Дипломная (вкр): Розробка технологічного процесу складання лонжеронного крила

Головна відмінність - велика трудомісткість і специфічне складальне обладнання. Якщо в інших галузях машинобудування основну питому вагу в трудомісткості складає виготовлення деталей, а процеси складання вносять у загальну трудомісткість 10-20%, то у виробництві літальних апаратів вартість складальних процесів перевищує 50%.

Основними факторами, що визначають специфіку складальних робіт, є:

· багатодетальність літального апарату;

· мала жорсткість елементів конструкції. Більшість деталей мають малу жорсткість і при складанні мимовільно можуть змінювати свою форму під дією ваги або технологічних зусиль, що виникають при виконанні з'єднань. У зв'язку з цим, для додання заданої форми об'єкту, який складається з нежорстких деталей потрібні пристосування, які задають форму;

· складність просторових форм. Практично відсутні прості поверхні (які властиві виробам більшості видів машинобудування) плоскість, циліндр, конус. Складання таких агрегатів пов`язане з великими проблемами точної ув`язки всіх деталей;

· великі розміри деяких летальних апаратів;

· наявність великої кількості рухливих частин, які змінюють форму летальних апаратів у польоті, на злеті та при посадці. В першу чергу це: органи управління і механізації, шасі та ін.;

· високі вимоги до точності виготовлення ЛА;

· різноманітність матеріалів, які використовуються: металеві сплави великої номенклатури, композиційні матеріали, неметали та ін.;

· різноманітність видів з`єднань: клепаних, болтових, зварних, паяних, клеєних і таке ін. Складні умови для виконання з`єднувальних швів - замкнутість об`єму агрегатів і відсутність двостороннього доступу. Високі вимоги до надійності швів, що з`єднують;

· мала серійність виробництва. Ця обставина обмежує використання дуже дорогих спеціальних засобів для складання (наприклад, складальних роботів, які використовуються в автомобілебудуванні). Доля ручної праці в виробництві ЛА порівняно з іншими машинобудівними галузями залишається високою;

Процес складання є кінцевим етапом виготовлення ЛА має визначальне значення для всього виробництва. Складання організовується за схемою паралельно-послідовних операцій. В схему складання вносять вказівки про порядок комплектування зібраного виробу деталями і вузлами, а також технічні вимоги на деталі та вузли, що визначають, в якому вигляді вони подаються на складання. Середньостатистичний літальний апарат складається на 70% з алюмінієвих та інших легких сплавів, на 20% з неметалів.

При складальних роботах широко використовуються наступні операції:

·  обробка спряжених поверхонь;

·        обробка отворів під болти і заклепки;

·        зварювання;

·        правка при складанні (пружні деформації);

·        штампування гнізд під потаємні головки болтів і заклепок.

Таким чином, для складання літальних апаратів потрібні оптимальні технологічні процеси складання складних виробів, необхідні трудомісткі обчислення, пов'язані з вибором схеми складання, з розрахунком точності складання, нормування трудомісткості і розрахунку технологічної собівартості збірки і т. п. Ефективність вирішення багатьох конструктивних і виробничих проблем багато в чому залежить від рівня технічного, технологічного та організаційного розвитку складальних виробництв. Цей рівень визначається, насамперед, тими методами складання, які закладаються при підготовці виробництва і використовуються в серійному виробництві нових виробів, зокрема авіаційної техніки. У літаків і інших летальних апаратів можна в якості основних агрегатів виділити:

·   планер;

·        органи приземлення (шасі);

·    двигуни;

·   системи керування, які обслуговують планер, двигуни та шасі;

·    механізми та агрегати, які забезпечують виконання спеціальних функцій;

·    спеціальне обладнання та засоби зв`язку.

За конструкцією та в технологічному відношенні вказані агрегати значно відрізняються один від одного, тому виготовлення їх потребує спеціалізації виробництва.

Планер літака складається з деталей, вузлів, панелей, відсіків і агрегатів (мал. 4.1).

Мал. 4.1 Членування літака: 1 - обтічник антени; 2 - передня та задня частини фюзеляжу; 3 - крило; 4 - силова установка; 5 - кіль; 6, 16 - носок кіля та стабілізатора; 7,14,33,35 - кесони кіля, стабілізатора, ОЧК та центроплану; 8 - обтічник стабілізатора; 9 - стабілізатор; 10,18 - кок стабілізатора й фюзеляжу; 11, 17, 30 - тримери; 12 - руль висоти; 13, 32 - закінцівка стабілізатора й ОЧК; 15 - руль напряму; 19- хвостова частина фюзеляжу; 20 - гідропідйомник трапу; 21 - гондола двигуна; 22 - стулка гондоли; 23 - повітрозбірник двигуна; 24, 43 - трапи; 25, 26, 42 - двері; 27 - інтерцептор; 28 - закрилки; 29 - хвостова частина центроплану; 31 - елерон; 34,36 - носок і підкрилок ОЧК і центроплану; 37, 39, 45 - щитки шасі; 38, 40, 44 - шасі; 41 - підкесонна панель

Деталлю називається елементарна частина виробу, виготовленого з цільного шматка матеріалу. Деталь є первинним елементом складання.

