечивается цементом за счет поднутрений, показанных на рис. 9 (см. разрез по А-А). Таким образом, размер А р рубильника копируется с плаз-кондукторз (размер А п.к), изготовленного с высокой точностью.
Рис.9.Образование размера А р рубильника по размеру А п.к эталона
(плаз-кондуктора)
Упоминаемый в последних двух примерах плаз-кондуктор представляет собой стол, на котором установлены массивные линейки с отверстиями. Расстояние между отверстиями, равное 50 мм, выполнено с допуском ± 0,01 мм. Сочетание продольных и поперечных линеек обеспечивает точную фиксацию двух отверстий на любом расстоянии друг от друга, кратном 50 мм.
На рис.10 показано использование правила компенсации при монтаже балок 2 сборочных приспособлений на колоннах 1. Так же на рисунке показаны: 3 - вилки-фиксаторы для базовых элементов приспособления (рубильников): 4 - монтажная плита; 5 - цементная масса (компенсатор); 6 - кронштейн; 7 - фиксаторы; 8 - болт для регулирования верхней балки; 9 - кронштейн верхней балки; 10 - болты крепления балки к кронштейну: 11 - основание приспособления.
Задача состоит в том, чтобы на кронштейнах 6, закрепленных на колонках 1, установить балки 2 с обеспечением размера А ур между отверстиями вилок 3, соответствующего размеру А д на эталонной монтажной плите 4.
Это делается так. Одну из балок устанавливают и закрепляют на кронштейнах с соблюдением лишь ее горизонтального, положения. Положение другой балки при установке на колонне регулируется болтами 8; ввертывая болты в основание, поднимают балку, вывертывая - опускают, тем самым зазор между основаниями балки и кронштейна то увеличивая, то уменьшается. Положение верхней балки регулируют до тех пор, пока отверстия в вилках 3 не совпадут с отверстиями в веденных к ним эталонных монтажных плитах 4. Совпадение отверстий в вилках и плитах в левой и правой частях балки дает возможность зафиксировать положение верхней балки штырями в результате этого балки устанавливаются точно по эталону, остается соединить их с кронштейном; это делается путем заполнения зазора между кронштейном и балкой цементной массой играющей роль компенсатора. Таким образом, размер А э эталона скопирован на сборочное приспособление (А пр). Отверстия в вилках 3 используются в дальнейшем для установки базовых элементов приспособления рубильников. Во многих случаях погрешности размеров деталей компенсируются их упругой деформацией при сборке. Это возможно тогда, когда жесткость одной из деталей относительно невелика
Рис.10.Образование размера А пр сборочного приспособления копированием размера А э с эталона (монтажной плиты)
2.5.Компоновка СП для хвостовой части руля направления
с вспенивающимся заполнителем
Разработаны технологические процессы сборки и склеивания хвостовых частей рулей, элеронов, закрылков, щитков самолетов и вертолетов и законцовок лопастей несущего и хвостового винтов вертолетов из металлических и композиционных материалов.
В качестве примера рассмотрим сборку и склеивание хвостовой части руля направления самолета. Сборку выполняют в ограничительном приспособлении (рис. 12) с базированием по наружной поверхности обшивки.
Хвостовая часть руля состоит из профиля 1, обшивок 2,3, торцевых нервюр 4, лонжерона 5 и вспенивающегося заполнителя 6.
Детали каркаса и обшивок выполнены из сплава Д16. Соединение деталей осуществляется клеем ВК-2. Допустимая погрешность по обводу составляет ± 0,5 мм на одну сторону.
Рис.12.Ограничительное приспособление для склеивания сборочного узла (а),схема базирования (б)
В качестве баз приняты:
Наружная поверхность обшивки и поверхности базовых плит 7, 8 при установке профиля 1 и обшивок 2 и 3 в СП. В продольном направлении профиль и обшивки ограничены базовыми плитами 9, 10;
Поверхность нервюр,4 и поверхность базовых плит 9, 10 при установке нервюр 4;
Внутренняя поверхность обшивок и поверхность лонжерона при установке и закреплении его в СП. Положение лонжеронов фиксируется обшивками и плитой-крышкой 11.
Профиль 1 вместе с приклепанными к нему обшивками 2 и 3 поступают на сборку с обработанными кромками и торцами. Нервюры 4 и лонжерон 5 поступают на сборку отформованными с обработанными торцами и стойками для установки нервюр. В стенке лонжерона имеются отверстия. На внутренние поверхности лонжеронов и нервюр нанесен подслой.
Сборку и склеивание производят в ограничительном приспособлении и выполняют в следующей последовательности.
Устанавливают профиль 1 с обшивками 2 и 3 между плитами 7, 8, 9, 10. Устанавливают торцевые нервюры 4, базируя их по поверхности плит 9, 10. Устанавливают лонжерон 5 и поджимают его к обшивкам плитой крышкой 11. Прикрепляют плиту-крышку 11 к плитам 7, 8.
В пространство между обшивками и нервюрами через отверстия М в лонжероне и плите-крышке 11 засыпают требуемое количество вспенивающегося заполнителя 6.
Закрывают отверстия в плите-крышке заглушкой 21. Включают электронагреватели 13. Нагрев, вспенивание и охлаждение заполнителя производятся в автоматическом режиме системой с программным управлением.
На рисунке так же обозначены: 12, 20 - дополнительные обшивки; 13 - электронагреватель; 14 - транспортировочный узел; 15 - винтовой прижим; 16 - основание; 17 - угольник; 18 - пульт; 19 - распределитель; 21 - заглушка; 22 - дренажная трубка.
2.6. Компоновка СП для лонжерона крыла и оперения
Сборочное приспособление СП для ложерона крыла и оперения разрабатывают для одного типоразмера (рис.13). В СП имеется оснащение для сверления и клепки. Рассмотрим конструкцию лонжерона и метод его базирования. Лонжерон состоит из стенки 1, стыкового узла 2, поясов 3 и 4, профилей жесткости. Все детали лонжерона выполнены из материала Д16 и соединены заклепками. Требуемая точность по контуру ± 0,5 мм на сторону.
В качестве баз приняты:
Поверхность каркаса при образовании обводов;
БО и поверхность ложементов 14 для установки и закрепления стенки в СП; ОСБ и торцевая поверхность плиты 6 стыка при установке стыкового узла 2;
Поверхность каркаса - обводообразующие поверхности поясов 3 и 4 при установке их на базовые поверхности ложементов 14;
СО в стенке 1 и стойках 5 при установке последних по нервюрам.
Стенка 1 подается на сборку с обрезанными кромками и торцами. В ней просверлены два БО по хорде и СО по стойкам 5.
Стыковой узел 2 подается на сборку лонжерона полностью собранным и с ОСБ. Диаметр ОСБ выполняется на 2 мм меньше диаметра болта для последующей разделки ОСБ под стыковые болты крыла на разделочном стенде.
В стыковом узле также просверлены направляющие отверстия под заклепки, соединяющие узел со стойкой и поясами.
Пояса 3 и 4 подаются на сборку с обрезанными торцами и направляющими отверстиями. Стойки 5 имеют СО и направляющие отверстия.
Сборку начинают с установки стенки 1 лонжерона по БО на штифты. Затем на поверхность плиты 6 СП устанавливают стыковой узел 2 и закрепляют на ней технологическими болтами 18, вставленными в ОСБ. Далее на рабочие поверхности ложементов 14 устанавливают пояса 3 и 4. В продольном направлении пояса фиксируют по плите 6, поджимая их к ней плитой-фиксатором 9. После этого пояса и стенку закрепляют в ложементах пневматическими прижимами 15. Стойки 5 закрепляют на стенке 1 по СО с помощью технологических болтов.
Сверление всех отверстий по направляющим отверстиям производят с помощью сверлильной установки, а клепку заклепок - с помощью подвесного пневморычажного пресса. По окончании сборки лонжерон снимают с СП и приступают к следующему этапу сборки.
Сборочное приспособление (СП) состоит из каркаса 7 типа рамы. На нем установлены ложементы 14 с быстродействующими прижимами 15. На каркасе также смонтированы плита 6 для фиксации стыкового узла 2 и подвижная опора - плита-фиксатор 9. На специальных кронштейнах 19 каркаса закреплены направляющие линейки 21, по которым перемещается в продольном направлении сверлильно-зенковальная установка 12.
