1

Министерство образования и науки Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА - КАИ ______________________________________________________

Кафедра «Производство летательных аппаратов»

Дисциплина:

СБОРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ОСНАСТКА

Лабораторный практикум

(методические указания к лабораторным работам)

Составил: В.И.Халиулин

Казань 2014

2

Содержание лабораторного практикума

(темы лабораторных работ)

№1. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАПЕЛЯ (4 часа). стр. 3

№2. МОНТАЖ УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАПЕЛЯ НА ИН-СТРУМЕНТАЛЬНОМ СТЕНДЕ (4часа). стр. 17

№3. МОНТАЖ СТАПЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОЙ И ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМ (4 часа). стр. 25

№4. МЕТОДЫ СБОРКИ ПЛОСКИХ УЗЛОВ (5 часов). стр. 43

№5. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ СБОРОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕ-НИЙ И МЕТОДИКИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ (4 часа). стр. 55

3

МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАПЕЛЯ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Сборочные процессы и оснастка»

(продолжительность 4 часа)

Казань 2014

4

1. Цель работы.

Ознакомление с методами изготовления линейчатых базовых элементов

стапеля, а также приобретение практических навыков проектирования техпро-

цессов их изготовления.

Техническое оснащение: компьютерный класс, программное обеспече-

ние UNIGRAPHICS, плоттер, принтер, 3D модель собираемого объекта, плаз-

конструктор, частичный эталон поверхности, заготовка рубильника.

2. Задание на работу.

Изучить методы изготовления базовых элементов стапеля.

Разработать и прочертить 3D мат. модель рубильника или макетного эле-

мента в соответствии с заданным сечением собираемого объекта.

Ознакомиться с принципом работы плаз-конструктора (П/К).

Имитировать изготовление рабочей поверхности рубильника и координи-

рование положения отверстий с помощью П/К.

Разработать техпроцесс изготовления рубильника.

3. Краткие сведения о методах изготовления базовых элементов ста-пеля.

Наиболее распространенными и ответственными базовыми элементами

стапеля являются рубильники и макетные элементы (рис. 1). Их рабочий контур

(РК) определяет геометрию собираемого объекта в его определенном сечении:

рубильник задает наружный контур обшивки (НК), а макетный элемент – внут-

ренний контур (ВК). Таким образом, наиболее ответственным этапом является

изготовление рабочей поверхности. Кроме того, РК должен быть увязан с ося-

ми навески рубильников или макетных элементов. Это необходимо для того,

чтобы после установки рубильников на каркасе стапеля их рабочие контуры за-

давали наружную или внутреннюю поверхность обшивки собираемого объекта.

Распространены два метода решения этих задач. Они соответствуют двум

разным схемам увязки размеров: методом математического моделирования из-

делия и оснастки, а также плазово-шаблонным методом.

В первом случае по известной мат. модели изделия (ММИ) в заданном

сечении строится мат. модель рубильника. Затем она используется для изготов-

ления рубильника на СЧПУ.

5

Рис. 1 Рубильник – а; макетный элемент – б

Во втором случае методом зависимого переноса размеров с теоретическо-

го плаза изготавливается частичный эталон поверхности в заданном сечении.

Затем с ЧЭП с помощью плоского координатного оборудования – плаз-

кондуктора (ПК) с ЧЭП снимается слепок и увязывается с осями отверстий

навески. Рассмотрим эти методы.

3.1. Построение мат. модели базовых элементов.

Предполагается, что существует мат. модель собираемого объекта,

например панель конической формы, изображенная на рис. 2. Она состоит из

обшивки 1, стрингеров 2, шпангоутов 3, установленных в “n” сечениях. Базо-

вые элементы устанавливаются, как правило, в этих же сечениях. На рис. 2 б

показан рубильник 4, установленный в i-м сечении. Он обеспечивает базирова-

ние по наружному контуру обшивки. На рис. 2в показан макетный шпангоут 5 в

этом же сечении. Он обеспечивает базирование по внутреннему контуру об-

шивки.

6

Рис. 2 Определение координат осей навески базовых элементов: а – панель; б – положение рубильника в сечении панели; в – положение макетного шпангоута

Поскольку отверстия навески закоординировать относительно криволи-

нейного рабочего контура сложно, то и отверстия, и рабочий контур в мат. мо-

дели задаются относительно осей агрегата, XOYZ, или относительно осей при-

способления, если оно описано в собственных координатах.

Перед началом построения базового элемента задается его положение на

сборочной единице (СЕ).

7

Создание модели рубильника выполняется согласно следующим этапам

(рис. 3, 4).

Рис. 3 Построение модели рубильника: этапы 1-5

8

Этап 1 Построение плоскости рубильника. В месте расположения рубильника со-

здается плоскость.

Этап 2 По плоскости выполняется сечение внешней поверхности обшивки. Ре-

зультат – кривая сечения, служащая основой для создания внешнего контура

рубильника.

Этап 3 Задание точек навески рубильника. При выполнении этого этапа необхо-

димо руководствоваться следующими правилами:

точки задаются относительно системы координат(СК) ХОУ сборочной

единицы;

расстояние от осей СК сборочной единицы Х1, У1, У2 до точек навески

должно быть кратно 50 мм;

расстояние Н1, Н2 от ближайшей точки СЕ до точки навески должно

быть не менее 60 мм. Минимальное значение 60 мм определяет радиус скруг-

ления проушины установочных элементов (ушей или вилок) на которые кре-

пится рубильник.

При задании положения точек навески сначала определяют их приблизи-

тельное положение, затем корректирую его с учетом требований к шагу 50 мм.

Этап 4 Построение внешнего контура рубильника. Выполняется эквидистантой

относительно кривой сечения созданной на этапе 2. Величина эквидистанты В

зависит от расстояния между точками навески А.

При выборе величины B можно руководствоваться табл. 1. Таблица 1

Расстояние между соседними точками навески А, мм

Толщина ложемента h, мм

Ширина ложе-мента В, мм

менее 200 10, 15 30-50

от 200 до 500 15, 20 50-80

от 500 до 1000 20 80-150

от 1000 до 2000 20, 30 150-250

более 2000 30 более 250

9

Рис. 4 Построение модели рубильника: этапы 6-8

Ширина ложемента должна быть кратна 10 или 5 мм в порядке уменьше-

ния предпочтения.

10

Этап 5. Выполняется черновое построение контура рубильника. Радиус ушей

навески рубильника должен быть 30 мм (совпадает с радиусом скругления про-

ушины установочных элементов (ушей или вилок) на которые крепится ру-

бильник и задается соответствующим стандартом). Так как обводообразующая

поверхность рубильника имеет малку, то ее контур исключается из построения

и будет выполнен позже.

Этап 6. Окончательная обработка и подгонка кривых сечения рубильника.

Этап 7. Создание модели заготовки рубильника. Толщина рубильника определяется

исходя из табл. 1 и зависит от расстояния между точками навески рубильника.

Этап 8. Вырезка обводообразующей поверхности в заготовке рубильника, выпол-

нение отверстий навески 18Н9.

Процесс создания модели макетного шпангоута имеет некоторые отличия.

Макетный шпангоут выполним ножевого типа, т.е. касание обвода шпангоута и

обшивки будет происходить на узкой полосе, а не по всей ширине, как у ру-

бильника. Ножевые обводообразующие элементы проще в изготовлении, но не

во всех случаях удовлетворяют требованиям сборки.

Этап 1 и Этап 2 совпадает с соответствующими этапами моделирования

рубильника. Различие лишь в том, что на этапе 2 кривая сечения создается по

внутренней поверхности обшивки, а не по внешней.

Этап 3.

Задание точек навески макетного шпангоута. Необходимо руководство-

ваться теми же принципами, что и при создании рубильника.

Далее создается контур заготовки макетного шпангоута.

Этап 4

Создание заготовки макетного шпангоута. Выполняется на основе контура,

созданного на этапе 3. Ширина заготовки ложемента зависит от расстояний

между отверстиями для навески и выбирается из таблицы 1.

11

Рис. 5 Построение модели макетного шпангоута: этапы 3, 4

Этап 5.

Выполнение вырезов под стрингера. Так как макетный шпангоут контак-

тирует с внутренней поверхностью обшивки, то неизбежно возникают пересе-

чения со стрингерами. Для свободного прохождения стрингеров, в макетном

12

Рис. 6 Построение модели макетного шпангоута: этапы 5,6

13

шпангоуте необхо димо выполнить вырезы. Форма вырезов должна обеспечи-

вать свободную выемку панели хвостовой балки после сборки. Если игнориро-

вать это требование, то после сборки панели крайние стрингера образуют «за-

мок», делая выемку весьма затруднительной. Вырезы «съедают» часть полезно-

го контура макетного шпангоута, но с этим приходится мириться. Если вырезы

начинают занимать слишком много места, то изготавливаются дополнительные

съемные накладки устанавливаемые в районе вырезов.

На этом этапе так же выполняются отверстия для навески макетного шпан-

гоута 18Н9.

Этап 6.

Выполнение фаски на кромке макетного шпангоута. После этой операции

образуется рабочий контур макетного элемента. Рекомендуемая ширина рабо-

чего контура не более 5 мм, оптимально – 2мм.

3.2. Изготовление базовых элементов на плаз-кондукторе.

При использовании зависимых методов увязки рабочий контур (РК) по-

лучают методом слепка, а увязку отверстий - с помощью плаз-кондуктора. Сле-

дует выделить два варианта изготовления рубильников. При инструментально-

шаблонном методе рабочий контур воспроизводится как слепок с частичного

эталона поверхности (ЧЭП) на плаз-кондукторе. Здесь же производится увязка

отверстий навески рубильника по отношению к РК.

При эталонно-шаблонном методе отверстия навески могут быть закоор-

динированы приблизительно по отношению к будущему РК заготовки рубиль-

ника. Заготовки навешиваются на вилки стапеля, устанавливается монтажный

эталон поверхности. Между монтажным эталоном и заготовками рубильника

имеет место зазор. Он заполняется цементной массой. Таким образом, РК базо-

вых элементов получается слепком с эталона поверхности без использования

П/К.

3.2.1. Плаз-кондуктор.

Плаз-кондуктор – это плоская система координат, воплощенная в ме-

талле (рис. 7). Координата по оси OX реализуется продольными линейками 2,

14

Рис. 7 Плаз-кондуктор с установленным ЧЭП и заготовкой рубильника

в момент снятия слепка рабочего контура

OY –поперечными линейками 3. Вместо шкалы на линейках выполнены отвер-

стия с допуском на межосевое расстояние t=0,01 мм. Линейки установлены на

металлическом столе. Плаз-кондуктор предназначен для взаимного координи-

рования на плоскости различных объектов с высокой точностью. В частном

случае он используется для изготовления рабочего контура и увязки отверстий

базовых элементов стапеля: рубильников и макетных элементов.

3.2.2. Последовательность изготовления рубильника.

Для получения рабочего контура рубильника слепком с ЧЭП и увязки по

отношению к нему отверстий навески выполняется следующий комплекс опе-

раций (рис. 8).

