Сборочные приспособления и методика их проектирования

Цель работы.

Изучение структуры сборочных приспособлений и приобретение навыков по их проектированию.

Выходом работы является:

- схема базирования;

- схема сборки;

- схема увязки комплекта технологической оснастки;

- ТУ на сборочное приспособление.

Особенности самолета как объекта сборки

Членение самолета на части

Создание такого сложного изделия, как самолет, представляло бы чрезвычайно трудную задачу, если бы в процессе проектирования его не делили на законченные в конструктивном и технологичном смысле части.

В производстве ЛА принято делить изделие на агрегаты, отсеки, секции, узлы и соединительные детали, входящие в агрегаты. После этого отсеки делят на секции, узлы и соединительные детали, входящие в агрегаты, и, далее секции на узлы и детали, входящие в секции. Пример схемы членения самолета А-400 приведен на рис. 1.

Конструктивно-технологическое членение как правило выполняется на стадии эскизного проектирования самолета. Рациональное членение конструкции содействует повышению качества и сокращению сроков проектирования ЛА, расширению фронта работ и повышению ее качества за счет улучшения условий труда и использованию средств механизации и т.д.

В тоже время членение способствует увеличению веса объекта за счет введения дополнительных стыков и разъемов, трудоемкости сборки и количества оснастки, увеличению потребного для производства площадей цехов.

Поэтому сейчас наблюдается тенденция к уменьшению количества частей, на которые делится планер самолета. Например, крылья современных самолетов собираются из панелей, протяженность которых соизмерима с размером консолей.

В результате сборки перечисленных выше частей формируется окончательный облик самолета с обеспечением необходимых требований аэродинамики и параметров взаимозаменяемости элементов планера.

1 .2. Требования к геометрическим параметрам планера самолета

 

Требования к внешней поверхности

Для дозвуковых самолетов внешняя поверхность планера разбивается на зоны 0.1.2, (рис. 2). Допустимые отклонения в сечениях их теоретического контура являются определяющими к планеру. Пример, возможных требований к точности выполнению зон 0, 1, 2 приведен в таблице 1. Границы зон и требования к точности их изготовления на каждый самолет уточняются.

Рис.2 Зоны точности для дозвукового самолета

Таблица 1 Требования к точности [δ] изготовления элементов контура планера Скорость, М Зона, [δ], мм       до 0,7 0,7 – 1,0 ±0,5 ±1,0 ±1,5   При скоростях М>1,0 точность повышается в 1,2÷1,5 раз

 

1.2.2. Требования к точности изготовления элементов планера

В обобщенном виде основные требования к точности изготовления элементов планера представлены в табл. 2.

Таблица 2

Требования к точности изготовления элементов контура

Требования к точности на размеры агрегатов и расположение деталей каркаса

Требования к точности геометрических размеров агрегатов и расположение деталей каркаса представлены на рис. 3 и табл. 3,4.

Рис.3. Требования к точности выполнения линейных размеров самолета и положения деталей каркаса.

Таблица 3

Скорость, М	Вк	Во	Lк	Lo	Lф
до 0,7 0,7 – 1,0	±5,0	±3,0	±12,0	±3,0	±10,0

Таблица 4

Скорость самолета, М	Крыло, оперение, фюзеляж
Допуск на расположение нервюр и шпангоутов, мм	Допуск на расположение стрингеров, мм
силових, zнс, zшс	рядових, zнр, zшр	одинарной кривизны,	двойной кривизны,
до 0,7 0,7 – 1,0	±2,0 ±2,0	±3,0 ±2,5	±2,0 ±2,0	±3,0 ±2,5

 

Сборочное приспособление

Назначение, структуры

Сборочное приспособление (СП) – устройство, обеспечивающее определенное взаимное расположение, фиксацию и соединение деталей и сборочных единиц (панелей, узлов, секций, отсеков) самолета с заданной точностью.

На рис. 4, 5 и 6 приведены примеры реальных конструкций приспособлений (стапелей) для сборки соответственно консоли крыла, фюзеляжа и лонжерона.

Рис. 4. Стапель для сборки консоли крыла самолета Як-130

Рис. 5. Стапель для сборки отсека фюзеляжа самолета Л-410

Рис. 6. Стапель для сборки лонжерона крыла самолета Superjet 100

 

Положение нежестких собираемых элементов конструкции самолета фиксируется элементами сборочного приспособления относительно его осей, увязанных с аэродинамическим контуром, разъемами и осями сборочной единицы. После фиксации устанавливаемых элементов в приспособлении они соединяются друг с другом технологическими или указанными в чертеже соединительными элементами (заклепками, болтами и т.д.), образуя жесткую сборочную единицу (СЕ). Таким образом, сборочное приспособление позволяет:

- собрать из нежестких элементов конструкции жесткую СЕ самолета с заданной точностью и с учетом конструктивно-технологических требований к ним;

- обеспечить взаимозаменяемость сборочных единиц как по контуру, так и частично по разъемам;

- повысить производительность труда на сборочных работах.

В общем виде типовые конструкции сборочных приспособлений (СП) приведены на рис. 7,8 соответственно для консоли крыла и отсека фюзеляжа.

Рис. 7. Стапель сборки консоли крыла

Рис. 8. Основные элементы конструкции приспособления для сборки отсека фюзеляжа:

1 – несущие (каркасные) элементы; 2 – установочные элементы; 3 – фиксирующие; 4 – зажимные и стопорные элементы.

