МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СП

4.1. Документация, используемая при проектировании

Проектированию конструкции любого СП предшествует анализ до­кументации, в состав которой входят [I]:

- чертежи собираемого отсека, агрегата;

- технологический процесс сборки;

- технические условия (ТУ) на проектирование СП;

- комплект чертежей стандартизованных элементов СП и типовых конструкций стапелей;

- списки освоенных в производстве элементов СП и конструкци­онных материалов;

- директивные технологические материалы на самолет.

Основным документом для проектирования СП являются чертежи изделия. По ним определяются допуски на размеры и формы агрегата. Важно также ознакомиться и с чертежами агрегатов (узлов), сопря­гаемых с рассматриваемым агрегатом, т.к. это влияет на конструк­цию фиксаторов стыка СП. Все стыковые узлы собираемого изделия должны быть надежно зафиксированы в приспособлении, а фиксаторы установлены согласно схеме увязки. Это требование обеспечивает взаимозаменяемость агрегатов (отсеков) по стыкам.

Анализ технологического процесса сборки позволяет:

- выявить номенклатуру сборочных единиц;

- определить последовательность базирования подсборок;

- ознакомиться со сборочным оборудованием;

- определить трудоемкость и цикл сборки изделия.

После анализа технологического процесса сборки изделия полез­но ознакомиться с технологическими процессами сборки подсборок (узлов, панелей), входящих в собираемое изделие, поскольку может оказаться целесообразным перенести некоторые операции из подсбо­рок на агрегатную сборку или наоборот.

В ТУ на проектирование стапеля приведены основные данные о сборочных базах и фиксируемых элементах агрегата, указана связь со смежными агрегатами (отсеками), точность сборки агрега­та по обводам, базовым и другим элементам, которую необходимо обес­печить при сборке изделия в приспособлении. Здесь же указывается оснастка, предназначенная для изготовления и монтажа стапеля, необ­ходимая механизация СП, технология его сборки, способ выемки готового изделия из стапеля, перечисляются специальные требования к условиям работы сборщиков и к вспомогательной оснастке стапеля.

4.2. Элементы агрегатов, фиксируемые при оборке изделия в стапеле

При сборке изделия в приспособлении точность в большинстве случаев обеспечивается фиксаторами и зажимами стапеля, которые устанавливаются на жестком каркасе данного стапеля. При оборке отсеков и агрегатов (фюзеляжа, крыла, оперения, закрылков и их частей) фиксируются следующие элементы:

- стыковые узлы;

- внешние обводы агрегатов;

- лонжероны, нервюры, стрингеры, панели, обшивки, шпангоуты, узлы установки бортового оборудования и др.

Точность фиксации этих элементов агрегата определяется сис­темой допусков на геометрию и взаимное расположение агрегатов, что указывается в техническом задании (ТЗ) на проектирование СП, а также в таблице нивелировочных данных самолета.

При проектировании СП целесообразно минимизировать число его узлов и деталей, чаще использовать фиксацию по КФО, учитывать осо­бенности используемого при сборке инструмента, применять быстро­действующие механизированные зажимные устройства, а также высоко­эффективные средства механизации БФУ.

4.3. Построение схемы механизированного стапеля и последовательность его проектирования

Построение схемы механизированного СП следует начинать с вы­бора базовых осей, относительно которых определяется положение всех основных элементов стапеля. Необходимо также соблюдать прин­цип единства баз. Как известно, главные конструкторские базы само­лета (ось симметрии, строительная горизонталь, линия плоскости хорд, линии осей лонжеронов и носков крыла, стабилизатора, киля) посредством плазов увязаны с базовыми осями шаблонов, эталонов, макетов стыка и монтажных эталонов [7]. Поэтому целесообразнозабазовые оси стапелей принимать оси агрегатов. Для агрегатов и от­секов крыла (центроплан, ОЧК, СЧК, элерон, закрылок, предкрылок) необходимо выбирать одни и те же базовые оси: плоскости хорд, ось разъема, линию носков, лонжеронов, строительную горизонталь, для агрегатов и отсеков фюзеляжа - ось симметрии, строительную гори­зонталь, плоскость разъема отсеков.