На столе 1 П/К устанавливается ЧЭП. Это положение фиксируется шты-

рем через поперечные линейки, по базовым отверстиям БО. Базовые отверстия

имитируют оси XOY собираемого агрегата. Именно относительно них задается

15

рабочий контур рубильника и положение осей навески. Таким образом, увязка

осей навески относительно РК заменяется на их увязку относительно базовых

отверстий.

Рис. 8 Схема изготовления рубильника на плаз-кондукторе

Далее устанавливается заготовка рубильника 5 с зазором 7-10 мм по от-

ношению к ЧЭП. Зазор заполняется цементной массой. После выдержки

наружный цементный контур является рабочим контуром базового элемента.

В соответствии с заливочным чертежом (рис. 8) устанавливаются попе-

речные линейки 9 и 10 так, чтобы можно было выдержать размеры XА, YА, XБ,

YБ.

В отверстия на заготовке рубильника устанавливаются втулки. Через от-

верстия А и Б в линейках их положение фиксируется штырями 7. Зазор между

втулками и заготовкой рубильника заливается цементной массой. После отвер-

ждения цемента и контрольных операций рубильник извлекается из П/К и гото-

вится к установке на вилках стапеля.

16

4. Порядок выполнения работы.

Ознакомиться с конструкцией базовых элементов сборочного приспособ-

ления и схемой увязки их рабочей поверхности с отверстиями навески на бал-

ках стапеля.

Изучить методы изготовления базовых элементов стапеля в виде рубиль-

ников и макетных элементов.

Ознакомиться с методикой разработки математической модели рубиль-

ника или макетного элемента, исходя из геометрической модели собираемого

объекта и конструкции стапеля.

5. Содержание отчета

Математическая модель рубильника или макетного элемента в виде 3D

CAD модели и чертежа с размерами в соответствии с номером сечения по

шпангоуту;

Схематическое изображение плаз-кондуктора с ЧЭП и рубильником с

простановкой размеров, позиционирующих отверстия навески;

Технологический процесс изготовления рубильника на плаз-кондукторе;

6. Контрольные вопросы

6.1. Назначение рубильника и макетного элемента, различие между ними.

6.2. Основные методы изготовления базовых элементов.

6.3. Методика изготовления рубильника при использовании 3D CAD мо-

дели собираемого объекта.

6.4. Последовательность построения 3D CAD модели рубильника в за-

данном сечении.

6.5. Методика изготовления рубильников при инструментально-

шаблонном методе увязки размеров.

6.6. Плаз-кондуктор – устройство и назначение.

6.7. Процесс получения рабочего контура.

6.8. Назначение базовых отверстий на ЧЭП.

6.9. Процесс увязки отверстий навески по рабочему контуру на П/К.

17

МОНТАЖ УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАПЕЛЯ НА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ СТЕНДЕ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Сборочные процессы и оснастка»

(продолжительность 4 часа)

Казань 2014

18

1. Цель работы.

Ознакомление с методом взаимного координирования деталей и узлов в

пространстве с помощью инструментального стенда. Приобретение практиче-

ских навыков монтажа установочных элементов (вилок) на балках стапеля.

Техническое оснащение: инструментальный стенд, набор дистанцион-

ных калибров, набор вилок для навески рубильников, чертеж с координатами

установленных вилок.

2. Задание на работу

Ознакомиться с назначением установочных элементов, а также с черте-

жом их расположения по координатам осей балки.

Изучить назначение, конструкцию и устройство инструментального стенда.

Изучить технологический процесс координирования отверстий вилок и

их установку в стаканах балки.

Освоить набор нужной дистанции между вилками с помощью дистанци-

онных калибров.

Получить практические навыки работы на п/ с, установив одну-две пары

вилок по размерам, заданным на чертеже.

3. Краткие сведения о методике координирования и монтажа уста-новочных элементов

Координирование положения отверстий установочных элементов

стапеля.

Базовые элементы сборочных приспособлений изготавливаются с высо-

кой точностью, в тоже время каркас стапеля изготавливается весьма грубо. Для

того чтобы базовые элементы приняли правильное положение, т.е. их рабочие

контуры совпадали с поверхностью обшивки собираемого изделия, их оси

навески должны быть закоординированы в пространстве очень точно.

Чтобы установить связь между отверстиями навески базовых элементов и

каркасом, необходимо ввести дополнительные детали, которые бы явились

компенсаторами неточности изготовления каркаса и позволяли при монтаже

19

регулировать положение рубильников и макетных элементов (МЭ). Чаще всего

в качестве таких деталей-компенсаторов используют вилки (рис. 1).

На проушину вилки 3 навешивается рубильник, а хвостовик вилки с

большим зазором входит в стакан 2. Этот зазор позволяет изменить положение

вилки при ее точном позиционировании в пространстве.

После координирования отверстий вилок в нужном положении зазор

между хвостовиком и стаканом заливается цементной массой.

Положение вилок регламентируется чертежом, на котором изображена

балка со всеми вилками. Одна из вилок берется за начало отсчета размеров рас-

положения всех остальных вилок. Начало координат располагается на оси от-

верстия и боковой поверхности проушины.

Положение отверстий всех остальных вилок задается размерами xi, yi, zi,

где i – номер вилки, как показано на рис. 2.

Задача установки вилок решается с помощью инструментального стенда.

Рис. 1 Элементы СП: 1 – балка, 2 –

стакан; 3 – вилка; 4 – спецмасса; 5 –

отверстие для навески рубильника; 6 -

рубильник

20

Рис.2 Координирование положения отверстий вилок

Описание инструментального стенда.

Инструментальный стенд (ИС) – это трехмерная система координат, во-

площенная в металле. Он предназначен для координирования в пространстве

деталей и узлов различных изделий с высокой точностью. В частном случае ИС

применяется для установки вилок в блоках стапеля. Несмотря на развитие дру-

гих методов координирования в пространстве, например, лазерных, инструмен-

тальный стенд является основным средством позиционирования объектов в

пространстве. Он является принадлежностью любого авиационного предприя-

тия. Точность выполняемых работ 0,05-0,1 мм.

ИС (рис. 3) состоит из станины 1, продольного перемещающегося стола 2,

портала 3, системы координатных линеек 4, 5. Координатные линейки распо-

ложены по трем взаимно перпендикулярным плоскостям следующим образом:

одна линейка прикреплена к столу стенда 2, две линейки прикреплены к верти-

кальным стойкам портала 4, две поперечные подвижные линейки 5 закрепля-

21

ются в процессе работы на вертикальных линейках портала. Для определения

заданных размеров (координат) на линейках имеются фиксирующие отверстия

с шагом 200±0,01 для вертикальных и поперечных линеек. При помощи этих

отверстий можно установить любой размер, кратный 50 мм. Размер не кратный

50 мм определяется при помощи дистанционных калибров (рис. 4).

Рис. 3 Инструментальный стенд

Рис. 4 Дистанционный калибр

22

Перемещение стола осуществляется мотором с кнопочным управлением

на щите 10 или вручную штурвалом 9, в крайних положениях стола мотор ав-

томатически отключается концевыми выключателями 11.

Перемещение поперечных линеек 5 производится подъемным устройством с

противовесом.

Для выполнения монтажных работ ИС имеет специальную оснастку: фи-

тинги переходные; переходники к фитингам; калибры дистанционные постоян-

ные; упор дистанционный; калибр дистанционный регулируемый; плиты ка-

либрованные; плиты выравнивающие.

Порядок монтажа вилок на инструментальном стенде.

Процесс монтажа вилок начинается с установки портала ИС в крайнее ле-

вое положение. Затем на стол устанавливается балка. Необходимо обеспечить

угол наклона балки согласно чертежу (рис. 2).

Первая пара стаканов (А на рис. 2) при этом должна находиться под попереч-

ной линейкой ИС.

На поперечной линейке над первой парой стаканов с дистанцией zA (рис.

2) устанавливается первая пара вилок А. Поперечная линейка опускается до тех

пор, пока хвостовики вилок полностью не войдут в стаканы.

Зазор между хвостовиками и стаканами заливается цементной массой.

После отверждения цемента вилки отсоединяются от поперечной линейки.

Теперь одна из вилок (ось отверстия и боковая грань) принимается за

начало отсчета всех размеров, определяющих положение других вилок на черте-

же.

Для установки второй пары вилок (Б на рис. 2) их навешивают на попе-

речную линейку. Портал перемещают вправо на дистанцию xБ и фиксируют

штырем его положение. Отсчет ведется по продольной линейке, ИС.

Затем поперечную линейку опускают с таким расчетом, чтобы между по-

ложением ее на первом и втором этапах было расстояние yБ. Положение попе-

речной линейки фиксируют штырем через отверстие на вертикальной линейке,

23

на которой и осуществляется отсчет размера yБ. Хвостовики второй пары вилок

также фиксируются цементом.

Подобная процедура продолжается в цикле для всех вилок.

Если отверстия вилок не лежат в одних вертикальных плоскостях, то по-

ложение их в направлении оси z определяется по поперечной линейке.

4. Порядок выполнения работы.

Ознакомиться с чертежом, координирующим положение вилок.

Ознакомиться с устройством инструментального стенда и принципом

монтажа вилок с его помощью.

Установить портал в крайнее левое положение и зафиксировать его шты-

рем на продольной линейке.

Навесить на поперечную линейку первую пару вилок, выдержав между

ними расстояние по координате z.

Установить балку на стол ИС. Обеспечить угол ее наклона по чертежу.

Переместить вдоль стола так, чтобы оси первой пары стаканов приблизительно

совпали с осями хвостовиков вилок.

Опустить поперечную линейку с вилками.

Имитировать заливку хвостовиков вилок.

Переместить портал, выдержав дистанцию, соответствующую расстоя-

нию xБ на чертеже (рис. 2).

Опустить поперечную линейку так, чтобы был выдержан размер yБ по

чертежу. Имитировать заливку хвостовиков.

Написать в отчете техпроцесс монтажа вилок.

5. Содержание отчета.

Эскиз балки с простановкой координат отверстий и боковин вилок в со-

ответствии с вариантом задания.

Расчет дистанционных калибров в соответствии с заданием на дистанции

между вилками, не кратными 50 и 200 мм.

24

Техпроцесс монтажа вилок в соответствии с заданием на координаты их

положения.

6. Контрольные вопросы.

Назначение и принцип действия ИС.

Конструкция ИС.

Достижимая точность позиционирования на ИС.

Порядок настройки ИС к работе.

Расчет координат настройки с помощью дистанционных калибров.

Основные источники погрешности при монтаже вилок.

Техпроцесс монтажа вилок.

Сущность установочных элементов стапеля в виде вилок – их функция.

25

МОНТАЖ СТАПЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОЙ И ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Сборочные процессы и оснастка»

(продолжительность 4 часа)

Казань 2014

26

1. Цель работы.

Ознакомление с методами монтажа стапелей с помощью лазерной и оп-

тической систем. Приобретение практических навыков работы с оптическими и

лазерными средствами позиционирования элементов приспособлений в про-

странстве.