Перемещение головки установки 12 по траверсе 22 осуществляется оператором с помощью маховиков 13 и 23.
На направляющей 17 каркаса 7 подвешен на роликовых опорах пневморычажный клепальный пресс 11. Пресс может перемещаться вдоль СП и по высоте. Каркас СП со встроенными механизированными средствами для сверления и клепки закреплен на стойках 10.
Съем собранного узла производят в следующем порядке: отводят пневморычажный пресс и сверлильное устройство из зоны обработки в исходное положение, снимают технологические болты 18, отводят плиты-фиксаторы 9 в начальное положение, крепят лонжерон к блоку подъемного крана, освобождают прижимы 15, снимают лонжерон краном и кладут на тележку.
2.7.Компоновка сборочного приспособления для плоско-каркасных узлов
Сборочное приспособление (СП) для соединений клепкой или сваркой ПКУ типа нервюр, шпангоутов, пожарных перегородок и полов приведено на рис. 14. Характерным признаком подобного СП является то, что оно позволяет собирать группу однотипных узлов. Наладку на конкретный типоразмер узла производят в соответствии с паспортом СП и информацией о его элементах.
Компоновку такого СП рассмотрим на примере сборки группы нервюр клепаной конструкции. В СП выполняют сверление всех отверстий под заклепки и предварительную сборку - соединение деталей между собой, а затем передают узел для клепки на клепальный пресс.
Клепаная нервюра состоит из стенки 1, поясов 2 и 3, стоек 4. Все детали нервюры выполнены из материала Д16 и соединены между собой заклепками из материала В65 Погрешность собираемой нервюры по контуру поверхности каркаса составляет ±0,5 мм на сторону.
В качестве базы приняты поверхности деталей каркаса, опорные поверхности СП и СО.
Стенка нервюры 1 поступает на сборку обработанной по обводам и торцам и с СО по стойкам 4. Пояса 2 и 3 поступают на сборку окончательно обработанными. При ручном управлении перемещением сверлильного агрегата в поясах и стойках сверлят направляющие отверстия, а при автоматическом управлении его перемещением направляющие отверстия не сверлят.
Стойки 4 имеют СО для установки их на стенку нервюры.
Сборку нервюры производят в следующем порядке. На опорные поверхности 5 и поверхности откидных фиксаторов 6, 7 устанавливают стенку 1 нервюры. При этом торец стенки в продольном направлении ориентируют по базовой плите 8 и прижимают к ней подвижным прижимом-фиксатором 9, а в поперечном направлении стенку ориентируют на базовые поверхности нижних откидных фиксаторов 6. Затем на стенку устанавливают пояса 2 и 3 и прижимают к рабочим контурам фиксаторов 6, 7 зажимами 10. Стойки 4 устанавливают на стенку 1 по СО и фиксируют технологическими болтами. После этого как при ручном, так и при автоматическом режимах управления сверлильной головкой сверлят все отверстия под заклепки.
В СП производят предварительную сборку - соединение деталей заклепками. Клепку производят переносными прессами и клепальными молотками. При этом устанавливают 15 ... 20 % заклепок, входящих в узел.
Затем сверлят по два отверстия СО 23 в торцах нервюры. Сверление СО производят сверлильной головкой 11 при ручном управлении перемещением сверлильного автомата и траверсы 12.
Указанные СО в торцах нервюры согласованы с СО в стойках лонжеронов крыла и оперения и служат базой для сборки секции крыла.
СП состоит из элементов каркаса (стойки 13, направляющих рам 14 и 15 и опоры 16). На направляющих рамах 14 и 15 установлена траверса 12, а на траверсе установлена сверлильная головка 11.
Движение траверсы и сверлильного агрегата осуществляется вручную маховиками 17 или автоматически по программе с помощью приводов 18 и 19. На дополнительных поперечных рамах 20 и 21 установлены пакеты пластинчатых откидных фиксаторов 6 и 7. Базовые поверхности фиксаторов выполнены в соответствии с внешними контурами поясов 2 и 3 и стенки 1 нервюры, собираемой в данном СП. На каждом откидном фиксаторе указан номер нервюры, соответствующей фиксатору.
Пакет откидных пластинчатых фиксаторов снабжен эксцентриковым зажимом 22, предназначенным для закрепления требуемого фиксатора в рабочем положении.
Перенастройка СП для сборки следующей нервюры осуществляется заменой одного комплекта фиксаторов 6 и 7 на другой комплект соответствующего типоразмера нервюры в соответствии с указанной на них информацией.
2.8.Компоновка сборочного приспособления для панелей клепаной
конструкции
Рассмотрим технологический процесс сборки герметичной панели одного
типоразмера (рис. 15).
Панель состоит из стыковых гребенок 1 и 2, обшивок 5, 6, 7 стрингеров 3 и 4. Гребенки соединены с обшивками болтами с потайными головками, а стрингеры - заклепками.
Все детали панели выполнены из материала Д16. Для внутришовной герметизации принят герметик У-ЗОмэс-5. Допустимая погрешность по обводу ±0,5 мм на одну сторону.
В качестве баз приняты:
Наружная поверхность панели при образовании наружного обвода;
ОСБ и торцевые поверхности стыковых плит 8 и 9 для установки и
закрепления в них гребенок 1 и 2;
Вырезы в ложементах 11 для установки и фиксации стрингеров З и 4;
Наружная поверхность обшивки и рабочие поверхности рубильников 15 для установки и закрепления обшивок 5, 6, 7.
Стыковые гребенки 1 и 2 поступают на сборку полностью обработанными с ОСБ. Диаметры ОСБ должны быть на 2 мм меньше диаметра стыкового болта для последующей разделки собранного из данных панелей крыла на разделочном стенде.
Стрингеры 3 и 4 поступают на сборку с обработанными торцами. Обшивки 5, 6, 7 поступают на сборку отформованными с обрезанными торцами и кромками.
Сборку производят в следующем порядке. Стыковые гребенки 1 и 2 устанавливают на плиты 8, 9 СП и закрепляют их технологическими болтами. Стрингеры 3 и 4 устанавливают по вырезам в ложементах 11 и закрепляют в них прижимами 12. На стрингеры 3 и 4 и опорные площадки 14 устанавливают обшивки 5, 6, 7. Закрывают рубильники 15. Прижимают обшивки к поверхностям рубильников прижимами 16 и 13, установленными на ложементах 11. Сверлильно-зенковальным устройством, встроенным в СП, сверлят и зенкуют все отверстия под заклепки и болты. Разбирают панель, проводят подготовку поверхностей деталей панели к нанесению внутришовного герметика. Наносят шпателем на поверхности деталей герметик У-ЗОмэс-5. Вновь устанавливают панель в СП и собирают ее с помощью контрольных болтов.
Соединяют детали и заклепывают 20 % заклепок. Разделывают отверстия под болты на сверлильно-зенковальной установке. Соединяют гребенки с обшивками болтами.
По окончании процесса сборки панель снимают с СП и передают на пресс.
В СП входит каркас 17, верхние и нижние балки 18, 19. Каркас опирается на основание 20. Верхняя балка закреплена на кронштейнах 21, а нижняя установлена на тумбах 22.
На балках смонтированы рубильники 15. Рубильники закрываются и поднимаются пневмогидравлическими цилиндрами 23. Закрепляются рубильники в рабочем положении гидрозажимами 24. Управляют подъемом, опусканием и фиксацией рубильников с пульта управления 25.
На ложементах 11 установлены прижимы 12 для установки стрингеров в продольном направлении, на других ложементах смонтированы прижимы 16, служащие для прижатия обшивки к рубильникам. Это обеспечивает получение требуемой точности обвода по наружной поверхности обшивки.
Сверление и зенкование отверстий производят сверлильно-зенковальной установкой. Сверлильная головка 26 установлена на копирлинейке 29 и перемещается по ее направляющим. Копир линейка вместе с головкой перемещается относительно панели в поперечном направлении по лекалам 27, выполненным эквидистантно теоретическому контуру панели. Лекала 27 закреплены на основании 20 и кронштейнах 21. Перемещение сверлильнозенковальной установки вдоль панели по траверсе производится автоматически с фиксацией в рабочем положении специальными штырями по отверстиям 28 в копир линейке 29, установленной на траверсе.