Вузол - декілька з`єднаних між собою деталей каркаса: збірні лонжерони, шпангоути, нервюри і таке інше.

Панель це з`єднання декількох деталей каркасу з обшивкою.

Агрегат - закінчена в конструктивному та технологічному відношеннях частина планера, яка складається з панелей, вузлів і деталей. Агрегати це крила, фюзеляж, елерон, стабілізатор та ін.

Відсік це частина агрегату.

В складальних цехах літакобудівних заводів виконуються складальні та монтажні роботи.

Об`єм складальних і монтажних робіт залежить від кількості деталей, які входять до конструкції планера та кількості механізмів, приладів та спеціальної апаратури, які встановлюється на планері.

Необхідність членування планера літака на деталі, вузли, панелі, відсіки, агрегати обумовлено вимогами виробництва та необхідністю мати конструктивні, експлуатаційні роз’єми та стики. Технологічні стики створюються з урахуванням можливостей виробництва на даному етапі його розвитку і визначаються, зокрема, габаритними розмірами устаткування. На мал. 4.1. показано технологічні стики крила, які поділяють його на носок 34, кесон 35, хвостову частину центроплана 29 та закінцівку 32. З`єднання деталей, вузлів, панелей і відсіків під час складання виконуються нероз`ємними, тобто у вигляді технологічних стиків.

Експлуатаційні роз'єми і стики створюються з метою заміни, огляду або регулювання різноманітних механізмів і систем під час експлуатації літака.

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.

При розробці технологічних процесів складання, пристосувань й інструментів при виборі обладнання для складальних робіт необхідно керуватися вимогами, які ставляться до точності вузла або агрегату, що збираються.

При складанні планера розрізняють такі основні види робіт: вузлове складання, яке включає складання окремих панелей, нервюр, лонжеронів, шпангоутів і ін.; агрегатне складання - складання окремих відсіків і агрегатів; загальне складання, тобто складання планера з агрегатів із наступним монтажем на ньому різноманітного обладнання, приладів, механізмів.

Об'єм складальних робіт визначається конструкцією планера, фізико-механічними властивостями матеріалів, з яких він виготовлений, та видами заготовок, з яких виготовлені окремі деталі та вузли.

Трудомісткість складальних робіт для металевих літаків клепаної конструкції складає приблизно 45...50 % загальної трудомісткості при виготовленні літака. При виготовленні літака вузлова збірка складає 12...25%, агрегатна - 18...20% і загальна - 12...15%.

Складання являє собою сукупність технологічних операцій по встановленню деталей в положення збирання й з'єднання їх в панелі, вузли, агрегати і літак в цілому.

Послідовність виконання складальних робіт багато в чому залежить від конструкції, габаритних розмірів і жорсткості зібраних деталей.

Існує декілька методів складання, які відрізняються виглядом інструменту, який застосовується при складанні, а також складальних пристосувань і обладнання.

Найбільш розповсюдженими є: складання за базовою деталлю, за розміткою, за складальними отворами і складання з використанням спеціальних складальних пристосувань.

Застосування складання за складальними отворами (СО) - процес, при якому взаємоположення деталей, які складаються, визначається положенням існуючих на них складальних отворів. При базуванні по СО складальні деталі поєднують одне з одним і на період з'єднання в складальні отвори вставляють фіксатори. Базування по СО можливо при встановлені в складальне положення елементів поздовжнього та поперечного наборів.

Місця розположення СО зазначаються в кресленнях і схемах, складених у конструкторському бюро літакобудівного (серійного) заводу.

Відповідно з технологічним процесом складання-клепки на схематичних кресленнях крім СО вказують місця розташування направляючих отворів (НО) і настановних базових отворів (НБО).

Складальні пристосування забезпечують потрібне взаємоположення деталей, що з'єднуються, визначене положення обробляючого інструменту відносно деталі, надання форми недостатньо жорстким деталям і вузлам під час складання. При цьому створюється наступні переваги в зрівнянні зі складанням за розміткою: виключається розмітка й підгонка деталей; прискорюється і становиться простішим процес складання; досягається взаємозамінність зібраних вузлів, панелей і агрегатів; можлива механізація процесу складання. Цим і пояснюється широке використання складальних пристосувань на серійних заводах при виготовленні літаків. При складанні в пристосуванні з базою «внутрішня поверхня обшивки» панель встановлюється в складальне положення,спираючись внутрішньою поверхнею на базові поверхні складального пристосування або на поверхні спеціальних макетних нервюр (мал. 4.2).

Мал. 4.2 Схема базування по внутрішній поверхні обшивки

Зібрані лонжерони 1 і 5 встановлюють на НБО на фіксатори в кронштейнах 6 та закріплюють їх в складальному пристосуванні.

Потім встановлюють між лонжеронами макетні нервюри 7 на технологічні болти, базуючи їх відносно лонжеронів по СО в приклепаних до лонжеронів профілів 9 и нервюрах 7.