Техническое оснащение: лазерная координатная система С-500, в ком-

плекте приборов и оснащения, оптическая система на базе нивелира и теодоли-

та, чертежи, определяющие позиционирование верхней и нижней балок.

2. Задание на работу.

Ознакомиться с комплектацией, назначением, возможностями и принци-

пами действия:

- лазерной системы С-500;

- оптической системы.

Ознакомиться с чертежом, определяющим позиционирование верхней и

нижней балок.

Ознакомиться с методикой монтажа балок с помощью лазерной и оптиче-

ской систем.

Произвести монтаж стапеля с помощью лазерной системы С-500.

Произвести монтаж с помощью оптической системы.

3. Краткие сведения о системах С-500 и оптической системе коорди-нирования.

Описание состава и принципа действия С-500.

В основе лазерных координатно-монтажных измерительных систем ле-

жит малое расхождение лазерного луча на значительных расстояниях. Благода-

ря этому разница диаметров лазерного луча у излучателя и у мишени находится

в пределах допуска, достаточного для монтажа стапелей.

Для реализации данной технологии используется координатно-

монтажная система С-500. Основными компонентами системы являются источ-

ник лазерного луча, набор мишеней и интерферометр для измерения дистанции.

Источник излучения устанавливается в базовой точке, а мишень в точке

контроля (рис.1, а). Луч лазера, вышедший из источника, в поперечном сечении

представляет собой ряд концентрических окружностей, расположенных с очень

27

маленьким интервалом друг от друга (рис.1, б). Мишень имеет перекрестие

(рис.1, в). По положению луча относительно перекрестия мишени можно су-

дить о смещении центра мишени относительно оси луча и соответственно о по-

ложении контролируемой точки относительно базовой (рис.1, г-и).

Лазерные системы используют для монтажа крупногабаритных стапелей,

не помещающихся целиком в инструментальный стенд (рис.2). Подобные ста-

пеля разделяют на части, которые монтируются по отдельности на инструмен-

тальном стенде. Затем эти части соединяют между собой. На этом этапе ис-

пользуется лазерная координатно-монтажная система.

Рассматриваемый стапель (рис.2, 3) состоит из двух порталов и четырех ба-

лок. Соединение балок с порталами осуществляется посредством цементной по-

душки (рис. 2, б). После монтажа стапеля рубильники навешиваются на уши балок.

Каждый портал имеет репера и площадки для монтажа балок (рис. 4). Ре-

пера смонтированы с высокой точностью на инструментальном стенде и служат

базой для дальнейшего монтажа стапеля. Расстояния между отверстиями репе-

ров кратны 50мм. Данный шаг выбран для облегчения всего процесса монтажа

и является стандартизованным.

Балки стапеля (рис. 5) состоят из вилок, залитых карбинольным цементом

в стаканы. Установка вилок производится на инструментальном стенде с боль-

шой точностью согласно чертежу. Все отверстия вилок лежат на одной оси. Та-

ким образом, для правильной установки вилок балки в пространстве достаточно

правильно задать положение первой и последней вилки.

На первом этапе производится монтаж порталов стапеля (рис. 6). Два ис-

точника лазерного излучения устанавливают в отверстия диагональных реперов

первого портала. В соответствующие отверстия реперов второго портала уста-

навливаются мишени. Затем производят регулировку положения второго пор-

тала путем его перемещения относительно первого портала до совмещения

окружностей лазерного луча и перекрестия мишени (рис. 1). Регулировку по-

ложения портала выполняют с помощью регулировочных болтов в основании.

Затем производят проверку положения порталов, установив лазерные излучате-

ли и мишени в противоположные диагональные точки (отверстия реперов пор-

талов).

28

29

30

31

32

33

34

После установки порталов в требуемое положение производят цементную

подливку между полом и основанием портала. Цементная подливка (подушка)

после застывания позволяет сохранить заданное положение портала.

Далее порталы крепят анкерными болтами к полу цеха. Допуск на расстоя-

ние между порталами не имеет большого значения, так как он не влияет на

настройки стапеля.

На следующем этапе монтируют балки стапеля. При монтаже используют-

ся монтажные плаз-кондукторные линейки. Они имеют отверстия 18H9 вы-

полненные с шагом 50±0,05 мм. Линейки необходимы для установки излучате-

ля в требуемое положение, так как положение реперов, как правило, не совпа-

дает с положением проверяемых точек (вилок балок).

Линейки навешиваются на реперы смонтированных порталов (рис.7) и

фиксируются штырями. В соответствующее отверстие монтажной линейки

вставляется источник лазерного излучения.

Далее устанавливают балку на опорные площадки порталов и производят

предварительную грубую регулировку ее положения. Положение балки уста-

навливают таким образом, чтобы луч лазера проходил (простреливал) сквозь

все отверстия вилок.

В отверстия крайних вилок балки устанавливают мишени. Затем произво-

дят регулировку положения балки с помощью регулировочных винтов на опор-

ной площадке. Регулировку продолжают до тех пор, пока центр окружностей

луча не совпадет с центром перекрестия мишени (рис.1 г).

При использовании одного излучателя необходимо мишень в процессе

настройки ставить сначала в одну крайнюю вилку, затем в другую, так как

ближняя мишень будет перекрывать луч лазера. Этот процесс повторяется до

тех пор, пока не будет найдено требуемое положение балки.

Если использовать два источника излучения, установленные с противополож-

ных сторон (один на линейке первого портала, другой на линейке второго), то

можно одновременно установить две мишени в крайние вилки. Это ускорит

процесс монтажа, так как нет необходимости переставлять мишени.

35

36

37

38

После установки балки в требуемое положение, производится подливка

цемента между поверхностью балки и опорной площадкой. Для исключения

смещения балки, ее притягивают к опорной площадке струбциной. После схва-

тывания и затвердевания цемента регулировочные винты снимают и сверлят

крепежные отверстия в опорной площадке и стенке балки. В эти отверстия

вставляют болты, которые соединяют балку с опорной площадкой портала.

Таким образом, последовательно производится монтаж всех балок при-

способления (рис. 7, 8). По дистанции в продольном направлении балки вы-

ставляются друг относительно друга с помощью интерферометра.

Лазерная координатно-монтажная система типа С-500 позволяет не толь-

ко монтировать каркас приспособления, но и проверять положение рубильни-

ков относительно базовых осей (рис. 9). Для этих целей на реперы приспособ-

ления навешиваются монтажные линейки с излучателями. В базовые отверстия

рубильников вставляют мишени. Лазерные лучи излучателей попадают на ми-

шени.

По положению окружностей луча относительно перекрестия мишени

(рис. 1г-и) судят о смещении рубильника относительно базовых осей. Таким

образом, поочередно проверяется положение всех рубильников.

Описание состава и принципа действия оптической системы.

Основу оптической лабораторной системы составляют нивелир и теодо-

лит, а также система линеек для определения положения характерных точек ба-

лок стапеля.

Нивелир - оптический прибор, позволяющий определить превышение то-

чек в пространстве одной над другой. Все, что попадает в перекрестие окуляра

нивелира, находится в одной горизонтальной плоскости.

Теодолит – оптический прибор, позволяющий определить отклонение то-

чек в пространстве от вертикальной плоскости.

Все, что попадает в перекрестие окуляра теодолита, находится в одной

вертикальной плоскости.

Чертеж монтажа стапеля (при использовании оптической системы).

39

На верхней и нижней балке вилки заранее установлены в соответствии с

чертежом стапеля. Таким образом, для правильной установки вилок в про-

странстве достаточно закоординировать первую и последнюю пару вилок верх-

ней балки и соответственно крайние пары нижней балки.

Последовательность монтажа верхней балки.

На чертеже стапеля (рис. 10) указано превышение отверстий а, а’, равное

ha, и превышение отверстий a над отверстием b (hb).

Рис. 10 Схема монтажа верхней балки стапеля с помощью нивелира

Для того чтобы реализовать эти превышения используют теодолит 10 и

нивелировочные линейки 7, 8, 9.

Эти линейки навешиваются на вилки а, а’, b. Специалист, монтирующий

стапель, снимает отсчет на этих линейках, наблюдая их в окуляр нивелира. По-

скольку все, что он видит в перекрестии, находится в горизонтальной плоско-

сти, то, вычитая значение на шкалах линеек, можно определить превышение

отверстий одно над другим.

Значение превышения сравнивают с данными чертежа. Если имеет место

рассогласование, то положение балки регулируют специальными винтами до

тех пор, пока значения превышений, полученных замером, не совпадут с задан-

ными.

После этого балку жестко фиксируют.

40

Монтаж нижней балки.

Для монтажа нижней балки 3 используются монтажные плиты 11. Они

представляют собой жесткие пластины с отверстиями. Положение отверстий в

плитах точно соответствует их положению на чертеже (рис. 11).

Рис. 11 Схема монтажа нижней балки с помощью монтажных плит

Две плиты навешиваются на крайние вилки верхней балки. Затем к ним

подводится нижняя балка. Ее крайние вилки фиксируются штырями по мон-

тажным плитам. Положение балки теперь соответствует заданному чертежом.

Для проверки вертикальности монтажных плит используется теодолит.

Он устанавливается в плоскости монтажной плиты. На плиту в верхней и

нижней частях устанавливается реперная стойка. Если отсчет на верхней и

нижней реперных стойках совпадает, то монтажные плиты стоят вертикально.

После монтажа балок устанавливают рубильник, фиксируя их штырями

по вилкам.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. При монтаже с помощью лазерной системы С-500:

– навесить монтажную линейку на реперы портала стапеля;

– установить излучатель в отверстие линейки;

– установить на опорные площадки первого и второго портала стапеля

верхнюю балку;

41

– включить лазерный излучатель;

– произвести предварительную регулировку положения балки;

– установить в отверстие ближайшей к излучателю вилки мишень;

– убедиться, что лазерный луч попадает на мишень;

– отрегулировать регулировочными винтами положение балки так, что-

бы луч лазера попадал в центр мишени;

– установить в отверстие дальней к излучателю вилки мишень;

– отрегулировать регулировочными винтами положение балки так, что-

бы луч лазера попадал в центр мишени;

– переставить мишень в отверстие ближней вилки и повторить регули-

ровочные операции;

– переставить мишень в отверстие дальней вилки и повторить регулиро-

вочные операции;

– зафиксировать балку путем поджатия струбциной к опорной площадке;

– аналогичным образом произвести монтаж нижней балки.

4.2 При монтаже с помощью оптической системы:

– отгоризонтировать нивелир и установить на расстоянии 5-7 метров от

стапеля;

– установить грубо верхнюю и нижнюю балки с возможностью их регу-

лировки по крену и углу наклона;

– навесить линейки на вилки а, а’, b.

– снять отсчет на линейках и сопоставить с чертежом;

– регулировать положение верхней балки до тех пор, пока отсчет не

совпадет с данными чертежа;

– имитировать жесткую фиксацию верхней балки;

– навесить на крайние пары вилок верхние балки монтажные плиты;

– установить по нижним отверстиям монтажных плит нижнюю балку;

– проверить вертикальность монтажных плит с помощью теодолита и

реперных стоек;

– имитировать жесткую фиксацию нижней балки;

42

– снять монтажные плиты.

