2200

Проект сборочной рамы для одновременной автоматической клепки боковых панелей отсека Ф1 на автоматической сверлильно-клепальной машине АР1687 фирмы Broetje

ID: 218192
Дата закачки: 17 Мая 2021
Продавец: Abibok (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), Microsoft Word

Описание:
Представляю вашему вниманию дипломный проект на тему «Проект сборочной рамы для одновременной автоматической клепки боковых панелей отсека Ф1 на автоматической сверлильно-клепальной машине АР1687 фирмы Broetje».
Данная тема актуальна, так как на Иркутском Авиационном Заводе производится внедрение автоматической клепки на автоматической сверлильно-клепальной машине АР1687 фирмы Broetje при производстве самолета МС-21. Для сокращения времени подготовки производства необходимо использовать новейшие технологии по проектированию и изготовлению сборочной оснастки.




Содержание

Список сокращений 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА 10
1.1 Семейство самолетов МС-21 10
1.2 Конструктивно-технологическое характеристика боковых панелей отсека Ф1………………………………………………………………...…….17
1.3 Анализ технологичности передней панели ниши шасси 20
1.4 Технологические проблемы автоматической клепки боковых панелей секции 2 отсека Ф1 23
1.4.1 АСКМ фирмы Broetje модели АР1638 23
1.4.2 АСКМ фирмы Broetje модели АР1687 25
1.5 Технические требования на сборку боковых панелей и установку крепежа на АСКМ 26
1.6 Постановка задачи дипломного проектирования 27
2 УКРУПНЁННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ 28
2.1 Технические решения, предлагаемые для устранения технологической проблемы 28
2.2 Выбор схемы базирования 30
2.2.1 Выбор метода сборки панели 30
2.2.2 Выбор состава сборочных баз 31
2.3 Предварительная последовательность сборки 34
2.4 Основные требования по разработки технологического процесса 37
2.5 Виды технологических процессов 37
2.6 Директивный технологический процесс сборки панели 38
3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ РАМЫ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛЕПКИ БОКОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ОТСЕКА Ф1 42
3.1 Составление технического задания 42
3.2 Конструктивные решения в сборочном приспособлении для клепки боковых панелей отсека Ф1 42
3.3 Конструктивная проработка сборочного приспособления 44
3.4 Расчет сборочного приспособления на точность 53
3.5 Расчет сборочного приспособления на жесткость 55
3.5.1 Создание геометрической модели 55
3.5.2 Создание конечно-элементной модели 56
3.5.3 Расчет жесткости 59
3.6 Разработка технологии монтажа сборочного приспособления 61
3.6.1 Краткое описание, основные характеристики и особенности применения лазерного трекера LTD – 600 61
3.6.2 Последовательность монтажных работ 66
3.7 Технология планово-предупредительного ремонта 70
4 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЕЗЭТАЛОННОГО МЕТОДА МОНТАЖА И ПРОВЕРКИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ 72
4.1 Расчет величины единовременных затрат 72
4.1.1 Определение единовременных затрат по базовому варианту 73
4.1.2 Определение единовременных затрат по новому варианту 74
4.2 Определение текущих затрат 76
4.2.1 Определение текущих затрат по базовому варианту 76
4.2.2 Определение текущих затрат по предлагаемому варианту 78
4.3 Оценка экономической эффективности предлагаемого варианта 79
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И МОНТАЖЕ СБОРОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ 80
5.1 Опасные и вредные факторы при проектировании и монтаже сборочного приспособления 80
5.2 Производственная санитария 82
5.2.1 Освещенность 82
5.2.2 Шум 85
5.2.3 Микроклимат 86
5.2.4 Электромагнитное и рентгеновское излучение и поля 88
5.2.5 Требования к рабочему месту оператора 89
5.2.6 Требования к помещению вычислительного центра 90
5.3 Техника безопасности 92
5.3.1 Пожарная профилактика 92
5.3.2 Электробезопасность 94
5.4 Требования по безопасности труда при монтаже сборочного приспособления 95
5.5 Требования по безопасности при работе на автоматической сверлильно-клепальной машине фирмы Broetje 96
Заключение 98
Список использованных источников 99