На чертеже СП основные размеры, определяющие форму внешних обводов, положение плоскостей стыка и стыковых узлов задаются от­носительно базовых осей и базовых отверстий по сечениям.

После выбора базовых осей намечается последовательность ус­тановки элементов агрегата в стапель согласно схеме базирования, выбираются точки, линии, плоскости подсборок и всего агрегата, которые фиксируются с целью обеспечения взаимозаменяемости по конкретным отдельным параметрам. Эти зоны указываются на схеме агрегата (табл. 4.1). Полученный таким образом чертеж является схемой базирования (рис. 4.1). Типовые конструкции фиксирующих, установочных и прижимных элементов выбираются с учетом схемы ба­зирования: рубильников, ложементов плит стыка, фиксаторов узлов, макетных нервюр и шпангоутов, опор, прижимов, вилок, стаканов, втулок, кронштейнов, шарнирных подпятников поворотных плит. В за­висимости от конструкции и веса типовых фиксаторов: последние снабжаются механизмами подъема и опускания, выдвижения, поворота, прижима. Для системы механизации СП выбираются виды источников энергии, определяются точностные и геометрические параметры СП и рассчитывается на жесткость каркас стапеля.

Рассчитываются (либо задаются) следующие величины:

точность внешних обводов агрегата, обеспечиваемая рубильни­ками и ложементами;

шаг и число рубильников и ложементов;

шаг и число фиксаторов профилей и листовых деталей;

размеры сечений и длина элементов каркаса.

Для расчетов точностных параметров стапеля используется аппа­рат теории размерных цепей. Расчет производится исходяиз выбран­ных методов базирования и схемы увязки заготовительной и сборочной оснастки. Схемы увязки и примеры расчета точности сборки приведены в работе [4]. Точность оборки агрегата можно оценить, используя данные, приведенные в табл. 1.3 и 1.2.

На точность внешних обводов агрегата влияет точность монтажа базово-фиксируищих устройств СП. Поэтому при составлении схемы увязки должен быть выбран метод монтажа СП, удовлетворяющий задан­ной точности. Согласно статистическим данным предельные отклонения установки БФУ составляют [2]:

по плоским шаблонам приспособления (ШП) ±0,3...0,5 мм;

по монтажному эталону ±0,3...0.5 мм;

с помощью координатных средств (плаз-кондуктора и инструмен­тального стенда) ±0,3...0,7 мм;

с помощью оптических приборов (нивелира, теодолита и др.) ±0.15...0.25 мм;

с помощью лазерных центрирующих измерительных устройств -±0.05...0,15 мм.

Приведенные значения погрешностей СП являются предельными, Их достижение в реальных условиях производства зависит от многих факторов и требует больших трудозатрат и специальных технических средств.

Частота установки фиксаторов (количество рубильников, опор, прижимов) определяется на основе точностного расчета и жесткостных характеристик базирующих элементов. Для установки быстроcъемных фиксаторов предусматриваются зоны для подходов специального инстру­мента и соответствующая энергосеть.

На практике число фиксаторов в большинстве случаев определяет­ся количеством деталей агрегата. Фиксаторы таких деталей, как сты­ковые узлы, нервюры, диафрагмы, шпангоуты и др., устанавливаются по числу деталей и месту их расположения на агрегате. Базовыми поверхностями (плоскостями) для стыковых узлов и кронштейнов слу­жат плоскости разъемов и поверхности стыковых отверстий. Если ука­занные узлы установлены на уже собранных объектах (лонжеронах, шпангоутах), то установочными базами являются отверстия этих уз­лов. Если стыковые узлы имеют фланцы или фитинги, стыкующиеся по плоскостям при помощи болтов, то за базы принимают плоскости стыка и поверхности болтовых отверстий.