5. Содержание отчета.

5.1. Эскиз схемы монтажа с помощью лазерной координатно-монтажной

измерительной системы С-500.

5.2. Технологический процесс монтажа верхней и нижней балки стапеля с

использованием системы С-500.

5.3. Сравнительный анализ оптического и лазерного методов.

6. Контрольные вопросы.

6.1 Какое свойство лазерного луча используется в лазерных координатно-

монтажных системах?

6.2 С какой целью конструкцию стапеля делают из нескольких частей?

6.3 Для какой цели используется цементная подливка?

6.4 С какой целью расстояние между реперами стапеля, установленны-

ми на портале, кратно 50 мм?

6.5 Функциональное назначение реперов.

6.6 Для чего используют монтажные линейки при монтаже лазерной си-

стемой С-500?

6.7 Каким образом проверяют положение рубильников лазерной системой

С-500?

6.8 Что такое нивелир и теодолит и чем они отличаются?

6.9 Чем отличается монтажная линейка, используемая при монтаже ла-

зерной системой, от монтажной линейки, используемой при монтаже оптиче-

ским методом?

6.10 Для какой цели используется плита при монтаже оптическим способом?

6.11 Каким образом монтируются вилки в балках?

6.12 Для каких целей используются линейки при монтаже оптическим

способом?

43

МЕТОДЫ СБОРКИ ПЛОСКИХ УЗЛОВ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Сборочные процессы и оснастка»

(продолжительность 5 часов)

Казань 2014

44

1. Цель работы.

Ознакомление с методами сборки плоских узлов в универсальном сбо-

рочном приспособлении и по сборочным отверстиям. Приобретение практиче-

ских навыков сборки и настройки приспособления.

Техническое оснащение: Универсальное сборочное приспособление

(УСП), комплект деталей хвостика нервюры, комплект детали нервюры со сбо-

рочными отверстиями, комплект шаблонов для увязки сборочных отверстий,

чертежи хвостика нервюры, инструкция по настройке фиксаторов УСП, шаблон

монтажно-фиксирующий для настройки УСП.

2. Задание на работу.

2.1 Изучить конструкцию универсального сборочного приспособления и

методику его настройки.

2.2 Настроить УСП для сборки хвостика нервюры.

2.3 Провести сборку нервюры.

2.4 Изучить методику сборки плоского узла по сборочным отверстиям

(СО).

2.5 Собрать хвостик нервюры по СО.

2.6 Ознакомиться с методикой расчета погрешности собираемого узла.

2.7 Провести расчет точности контура хвостика нервюры после сборки по

СО и в УСП.

2.8 Разработать технологию сборки плоского узла по СО и в УСП.

3. Краткие сведения о методах сборки плоских узлов в УСП и по СО.

3.1 Сведения о плоских узлах.

К плоским узлам относятся: шпангоуты, лонжероны, нервюры, перего-

родки и т.п. (рис. 1). Конструктивно-технологической особенностью является

наличие однотипных деталей: поясов - 1, стенок - 2, стоек – 3, иногда узлов

стыка – 4, которые располагаются в одной плоскости. Контакт плоских узлов с

внутренней поверхностью обшивки может быть непосредственным или через

компенсаторы.

45

Рис. 1 Схематическое изображение плоских узлов: а – шпангоут; б – лонжерон; в – нервюра

Рис. 2 Соединение плоских узлов обшивкой

Для сборки шпангоутов, лонжеронов, нервюр используются схожие по

принципу технология и оснастка.

Можно выделить два метода сборки таких узлов:

1) по сборочным отверстиям;

2) в приспособлении.

46

3.2 Сборки по сборочным отверстиям.

Данный метод реализуется путем совмещения отверстий, расположенных в

паре конструктивно связанных деталей, из которых одна используется в каче-

стве основной (базовой). Таким образом, в качестве баз используются специ-

альные отверстия, которые получили название сборочных. Сборочные отвер-

стия в соединяемых деталях закоординированы относительно осей узла. Их из-

готовление осуществляется с помощью специальной оснастки шаблонов обрез-

ки и кондукторов (ШОК).

В качестве примера на рис. 3 изображен плоский узел типа нервюры. Поя-

са 1 и стойки 2 базируются по СО на стенку 3 и фиксируются с помощью тех-

нологических болтов 4.

Если размерную цепь построить в сечении по АА, проходящем через сбо-

рочные отверстия, то уравнение размерной цепи будет иметь вид

БДКСО.КСО.БСЕ LLLL , (6.4)

где СО.БL и СО.КL размеры, характеризующие точность увязки положения сбо-

рочных отверстий в стенке (базовой детали) относительно осей сборочной едини-

цы и для пояса (детали, входящей на контур) относительно наружного контура;

БДКL характеризует точность базирования детали каркаса, определяется

смещением осей отверстий в стенке и поясе за счет зазоров между технологи-

ческим болтом и этими отверстиями.

В гипотетическом случае, если представить, что отверстия расположены

бесконечно близко друг к другу, то размер сборочной единицы определился бы,

очевидно, формулой (6.4). В реальных же условиях, когда СО выполнены с ка-

кой-то дистанцией oS , в промежутках между отверстиями появится отклонение

действительного контура D от номинального N на величину ДКL . Таким обра-

зом, для сечения, отстоящего от сборочных отверстий, в правой части формулы

(6.4) добавится слагаемое ДКL . Оно, по существу, характеризует точность вы-

полнения деталей, выходящих на контур (пояс в нашем случае) и зависит, к то-

му же, от густоты расположения сборочных отверстий.

Учитывая сказанное, уравнение погрешностей можно записать

ДКБДКСО.КСО.БСЕ , (6.5)

где СЕ погрешность сборочной единицы;

СО.Б погрешность увязки СО стенки относительно осей узла;

47

СО.К погрешность увязки СО в поясе относительно его наружного контура;

БДК погрешность базирования по сборочным отверстиям;

ДК погрешность изготовления детали, выходящей на контур (в нашем

случае пояса) на участке между сборочными отверстиями.

Рис. 3 Сборка по сборочным отверстиям

48

Сборка по сборочным отверстиям не дает высокой точности ( СЕ =1,52 мм),

так как погрешность увязки СО СЕ и СО.К величины весьма большие. Особен-

но сложно произвести увязку отверстий на криволинейных поверхностях. По-

этому данный метод нашел применение, в основном, для сборки плоских узлов.

3.3 Сборка узла в специальном приспособлении.

Специальное приспособление предназначается для сборки узлов только

одной конструкции. На рис. 4 схематично показан стапель для сборки лонже-

рона.

Рис. 4 Схема стапеля для сборки лонжерона

49

Схема сборки плоского узла в приспособлении

– На первом этапе по шаблону приспособления, или монтажно-фикси-

рующему шаблону (ШМФ) настраиваются фиксаторы приспособления 7, а так

же калибры стыковых узлов приспособления – 5.

Рис. 5 Настройка фиксаторов приспособления

Шаблон монтажно-фиксирующий представляет собой металлический

лист выполненный по контуру ШК.

– Устанавливаются пояса лонжеронов 1 на опорные поверхности фикса-

торов 6.

– Устанавливаются узлы навески 4 с базой на калибры разъема 5.

– Устанавливается стенка 2 по КФО в упоре 12 и фиксатором 6.

– Пояса и стенка фиксируются откидными зажимами 10 и штырями 13.

– Стойки 3 устанавливаются по с. о. и фиксируются штырями.

– Стенка соединяется со стойками и поясами заклепками приблизитель-

но 30% от общего их числа.

– Узлы навески – болтами с поясами.

– Лонжерон удаляется из приспособления, и вне стапеля сверлят и кле-

пают оставшиеся 70% заклепок.

Все плоские узлы собираются приблизительно по такой же схеме. Отли-

чаются в основном несущие схемы приспособлений – вертикальная рама, гори-

зонтальная или поворотная рама.

Фиксаторы, в зависимости от формы поясов и стенки также бывают раз-

ной конструкции. В частности, в специализированном сборочном приспособле-

нии, за счет переналаживаемых фиксаторов можно собирать целую группу ти-

повых узлов. Например, нервюр крыла или шпангоутов.

50

Специальные приспособления используются в серийном производстве

или в случае, когда плоский узел очень сложный и требует реализации сложной

схемы базирования.

3.4 Сборка в универсальном сборочном приспособлении.

При единичном или мелкосерийном производстве проектировать и изготав-

ливать специальное приспособление не целесообразно. Для сборки используют

универсальные сборочные приспособления (УСП). Они позволяют собирать опре-

деленную номенклатуру узлов, которые имеют однотипную конструкцию.

Основой УСП является набор универсальных фиксаторов, которые могут

перенастраиваться для базирования и фиксации положения различных деталей,

входящих в собираемый узел.

В свою очередь фиксаторы устанавливаются на плоском жестком столе, по

поверхности которого выполнены пазы. Благодаря пазам фиксаторы могут зани-

мать различное положение в соответствии с контуром собираемого изделия.

На рис. 6 изображено УСП с установленным монтажно-фиксирующим шаб-

лоном приспособления. На рис. 7 показано это же приспособление в момент фик-

сации деталей хвостика нервюры. На рис. 8 изображен универсальный фиксатор.

Рис. 6 Монтаж фиксаторов по шаблону приспособления

51

Он позволяет настраивать опору в виде регулируемой пятки на заданную высоту, а

также устанавливать угол опоры для полки пояса нервюры на заданную малку.

Рис. 7 Хвостик нервюры в УСП перед выемкой

Рис. 8 Универсальный фиксатор для УСП.

52

При сборке узла в приспособлении (рис. 9) его форма определяется фик-

саторами приспособления 3, к которым прижимаются детали 1, выходящие на

контур (пояса), а затем соединяются с внутренними деталями (стенка 1 на рис. 9).

Рис.9 Сборка плоского узла в приспособлении

Рассматривая размерную цепь, построенную в сечении узла, получим

уравнение

Lсе = Lп – Lбдк + Lдк , (3.10)

где Lп – размер приспособления;

Lбдк – величина зазора между поясом узла фиксатором приспособления,

характеризующая погрешность базирования;

Lдк – отклонение наружного контура узла от контура приспособления в

промежутках между фиксаторами за счет неточности изготовления поясов.

Погрешность узла определится формулой:

δсе = δп + δбдк + δдк , (3.11)

в которой погрешность приспособления δп находится из рассмотрения его схе-

мы увязки:

Рис. 10 Схема увязки

53

Погрешность базирования δбдк берется из статистики. Погрешность изго-

товления детали, выходящей на контур, с учетом количества фиксаторов δдк

определяется, как и при сборке по СО (см. схему увязки рис. 10 и коэффициент

k).

4. Порядок выполнения работы.

Настройка приспособления

4.1 Изучить методику сборки по СО и в УСП.

4.2 Изучить конструкцию УСП и правила настройки фиксаторов по ин-

струкции.