Фиксация траверсы в рабочем положении производится вручную по отверстиям 30 на лекалах.
Плита 8 стыка поворотная, что обеспечивает свободное снятие панели с СП. Плита 9 установлена на балках неподвижно.
После полной обработки отверстий под потайные заклепки и болты траверса со сверлильной головкой отводится в нижнее крайнее положение (сеч. Е – Е) для открытия рубильников и снятия панели краном с СП.
Для снятия панели необходимо опустить траверсу с головкой, прикрепить панель к крану, освободить фиксаторы и зажимы, снять технологические болты 10, поднять рубильники 15, отвести поворотную плиту 8.
2.9.Компоновка сборочного приспособления для кессона крыла
СП для кессонов крыла, а также стабилизаторов, килей самолетов и вертолетов приведено на рис. 16.
Сборку кессона крыла клепаной конструкции производят с базированием по внутренней поверхности обшивки.
Кессон состоит из следующих элементов: стыковых профилей 1 и 2, обшивки 3 лонжеронов 4, нервюр 5,10, монолитных панелей 7,9. В панели 7 имеются люки, через которые выполняют соединение нервюр с компенсаторами 8, установленными в панелях 7 и 9.
Все детали кессона выполнены из сплава Д16. Соединения панелей по внешним обводам выполнены заклепками с потайными головками, соединение элементов каркаса - заклепками. В стыковых профилях 1 и 2 имеются ОСБ.
Допустимая погрешность изготовления кессона по обводу ± 1,0 мм на сторону.
В качестве баз для сборки приняты:
ОСБ и поверхность плит 11 и 12 разъемов при установке профилей 1 и 2;
БО и поверхность опор 14, 15 СП при установке обшивки 3 лонжерона 4;
СО при установке и закреплении нервюр 5,10 и нервюр 6;
Внутренняя поверхность обшивки и поверхность нервюр 6 при установке
панелей 7 и 9.
Стыковые профили 1 и 2 поступают на сборку обработанными, с просверленными ОСБ. По торцевым поверхностям профилей дан припуск 3 мм, а диаметр ОСБ выполнен на 2 мм меньше диаметра стыкового болта.
Обшивка 3 и лонжерон 4 поступают на сборку собранными с просверленными БО. В стойках лонжеронов просверлены СО и направляющие отверстия.
Нервюры 5 и 10 поступают на сборку собранными и с просверленными СО по стыку со стойками лонжеронов.
Панели 7 и 9 поступают на сборку с приклепанными компенсаторами 8. В компенсаторах просверлены направляющие отверстия. По местам соединения панелей с профилями разъемов также просверлены направляющие отверстия. Герметизацию производят герметиком У-ЗОмэс-5.
Сборку производят в СП в следующей последовательности. Устанавливают стыковые профили 1 и 2 на плиты 11, 12 разъема и закрепляют технологическими болтами 13. Устанавливают обшивку 3 и лонжерон 4, базируя их по БО и опорам 14, 15, и закрепляют технологическими болтами. Устанавливают часть самолетных нервюр 5; базируя их по СО 30 в стойках лонжеронов, и закрепляют их технологическими болтами 16. По направляющим отверстиям в стойках лонжеронов сверлят отверстия в нервюрах 5. Соединяют нервюры с лонжеронами.
Между самолетными нервюрами устанавливают макетные нервюры 6, базируя их по СО 30 в стойках лонжеронов. Производят предварительную установку панели 7 на макетную нервюру 6. Панель базируют по ее внутренней поверхности. Прижимают панель к нервюре 6 прижимами 17. По направляющим отверстиям в компенсаторах 8 сверлят отверстия под заклепки в самолетных нервюрах. Снимают панель 7.
Производят предварительную установку панели 9, базируя ее по тем же базам, что и панель 7. По направляющим отверстиям в компенсаторах сверлят отверстия в самолетных нервюрах 5. Соединяют панель через компенсаторы с самолетными нервюрами технологическими болтами. Снимают макетные нервюры 6 и вместо них устанавливают самолетные нервюры 10, базируя их по СО. По направляющим отверстиям в компенсаторах 8 верхней панели сверлят отверстия под заклепки во вновь установленных нервюрах 10. Снимают технологические болты, отводят панель. Наносят герметик У-ЗОмэс-5 на панель 7, полки лонжеронов и стыковые профили. Соединяют панель с нервюрами и профилями заклепками. Если не допускается выполнение сверлильных работ при герметизации, окончательно устанавливают панель 7.
Наносят герметик У-ЗОмэс-5 на поверхность панели 9, полки лонжеронов и стыковые профили. Соединяют панель с лонжеронами и нервюрами. Сверление и клепку производят через технологический люк в верхней панели. Устанавливают сверлильно-зенковальную установку и пресс в исходную позицию. Включают сверлильно-зенковальное устройство на автоматический режим работы. По окончании сверления вставляют заклепки и клепают их прессом. Отводят сверлильно-зенковальное устройство и пресс в исходную позицию. Управляют работой сверлильно-зенковальной установки с пульта 29. Обводы контролируют шаблонами по контрольным сечениям. Наносят на нижнюю панель нивелировочные точки. Снимают кессон.
В СП входят колонны 23, 24, 25, 26, стойки, балки 20, 21. Стыковые плиты смонтированы на колоннах 23, 25. Плита 12 приводится в движение штурвалом.
Верхняя и нижняя балки 20, 21 стандартизованы и на них смонтированы опоры 14, 15 и дистанционные копирлинейки 22.
Кронштейны устанавливают на расстоянии 300...500 мм друг от друга. Установку кронштейнов по высоте осуществляют винтовым механизмом, а в рабочем положении их фиксируют штыревыми фиксаторами 28.
На дистанционных копирлинейках 22 установлены сверлильно-зенковальные установки 18, 19. Колонны СП установлены и закреплены на полу цеха.
3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СОЕДИНЕНИЯ УЗЛОВ
3.1.Сверлильно-зенковальные установки для выполнения отверстий
в соединениях
Специфика авиационного производства требует создания и внедрения таких средств механизации и автоматизации сверлильно-зенковальных работ, которые можно эффективно использовать при частой смене объектов и малых партиях выпуска.
Основные направления решения этих задач следующие:
Создание разделочных стендов, универсальных стендов и установок для механизации сверлильных работ;
Применение встраиваемых в сборочную оснастку устройств для механизации сверлильно-зенковальных работ;
Использование переносных средств механизации сборочных процессов.
Отраслевая классификация предусматривает разделение всех сборочных единиц изделия на пять основных классов: плоские каркасные узлы;
Панели одинарной кривизны;
Панели двойной кривизны;
Панели плоские;
Существует ряд универсальных сверлильно-зенковальных установок, в которых в качестве рабочего механизма применяются серийные агрегаты СЗА-02, СЗА-02М и СЗА-03. Эти агрегаты встраиваются в установки или в специализированный стапель и выполняют операции сверления и зенкования отверстий под потайные головки заклепок и болтов при работе в автоматическом цикле с перемещением и фиксацией их по копир-шаблону и в полуавтоматическом - с установкой и пуском агрегата вручную. Возможно использование агрегатов для сверления отверстий без зенкования, для чего сверло-зенковку заменяют обычным сверлом, вставленным в специальную оправку.
На копир-шаблоне, управляющем работой агрегата, можно разместить двенадцать строчек отверстий, что позволяет обрабатывать двенадцать швов с различной разбивкой по шагу без его замены. Обработка отверстий производится в сжатом пакете.
Для сверления прямолинейных стыковых швов в плоских длинномерных панелях с толщиной пакета более 25 мм применяются установки с агрегатом СЗА02 (рис.17).
Рис.17.Сверлильная установка для длинномерных панелей с толщиной пакета более 25 мм
Сверлильная установка состоит из основания 1 сварной конструкции, кареток 2, стола с ложементами 3, копир-шаблона 4 и колонны 5. Каретки 2 могут перемещаться по основанию 1 в продольном направлении, а ползуны стола с ложементами 3 - по кареткам, приводимым в движение пневматическим двигателем и обеспечивающим поперечное перемещение агрегата. Пульт управления этим двигателем установлен на агрегате СЗА-02.