Для базирования агрегатов по обводам применяется большое чис­ло фиксаторов контура (рубильников и ложементов), которые устанав­ливаются на расстоянии 200...1500 мм друг от друга в зависимости от жесткости собираемого агрегата. Если известны предельное откло­нение d (допустимая деформация) элементов агрегата, их механичес­кие характеристики и условия нагружения, то можно расчетным путем определить расстояние между фиксаторами. В этом случае рубильники, ложементы и другие фиксирующие элементы являются опорами для эле­ментов конструкции агрегата. Практически расчет достаточно прово­дить лишь для продольного набора - стрингеров (балок, лонжеронов), которые рассматривают как упругую балку, лежащую на двух опорах.

Таблица 4.1

Приравнивая прогиб этой балки допустимой деформации d. определя­ют расстояние между фиксаторами

(4.1)

где EJ- жесткость профиля балки, кг.м²; t - расстояние между фиксаторами (рубильниками); p - масса одного погонного метра про­филя, кг.

Такие расчеты зачастую не делают, а шаг фиксаторов принимают равным шагу поперечного набора (нервюр, шпангоутов) и располагают их вблизи элементов поперечного набора. Это относится как к фик­саторам листовых деталей, так и к ложементам и рубильникам. По­следние обычно устанавливаются по осям нервюр и шпангоутов. Шири­на B рубильника, отлитого из вторичного алюминиевого сплава, вы­бирается на основе следующих соотношений [4]:

B = 50... 80 мм при L< 1000 мм;

B = IOO...I80 мм при L = I000...2500 мм;

B = 150...200 мм при L > 2500 мм.

Толщина рубильников выбирается в зависимости от размеров ви­лок [5] и должна быть не менее 20 мм, а их сечение по всей длине принимается постоянным.

Основные размеры фиксаторов профилей и листовых деталей выби­раются исходя из конструктивных соображений. Фиксаторы стыков, как известно, разделяются на две группы: фиксаторы разъемов ухо-вилка и фиксаторы фланцевых разъемов. Они бывают как неподвижными так и подвижными. Первые используются при условии, если фиксаторы не ме­шают выемке собранного изделия из стапеля. В противном случае при­меняются подвижные фиксаторы: откидные или выдвижные, снабжающиеся при необходимости соответствующими приводами (пневматическими гидравлическими и др.). Для откидных фиксаторов отношение плеча заделки С (расстояние между отверстиями двойной вилки или двух вилок) к вылету D (расстояние между фиксирующим штырем и отверсти­ем узла) выбирается в пределах I/3...I/5. Камеры сечения рычага

фиксатора принимаются следующие: ширина b = (0,2...0,3)D; тол­щина m = (0,I...0.2)b

Для выдвижных фиксаторов максимальный вылет вала L_p <5d где диаметр вала d = (3...5)d₀, а d₀ - диаметр отверстия фиксируемого стыкового узла. Если необходимо значительно повысить жесткость фиксатора, применяют конструкцию со сдвоенными валами.

Стапельные плиты предназначены для фиксации фитингов иди узлов профилей разъема (уголков, гребенок). С целью повышения жесткости плиты снабжены сварным трубчатым каркасом. На практике плиты длиной до I м выполняются без каркаса. При этом их толщина выбирается в пределах 20... 25 мм при длине до 0,5 м и в пределах 30... 35 ми при длине 0,5...1 м.

Положение силовых механизмов фиксаторов определяется струк­турой базирующих и установочных элементов СП, а их номенклатура и количество зависят от жесткости собираемого агрегата.

Особое место в проектировании СП занимает вопрос о механиза­ции стапельных работ. Разрабатывается конструкция средств механи­зации закладки и выемки изделия из стапеля, перемещения стапельных плит, подъема рубильников. При необходимости в сборочное приспо­собление встраиваются сверлильно-зенковальные и клепальные голов­ки. Указанные средства механизации размещаются на каркасе стапеля. Варианты их компоновок приведены в работе [5]. Предусматриваются зоны размещения управляющих вентилей гидросистемы стапеля. Сами балки стапеля выносятся из зоны расположения агрегата для обеспе­чения свободы доступа к агрегату при сборке.

На чертеж приспособления наносятся нормализованные элементы каркаса (стойки, колонны, рамы, балки), размеры и количество кото­рых выбираются исходя из конструктивных соображений и расчета на жесткость.