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

1.1 Семейство самолетов МС-21

Семейство самолетов МС-21 предназначено для перевозки пассажиров, багажа, почты и грузов на ближних и средних внутренних и международных авиалиниях.
Семейство самолетов МС-21 включает три самолета с базовым самолетом МС-21-200 на 150 мест (одноклассная компоновка, шаг кресел 32 дюйма):
- 150 пассажиров - МС-21-200;
- 181 пассажиров - МС-21-300;
- 212 пассажиров - МС-21-400.
Самолеты семейства МС-21 будет иметь ряд модификаций от стандартной дальности до увеличенной (ER, LR).
Базовый самолет МС-21-200 – оптимизированный член семейства, на основе которого создаются другие члены семейства самолетов.
Принципы унификации самолетов семейства МС-21:
- конструкция планера МС-21-200 (ER) является базовой;
- максимально унифицируются системы и оборудование в части:
• структурных схем систем;
• комплектующих изделий;
• технологий монтажа, соединений, креплений и т.п.;
• методов и средств эксплуатации систем.
- единая система послепродажного обслуживания с максимальной унификацией ее компонентов.
Предусмотрены варианты самолета в двух-трехклассной компоновках, а также туристические варианты. Предусматривается также грузовая модификация, оборудованная большой грузовой дверью (люком) для обеспечения перевозки грузов.
Предусмотрена возможность модификации и развития самолетов семейства МС-21, в том числе возможность использования (по желанию заказчика) различного состава оборудования отечественного и зарубежного производства, двигателей различных фирм-изготовителей, а также систем информационно-развлекательного обеспечения пассажиров.
Самолет представляет собой низкоплан нормальной аэродинамической схемы со стреловидным крылом и оперением, двумя ТРДД высокой степени двухконтурности под крылом. Самолет оснащен трехстоечным шасси с носовой опорой.
Для обеспечения управляемости во всем диапазоне скоростей и высот полета самолет снабжен следующими органами управления:
- руль высоты – для управления по тангажу;
- руль направления – для управления по курсу;
- элероны – для управления по крену.
Дополнительные шесть управляющих поверхностей расположены вдоль размаха крыла и являются органами управления (снижения) подъемной силы:
- интерцепторы – используются для совместного с элеронами управления по крену;
- воздушные тормоза – используются для уменьшения скорости снижения самолета на глиссаде и как гасители подъемной при экстренном снижении;
- наземные воздушные тормоза – используются как гасители подъемной силы крыла для уменьшения дистанции пробега.
Для балансировки самолета в диапазоне эксплуатационных центровок стабилизатор выполнен переставным.
Высокоэффективная механизация, состоящая из предкрылков и однощелевых закрылков, служит для обеспечения требуемых взлетно-посадочных характеристик.
Общий вид самолета МС-21-200 представлен на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 – Общий вид самолет МС-21-200

Фюзеляж самолета – цилиндрический, круглого сечения. Диаметр фюзеляжа 4.18 м, длина 37.5 м. Носовая часть фюзеляжа отогнута вниз, обеспечивая угол обзора 17o вниз. Хвостовая часть фюзеляжа отогнута вверх, обеспечения взлетно-посадочные углы и сокращая длину стоек шасси.
Конструктивно фюзеляж поделен на пять отсеков (см. рисунок 1.2):
- Ф1 шп. 1-12;
- Ф2 шп. 12-23;
- Ф3 шп. 23-36;
- Ф4 шп. 36-62;
- Ф5 шп. 62-72.


1 – отсек Ф1; 2 – отсек Ф2; 3 – отсек Ф3; 4 – отсек Ф4; 5 – отсек Ф5.
Рисунок 1.2 – Схема конструктивно-технологического членения фюзеляжа