Обработка продольных стыков осуществляется по программе, предусмотренной в копиршаблонах. Обработка поперечных швов производится по разметке при перемещении изделия относительно агрегата СЗА-02. Высокая точность сверления достигается за счет малого вылета шпинделя относительно, направляющей.
Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОЦП-1 (рис.18) применяется для сверления и зенкования отверстий в панелях центроплана.
Рис.18.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОЦП-1 для обработки отверстий в панелях центроплана
Отличительной особенностью установки, расширяющей ее технические возможности, является применение в конструкции двух поворотных колонок 1 с рабочими лекалами 2, выполненными эквидистантно с теоретическим контуром обрабатываемых панелей. В верхней части каждой поворотной колонки установлено неподвижное лекало 3, являющееся продолжением рабочих лекал.
Для обработки панели траверса 4 с агрегатом СЗА-02 и механизмом вертикального перемещения заводится на неподвижные лекала 3. С помощью червячных редукторов, обеспечивающих поворот колонок, подводится соответствующая пара лекал 2.
Чтобы исключить поворот колонок в момент, когда каретки 5 траверсы 4 находятся на рабочих лекалах, предусмотрена их автоматическая и механическая фиксация. Отключение автоматических фиксаторов происходит только в том случае, когда траверса находится в крайнем верхнем положении и своими упорами отжимает рычажки концевых выключателей. Механическая фиксация осуществляется с помощью штыря.
Обработка продольных швов панелей выполняется в автоматическом режиме, а поперечных - в ручном с использованием оптических головок.
Обработка установкой СЗУ-ОЦП-1 отверстий большего диаметра может производиться при уменьшении рабочей подачи шпинделя (до 0,04 мм/об), что достигается заменой шестерен привода рабочей подачи.
Установка СЗУ-ОКМП-1 (рис.19) предназначена для сверления и зенкования отверстий в монолитных панелях одинарной кривизны. Основными элементами ее являются станина 1, выравнивающее устройство (ВУ) 2, привод выравнивающего устройства 3 (пневмодвигатели с натяжными цепями Галя), сверлильно-зенковальный агрегат 5, его привод 4, блоки выравнивания - левый 6 и правый 7, записывающее и считывающее устройства.
Станина 1 состоит из колонн и балок, на которых монтируются все основные узлы установки. Внутри колонн размещены противовесы, позволяющие разгрузить привод выравнивающего устройства. На боковых колоннах расположены блоки выравнивания, корректирующие положение панели относительно агрегатов СЗА-03, на малых - установлены направляющие для сверлильных агрегатов.
Выравнивающее устройство 2 предназначено для крепления обрабатываемых панелей. Оно состоит из поперечных и продольных балок. На поперечных балках крепятся копиры, в пазы которых входят ролики блоков выравнивания 6, 7. Пазы в копирах выполнены эквидистантно контуру обрабатываемых панелей. На продольных балках установлены торцовые и промежуточные ложементы, позволяющие надежно крепить панели на выравнивающем устройстве.
Вертикальное перемещение выравнивающего устройства осуществляется специальным приводом, включающим в себя пневматический двигатель, коробку скоростей, приводной вал, четыре редуктора и натяжное устройство.
Основными рабочими агрегатами на установке являются один или два сверлильно-зенковальных агрегата СЗА-03, работающие по программе, записанной на перфорированной киноленте шириной 35 мм. Программа записывается при изготовлении первого изделия. Синхронное перемещение агрегатов обеспечивается двумя ходовыми винтами, которые вращаются от одного привода. Вместе с перемещением агрегатов производится перемотка перфоленты с записанной программой.
Рис.19.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-ОКМП-1 для обработки отверстий в монолитных панелях одинарной кривизны
Применение двух агрегатов СЗА-03 позволяет производить обработку отверстий в панелях попеременно с двух сторон (например, сверление и зенкование отверстий со стороны каркаса и последующее рассверливание и зенкование отверстий со стороны теоретического обвода). При работе одного из агрегатов в режиме сверления и зенкования второй работает в поддерживающем режиме, т. е. воспринимает усилия от сверления. В конструкции установки предусмотрена блокировка, исключающая работу агрегатов в одинаковых режимах. Сверление и зенкование производится комбинированным инструментом. При выполнении только операции сверления комбинированный инструмент заменяется обычным сверлом, закрепленным в специальной оправе.
Блоки выравнивания 6, 7 позволяют устанавливать панели по нормали к осям шпинделей агрегатов СЗА-03. Дополнительная корректировка положения панели относительно сверлильно-зенковальных агрегатов обеспечивается редуктором поворота роликов блоков выравнивания. Обработка отверстий, расположенных в продольных швах, осуществляется по программе, а в поперечных - по разметке. Подвод агрегата СЗА-03 к месту сверления (для выполнения поперечных заклепочных швов) производится оператором, который визуально совмещает световое перекрестие с разметкой на панели.
Электрооборудование установки включает в себя записывающее и считывающее устройства, пульты управления, электромагнитные муфты и другие элементы, обеспечивающие автоматический цикл ее работы, автоматическую регулировку размера перемычки, запись программы по первым панелям и др.
На рис. 20 показана сверлильно-зенковальная установка СЗУ-Ф1 с агрегатом СЗА-02 для обработки отверстий в панелях цилиндрической формы. На этой установке возможно также сверление и зенкование отверстий в стрингерах и шпангоутах. Производительность установки 20...25 отверстий в минуту.
Рис.20.Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-Ф1 для обработки отверстий в панелях цилиндрической формы
Собранная обрабатываемая панель 1 монтируется на поворотной раме 5, связанной с механизмами поворота 8 и поперечного движения 7, с помощью которых она устанавливается и фиксируется неподвижно в требуемом положении относительно сверлильного агрегата 3. При обработке продольных швов сверлильный агрегат 3 и прижимная головка 9, связанные общим тросом и роликами, перемещаются синхронно. Перемещение сверлильного агрегата на шаг производится по отверстиям в копир-шаблонах 2, а сжатие пакета во время сверления - прижимной головкой 9 с прижимом. На прижимной головке установлен и пульт управления, где постоянно находится оператор. При работе в автоматическом цикле установленные на копир-шаблоне упоры позволяют прижиму 4 убираться для обхода шпангоутов, встречающихся на пути его перемещения.
При сверлении отверстий в поперечных швах шпангоута агрегат СЗА-02 фиксируется неподвижно, а панель поворачивается на требуемый угол в зависимости от заданного шага между заклепками.
Сверлильно-зенковальная установка СЗУ-К.З-М, предназначена для обработки отверстий в панелях отъемной части крыла (ОЧК) и средней части крыла (СЧК) одинарной кривизны. Собранная на технологических болтах панель устанавливается на ложементы рамы и закрепляется резиновыми поясами. Точная фиксация положения панели в ложементах рамы производится штырями.
Для обработки отверстий в продольных швах необходимо панель соответственно выставить относительно агрегата СЗА-02 с помощью оптических головок, установленных но ее краям на направляющих прижимной головки. Для этого световые лучи обеих оптических головок направляются на головки технологических болтов, которыми по краям крепятся стрингеры. При совпадении световых лучей с центром технологических болтов панель фиксируется. Для установки панели в требуемое положение и перемещения ее вверх и вниз на колоннах установлены два независимых пневматических привода, связанные с рамой цепью Галя. Наличие двух независимых приводов объясняется тем, что панели ОЧК и СЧК могут иметь швы и сходящиеся, и не сходящиеся в один луч.
Изменение положения рамы и ее фиксация также производятся пневматическими приводами.
Перемещение панели одинарной кривизны осуществляется по лекалам, в соответствующий паз которых устанавливается фиксирующий ролик, закрепленный в стойке. Сменные лекала закрепляются на раме и обеспечивают обработку определенной группы панелей.
Сверление и зенкование отверстий в продольном шве производится автоматически при включении агрегата СЗА-02, который вдоль обрабатываемого шва перемещается по отверстиям в копир-шаблоне.
Обработка отверстий в поперечных швах панели в местах соединения с профилями разъема производится вручную или в полуавтоматическом цикле.
