Дипломная (вкр): Розробка технологічного процесу складання лонжеронного крила

Мал.1.9 Конструкція дволожеронного крила: 1 - передній лонжерон; 2 - кришка люка заправної горловини паливного бака; 3 - кришка люка підходу до датчика ІД-3; 4 - контурна нервюра; 5- швартувальний вузол; 6 - закінцівка; 7- аеронавігаційний вогонь; 8 - распорна нервюра; 9 - кінцевий вузол навіски елерона; 10 - стрічкова розчалка; 11 - середній вузол навіски елерона; 12 - люк підходу до середнього вузла навіски елерона; 13 - обшивка;14-задній стикувальний вузол; 15- задній лонжерон; 16-кришка люка паливоміра; 17 - передній стикувальний вузол; 18 - верхній косинець переднього лонжерона; 19 - бокова нервюра; 20 - верхній пояс переднього лонжерона

РОЗДІЛ 2. Основні матеріали що використовуються для виготовлення деталей лонжеронного крил

Прагнення збільшити корисне навантаження літака за рахунок зменшення його ваги обумовлює необхідність використання витривалих та легких матеріалів.

Можливість використання в літакобудуванні того або іншого металу або сплаву визначається його фізичними, хімічними, механічними та технологічними властивостями.

Найбільш широке використання в літакобудуванні мають такі метали та сплави:

. прості вуглецеві сталі

2. спеціальні леговані, сталі з добавкою хрому, нікелю, вольфраму,

молібдену, титану та ін.

3. мідь та її сплави (латунь, бронза)

4.      алюміній та його сплав (дюралю мін, силумін та ін.)

.        сплави на основі магнію

.        сплави олова, міді та сурми (баббіти)

Широке розповсюдження в літакобудуванні знайшли такі матеріали як:

·    алюмінієво-літієві сплави, які використовують в якості легіруючого елементу літій (вагова щільність 534 кг/м3) та забезпечує зниження ваги конструкції при підвищенні питомої міцності та жорсткості за рахунок підвищення на 5-8% модуля пружності. Ці сплави підтримують частку алюмінієвих сплавів в якості основних авіаційних матеріалів;

·        полімерні композиційні матеріали (ПКМ) майже вдвічі дозволять поряд з підвищенням вагової ефективності вирішити проблеми ресурсу при статичних і динамічних навантаженнях;

·        нові композиційні матеріали (КМ) на підставі алюмінієвих і титанових сплавів з використанням наповнювачей: SiC, Al2O3, інтерметаліди та ін. дозволять підвищити ресурсні та теплофізичні характеристики, модуль пружності та ін. властивості.

З позицій забезпечення безпеки польотів пасажирських і транспортних літаків необхідні матеріали з підвищеною довговічністю. До таких матеріалів відносяться металоорганопласти - алори. В конструкціях з алору тріщина досягне свого критичного значення при кількості польотів ЛА в п`ять разів більшому порівняно з традиційними матеріалами.

Як вже було відмічено в розділі 3 крила літаків в багатьох випадках визначають статичну витривалість, жорсткість, ресурс і живучість літаків.

Ресурс крила літака, його жорсткість і живучість визначають лонжерони, які є одними з відповідальних силових елементів.

Матеріал, який застосовується для виготовлення елементів лонжерона, повинен забезпечувати мінімальну вагу конструкції при достатній міцності, ресурсі та можливо більшої жорсткості, допускати застосування високопродуктивної технології, бути зручним при ремонті та недорогим. При виборі матеріалу з високою ваговою ефективністю використовують питомі показники, які визначаються для кожного виду навантаження.

За статистикою для виготовлення поясів лонжерона пасажирських і транспортних літаків найчастіше застосовують алюмінієво-мідні сплави. Ці сплави мають хороші характеристики витривалості та живучості, малочуттєвості до концентраторів напружень, що виникають при складанні.

Лонжерони крила, як вже відзначалось раніше, є одним з найбільш відповідальних силових елементів крила, які багато в чому визначають статичну міцність, жорсткість, ресурс і живучість не тільки крила але й взагалі літака.