 

Как правило, конструкция сборочного приспособления включает в себя пять систем (см. рис. 8):

a) базовую (фиксирующую) элементную стапеля – БЭС. Это фиксаторы контура (рубильник) 5, фиксаторы точек навески элерона на крыло 4 и крыла на центроплан 3, ложементы 15 для определения положения лонжеронов;

b) несущую (каркас) – НЭС. Это продольные элементы каркаса (балки) 10, вертикальные колонны 12, основание 11, соединительные кронштейны 13;

c) установочную – УЭС. Это стаканы 9, вилки 6;

d) зажимную и стопорную – ЗСЭС. Это элементы соединения рубильников;

e) вспомогательную – ВЭС. Это, например, реперные площадки 2 для определения положения монтажного эталона 1.

Фиксирующие элементы сборочных приспособлений непосредственно соприкасаются с базами: точками (фиксатор точки), плоскостями (плита разъема) и аэродинамическими или эквидистантными обводами (рубильник) собираемых в приспособлении элементов узла, панели, секции и т.д. Они определяют их взаимное расположение относительно конструктивных осей изделия. Изготовление элементов БЭС, их увязка с точками навески, разделка или координация последних требуют повышенной точности, так как определяют параметры изготовления в целом. Несущие элементы образуют каркас сборочного приспособления и связывают все его системы в единое целое. От степени жесткости каркаса зависят точность и постоянство положения в нем всех узлов как приспособления, так и изделия. Элементы каркаса приспособлений не имеют непосредственного контакта с деталями собираемых единиц. Это делает их более независимыми от сборочных единиц по размерам, геометрическим формам и точности изготовления и создает основу для их унификации и стандартизации.

Установочны е элементы являются связующим звеном между системами БЭС и НЭС и служат базами для установки фиксаторов контура, плоскости или точки. Поэтому разделка посадочных мест для установки БЭС производится, как правило, по 8-му квалитету точности, а монтаж элементов УЭС производится с применением средств (инструментальный стенд – ИС, оптическая или лазерная система), обеспечивающих высокую точность.

Зажимные элементы служат для поджатия элементов сборочной единицы к базовым элементам приспособлений и последних друг к другу, а стопорные – для определения их положения и соединения.

Вспомогательные системы сборочных приспособлений предназначаются для создания нормальных условий работы в стапеле и повышения производительности труда. К ним относятся системы: механизации клепально-сборочных работ; подъема и передвижения элементов приспособления; обслуживания и хранения – рабочие площадки, помосты, лестницы, стремянки, стеллажи; энергосбережения – электропровода, воздушные или гидравлические трубопроводы, по которым подается энергия; контроля правильности положения контура и разъемов.

Исходные данные и технические условия на проектирование сборочных приспособлений

Для проектирования сборочного приспособления необходимо иметь:

- чертежи собираемого изделия и входящих в него подсборок;

- технические требования к сборочной единице и входящим в нее подборкам;

- схему технологического процесса сборки;

- программу выпуска;

- технические условия на проектирование сборочного приспособления;

- альбомы чертежей унифицированных стандартных деталей узлов и типовых компоновок сборочных приспособлений.

Чертежи собираемого узла – это основной документ для проектирования сборочного приспособления. Изучая чертежи, нужно обратить особое внимание на возможность членения сборочной единицы, требуемую точность узлов и т.д., а также на специальные технические требования к ним.

Из схем сборки и технологического процесса определяют:

- номенклатуру и вид поставляемых на сборку элементов собираемого изделия;

- последовательность установки и фиксации собираемых элементов в приспособлении;

- номенклатуру оборудования и инструмента, применяемого при сборке

- средства механизации процесса сборки (сверлильно-зенковальные, клепальные или сварочные головки и т.д.);

- трудоемкость и цикл операций и сборки узла в целом.

Технические условия на проектирование сборочных приспособлений разрабатываются технологами на основании чертежей и технологического процесса сборки и должны определять:

1. Назначение сборочного приспособления и перечень всех входящих в сборочную единицу подсборок в порядке технологической последовательности сборки.

2. Основные сборочные базы, фиксируемые элементы собираемого изделия, реперные и нивелировочные точки.

3. Требуемую точность сборки, которую необходимо обеспечить в приспособлении.

4. Сопрягаемые элементы собираемого изделия.

5. Положение собираемого изделия в приспособлении.

6. Порядок закладки подсборок в стапель, направление и средства выема собранного изделия из приспособления.

7. Средства обеспечения увязки сборочной оснастки.

8. Технические средства монтажа и контроля сборочного приспособления.

9. Средства контроля сборки по контуру и разъемам.

10. Средства механизации процессов подготовки и соединения элементов изделия – сверловка, зенковка, клепка, сварка и т.д.; перемещение элементов самого сборочного приспособления – подъем рубильников, поворот стапельных плит и т.д.; подъемно-транспортные работы – закладка подсборок и выем готового изделия.

11. Условие поставки деталей в сборочное приспособление и собранной сборочной единицы на следующий этап сборки.

12. Номенклатуру вспомогательных систем: подводки энергии (электро-, пневмо-, гидроэнергии и т.д.), освещения, обслуживания и хранения – рабочие площадки, помосты, стремянки, лестницы, стеллажи и т.д.

13. Средства обеспечения нормальных условий работы и техники безопасности.

По альбомам ГОСТ и ОСТ определяют стандартные и унифицированные детали и узлы, которые можно применить при проектировании конкретного сборочного приспособления. Чертежи типовых конструкций сборочной оснастки необходимы для обеспечения выбора стандартных компоновок сборочного приспособления.

Хорошо подготовленные исходные материалы и ТУ служат основой создания качественных конструкций сборочных приспособлений, значительно сокращают сроки и трудоемкость их проектирования и изготовления.