4.3 Настроить фиксаторы на заданную малку в каждом указанном сече-

нии на шаблоне приспособления (ШП).

4.4 Установить пяточные опоры под базовые отверстия.

4.5 Установить шаблон приспособления на опоры и зафиксировать его

положение штырями по базовым отверстиям.

4.6 Прижать фиксаторы к ШП в местах указаний размера малки и закре-

пить в пазах стола болтами.

4.7 Установить опоры под фатинг, прижав их к ШП.

4.8 Удалить ШП.

Сборка хвостика нервюры в УСП

4.9 Установить стенку нервюры в УСП с базой на две опоры с БО и опо-

ры фиксаторов, зафиксировать штырями по БО.

4.10 Установить верхний и нижний пояса с базой на стенку нервюры и

боковые упоры фиксаторов; зажать винтовыми прижимами.

4.11 Установить фитинг с базой на стенку и торцевые упоры. Зафиксиро-

вать прижимами фиксаторов.

4.12 Имитировать сверление отверстий под заклепки по НО в поясах.

4.13 Имитировать клепку поясов и фитинга к стенке.

4.14 Извлечь нервюру.

54

Сборка нервюры по сборочным отверстиям

4.15 Соединить пояса и фитинг со стенкой быстросъемными фиксатора-

ми.

4.16 Имитировать сверление отверстий и постановку заклепок.

4.17 Расфиксировать быстросъемные фиксаторы.

4.18 Произвести расчет точности нервюры при сборке по СО и в УСП,

пользуясь методикой, изложенной в параграфе 3. Проанализировать результа-

ты расчетов.

4.19 Составить техпроцесс сборки нервюры по СО и в УСП.

4.20 Заполнить отчет.

5. Содержание отчета.

5.1 Схема базирования для сборки нервюры по СО и в УСП.

5.2 Расчет погрешности сборки по СО и в УСП, анализ результатов рас-

четов.

5.3 Технологический процесс сборки нервюры в УСП.

5.4 Технологический процесс сборки нервюры по СО.

6. Контрольные вопросы.

6.1 Общие конструктивно-технологические особенности плоских узлов

летательных аппаратов.

6.2 Существующие методы сборки плоских узлов.

6.3 Содержание и характеристика сборки по СО.

6.4 Размерная цепь для определения точности сборки по СО.

6.5 Метод сборки в УСП – общая характеристика.

6.6 Конструкция и возможности УСП.

6.7 Конструкция фиксатора УСП.

6.8 Размерная цепь для расчета точности сборки в УСП.

6.9 Сравнительная характеристика сборки в УСП и по СО.

6.10 Отличительные особенности сборки в специальном приспособлении.

55

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ СБОРОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И МЕТОДИКИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Сборочные процессы и оснастка»

(продолжительность 4 часа)

Казань 2014

56

1. 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,

2. Содержание работы.

2.1. Назначение сборочных приспособлений, их структура и основные требования к ним

Сборочное приспособление – устройство, обеспечивающее определенное

взаимное расположение, фиксацию и соединение деталей и сборочных единиц

(панелей, узлов, секций, отсеков) самолета с заданной точностью.

Положение нежестких собираемых элементов конструкции самолета

фиксируется элементами сборочного приспособления относительно его осей,

увязанных с аэродинамическим контуром, разъемами и осями сборочной еди-

ницы. После фиксации устанавливаемых элементов в приспособлении они со-

единяются друг с другом технологическими или указанными в чертеже соеди-

нительными элементами (заклепками, болтами и т.д.), образуя жесткую сбо-

рочную единицу. Таким образом, сборочное приспособление позволяет:

1) собрать из нежестких элементов конструкции жесткую сборочную

единицу самолета с заданной точностью и с учетом конструктивно-техноло-

гических требований к ним;

2) обеспечить взаимозаменяемость сборочных единиц как по контуру, так

и частично по разъемам;

3) повысить производительность труда на сборочных работах.

В общем виде конструкция сборочного приспособления (рис. 2.1) включает в

себя пять систем: 1) базовую (фиксирующую) – БЭС; 2) несущую (каркас) –

НЭС; 3) установочную – УЭС; 4) зажимную и стопорную – ЭСЭС; 5) вспомо-

гательную – ВЭС.

57

Рис. 2.1. К

онструкция сборочного приспособления

58

Фиксирующие элементы сборочных приспособлений непосредственно соприка-

саются с базами: точками (фиксатор точки), плоскостями (плита разъема) и аэроди-

намическими или эквидистантными обводами (рубильник) собираемых в приспо-

соблении элементов узла, панели, секции и т.д. Они определяют их взаимное распо-

ложение относительно конструктивных осей изделия. Изготовление элементов БЭС,

их увязка с точками навески, разделка или координация последних требуют повы-

шенной точности, так как определяют параметры изготовления в целом. Несущие

элементы образуют каркас сборочного приспособления и связывают все его систе-

мы 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 еди-

ниц. Это делает их более независимыми от сборочных единиц по размерам, геомет-

рическим формам и точности изготовления и создает основу для их унификации и

стандартизации.

Установочные 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), обеспе-

чивающих 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 – электро-

провода, воздушные или гидравлические трубопроводы, по которым подается энер-

гия; контроля правильности положения контура и разъемов.

59

Анализируя конструкцию сборочного приспособления, показанного на рис.

2.1, все его элементы можно отнести к следующим системам:

БЭС – фиксаторы контура (рубильник) 5, фиксаторы точек навески элерона на

крыло 4 и крыла на центроплан 3, ложементы 15 для определения положения лон-

жеронов;

НЭС – продольные элементы каркаса (балки) 10, вертикальные колонны 12,

основание 11, соединительные кронштейны 13;

УЭС – стаканы 9, вилки 6;

ЗСЭС – элемент соединения рубильников друг с другом 8;

ВЭС – реперные площадки 2 для определения положения монтажного эталона.

2.2. Исходные данные и технические условия на проектирование сбороч-

ных приспособлений.

Для проектирования сборочного приспособления необходимо иметь:

1) чертежи собираемого изделия и входящих в него подсборок;

2) технические требования к сборочной единице и входящим в нее подсборкам;

3) схему технологического процесса сборки;

4) программу выпуска;

5) технические условия на проектирование сборочного приспособления;

6) альбомы чертежей унифицированных стандартных деталей узлов и типовых

компоновок сборочных приспособлений.

Чертежи собираемого узла – это основной документ для проектирования сбо-

рочного приспособления. Изучая чертежи, нужно обратить особое внимание на воз-

можность членения сборочной единицы, требуемую точность узлов и т.д., а также

на специальные технические требования к ним.

Из схем сборки и технологического процесса определяют:

а) номенклатуру и вид поставляемых на сборку элементов собираемого изделия;

б) последовательность установки и фиксации собираемых элементов в при-

способлении;

в) номенклатуру оборудования и инструмента, применяемого при сборке;

60

г) средства механизации процесса сборки (сверлильно-зенковальные, клепаль-

ные или сварочные головки и т.д.);

д) трудоемкость и цикл операций и сборки узла в целом.

Технические условия на проектирование сборочных приспособлений разраба-

тываются технологами на основании чертежей и технологического процесса сборки

и должны определять:

1. Назначение сборочного приспособления и перечень всех входящих в сбороч-

ную 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 приспособ-

лении.

4. Сопрягаемые элементы собираемого изделия.

5. Положение собираемого изделия в приспособлении.

6. Порядок закладки подсборок в стапель, направление и средства выема со-

бранного 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 из-

делия – 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 сбо-

рочной единицы на следующий этап сборки.

12. Номенклатуру вспомогательных систем: подводки энергии (электро-,

пневмо-, гидроэнергии и т.д.), освещения, обслуживания и хранения – рабочие пло-

щадки, помосты, стремянки, лестницы, стеллажи и т.д.

13. Средства обеспечения нормальных условий работы и техники безопасности.

61

По альбомам ГОСТ и ОСТ определяют стандартные и унифицированные де-

тали и узлы, которые можно применить при проектировании конкретного сборочно-

го 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.

2.3. Проектирование сборочного приспособления.

Проектирование сборочного приспособления включает следующие этапы работ:

1. Разработка эскизного проекта.

2. Выполнение технического проекта.

3. Деталирование рабочих чертежей.

Эскизное проектирование сборочного приспособления связано с решением

следующих вопросов и проводится в определенной последовательности:

1. Изучение и анализ исходных данных.

2. Проработка схемы базирования и состава базовой системы.

3. Выбор схемы и средств увязки комплекта технологической оснастки по

контуру и разъемам [1].

4. Выбор системы координат сборочного приспособления.

5. Расчет точностных параметров при выбранных способах базирования и

схеме увязки.

6. Обоснование схемы сборочного приспособления по универсальности.

7. Обоснование и выбор схемы сборочного приспособления по стандартизации.

8. Выбор компоновки установочных элементов и расчет координат точек

навески БЭС.

9. Расчет систем сборочного приспособления на жесткость [2].

10. Выбор элементов зажимной и вспомогательной систем.

11. Оформление согласно ЕСКД и ЕСТД чертежей, составление материальной

спецификации и ведомости на комплектующие изделия, необходимые для оснаще-

ния приспособления.

62

Технический проект сводится к детальной проработке всех узлов и элементов

сборочного приспособления. При этом следует учесть, что использование унифици-

рованных и стандартизированных деталей и узлов значительно сокращает время

проектирования, так как в таком случае нет необходимости подробно вычерчивать

узлы приспособления, скомпонованные из стандартных элементов. Если же приме-

няют оригинальные узлы, то их вычерчивают со всеми необходимыми сечениями,

разрезами и видами, чтобы ясна была работа узла в целом и конструкция каждой де-

тали в отдельности. По техническому проекту проводится деталирование рабочих

чертежей. При использовании стандартных деталей и узлов сборочных приспособ-

лений деталирование совсем отпадает или резко сокращается по номенклатуре.

2.3.1. Анализ исходных данных.

Прежде чем приступить к проектированию сборочного приспособления, необ-

ходимо изучить и проанализировать исходные данные (чертежи, техпроцесс, техни-

ческие условия на проектирование) и выяснить следующее:

1) допустимую величину отклонений контура от теории, что предопределит

применяемый метод сборки и способ увязки технологического комплекта оснастки;

2) состав сборочной единицы, т.е. какие детали и подсборки в нее входят и в

каком состоянии (окончательно или предварительно собранные, жесткие или нет и

т.д.). Так, сборка из отдельных деталей увеличивает количество фиксаторов и зажи-

мов приспособления;

3) оценку на жесткость конструкции сборочной единицы в целом и входящих

в нее элементов, в частности, что предопределяет способ и схему базирования, со-

став базовой системы и соответственно усложняет или упрощает сборочные при-

способления;

4) наличие разъемов (внешних связей) и их конструктивное оформление. Так,

наличие в конструкции сборочной единицы фланцевого или шарнирного соедине-

ния потребует ответных элементов приспособления в виде стапельных плит или ка-

либров разъема и проработки схем их увязки;

5) форму изделия в плане и его габариты, что задает структуру и положение

системы НЭС;

63

6) форму внешнего контура. Так, наличие контура с прямолинейной образую-

щей упрощает проектирование и изготовление сборочного приспособления, а кон-

тур с двойной или знакопеременной кривизной – усложняет, требуя значительного

увеличения элементов БЭС;

7) вид соединительных элементов в конструкции сборочной единицы, пред-

определяющих средства механизации для их выполнения.