Лонжерони крила являють собою збірні тонкостінні балки регулярна частина яких складається з поясів і стінок, підкріплених стійками. До зон нерегулярностей належать зони з`єднань, вирізів й отворів, монолітних потовщень і підсилюючих накладок гампельних переходів та ін.

Будівельна висота лонжеронів сучасних літаків знаходиться в діапазоні від 150 до 1200 мм. По вазі лонжерони складають від 25 до 50 % ваги крила, або 4-5% злітної ваги літака. Кількості у лонжеронів залежить від конструктивно-силової схеми і ступеня навантаженості крила. Розташовуються лонжерони на відстані: 15...25% від довжини хорди крила - передній і 60...70% - задній. Це розташування дозволяє більш рівномірно розподілити навантаження між лонжеронами.

Крім переднього і заднього лонжеронів в конструкції кесона крила деяких літаків застосовуються додаткові проміжні лонжерони, розташовані між лонжеронами, які обмежують кесон. Розташування лонжеронів і, відповідно, ширина кесона зазвичай визначаються на етапі загального проектування при аеродинамічному компонуванні крила з урахуванням геометричних параметрів механізації передньої і задньої крайок крила, забезпечення потрібного об'єму паливних баків.

Аналіз особливостей конструкції лонжеронів літаків показав, що основні силові елементи регулярної частини лонжеронів - пояси, стінки, підкріплюючі стійки - виконуються переважно з алюмінієвих сплавів, таких, як 1161Т, 1973Т2, 1163Т, 1933Т3. Нижні пояси (розтягнута зона) виготовляються зі сплавів 1161Т, 1163Т. Ці сплави мають меншу межу міцності при розтягнутості, але в той же самий час вони мають кращими усталостними характеристиками порівняно з матеріалами верхніх поясів 1973Т3 (стиснута зона).

Пояси лонжеронів є геометрично складними елементами конструкції лонжерона зі змінними товщинами за розмахом. Їх виготовляють з пресованих профілів таврового або кутового перерізу механічним фрезеруванням. З’єднуються вони між собою в місцях перестиковки та стикування вузлів за допомогою заклепочних і болтових з`єднань.

Стінки збірних лонжеронів виконуються з листового матеріалу (алюмінієвого сплаву 1163Т) механічним або хімічним фрезеруванням по контуру та товщині. Вони мають монолітні потовщення в зонах поздовжніх і поперечних стиків, вирізів і отворів, зонах приєднання підкріплюючих стійок, силових нервюр, приєднань вузлів навішування агрегатів і систем.

Товщина стінки змінюється, як правило, в межах від 0,8 до 8 мм. В регулярній зоні товщина стінки змінюється від 1,2 до 3,5 мм. В зоні установки підкріплюючих стійок або кронштейнів залежно від їх призначення товщина стінки збільшена в 1,25...1,75 рази. Радіуси переходів знаходяться в межах від 3 до 5 мм, висота стінок - в проміжку від 0,9 до 0,95 висоти лонжеронів. Для забезпечення мінімуму ваги в стінці виконують утонення. Підкріплюючі стійки стінок лонжерона виготовлюються з пресованих профілів таврового або кутового перерізу, і допрацьовуються механічних фрезеруванням.

В якості кріпильних елементів у сполуках збірних лонжеронів використовуються заклепки, болти та болт-заклепки. Вибір типу, нормалі та діаметру кріпильних елементів проводять з умов забезпечення заданої статичної міцності, втомної довговічності, живучості, герметичності. Для забезпечення довговічності і герметичності з'єднань застосовують високоресурсні заклепки з компенсатором. Для забезпечення більш рівномірного радіального натягу по висоті пакету, використовують клепку підвищеним тиском і клепку стержнями, а також постановку болтів з радіальним натягом до 1,2% діаметра болта. У разі застосування болтів крім рівномірного радіального натягу реалізується велика осьова стяжка пакета.