Сверлильно-зенковальные устройства СЗУ-К.З, аналогичные установке СЗУКЗ-М, различной длины и с синхронным управлением пневматическими приводами применяются для обработки отверстий в панелях крыла с одинарной кривизной и параллельно расположенными швами, непосредственно в сборочном стапеле (рис.21), что значительно упрощает оснастку и технологический процесс сборки. При обработке панелей значительной длины целесообразно устанавливать несколько агрегатов СЗА-02 на одном общем копир-шаблоне.
Перемещение агрегатов 4 по траверсе 3, которая является копир-шаблоном, в этом случае осуществляется автоматически. Перестановка агрегатов 4 вместе с копир-шаблоном на очередной продольный шов производится с помощью привода по лекалам обвода 2 и фиксируется по предусмотренным отверстиям.
Рис.21.Схема установки агрегата СЗА-02 в сборочном стапеле для сверления отверстий в панелях под заклепки
3.2.Сверлильно-клепальные автоматы
Одним из путей получения качественных соединений с высокой производительностью и низкой трудоемкостью является комплексная автоматизация всех операций сверлильно-кле-пального процесса, т. е. создание и внедрение в производство сверл ильно-клепальных автоматов.
Типовые представители таких автоматов, весь цикл от сжатия пакета до расклепывания заклепки выполняют автоматически. Перемещение изделия на шаг клепки во всех автоматах осуществляется оператором вручную. В некоторых автоматах в рабочем цикле предусмотрены нанесение герметика на зенкованную часть отверстия и зачистка выступающей части потайной закладной головки заклепки.
Основными узлами сверлильно-клепальных автоматов являются: станина, сверлильная и зачистная головки, силовая головка, механизм вставки заклепок, бункеры, устройство для ориентирования и подачи заклепки, устройства электро-, пневмо- и гидроавтоматики, системы управления. Кроме того, в конструкцию автоматов могут входить поддерживающе-выравнивающее устройства, а также приводы относительного перемещения автомата и обрабатываемого изделия.
Станина . Наиболее часто в сверлильно-клепальном оборудовании в качестве станины используются портальные и силовые скобы. Станины портального типа, имеющие при одинаковых размерах поперечных сечений конструкции большую прочность и жесткость, чем силовые скобы, применяются при технологических усилиях (2,0 ... 2,5)·10 5 Н и более. Они состоят из двух стоек и двух балок, длина которых должна быть больше соответствующего размера обрабатываемого изделия, вследствие чего имеют большую металлоемкость. Так как технологические усилия автоматов (усилия подачи при сверлении и зенковании, усилие сжатия пакета и усилие клепки), применяющихся в настоящее время, относительно невелики (как правило, не превышают 1,6·10 3 Н), то чаще используется менее металлоемкая станина в виде скобы, которая обеспечивает, кроме того, хороший доступ в зону обработки. Станина воспринимает усилия, возникающие при обработке отверстия и расклепывании заклепки, и является базовым элементом конструкции, к которому крепятся другие силовые узлы.
Сверлильный агрегат предназначен для образования отверстий под заклепку или стержни. В зависимости от вида устанавливаемой заклепки (стержня) в качестве рабочего инструмента используется сверло соответствующего диаметра или сверло-зенковка.
Привод рабочего инструмента осуществляется от гидро-, пневмо- или электродвигателей, обеспечивающих соответствующую частоту вращения. Для поступательного перемещения используют автономные или встроенные пневматические или гидравлические цилиндры.
Для повышения производительности рабочий инструмент подводится к пакету ускоренно, а после касания изделия скорость его уменьшается до рабочей.
Зачистной агрегат . Для обеспечения требуемого качества аэродинамической поверхности и хорошего внешнего вида соединения в некоторых случаях используется зачистка закладной головки. При клепке стержнями эта операция является обязательной.
Рис.22.Схемы способов зачистки закладных головок заклепок
В настоящее время существуют четыре основных способа зачистки закладной головки (рис.22): фрезерование с боковой подачей (рис.22, а.), фрезерование грибковой фрезой (отслаивание) (рис.22, б.), фрезерование с осевой подачей (рис.22, в.), протягивание плоской протяжкой (рис.22, г.). Первые два способа могут использоваться только при большой толщине пакета и его значительной жесткости. При такой обработке образуется заусенец, вытянутый в направлении движения инструмента. Протягивание обеспечивает высокое качество обработки поверхности и является самым высокопроизводительным способом зачистки. Жесткость пакета в этом случае должна быть достаточной для восприятия усилий резания, а также необходимо иметь в виду, что поверхность относительно тонкой обшивки (до 1,5 мм) имеет некоторую волнистость, поэтому при перемещении протяжки возможно повреждение плакированного слоя обшивки вблизи обрабатываемой заклепки. Основным способом удаления выступающей части заклепки является фрезерование с осевой подачей. Рабочим инструментом в этом случае является специальная одноперая фреза, затылок которой должен быть расположен точно по оси вращения для обеспечения заданного качества обработки. Конструкция зачистных агрегатов для фрезерования с осевой подачей аналогично конструкции сверлильных агрегатов.
Силовой агрегат служит для сжатия пакета во время сверления, вставки заклепки, клепки и высадки замыкающей головки. Обычно в конструкции агрегата используются два гидравлических или пневматических цилиндра, один - для сжатия пакета, второй - для высадки. Они устанавливаются в нижней части станины один на другой или рядом.
Устройство для ориентирования и подачи заклепок . При автоматическом цикле клепки необходимо осуществить автоматическую подачу ориентированной заклепки в зону просверленного отверстия и вставку ее в отверстие. Для этого служит комплекс механизмов ориентирования и подачи заклепок, включающий в себя бункерное устройство с приводом, путепровод и досылатель заклепок в шпиндель вставки. В конкретных конструкциях отдельные из этих устройств могут отсутствовать или быть объединенными с другими.
Заклепки определенного типоразмера в требуемом количестве засыпаются в бункер. С целью использования при клепке заклепок различных типоразмеров обычно автомат имеет несколько бункерных устройств, которые устанавливаются в рабочую позицию автоматически или вручную. Наиболее часто применяются бункерные устройства двух типов: щелевые и шиберные. Каждый бункер может иметь индивидуальный привод. В этом случае необходимо иметь автоматическое устройство для переключения с одного бункера на другой при смене типоразмера заклепки.
Механизм вставки заклепок (питатель) предназначен для установки ориентированной заклепки в заранее обработанное отверстие и восприятия усилия, возникающего при последующей клепке.
Установка заклепки складывается из двух движений - первое движение обеспечивает совпадение оси заклепки с осью отверстия; второе - перемещение заклепки вдоль оси отверстия до соприкосновения закладной головки с отзенкованным гнездом или поверхностью пакета. Первое движение может быть вращательное или поступательное, второе - только поступательное.
Механизм смены шпинделей . Сверлильный, зачистной агрегаты (шпиндели) и механизмы вставки заклепок в определенной последовательности устанавливаются в рабочую позицию с помощью механизмов смены шпинделей, которые могут быть с вращательным, качательным и поступательным движением.
3.3.Компоновки сверлильно-клепальных автоматов
Рассмотрим типовые сверлильно-клепальные автоматы АКЗ-5,5-1,2 и АК-16-3,0.
Базовым элементом автомата АКЗ-5,5-1,2 (рис.23) является станина 16, выполненная в виде скобы. На станине смонтированы верхняя и силовая головки.
В верхней головке расположены сверлильный шпиндель 1, зачистной шпиндель 2 и шпиндель вставки заклепки 3, закрепленные на общей каретке 4. Перемещение каретки осуществляется сдвоенным пневматическим цилиндром 5 через коленно-шатунный механизм 6. Шибер 7 бункерного устройства 8 приводится в движение пневматическим цилиндром 9 (остальные бункеры на рисунке не показаны). Ориентированные заклепки по путепроводу 10 поступают к досылателю 11 и далее - в механизм вставки.
Силовая головка имеет гидравлический цилиндр 12, предназначенный для сжатия пакета с помощью втулки 14, и гидравлический цилиндр 13 для создания усилия клепки, передаваемого на обжимку 15.
Изделие устанавливается по световому лучу и предварительно нанесенной разметке. Режущими инструментами являются специальные комбинированные сверла-зенковки и зачистной инструмент (одноперая фреза) для зачистки выступающей части заклепки.