2.3.2. Выбор варианта базирования, схема базирования.

2.3.2.1. Базирование при сборке в СП.

Структура баз при сборке может быть реализована тремя элементарными ва-

риантами: в виде точки, плоскости и поверхности (см. рис. 2.1). Положение точки

базирования (например, навески элерона) задано в чертеже изделия и может быть

реализовано в сборочном приспособлении различного рода вилками 3. База в виде

плоскости реализуется в СП в виде стапельных элементов разъема (например, ста-

пельной плиты), положение которой определяется разъемом сборочной единицы.

Определение положения аэродинамического контура в пространстве требует наличия

баз в виде поверхности контура, реализуемой в СП рубильниками 1.

Как известно [5, 6, 7, 10], сборка в СП может проводиться с базой на каркас,

внешний и внутренний контур, фиксирующие отверстия (ФО).

При базировании по каркасу (рис. 2.2) его элементы 3, 4, 5 устанавливаются в

СП и соединяются между собой согласно чертежу СЕ в жесткую конструкцию, на

которую затем устанавливают обшивку СЕ и прижимают ее усилиями N к каркасу.

Базирование поперечных элементов каркаса СЕ осуществляется или по рубильни-

кам 1, несущим контур каркаса, или по фиксирующим отверстиям через вилки 2.

Первый вариант в основном применяют при сборке непанелированных отсеков и аг-

регатов легких самолетов и вертолетов, конструкций из жестких (монолитных или

сборных) элементов поперечного набора (нервюр, шпангоутов).

Базирование каркаса по ФО используют при сборке панелей, отсеков и агре-

гатов панелированной конструкции средних, тяжелых и сверхтяжелых самолетов

и вертолетов. В процессе сборки (рис. 2.3) детали 1 и 3 поперечного набора (час-

ти шпангоута) устанавливают с базой на кронштейн 2, несущий ФО, и фиксируют.

64

Рис. 2.2. Базирование по поверхности каркаса

Затем части шпангоута соединяют между собой накладками 5 согласно чертежу СЕ.

На образованный таким образом каркас устанавливают обшивку 4 со стрингерным

набором (панель) и, поджав ее усилиями N, соединяют с элементами каркаса. Поло-

жение ФО увязывается с системой координат СЕ размерами x и y, вносится в черте-

жи изделия и затем пробивается на плазах. Чтобы использовать в производстве уни-

версальное оборудование (плазкондуктор, инструментальный стенд) расстояния ФО

от осей и между собой назначают кратными 50 мм. Число ФО зависит от жесткости

элемента поперечного набора. Практически выбирают два ФО при длине детали L <

1000 мм и не менее трех при L > 1000 мм.

Рис. 2.3. Базирование по фиксирующим отверстиям

65

При сборке с базой на внешний контур (рис. 2.4) сначала устанавливают об-

шивку 5, прижимая ее к поверхности рубильников 1. Затем устанавливаю элементы

каркаса 3, 4, поджимая их к внутренней поверхности обшивки через компенсацию.

Компенсация может быть конструктивной (рис. 2.5, б) или технологической – в виде

прокладок между обшивкой и каркасом.

Рис. 2.4. Базирование по внешней поверхности обшивки

Рис. 2.5. Базирование по внутренней поверхности обшивки

66

Базирование на внутренний контур обшивки (рис. 2.5) проводится по базовым

поверхностям рубильников или специальных технологических элементов 1, 2, 3

(макетные нервюры или шпангоуты). Затем между макетными элементами с базиро-

ванием по внутреннему контуру панели устанавливаются самолетные нервюры 5 и

соединяются с панелью, образуя жесткую конструкцию. После этого макетные

шпангоуты снимают и заменяют самолетными (разумеется, макетные шпангоуты

должны быть разборными (на рис. 2.5 из трех частей – 1, 2, 3)). Установка макетных

шпангоутов по дистанции отсека на размер (шаг) осуществляется дистанционными

штангами 6, несущими упоры 7 для установки самолетных шпангоутов. Дистанци-

онные штанги крепятся к макетным шпангоутам через кронштейны 8. Панель 4 со-

стоит из обшивки и стрингерного набора и прижимается к макетным шпангоутам

усилиями Р, а самолетные шпангоуты, в свою очередь, поджимаются усилиями N к

внутреннему контуру панели. Условные обозначения, схемы базирования и приме-

ры компоновок приведены в табл. 2.3.

2.3.2.2. Факторы, влияющие на выбор варианта базирования.

Как отмечалось в п. 2.3.2, сборка приспособлений может проводиться с базой

на каркас, ФО, внешний и внутренний контур. При базировании по внешнему кон-

туру необходимо большое число различных фиксаторов контура (рубильников),

располагающихся на определенных расстояниях друг от друга в зависимости от рас-

стояния между элементами поперечного каркаса и жесткости конструкции изделия.

Это усложняет приспособление и затеняет рабочие зоны. При использовании в каче-

стве установочных баз фиксирующих отверстий приспособление получается откры-

тым, а фиксация – простой и быстрой. При сборке длинномерных СЕ количество

опор, зажимов зависит от характера устанавливаемых деталей, их формы и жестко-

сти. С увеличением монолитности конструкции количество элементов БЭС умень-

шается. В местах сложных форм и переходах элементы БЭС устанавливаются чаще.

Следует определить структурные свойства СЕ как объекта производства: степень

членения, характер сопряжений между сочленяемыми деталями (наличие компенса-

ции), форму и габариты изделия, функциональное назначение отдельных элементов

конструкции, точность выполнения размеров и форм, взаимное расположение и пе-

67

ремещение элементов конструкции, степень производственной и эксплуатационной

взаимозаменяемости. К числу основных требований, предъявляемых к сборке, сле-

дует отнести сокращения цикла сборки, ручных подгоночных работ, обеспечение

возможности уменьшения трудоемкости и общих затрат на производство изделия.

В результате анализа определены основные конструктивные факторы, влияю-

щие на выбор варианта базирования (табл. 2.1).

Таблица 2.1

№ п

База Точность Наличие компенса-

ции

Слож-ность аэроди-нами- ческого контура

Гибкость обшивки

Жесткость Толщи-

на профиля

попереч- ный набор

про- доль-ный набор

1. Аэро-дина-миче-ский контур

(0,40,5) Да Любая Мягкая Любой Любой Любая

2. Внут-ренний контур (МЭ)

(0,91,2) Да Простая Жесткая Не жест-кий

Жест-кий

h>100

3. Каркас (1,01,5) Да

(при жест-кой обшив-ке (ж.о.)

Любая Мягкая без ком-пенсации

Не жестк. детали по кон-туру

Любой Любая

Нет (при мяг-кой обшив-ке (м.о.)

Жесткая с компен-сацией

4. ФО (1,21,5) Да (при ж.о.)

Любая Мягкая без ком-пенсации

Жесткий Жест-кий

h>100

Нет (при м.о.)

Жесткая с компен-сацией

5. СО (1,52,0) Плоская Жесткий Жест-кий

2.3.2.3. Последовательность выбора вариантов базирования.

Выбор варианта базирования следует проводить в 3 этапа: 1-й – по точности;

2-й – по конструктивным факторам (жесткость обшивки и каркаса, наличие компен-

сации и др.); 3-й – по технико-экономической целесообразности.

Суть первого этапа в следующем: в исходных данных мы имеем две величи-

ны: [] – допустимая погрешность изготовления аэродинамического контура объек-

68

та сборки, задаваемая конструктором в чертеже или в технологических условиях;

фδ – фактическая величина погрешности каждого из возможных вариантов сборки

(табл. 2.1).

Чтобы определить возможные варианты сборки конкретной сборочной едини-

цы, необходимо его допустимую погрешность [] сравнить с погрешностями спосо-

бов базирования. Ясно, что если фδ < [], то данный вариант базирования применим.

Если же фδ < [], то вариант неприменим. Например, если [] = 1 мм, то возможно

базирование по каркасу, внешнему и внутреннему контуру.

Определив возможные варианты базирования СЕ по точности, приступают ко

второму этапу – анализу конструктивных факторов, определяющих выбор базы (табл.

2.1). В первую очередь, по чертежу определяют возможность компенсации, так как

при ее отсутствии базирование по внешнему и внутреннему контуру невозможно.

Так, при [] = 1 мм и при отсутствии компенсации возможна сборка только с

базой на каркас. Если же осталось не менее двух возможных вариантов, то рассмат-

ривают жесткость элементов каркаса и обшивки. Так, сборка по ФО применяется

при наличии достаточно жесткого каркаса и мягкой обшивки. Если же обшивка

жесткая, то нужна компенсация. Сборка по макетным элементам применяется,

наоборот, при нежестком поперечном каркасе, жесткой обшивке в виде панели и

наличии компенсации. Сборка с базой на аэродинамический контур возможна толь-

ко при наличии мягкой обшивки и компенсации, жесткость каркаса может быть лю-

бой.

Так, при [] = 1 мм, наличии компенсации, жесткой обшивки и нежесткого

каркаса реализуемы только два варианта: с базой по макетным элементам и с базой

по каркасу. Тогда переходят к анализу технико-экономической целесообразности

оставшихся вариантов сборки. Для этого воспользуемся технико-экономическими

показателями вариантов базирования при основном производстве и его подготовке

для выбранной программы выпуска самолетов [10].

69

Во всех случаях применения при сборке одного изделия нескольких сбороч-

ных баз основным способом базирования будет тот, который формирует внешний

обвод агрегата.

Как видим из табл. 2.2, технико-экономические показатели при базировании

по наружной поверхности обшивки приняты за 100%. Анализ показывает, что затра-

ты на подготовку производства для сборки отсеков и агрегатов и их сборку с бази-

рованием по ФО и макетным элементам (МЭ) значительно меньше, чем при базиро-

вании по каркасу и аэродинамическому контуру (50…80%). Это объясняется более

простой и рациональной конструкцией сборочных приспособлений, обеспечиваю-

щих доступ к СЕ при ее сборке. При базировании по СО, ФО часть узлов и панелей

собирается без СП на верстаках, поддерживающих устройствах или в переналажи-

ваемых СП. Это приводит к снижению себестоимости оснастки. Себестоимость тех-

нологической оснастки и длительность цикла сборки при базировании по каркасу

выше, чем при базировании по аэродинамическому контуру. Объясняется это свой-

ственным этому способу меньшим объемом панелирования и значительным объе-

мом клепально-сборочных работ, выполняемых в СП общей сборки с применением

ручного инструмента (пневмодрель, пневмомолоток, переносные прессы и т.д.).