Болтові з'єднання мають більш високі ресурсні характеристики, чим заклепувальні, проте вважаються менш технологічними. Застосовують анодирувані заклепки з алюмінієвих сплавів В65. Для виготовлення болтів використовуються сталь 30ХГСА, титановий сплав ВТ16, а також сплави 16ХСН, 14Х17Н2 і ін.

Всі деталі конструкції лонжеронів, виконані з алюмінієвих сплавів, анодирують, поза зони паливних баків додатково покривають ґрунтом (грунт ФЛ-086-204 ТУ 16302-79, грунт ЄП-0214 ТУ 6-10-2141-88, грунт ХП-0206 ТУ 6-10-1934-89).

Герметизацію з`єднань виконують поверхневої і внутрішньої при допомозі герметиків, гумових стрічок і прокладок спеціального профілю.

Герметизацію сполук в лонжеронах, що входять в баки-кесони, виконують при допомозі герметиків У-30МЭС-5M, УТ-32НТ, ВИТЭФ-1НТ, ВГФ-2.

Для внутрішньої герметизації болтових і заклепочних з`єднань в лонжеронах застосовуються герметики У-2-28НТ, УТ-32НТ, ущільнювальна стрічка У-20А. При виконанні складальних операцій клепку заклепок виконують на пресі, а у важкодоступних місцях - ручним багатовдарним інструментом у відповідності з інструкцією заводу-виробника. Постановку та затяжку болтів і гайок суворо регламентують.

Полиці лонжерона виготовлені з профільованого дюралюмінію. Верхня і нижня полиці пов'язані між собою стінкою з дюралюмінію товщиною 2,5 мм. У стінці основного лонжерона є два окантованих вирізи для проходу каналів повітрозбірника. Вхідні канали повітрозбірника кріпляться гвинтами до передньої кореневої частини центроплану.

На передній стінці основного лонжерона кріпляться сталеві вузли навішування основних стійок шасі.

На торцях основного лонжерона розташовані по два вузли кріплення консолей крила. Передній допоміжний лонжерон виготовлений з листового дюралюмінію товщиною 1,6 мм. За допомогою болта він кріпиться до шпангоуту фюзеляжу.

Задній допоміжний лонжерон виготовлений з листового дюралюмінію товщиною 2 мм. На торцях лонжерона розташовані дюралюмінієві фрезеровані вузли для з'єднання з допоміжним лонжероном консолі крила. Коренева частина лонжерона з'єднується зі шпангоутом фюзеляжу за допомогою заклепок і болтів.

Стрингер виготовлений з пресованого дюралюмінієвого профілю, приклепаний по всій довжині до обшивки.

Нервюри виготовлені з листового дюралюмінію. Середні частини нервюр кріпляться заклепками до основного і допоміжного лонжеронів за допомогою вертикальних жорсткостей, виготовлених з пресованих профілів.

Посилені нервюри кріпляться до основного лонжерону крім заклепок додатковими сталевими лапками.

Хвостовики нервюр, штамповані з листового матеріалу, своїми відбортівками кріпляться до заднього допоміжному лонжерону. Форма їх нижньої частини відповідає контуру закрилка. Обшивка виготовлена з дюралюмінію. Товщина верхньої і нижньої обшивки між лонжеронами - 2 мм, верхній обшивки за заднім допоміжним лонжероном - 1 мм.

Дюралюмінієва обшивка товщиною 1 мм пов'язує каркас в жорстку конструкцію.

Розділ 3. Технічна вимога щодо складання вузла

Слюсар-складальник при виконані робіт користується кресленнями, технічними умовами, виробничими інструкціями, технологічними картами.

На деталі каркаса планера літака (обшивка, стрингери, нервюри або їхні частини) креслення не виготовляються, і їх конструктивні параметри вказуються безпосередньо на складальних кресленнях. Ці деталі виготовляються за робочими шаблонами, знятими з плаза, та за оснащенням.