При нажатии на педаль втулка 14, поднимаясь, прижимает изделие к верхнему неподвижному прижиму. Автомат получает команду на вращение сверлазенковки, быстрый - подвод его к изделию, сверление и зенкование отверстия с соответствующей рабочей подачей. Одновременно заклепка подается в заклепкодержатель механизма вставки из направляющей путепровода, в который она ранее поступила из бункера. После окончания сверления и зенкования сверло отводится в исходное положение, после чего сверлильный шпиндель подает сигнал на поворот и опускание штанги механизма нанесения герметика. После нанесения герметика на зенкованную часть отверстия штанга отводится в исходное положение и подается команда на смену шпинделей.
Пневматические цилиндры смены шпинделей перемещают блок шпинделей вперед, механизм вставки устанавливает заклепку в отверстие. Гидравлический цилиндр силовой головки поднимает обжимку и производит клепку.
При помощи сдвоенного пневматического цилиндра смены шпинделей блок верхнем головки занимает среднее положение, при котором происходит подача зачистного шпинделя и обработка выступающей части закладной головки заклепки. Затем зачистной шпиндель возвращается в исходное положение, сдвоенный пневматический цилиндр возвращает в исходное положение шпиндельный блок, и прижимная втулка отходит от изделия.
Рис.23.Кинематическая схема автомата АКЗ-5,5-1,2 Компоновка автомата АК-16-3,0 показана на рис.24.
Рис.24.Схема автомата АК-16-3,0
Автомат выполнен в виде скобы 1, на которой смонтированы рабочие головки. Рядом со скобой установлены бункерные устройства для подачи заклепок и стержней, резервуар для смазочно-охлаждающей жидкости, а также насосная установка. Изделие (собираемая панель) устанавливается на поддерживающее устройство 2 с системой числового программного управления (ЧПУ) и следящими датчиками. Система ЧПУ служит для контроля за перемещениями изделия в продольном и поперечном направлениях. Вертикальное перемещение, а также поворот рамы поддерживающего устройства в горизонтальной плоскости осуществляются по командам трех датчиков поверхности, устанавливающих изделие нормально к оси сверления. Имеется также датчик контроля перемычки. На автомате АК-16-3,0 производится клепка панелей одинарной или двойной кривизны с односторонним силовым набором. Рассмотрим схему привода автомата.
Привод главного движения сверлильного 1 (рис.25) и зачистного 2 шпинделей осуществляется от гидравлических двигателей 4 и 5, смонтированных на штоках цилиндров, установленных на подвижной плите. Смена шпинделей осуществляется с помощью гидравлических цилиндров 6 и 7. Поступательное движение шпинделей 1,2. шпинделя вставки заклепки 3 в вертикальном направлении производится гидравлическими цилиндрами 4 и 5. Для подачи заклепок или стержней служат специальные бункерные устройства.
Рис.25.Схема привода сверлильно-клепального автомата АК-16-3,0
Поступательное вертикальное перемещение верхней плиты 8 осуществляется четырьмя гидравлическими цилиндрами 9.
Силовая головка 10 состоит из плунжера 11 со штампом и силового гидравлического цилиндра 12.
В конструкцию поддерживающего устройства автомата АК-16-3,0 входят две тележки 1 (рис.26) и рама 2 с ложементами, на которых закрепляется обрабатываемая панель. Перемещение тележек вдоль оси ох осуществляется с помощью привода продольного перемещения, состоящего из гидравлического двигателя 3 и червячного редуктора 4. Этот привод установлен только на левой тележке. Каретки 6 перемещаются в поперечном направлении гидравлическим двигателем 7 через шариковую винтовую пару 8. Подъем и опускание вертикальных кареток 9 вместе с рамой 2 производится приводом вертикального перемещения, в который входят гидравлический двигатель 10, червячные редукторы 11 и шариковые нары 12.
Рис.26.Схема поддерживающего устройства автомата АК-16-3,0
Поворот рамы 2 относительно оси ох обеспечивается с помощью гидравлического двигателя 13 и шариковинтовой пары 14. Рама смонтирована на двух шаровых опорах 15 вертикальных кареток. Тележки поддерживающего устройства скреплены между собой тягами. Движениями по осям ох и оу управляет система ЧПУ типа НЗЗ. Для поворота вокруг осей ох и оу по верхней головке скобы смонтированы следящие щупы контроля поверхности, которые устанавливают зону обработки панели перпендикулярно оси клепки. Датчик контроля перемычки устанавливается на нижней головке.
Автомат АК-16-3,0 может работать в полуавтоматическом и автоматическом режимах.
В полуавтоматическом режиме работы автомата постановка заклепки или стержня производится автоматически без перемещения обрабатываемого изделия (настроечный режим).
Цикл работы включает в себя: подъем силовой головки с пневматическим цилиндром сжатия пакета; вращение сверла и быстрый подвод его к изделию; сверление и зенкование с рабочей подачей; отвод сверла; подачу заклепки (стержня) в отверстие; клепку; зачистку закладной головки. При необходимости после сверления и зенкования подается команда на подачу герметика.
При клепке стержнями на автомате АК-16-3,0 стержень устанавливается в отверстие с помощью цилиндра 1 (рис.27). Пакет сжимается верхней плитой 2, к которой приложено усилие четырех пневматических цилиндров Р1и нижней плитой 3 с усилием Р2 Усилие Р1 больше усилия Р2 примерно на 2000 Н. Разность этих усилий воспринимается пакетом. Усилие Р в, приложенное к поддержке 4, значительно больше усилия клепки Р кл, поэтому перемещение поддержки при клепке исключается. После подвода обжимки 5 образуются небольшие «бочки» с обоих концов стержня, а затем под действием усилия Р кл окончательная замыкающая головка. Так как усилие Р кл передается на пакет, а через него на верхнюю плиту, после образования замыкающей головки на пакет снизу действует усилие, равное сумме Р2 + Р кл, которое больше усилия пневматических цилиндров Р1. В результате пакет приподнимается вверх и отжимает верхнюю плиту. При этом происходит окончательное образование закладной головки.
В автоматическом режиме работы автомата дополнительно осуществляется перемещение изделия. В этом случае команда от блока ЧПУ поступает на электрогидравлические преобразователи, управляющие гидравлическими приводами перемещений по осям Ох и Оу. Как правило, обработка ведется по одной координате, а перемещение панели по другой координате контролируется датчиком слежения за перемычкой. При поступательном перемещении панели осуществляется также контроль за положением поверхности с помощью соответствующих датчиков.
При перемещении изделия система ЧПУ может выдавать некоторые технологические команды, например на поворот штампа на угол 90°, 180°, 270°; на глубокое опускание и подъем штампа при обходе выступающих частей силового набора или поддерживающих ложементов; на отключение и включение следящего устройства контроля перемычки.
Сверлильно-клепальные автоматы АК-5,5-2,4 и АК.3-5,5-1,2 могут оснащаться специализированными поддерживающими выравнивающими устройствами. Для плоских панелей и лонжеронов длиной до 10 м это устройства типа УПЛ-А-1,0-8 и УПЛ-А-1,0-10, обеспечивающие перемещения в продольном направлении и позиционировании по программе. Для более длинных панелей и лонжеронов используются поддерживающие устройства УПЛ-А-1,0-12,5 и УПЛ-А-2,0-12,5 (первая цифра в марках обозначает ширину обрабатываемого узла, а вторая - его максимальную длину в метрах). Для установки шпангоутов диаметром до 3100 мм и массой до 100 кг используются поддерживающие устройства типа УПШ-А3,1, а также УПШ-А-4, обеспечивающие перемещение в продольном и поперечном направлениях, поворот узла и позиционирование по программе. Кроме того, используются подвесные поддерживающие устройства для шпангоутов УППКШ-А и УПП-А, в которых изделие подвешивается на стреле, а для нервюр, плоских панелей и стенок - напольные устройства типа УП-А.
Рис.27.Схема клепки заклепок
Во многих моделях автоматов предусмотрена избирательная настройка их, с пульта управления на выполнение одного из следующих автоматических циклов:
Полного автоматического цикла с перемещением от системы ЧПУ;
Сжатия пакета и сверления (или сверление и зенкование) отверстия;
Сжатия пакета, сверления (или сверление и зепкование) отверстия, вставки заклепки (или стержня), клепки;
Сжатия пакета, сверления (или сверление и зепкование) отверстия, вставки заклепки (или стержня), клепки, зачистки выступающей части потайной головки заклепки;
Сжатия пакета, вставки заклепки (или стержня) в заранее просверленное отверстие, клепки; сжатия пакета и клепки заранее вставленной в отверстие заклепки.