Таблица 2.2

Метод базирования

Наименование сборочной единицы

Показатели, %

Gосн Тосн Сосн Ст F Ц

По внешней по-верхности обшивки

Узлы, панели, отсеки, агрегаты

100 100 100 100 100 100

По поверхности каркаса

Узлы, панели 90 90 90 100 100 100

Отсеки, агрегаты 95 90 90 115 95 120

По внутренней по-верхности обшивки (МЭ)

Узлы, панели 40 35 35 65 70 90

Отсеки, агрегаты 60 70 60 60 70 60

По сборочным от-верстиям

Узлы, панели 25 30 25 70 65 80

Отсеки, агрегаты 75 60 55 70 65 80

По координатно-фиксирующим от-верстиям

Узлы, панели 45 30 35 60 80 70

Отсеки, агрегаты 55 75 80 60 80 65

Примечание: Gосн – расход металла на оснастку; Тосн – трудоемкость изготовления оснастки; Сосн – себестоимость сборки; F – площадь, занимаемая технологической оснаст-кой; Ц – цикл сборки; Ст – технологическая себестоимость сборки.

70

Как видим, большой объем панелирования, применение более совершенных

СП, уменьшение объема клепально-сборочных работ при сборке отсеков и агрега-

тов, создание участков сборки и клепки с высоким уровнем механизации (поточные

линии, ГАПы и др.) – все это повышает технико-экономические показатели основ-

ного производства. Это влияет на качественную оценку рассматриваемых вариантов

базирования и сборки. На этапе эскизного проектирования этого вполне достаточно.

Более точные технико-экономические показатели по каждому варианту базирования

можно получить только для конкретного изделия, просчитав их поэлементно на

ЭВМ в системе САПрСП.

2.3.3. Схемы увязки комплекта технологической оснастки.

Основными требованиями, предъявляемыми к проектированию процессов

увязки, являются: обеспечение взаимособираемости СЕ и их взаимозаменяемости по

основным геометрическим параметрам – контурам, стыкам и разъемам. Это дости-

гается путем зависимого изготовления изделия, при котором перенос форм и разме-

ров от первоисточника на рабочую оснастку и далее на детали осуществляется раз-

личными способами копирования [7, 9, 23]. Каждый этап переноса размера или

формы сопровождается образованием некоторой погрешности первоначальных раз-

меров и форм.

Основой всех разновидностей методов увязки является плазово-шаблонный ме-

тод жестких носителей номинальных форм и размеров. В результате его применения

изготовляемые изделия удовлетворяют требованиям взаимозаменяемости.

Эталонно-шаблонный метод увязки и обеспечения взаимозаменяемости явля-

ется развитием плазово-шаблонного и, в силу ряда особенностей, нашел применение

для летательных аппаратов малых размеров с большой точностью сложных внешних

обходов.

В качестве исходного применяют эталон поверхности (пространственный плаз),

полностью воспроизводящий агрегат по размерам и форме. Эталоны поверхности агре-

гатов увязывают между собой, обеспечивая точность изготовления изделия в целом. Ко-

пирование размеров рабочих эталонов с эталона поверхности осуществляется методом

71

слепков, обеспечивающим высокую точность переноса формы и базовых отверстий. Для

обеспечения взаимозаменяемости по разъемам применяют эталоны разъема (мастер-

плиты и калибры), которые увязывают с эталоном поверхности.

В производстве самолетов тяжелого и среднего типов изготовить и использо-

вать большие и тяжелые эталоны очень трудно. В этом случае используют коорди-

натно-шаблонный (инструментально-шаблонный) метод.

Основой увязки положения отдельных жестких носителей в пространстве являет-

ся при этом координатная система плаз-кондуктора и инструментального стенда.

Применение ЭВМ и СЧПУ позволяет значительно сократить цикл подготовки

производства, уменьшить трудоемкость, повысить точность изготовления оснастки пер-

вого и второго порядка. Особенно эффективным является комплексное применение

САПРР на этапе разработки изделия и подготовки производства.

Каждый из рассмотренных методов имеет свои достоинства и недостатки, по-

разному обеспечивает точность изготовления и увязку, сроки подготовки производства и

себестоимость изделия.

1. Плазово-шаблонный метод наиболее прост, не требует сложного оснащения,

однако наименее точен. Может быть применен для увязки плоски узлов. Получает но-

вые возможности в связи с применением ЭВМ и СПУ.

2. Координатно-шаблонный метод обеспечивает высокую точность увязки

оснастки, но требует применения специальных координатных стендов, что может удли-

нить срок подготовки производства. Получает большие возможности с применением

ЭВМ, оптических и лазерных координатных систем.

3. Эталонный метод обеспечивает наиболее высокую точность, но требует

наибольших затрат и цикла подготовки производства.

Следует отметить, что перечисленные методы увязки и обеспечения взаимо-

заменяемости применяются в основном в сочетании между собой. Это объясняется

конструктивно-технологическими особенностями объектов и масштабами произ-

водства.

Окончательное решение по составу оснастки, необходимой для обеспечения

увязки и монтажа оснастки в производстве конкретного изделия, принимают на ос-

72

нове анализа требуемой точности деталей и сборочных единиц и экономических

расчетов.

Как известно [9, 10, 23], погрешности собираемого объекта будут зависеть от

способа базирования и схемы увязки технологического комплекта оснастки. Струк-

тура погрешностей сборки сб для вариантов базирования СЕ в приспособлении

определяется:

n

i1

сб δδ ,

где iδ – погрешность i–го переноса размеров.

Если кривые распределения подчинены нормальному закону Гаусса (Ki = 1; Li

= 0), то в этом случае

n

i

n

iiiii AA

1 1

22объекта δδ .

2

HOBOδ

i – половина допуска отдельного этапа;

2

HOBO i – координата середины поля допуска того же этапа;

ВО, НО – верхнее и нижнее отклонение поля допуска отдельного этапа;

Ki, Li – параметры кривой распределения.

Погрешность изготовления любого объекта определяется суммой погрешно-

стей отдельных этапов переноса от теоретического плаза (ТП) до объекта с учетом

погрешностей процесса сборки:

– при базировании по каркасу сб.каркδ :

дефб.о.и.о.б.д.к.и.д.к.спсб.карк δδδδδδδ , (2.1)

где спδ – погрешность изготовления СП; и.о.и.д.к. δ ,δ – погрешность изготовления

детали каркаса и обшивки соответственно; б.о.б.д.к. δ ,δ – погрешность базирования

детали каркаса и обшивки соответственно; дефδ – погрешности деформации при

сборке;

– при базировании на внешний контур сб.вн.к.δ :

73

дефб.о.и.о.спсб.вн.к δ)δδ(δδ ; (2.2)

– при базировании на внутренний контур (макетные элементы) сб.м.эδ :

дефб.о.и.о.спсб.м.э δδδδδ ; (2.3)

– при сборке по ФО сб.фоδ :

дефб.о.и.о.б.д.к.и.д.к.и.фоув.фоспсб.фо δδδδδδδδδ , (2.4)

где ув.фоδ – погрешности увязки ФО; и.фоδ – погрешности получения ФО.

2.3.4. Выбор системы координат сборочного приспособления.

Построение схемы каждой конструкции начинается с правильного определе-

ния базовых осей (оси приспособления u, v), относительно которых координируется

расположение всех узлов проектируемого приспособления. Выбор базовых осей не

может быть произвольным, так как при недостаточно продуманном их расположе-

нии усложняется конструкция, затрудняется определение рабочих размеров в проек-

те и контроль их в производстве. Поэтому необходимо стремиться к соблюдению

трех основных принципов базирования: единства, постоянства и совпадения баз.

В целях соблюдения единства баз следует за базовые оси сборочного приспо-

собления (u, v) принимать конструктивные оси построения изделий (x, y); ось сим-

метрии, строительная горизонталь, строительная плоскость и т.д. [1].

Принцип постоянства баз заключается в соблюдении общности основных ба-

зовых осей для узловых, панельных, секционных, сборочных приспособлений, отно-

сящихся к данному агрегату, так как это увеличивает надежность увязки как при-

способлений, так и собираемых в них сборочных единиц.

Принцип совпадения баз соблюдается при сборке в приспособлении, если в

качестве установочных баз деталей при их изготовлении и сборке узлов принимают

единые базы. Соблюдение этого принципа обеспечивает наиболее высокую точ-

ность сборки.

Но не всегда при проектировании сборочных приспособлений целесообразно

соблюдение указанных принципов. Например, для панелей крупногабаритных отсе-

74

ков фюзеляжа разность AB xxx координат точек (А, В) конца контура па-

нели (рис. 2.6) достигает иногда значительной величины, что приводит к усложне-

нию конструкции стапеля и его удорожанию вследствие необходимости введения в

него большого количества специальных кронштейнов - удлинителей для навески

БЭС.

Рис. 2.6. Пример выбора осей сборочного приспособления

Чтобы избежать этого, базовые оси панели выбирают следующим образом:

ось v совпадает с линией АВ или ей параллельна; ось u перпендикулярна v и прохо-

дит через точку пересечения оси x с перпендикуляром, опущенным из точки О. Пе-

ресчет координат точек контура панели из системы x, y в систему u, v производим

согласно зависимостям:

αsin-αcos 00 yyxxu AAA ;

(2.5) αsin-αcos 00 xxyyv AAA ,

где угол наклона системы координат u, v к системе x, y определяется из соотноше-

ния

BA

AB

yy

xx

arctgα , (2.6)

75

где 00 , yx координаты нулевой точки координатной системы u, v в системе x, y.

При сборке панель должна занимать определенное положение в пространстве.

С целью экономии производственных площадей и обеспечения лучших условий

производства выбирается вертикальное расположение сборочного стапеля, что при-

водит к наиболее простому варианту его конструкции – рамному.

Выбор базовых осей для сборочных единиц типа крыла о оперения описан в [1].

2.3.5. Обоснование схемы приспособления по универсальности и стандар-тизации.

Сборочные приспособления (СП) по универсальности подразделяются на спе-

циальные, специализированные и универсальные.

Специальными называются непереналаживаемые приспособления, предназначен-

ные для сборки одной единицы (рис. 2.1). Их разновидностью являются специально-

групповые приспособления, структурно состоящие из 2-3 базовых и установочных си-

стем, закрепленных на одном каркасе. Такие приспособления дают возможность в каж-

дом из них собирать 2-3 сборочные единицы без каких-либо перенастроек.

Специализированные сборочные приспособления (ССП) предназначаются для

сборки однотипных по конструктивно-технологическим признакам сборочных еди-

ниц, входящих в одно классификационное подразделение, например, панелей. Пере-

ход к сборке другой сборочной единицы осуществляется регулировкой или сменой

установочных и базовых элементов.

Универсальными (УСП) называются приспособления, позволяющие произво-

дить сборку разных классификационных сборочных единиц с одинаковым характе-

ром базовых элементов. Так, в УСП можно собирать нервюры, шпангоуты, лонже-

роны путем перенастройки.

Конструктивные различия СП, ССП, УСП значительны, поэтому при проекти-

ровании необходимо обосновать их схему по универсальности.