На складальних кресленнях наводяться технічні вимоги до вузла що складається, вказуються його габаритні розміри, визначається взаємне розташування деталей, містяться вимоги щодо якості поверхні, допустимі зазори, вимоги до процесу складання, умови і методи випробувань, вказівки про маркування, посилання на інші документи.

До складальних креслень додається специфікація, в якій наводиться перелік усіх деталей що входять до даного складання. Специфікація доповнює складальне креслення и дозволяє виготовити деталь каркасу планера за шаблонами та оснастці без креслення деталі.

В технічних умовах містяться вимоги до виробу або його частинам. Вони включають в себе міцнісні, експлуатаційні, технологічні, тобто міцнісні характеристики (рівень розрахункових навантажень, запас міцності та жорсткості виробу або вузла); експлуатаційні вимоги спрямовані на забезпечення простоти і зручності експлуатації майбутнього літака та його складових; технологічні вимоги забезпечують простоту та оптимальну вартість виготовлення, ремонту, технічного обслуговування (виготовлення літака та його вузлів - за простою технологією та з оптимальною вартістю виготовлення, ремонту, технічного обслуговування та оптимізування вартості - виготовлення деталей, вузлів літака на основі сучасної технології виготовлення по математичному та електронному моделюванню).

Виробничі інструкції регламентують послідовність виконання певного виду робіт (герметизація, клепка, випробування та ін.). В них наводяться дані про застосовуване обладнання, оснащення та інструмент, контроль, випробування та ін.

Складання планера організовується за схемою паралельно-послідовних операцій, починаючи зі складання підвузлів, вузлів, панелей, агрегатів і закінчуючи загальним складанням літака в цілому.

На підставі розробленої послідовності складальних операцій створюється схема складання, яка є одним з основних технологічних документів для складальних цехів.

В схему складання вносять вказівки про послідовність комплектування виробу, що складається, деталями і вузлами, а також технічні вимоги на деталі й вузли, що визначають, в якому вигляді вони подаються на складання.

Крім цього, технологічна схема складання, визначаючи послідовність збірки (складання), є в той же самий час і основним вихідним документом для розробки технічних вимог на складальні одиниці - деталі, вузли, панелі та агрегати.

Зміст технологічних процесів і об'єм робіт, які виконуються при складанні відсіків та агрегатів, визначається:

·        конструкторсько-технологічними параметрами виробів, які збираються;

·        масштабом виробництва, від якого залежить глибина опрацювання технологічних процесів, оснащення виробництва спеціальним устаткуванням і форма організації виробництва;

·        прийнятим методом забезпечення взаємозамінності й точності геометричних розмірів деталей, панелей, вузлів і відсіків.

До конструкторсько-технологічних параметрів відсіків відносяться:

·        поперечний переріз (профіль) відсіку;

·        форма обводу в плані;

·        наявність панелювання;

·        вид стиків і роз'ємів при з'єднанні відсіку з іншими відсіками;

·        підхід в зону стикових клепаних, зварних швів (двосторонній і односторонній).

Питома вага того або іншого виду робіт в загальній трудомісткості процесу складання залежить від конструкції агрегату і прийнятого методу з'єднання.

РОЗДІЛ 4. Описання технологічного процесу складання лонжеронного крила

Технологічний процес (ТПВ) - основа будь-якого виробництва.

ТПВ це комплекс підготовчих робіт конструкторсько-технологічного характеру, які забезпечують здійснення технологічного процесу на всіх етапах виробництва.

Державними стандартами встановлена єдина система організації та управління процесом ТПВ, які передбачають широке використання прогресивних типових технологічних процесів, стандартного технологічного обладнання та оснащення засобів механізації та автоматизації технологічних процесів.

Технологічний процес виготовлення літака завершується складанням - монтажем його з агрегатів, вузлів і з`єднувальних деталей з подальшим регулюванням і випробовуванням. Він являє собою складний комплекс взаємодій обладнання та виконавців з перетворення вихідних матеріалів у літак. Із-за особливостей конструкції літальних апаратів і вимог, що до них пред'являються, авіаційне складальне виробництво значно відрізняється від складання інших виробів машинобудування.