Цикловой график работы клепального автомата разрабатывается на каждую конкретную панель (узел, отсек) с учетом конструктивных параметров: толщины пакета в различных зонах; диаметра и длины заклепки; шага между заклепками и заклепочными швами; наличия выступающих элементов и др.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. В.В. Бойцов, Ш.Ф. Ганиханов, В.Н. Крысин. Сборка агрегатов самолета: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности
«Самолетостроение». - М.: Машиностроение, 1988.
2. В.А. Барвинок, П.Я. Пытьев, Е.П. Корнеев. Основы технологии производства летательных аппаратов: Учебник для высших технических учебных заведений.
Сборка - это образование разъемных или неразъемных соединений составных частей заготовки или изделия. Сборка может осуществляться простым соединением деталей, их запрессовкой, свинчиванием, сваркой, пайкой, клейкой и т. д. В зависимости от типа производства затраты времени на сборочные работы составляют от общей трудоемкости: в массовом и крупносерийном производстве 20… 30 %; серийном - 25… 35%; в единичном и мелкосерийном – 35… 40%. В различных отраслях машиностроения доля сборочных работ различна: в тяжелом машиностроении 30… 35%; в станкостроении 25… 30%; в автомобилестроении 18… 20%; в приборостроении 40… 45% Основная часть слесарно-сборочных работ – это ручные работы, т. е работы требующие больших затрат физического труда и высокой квалификации рабочих.
Рабочие места сборки резьбовых соединений оснащаются винто-, гайко-, шпильковертами. Поворотные столы используют при ручной и автоматизированной сборке изделий массой до 50 кг. Манипуляторы для передачи деталей имеют строго заданную траекторию перемещения, снабжены захватными органами различной конструкции грузоподъмностью до 20 кг. В процессе сборки осуществляется контроль с применением универсальных и специальных мерительных средств и приспособлений.
По объему paзделяют общую сборку, результатом которой является изделие в целом, и узловую сборку, результатом которой является составная часть изделия, т. е. сборочная единица или узел. В условиях единичного и мелкосерийного типов производства основная часть сборочных работ выполняется на общей сборке и лишь малая их доля осуществляется над отдельными сборочными единицами. С увеличением серийности производства сборочные работы все больше разделяются на отдельные сборочные единицы, а в условиях массового и крупносерийного типов производств объем узловой сборки становится равным или даже превосходит объем общей сборки. Это в значительной мере способствует механизации и автоматизации сборочных работ и повышению их производительности.
По стадиям процесса сборка подразделяется на предварительную, промежуточную, сборку под сварку, окончательную и др. Предварительная сборка, т. е. сборка заготовок, составных частей или изделий, которые в последующем подлежат разборке. Промежуточная сборка, т. е. сборка заготовок, выполняемая для дальнейшей их совместной обработки. Например, предварительная сборка корпуса редуктора с крышкой для последующей совместной обработки отверстий подшипники. Сборка под сварку, т. е. сборка заготовок для их последующей сварки. Процесс соединения деталей при помощи сварки в большинстве случаев является сборочным. Окончательная сборка, т. е. сборка изделия или его составной части, после которой не предусмотрена его последующая разборка при изготовлении. После окончательной сборки некоторых изделий может следовать их демонтаж, который включает работы по частичной разборке собранного изделия для его подготовки к транспортированию потребителю.
Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, непосредственно связанную с подготовкой, пригонкой, взаимной ориентацией, с последовательным соединением, фиксацией деталей и узлов для получения готового изделия. К технологическому процессу сборки относят операции: соединения, проверки правильности действия отдельных механизмов и узлов и машины в целом (точность, плавность движений, бесшумность, надежность функционирования смазочной системы и т. п.), очистки, промывки, окраски и отделки и контроля. Технологическая операция сборки представляет собой законченную часть этого процесса, выполняемую непрерывно над одной сборочной единицей одним или группой рабочих на одном рабочем месте. Сборочная операция - это технологическая операция установки и образования соединений составных частей заготовки и изделия. Переход сборочного процесса - это законченная часть операции сборки, выполняемая над определенным участком сборочного единения (узла) неизменным методом выполнения работы при пользовании одних и тех же инструментов и приспособлений. Приемом сборочного процесса называется отдельное законченное действие рабочего в процессе сборки или подготовки к сборке изделия или узла.
Технологический процесс сборки может включать следующие операции (по ГОСТ 3. 1703 -79): сборка, балансировка, закрепление, запрессовывание, клепка, контровка, маркирование, пломбирование, склеивание, стопорение, свинчивание, установка, центровка, штифтование, шплинтование, разборка, распрессовывание, расшплинтовывание, расштифтовывание, распломбирование, развинчивание.
Технологическая схема сборки – наглядное изображения порядка сборки машины и входящих в нее деталей сборочных единиц или комплектов. Каждый элемент изделия обозначают прямоугольником, в котором указывают наименование составной части, позицию на сборочном чертеже изделия, количество. Деталь или собранная ранее сборочная единица, с которой, присоединяя к ней другие детали и сборочные единицы, начинают сборку изделия, называют базовой деталью. Процесс сборки изображается на схеме горизонтальной (вертикальной) линией, направленной от прямоугольника с изображением базовой детали к прямоугольнику, изображающему готовое изделие. Сверху и снизу от горизонтальной (справа и слева от вертикальной) линии показывают прямоугольники, условно обозначающие детали и сборочные единицы в соответствии с последовательностью их присоединения к базовой детали. На схеме сборки также условными значками (кружками, треугольниками с буквами) показывают места регулировки, пригонки и другие операции.
Основы технологии машиностроения
Методические указания к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Основы технологии машиностроения»
для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
всех форм обучения
2014
Кафедра: «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»
Составители: доцент, к.т.н. Батинов Игорь Васильевич, доцент, к.т.н. Иванова Татьяна Николаевна, ст. преподаватель Санников Игорь Николаевич.
Методические указания составлены на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и утверждены на заседании кафедры
Основы технологии машиностроения: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения»
/ Составитель И.В. Батинов, Т.Н. Иванова, И.Н. Санников.- Сарапул, 2014 – 16с.
□ Соответствие содержания учебного и учебно-методического материала целям учебной дисциплины;
□ Соответствие современным научным представлениям по данной области знаний с учетом уровня профессиональных образовательных программ;
□ Корректность использования специальной терминологии и обозначений.
Номер протокола_________________ Дата заседания_________________
Зав. кафедрой _______________________________________ Подпись
Дата _________________
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 4
2. ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ... 4
3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ... 4
3.1 Размерный анализ изделия. 5
3.2 Описание технологического процесса сборки. 9
3.3 Составление технологической схемы сборки. 11
3.4 Технологические и конструкторские базы.. 12
3.5 Технический контроль и его основные цели. 12
3.6 Техническое нормирование сборочных операций. 13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 14
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» разработаны в соответствии с учебным планом по специальности 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» для студентов дневной, очно-заочной и заочной форм обучения.
В методических указаниях определяется объем и содержание курсовой работы, изложены основные требования к оформлению пояснительной записки, технологической документации и графической части работы, даются рекомендации по выполнению основных разделов курсовой работы, приводится перечень основной литературы.
ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Целью выполнения курсовой работы по дисциплине «Основы технологии машиностроения» является закрепление, углубление и обобщение теоретических знаний студента, полученных во время изучения курса, а так же приобретение практических навыков по разработке технологических процессов.
ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
В качестве изделия, которое анализируется при выполнении курсовой работы применяется редуктор, спроектированный в ходе выполнения курсового проекта по курсу «Детали машин». Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 25-35 страниц, комплекта документации.
ВВЕДЕНИЕ
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА
1.1. Служебное назначение и принцип работы узла
1.2. Служебное назначение детали
1.3 Анализ технических требований
1.4. Анализ технологичности конструкции изделия
1.5. Определение типа производства
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Размерный анализ изделия
2.2. Описание технологического процесса сборки
2.3. Составление технологической схемы сборки
2.4. Технологические и конструкторские базы
2.5. Технический контроль и его основные цели
2.6. Техническое нормирование сборочных операций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Графическая часть состоит из сборочного чертежа с размерным анализом (формат А1), анализа схем базирования (формат А2), чертежа детали (формат А3), технологической схемы сборки (формат А3).