Необходимость в ССП и УСП возникает при низкой серийности производства,

когда СП значительную часть времени недозагружено. Поэтому обоснование схемы

приспособления по универсальности ведется по формуле, дающей возможность

76

определить необходимое количество сборочных приспособлений nс для реализации

заданной программы выпуска:

перф

ед

К К Ф

T Nnc , (2.7)

где едT трудоемкость стапельной сборки собираемой сборочной единицы;

N – программа выпуска;

Ф – фонд времени;

фК – количество одновременно работающих на приспособлении;

перК – коэффициент переработки норм.

Конкретные значения едT , N, перК указываются в задании, а Ф и фК опреде-

ляются проектировщиком.

После определения nс его величина сравнивается с табличным (табл. 2.3) и

определяется схема приспособления по универсальности.

Таблица 2.3

nс Схемы приспособления по универсальности

0,6 и более Специальные (СП)

0,3 – 0,6 Специально-групповые

0,1 – 0,3 Специализированные (ССП)

0,1 и менее Универсальные (УСП)

При смене объекта производства УСП используются с соответствующей пере-

настройкой. ССП, СП подлежат разборке с последующим использованием их от-

дельных элементов в зависимости от уровня применения в данной конструкции

приспособления стандартных элементов.

Применение стандартных деталей, узлов и компоновок сборочных приспособ-

лений дает следующие преимущества:

1. Ускоряется и удешевляется процесс проектирования, так как отпадает необ-

ходимость в разработке некоторых узлов и в их деталировании.

77

2. Сокращается цикл подготовки производства, так как стандартные детали и

узлы могут быть заранее изготовлены в необходимом (расчетном) количестве, что

сглаживает пик загрузки цехов подготовки при запуске нового изделия.

3. Возможность повторного использования стандартных элементов оснастки

при смене объекта производства.

Возможная степень повторного использования элементов сборочного приспо-

собления тем меньше, чем больше зависимость параметров этого элемента оснастки

от параметров собираемой сборочной единицы. Следовательно, наименьшей воз-

можностью повторного использования обладают элементы БЭС, в наибольшей –

элементы НЭС, ВЭС. Поэтому элементы БЭС – рубильники, плиты разъема, фикса-

торы, как правило, являются специальными для каждой сборочной единицы.

Элементы УЭС – вилки, фиксаторы, кронштейны, втулки, стаканы и т.д. в ос-

новном стандартизированы и при проектировании должны подбираться по соответ-

ствующим ГОСТ и ОСТ, РТМ. Приложение.

Элементы НЭС – колонны, стойки, кронштейны, опоры также стандартизиро-

ваны [8]. Приложение.

2.3.6. Ориентация относительно горизонта.

Относительно горизонта (D) приспособления могут быть сориентированы го-

ризонтально, вертикально или под углом (рис. 2.7). Это зависит от сложности и га-

баритов СЕ. Так, крыло с развитой системой механизации собирается в горизон-

тальном положении, так как высокие требования к ее монтажу могут быть реализо-

ваны при расположении крыла в линию полета.

78

Рис. 2.7. Ориентация СП относительно горизонта: а – вертикальные (1 – ру-бильник, 2 – каркас); б – горизонтальные; в – поворотные

2.3.6.1. Выбор компоновки каркаса СП.

При определении компоновки НЭС сначала решается задача: будет каркас

плоским или пространственным. Для этого на выбранную систему координат uov

наносят координаты iA , iB концов контура изделия по наиболее удаленным от оси

сечениям СЕ и точки iC по разъемам и определяют значение u (рис. 2.8). Если u <

800 мм, то выбирается плоская система каркаса типа рам, балок со стойками. Если

u > 800 мм, то выбирается одна из пространственных схем каркаса, обеспечиваю-

щая наименьшее удаление точек навески БЭС от элементов каркаса, удобство под-

хода при сборке. Следует заметить, что правильный выбор системы координат СЕ и

СП влияет на выбор компоновки каркаса. Так, для панели (см. рис. 2.5) может быть

3 варианта.

1. За оси берется система xoy, тогда )( AB xxu > 800 мм и компоновка

каркаса будет пространственной – в виде трех балок (рис. 2.9) или рамы и балки.

При этом появляются следующие негативные моменты: увеличивается производ-

ственная площадь под СП, появляются труднодоступные для работы зоны и пото-

лочные работы, трудоемкие по исполнению.

79

Рис. 2.8. Положение контура изделия

по наиболее удаленным от оси сечениям СЕ

Рис. 2.9. Пространственный каркас СП

2. Положение контура объекта относительно осей xoy не меняется, а каркас

делается рамным (рис. 2.10) и смещается на х от y.

Негативные моменты: появляются кронштейны-удлинители и эксцентрисите-

ты еА, еВ приложения нагрузки Р на каркас, что увеличивает крутящий момент и ме-

Рис. 2.10. Плоский каркас СП

80

Рис. 2.11. Классификация силовой схемы каркаса:

а – однобалочная (1 – балка, 2 – опора, 3 – стакан); б – рамная; в – двухвалочная (1 – балки, 2 – колонны); г – рамный набор со смещенными стойками (1 – рама, 2 – узлы стыковки); д – трехбалочная (1 – балки, 2 – рубильник); е – безбалочная (стоечная); ж – четырехбалочная

таллоемкость СП; резко усложняется форма рубильника; занимаемая СП производ-

ственная площадь не уменьшается.

3. Изменяется система координат СЕ xoy и uov и объект поворачивается на

угол (см. рис. 2.11). Тогда компоновка каркаса становится плоской (рама) и нега-

тивные моменты предыдущих схем каркаса переходят в положительные: уменьша-

ется площадь по СП; исчезают труднодоступные зоны, потолочные работы, крон-

штейны-удлинители; упрощается форма рубильника и монтаж СП; уменьшается ме-

таллоемкость, улучшается доступ при сборке, что ведет к уменьшению трудоемко-

сти сборки и повышению качества работы.

Выбор той или иной структуры пространственного расположения НЭС осу-

ществляется в результате анализа формы и габаритов сборочной единицы, а также

81

выбора ориентации ее в пространстве (вертикальное, поворотное), т.е. выбора сбо-

рочной системы координат.

2.3.6.2. Определение последовательности и выбор компоновки УБЭС.

Выбор УБЭС и расчет координат навески БЭС проводится в следующей по-

следовательности.

1. Наносится система координат приспособления и относительно нее вычер-

чиваются в выбранном масштабе контуры сборочной единицы с проставлением ко-

ординат базовых точек, плоскостей и конечных точек контура согласно схеме бази-

рования и составу БЭС (см. рис. 2.8).

2. Далее наносится выбранная схема конструктивных элементов НЭС (плоская

или пространственная) так, чтобы координаты навески базовых систем БЭС еА, еВ

находились от них в пределах 100-400 мм (см. рис. 2.9).

3. В зависимости от положения БЭС относительно каркасного элемента для

каждого конкретного сечения выбирается одна из возможных компоновок УБЭС

(рис. 2.12) и наносится в виде эскиза на чертеж.

4. Производится расчет координат навески БЭС, уточняется номенклатура и по-

ложение элементов УБЭС, которые и наносятся на чертеж с указанием их располо-

жения относительно осей сборочного приспособления.

5. Подбираются по классификатору конкретные элементы УБЭС – вилки, ста-

каны, кронштейны, переходники и т.д., обеспечивающие жесткое положение точек

навески БЭС и их расположение в системе плазкондуктора (т.е. кратно 50). Прило-

жение.

Согласно источникам [1, 3, 4, 23] возможно более 20 компоновок УБЭС. Анализ

показывает, что большую их часть можно привести к четырем типовым компонов-

кам (рис. 2.12, две из которых (I, II) – закрытого, а другие (III, IY) – открытого типа.

82

Рис. 2.12. Типовые компоновки УБЭС

Выбор компоновки производится по координате Ax точки начала или конца

СЕ:

I. 2

DBxA

; (2.8)

II. 10022

DB

xDB

A ; (2.9)

III. 2002

1002

DB

xDB

A ; (2.10)

IV. 4002

2002

DB

xDB

A . (2.11)

Компоновка открытого типа позволяет собирать СЕ, габариты которых больше га-

баритов каркаса СП.

2.4. Проработка схемы сборки объекта.

Определить сборочную готовность СЕ это означает, что нужно определить

какие детали устанавливаются на каком этапе сборки.

Результатом проработки будет схема сборки (Приложение). Таким образом,

схема сборки – это документ, укрупненно показывающий последовательность вы-

83

полнения работ по этапам и поступающие в них детали и подсборки. Работы по

сборке делятся на стапельные и внестапельные.

Стапельные работы:

1. Проверить детали на наличие клейм и отсутствие повреждений.

2. Установить детали в сборочное положение и закрепить.

3. Контроль правильности установки.

4. Установить временные средства крепления.

5. Сверлить отверстия ( 30%) согласно чертежу.

6. Клепать ( 30%) согласно чертежу.

7. Контроль сборки.

8. Расфиксация и съем объекта со стапеля.

Внестапельные работы:

1. Снять временные средства крепления.

2. Сверить согласно чертежу.

3. Клепать согласно чертежу.

4. Контроль клепки.

5. Сверлить отверстия под болты.

6. Разделать отверстия под болты.

7. Контроль разделки отверстий.

8. Болтить.

9. Контроль.

10. Монтажные работы.

11. Общий контроль СЕ.

Нужно стремиться к минимальному объему работ в стапеле, чтобы его мень-

ше загружать. Поэтому в стапеле устанавливают детали:

- формирующие аэродинамический контур СЕ и разъемы,

- требующие точного положения относительно осей объекта,

- создающие достаточную жесткость объекту.

Кроме того, для увеличения механизации клепально-сборочных работ, улуч-

шения качества клепки и уменьшения цикла стапельных работ клепальные работы

необходимо max делать вне стапеля.

84

Типовые варианты схем базирования, их реализации в СП и схемы сборки по

вариантам базирования приведены в Приложении.

3. Последовательность выполнения и контроль знания материала.

1. Изучить структуру сборочного приспособления.

2. Изучить чертежи объекта, ТУ, ПИ, РТМ.

3. Изучить варианты базирования и разработать схему базирования для задан-

ного объекта.

4. Изучить схемы увязки комплекта технологической оснастки и разработать

для заданного объекта.

5. Разработать ТУ на сборочное приспособление.

6. Разработать ТУ на основные детали объекта.

7. Составить схему сборки объекта.

8. Провести эскизное обоснование выбора сборочного приспособления.

9. Выполнить эскизный проект сборочного приспособления.

4. Контрольные вопросы.

1. Назначение и структура сборочного приспособления.

2. Исходные данные и ТУ на проектирование СП.

3. Варианты базирования СЕ и схемы базирования.

4. Варианты увязки комплекта технологической оснастки.

5. Схема сборки объекта в зависимости от варианта базирования.

6. Последовательность проектирования СП.

7. Выбор варианта базирования.

8. Выбор схемы увязки комплекта технологической оснастки.

9. Выбор системы координат СП.

10. Обоснование схемы СП по универсальности.

11. Выбор компоновки каркаса СП.

12. Выбор компоновки УБЭС.