Між макетними нервюрами встановлюють нервюри літака 4 з базою по СО, єднаючи їх з лонжеронами заклепками. На складений таким чином каркас встановлюють панелі 2 з укріпленими компенсаторами 3.

Для встановлення панелей існують два етапи - попередній і остаточний. Попередньо одну з панелей (ліву) накладають на базову поверхню макетних нервюр 7 і притискають стрічкою 8 до макетних нервюр. В такому положенні панелі по НО в компенсаторах 3 просвірлюють отвори під заклепки в літакових нервюрах 4. Після цього в усіх встановлених нервюрах літака панель виймають з пристосування, встановлюють другу панель (праву) і свердлять за НО в компенсаторах отвори під заклепки в нервюрах літака. Після цієї операції єднають заклепками компенсатори 3 з нервюрами літака 4. Потім знімають макетні нервюри і встановлюють на їх місце нервюри літака, базуючи їх на лонжеронах по СО. Знову встановлені літакові нервюри єднають з лонжеронами заклепками. Потім в стрингерах за НО свердлять отвори під заклепки в усіх встановлених літакових нервюрах і єднають їх заклепками з компенсаторами.

Виконав усі з’єднання по правій панелі з каркасом, остаточно встановлюють ліву панель і заклепками єднають встановлені на ній компенсатори з нервюрами літака.

Після виконання всього об’єму складальних робіт кесон виймають з пристосування.

Єднання деталей, вузлів, панелей і агрегатів літаків при складанні виконується різноманітними способами. Застосовувані в літакобудуванні з’єднання розподіляють на: нерухомі нероз’ємні (клепка, зварка, пайка, склеювання), нерухомі роз’ємні (болтові, гвинтові) та рухомі роз’ємні (шарнірні єднання, болтові, вали та підшипники).

За конструктивно-технологічними ознаками з’єднання розподіляють на:

·  з’єднання, які виконують силовими точками (заклепками, болтами, зварними точками). Характерними ознаками таких з'єднань є: ослаблення з'єднувальних деталей із-за отворів під заклепки та болти і сугріву деталей в зоні постановці зварних точок; концентрація напружень в деталі в зоні постановці силової точки при напруженні конструкції; невисока продуктивність труда при постановці силових точок внаслідок уривчастості виконання з'єднань;

·  з'єднання безперервним швом (зварка роликова та плавленням, склеювання, пайка). Характерні ознаки таких з'єднань: послаблення з'єднувальних деталей при їхньому сугріві в процесі зварки, склеювання, пайки; значна концентрація напружень в деталі в зоні шва; безперервність процесу з'єднання, полегшує механізацію й автоматизацію;

·  комбіновані з'єднання (точечне зварювання + склеювання, клепка + склеювання, клепано-болтове з'єднання). Такі з'єднання мають усі ознаки з'єднань силовими точками і безперервним швом.

Вибір того чи іншого з'єднання залежить від конструкції літака і матеріалів, з яких виготовленні його відсіки, вузли та деталі.

В конструкціях літаків з легких сплавів переважаючим видом з'єднання є клепка. При виготовленні літаків із сталі та титану (мається на увазі обшивка) з'єднання виконуються електроконтактною та дуговою зваркою.

При використанні в конструкції літака монолітних панелей і вузлів кількість клепаних і зварних з'єднань зменшується, але збільшується кількість болтових з'єднань. Монолітні вузли і панелі в цих випадках з'єднують між собою та з обшивкою болтами.

Для конструкцій з композиційних матеріалів (КМ) найбільше використання знаходять клепані, клеєно-клепані та штифто-болтові з'єднання.

При складанні вузлів, панелей і агрегатів літаків з легких сплавів клепка до теперішнього часу залишається найбільш розповсюдженим видом нероз'ємного з'єднання, так як вона забезпечує необхідну надійність і ресурс роботи агрегатів планера.

В літакобудуванні застосовується велика кількість різноманітних типів заклепок. Для відкритих місць конструкції, де можливий двосторонній підхід в зону клепки, застосовують звичайні стержневі заклепки. При клепці закритих місць, коли підхід до однієї з головок заклепок неможливий, застосовують спеціальні заклепки для односторонньої клепки.

Звичайні - стрижневі заклепки виготовляють з легких сплавів і сталей з потаємними або виступаючими закладними голівками.

Найбільш розповсюджені типи заклепок приведені на мал. 4.3.

Мал. 4.3 Види заклепок: 1 - з плоскою закладною голівкою - ЗП; 2 з потайною закладною голівкою ЗУ-900 або ЗУ-1200; 3 - з компенсатором ЗУК; 4 - стрижнева; 5- компенсатор; 6 - маркування матеріалу Д18 на голівці заклепки; 7 - маркування матеріалу Д19П на голівці заклепки

Усі застосовувані в літакобудуванні заклепки стандартизовані, мають шифр, який вказує форму закладної голівки, марку матеріалу, діаметр і довжину.