Размерный анализ изделия
Размерной цепью называется замкнутая цепь размеров, определяющих точность относительного расположения осей и поверхностей одной детали или нескольких деталей в сборочном соединении . Размерная цепь, определяющая точность относительного расположения осей и поверхностей одной детали, называется подетальной размерной цепью. Размерная цепь, определяющая точность относительного положения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении, называется сборочной размерной цепью. Подетальные и сборочные размерные цепи называются конструкторскими размерными цепями, так как они образуются в результате конструирования деталей и сборочных соединений. Каждая размерная цепь содержит одно звено, которое носит название исходного или замыкающего. Все остальные звенья цепи в этом случае носят название составляющих. В сборочных размерных цепях замыкающим звеном может быть зазор, линейный или угловой размер, точность которого оговаривается в технических требованиях к изделию.
При конструировании изделий требуемая точность замыкающего звена обычно устанавливается из условий эксплуатации изделия и его служебного назначении. Для достижения требуемой точности замыкающего звена размерной цепи существует пять методов :
а) полной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке без какого-либо выбора, подбора или дополнительной обработки деталей, размеры которых включаются в сборочную размерную цепь. Точность замыкающего звена рассчитывают по методу максимума и минимума. Основными преимуществами этого метода являются простота процесса сборки, сводящегося к выполнению различных соединений без пригоночных и регулировочных работ, обеспечение предпосылок для организации поточной сборки и ее автоматизации и простое решение вопроса об обеспечении изделия запасными частями. Этот метод достижения точности замыкающего звена используется тогда, когда допуск на его размер установлен достаточно широким, что позволяет назначать на составляющие звенья размерной цепи выполнимые в производственных условиях допуски;
б) неполной взаимозаменяемости. Сущность метода заключается в том, что требуемую точность замыкающего звена размерной цепи достигают на сборке не для всех собираемых объектов: некоторый процент объектов, величина которого устанавливается заранее, не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется либо замена некоторых деталей, либо их дополнительная обработка. Метод неполной взаимозаменяемости обеспечивается расчетом размерных цепей по методу, основанному на теории вероятностен. Достоинством этого метода является то, что использование его позволяет значительно расширить допуски на составляющие звенья размерной цепи по сравнению с методом полной взаимозаменяемости. Недостатком метода следует считать, что некоторый процент изделий не будет собираться по методу полной взаимозаменяемости и потребуется замена части деталей или их дополнительная обработка. Однако этот процент бывает настолько мал, обычно не более 0,27%, что затраты на дополнительную обработку деталей часто с избытком окупаются экономией, получаемой от сокращения трудоемкости механической обработки деталей за счет расширения допусков на их размеры;
в) групповой взаимозаменяемости. Метод заключается в том, что при конструировании изделия требуемая точность замыкающего звена обеспечивается по методу полной взаимозаменяемости, но вследствие трудности выполнения полученных расчетом допусков на размеры составляющих звеньев, которые могут выходить за пределы первого класса точности, они заменяются производственными или технологическими допусками, превышающими расчетные конструкторские допуски в несколько раз. Для обеспечения требуемой точности замыкающего звена непосредственно на сборке изделия производят сортировку сопрягаемых деталей на группы по их действительным размерам, а затем берут сопрягаемые детали из тех групп, в результате сборки которых получается допуск замыкающего звена, равный допуску, установленному конструктором, т. е. обеспечивается требуемая точность сборочного соединения. Сортировка деталей по размерам на группы оказывается возможной потому, что действительные размеры деталей являются случайными величинами и имеют рассеяние своих значений в пределах допуска. Сборка по методу групповой взаимозаменяемости носит название селективной сборки. Метод групповой взаимозаменяемости имеет ограниченное применение и используется главным образом для размерных цепей, состоящих из трех составляющих звеньев: для сборочных соединений, которые в процессе эксплуатации изделия не подвергаются разборке и сборке, а заменяются комплектно, например, плунжерные пары, подшипники качения и т. д.
г) пригонки. Метод заключается в том, что в размерную цепь включается так называемое компенсирующее звено за счет введения в конструкцию специальной детали – неподвижного компенсатора. При расчете такой размерной цепи на все ее составляющие звенья назначаются легкодостижимые допуски. Требуемая точность замыкающего звена достигается за счет дополнительной обработки (пригонки) неподвижного компенсатора на сборке. В качестве неподвижного компенсатора обычно используется прокладка, простановочное кольцо или одна из деталей сборочного соединения. Достоинством этого метода является то, что он позволяет при высоких требованиях к точности замыкающего звена назначать расширенные допуски па составляющие звенья размерной цепи, благодаря чему упрощается механическая обработка деталей и сокращается трудоемкость их обработки. Недостатком метода является то, что в процессе сборки иногда приходится производить предварительную сборку, затем разборку и повторную сборку для подгонки компенсатора, что приводит к увеличению трудоемкости сборки.
д) регулирования. Метод заключается в том, что в конструкцию изделия вводится специальная деталь, называемая подвижным компенсатором. В качестве подвижного компенсатора используют: винтовую пару, клин, набор прокладок, зазор в сопряжении типа вал – отверстие и т. п. На все звенья размерной цепи назначаются легко выполнимые допуски, а требуемая точность замыкающего звена достигается на сборке за счет перемещения подвижного компенсатора на необходимую величину. Этот метод по сравнению с методом пригонки имеет ряд преимуществ: 1) отпадает необходимость в повторной сборке и разборке; 2) в процессе эксплуатации изделия можно восстановить требуемую точность замыкающего звена, например, в связи с износом некоторых деталей сборочного соединения; 3) создаются предпосылки для организации поточной сборки. Расчет размерной цепи при использовании метода регулирования сводится по существу к расчету подвижного компенсатора.
В соответствии с принятыми методами достижения точности замыкающего звена различают и пять методов сборки, которые носят аналогичные названия.
Описание технологического процесса сборки
Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства . Выполняется на рабочих местах. Технологический процесс разделяется на операции, операции разделяются на переходы. Необходимость деления технологического процесса на порождается двумя причинами – физическими и экономическими.
Технологическая операция – законченная часть техпроцесса, выполняемая на одном рабочем месте .
Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством обрабатываемых поверхностей, применяемого инструмента при неизменном режиме работы оборудования .
Переход, непосредственно связанный с осуществлением технологического воздействия, называют основным. Переход, состоящий из действий рабочего или механизмов, необходимых для выполнения основного перехода, называют вспомогательным . К вспомогательным переходам относят такие элементарные действия как установка и закрепление заготовки в приспособлении, смена инструмента,
его подвод к заготовке, открепление и снятие заготовки, а в процессе сборки – установка базирующей детали на сборочном стенде или в приспособлении на конвейере, перемещение к ней присоединяемых деталей и т.д.
Разработка технологического процесса представляет собой решение сложной комплексной задачи. Для облегчения работ по проектированию технологических процессов сборки их разделяют на этапы :
1. в зависимости от объема выпуска (заданной программы) устанавливается целесообразная организационная форма сборки, определяются ее такт и ритм , , ;
2. осуществляется технологический анализ сборочных чертежей для отработки конструкции на технологичность , , ;
3. производятся размерный анализ конструкций, расчет размерных цепей и разрабатываются методы достижения точности сборки (полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка) , , ;
4. определяется целесообразная степень дифференциации или концентрации сборочных операций , ;
5. устанавливается последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляются технологические схемы узловой и общей сборки , , ;
6. разрабатываются (или выбираются) наиболее производительные, экономичные и технически обоснованные способы сборки, способы контроля и испытаний , ;
7. разрабатываются (или выбираются) необходимое технологическое или вспомогательное оборудование и технологическая оснастка (приспособления, режущий инструмент, монтажное и контрольное оборудование) , ;
8. производятся техническое нормирование сборочных работ и определение экономических показателей , , ;
9. разрабатывается планировка, оборудование рабочих мест и оформляется техническая документация на сборку.
При разработке маршрута сборки целесообразно пользоваться рекомендациями , , .
Похожая информация.