Шаг шпангоутов регулярной части фюзеляжа – 500 мм (отсек Ф3 – 462 мм). Между шпангоутами в зоне пассажирского салона расположены иллюминаторы.
Основная часть фюзеляжа (шпангоуты 1–62) – герметичная. Гермозона разделена на две палубы – верхнюю (пассажирскую) и нижнюю (грузовую).
Продольный набор фюзеляжа состоит из стрингеров, силовых профилей, лонжеронов и балок; поперечный набор состоит из шпангоутов. Стрингера выполнены из прессованных профилей уголкового сечения.
В носовой части фюзеляжа до шпангоута №11 расположены: антенна радиолокатора, кабина экипажа, гардероб экипажа, буфет и передний тамбур с левой входной и правой служебной дверями, передний туалет. Под полом кабины экипажа расположена ниша носовой стойки шасси и отсек оборудования.
В средней части фюзеляжа между шпангоутами 11 и 55 находится пассажирский салон, между шпангоутами 55 и 62 расположен бытовой отсек с туалетами, гардеробом и задний тамбур с левой входной и правой служебной дверями. В средней части пассажирского салона с двух сторон расположены аварийные выходы. Под полом пассажирского салона расположены передний и задний грузовые отсеки, багажный отсек. Отсек средней части фюзеляжа (Ф3) имеет неразъемное соединение с центропланом крыла и включает в себя отсек СКВ между шпангоутом 23 и передним лонжероном центроплана и нишу основных опор шасси между задним лонжероном центроплана и шпангоутом 36. Отсек СКВ и ниша шасси отделены от структуры пассажирской кабины и багажных отсеков герметическими стенками. В нижней части среднего отсека фюзеляжа расположена балка, воспринимающая нагрузки от продольного изгиба фюзеляжа. По правому борту в переднем и заднем грузовых отсеках и багажном отсеке расположены грузовые люки.
В хвостовой части фюзеляжа размещены: механизм перестановки стабилизатора, ВСУ и агрегаты ВСУ. К конструкции хвостовой части фюзеляжа крепятся киль и стабилизатор.
Обшивка фюзеляжа выполнена в виде отдельных панелей. Продольные стыки выполнены в внахлёст по стрингерам, а поперечные стыки выполнены на лентах и формируют отсеки Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5 в единый агрегат – фюзеляж.
Основной вид крепежа в конструкции фюзеляжа - заклепочный.
В местах вырезов под грузовые люки, двери, иллюминаторы и антенны обшивка усилена окантовками.
В обшивке фюзеляжа между стрингерами 17 и 20 имеются проёмы под иллюминаторы, их шаг соответствует шагу установки шпангоутов. По своей конструкции иллюминатор является блоком, состоящим из двух органических стекол овальной формы, разделенных небольшим воздушным промежутком. Внешнее стекло имеет толщину 9 мм, внутреннее - 4 мм. Стекла устанавливаются в резиновый герметизирующий профиль. Для предупреждения запотевания стекол в полете в нижней части внутреннего стекла имеется отверстие Ø 2 мм. Проём иллюминатора усилен окантовкой, к которой с помощью шести крепежных элементов прижимается блок остекления.
Крыло самолета цельнокомпозитное трапецевидное с наплывом по задней кромке, большого удлинения (λ=11,571), стреловидностью 26.5о по четверти хорд, с углом поперечной установки 5.9о. Состоит из трех основных агрегатов – центроплана и двух консолей. В центроплане и консолях расположены баки суммарным объемом 27700 л в них возможно размещение 21000 кг топлива. Кессон – двухлонжеронный. На кессоне осуществляется крепление механизации, элеронов, пилонов двигателя, приводов механизации, и шасси. На каждой консоли установлены поверхности управления и агрегаты механизации:
- элерон;
- закрылок;
- предкрылок;
- воздушные тормоза;
- интерцепторы;
- наземные воздушные тормоза.
Горизонтальное оперение стреловидное трапециевидной формы в плане (угол поперечного V=+6°) и состоит из стабилизатора и руля высоты.
Стабилизатор переставной, установлен в фюзеляже на трех узлах: два задних узла образуют ось вращения, к переднему узлу подсоединен винтовой механизм, отклоняющий стабилизатор от нейтрального положения на углы от +5° до -10°.
Конструкция стабилизатора состоит из двух консолей, неразъемно- состыкованных по оси самолета. Каждая консоль имеет каркас, состоящий из двух лонжеронов, набора нервюр, верхней и нижней панелей, съемного носка и законцовки.
Вертикальное оперение, трапециевидной формы в плане, состоит из киля и руля направления. Киль устанавливается на фюзеляже с помощью узлов на лонжеронах. Kиль имеет каркас, состоящий из двух лонжеронов, набора нервюр, панелей и съемного носка. Все элементы конструкции киля, кроме узлов стыка с фюзеляжем, изготавливаются из композиционных материалов. Руль высоты и руль направления аналогичны по конструкции и изготавливаются из композиционных материалов
Силовая установка состоит из двух маршевых двигателей и вспомогательной силовой установки (ВСУ).
В рамках аванпроекта самолета МС-21 была рассмотрена установка двух перспективных маршевых двигателей – RB-285 и SGTF-1755. Двигатели подвешиваются на подкрыльевых пилонах, представляющих собой балку прямоугольного сечения. Внутри балки пилона размещаются огнетушители противопожарной системы, проходят трубопроводы топливной системы и СКВ. Крепление пилона к крылу осуществляется в трех точках: две на переднем лонжероне и одна на заднем. Крепление двигателей к пилону осуществляется в двух точках.
Вспомогательная силовая установка также рассматривается в двух вариантах: отечественная ВСУ ТА-18-200 и зарубежная АРС-3200. ВСУ расположена в отдельном отсеке хвостовой части фюзеляжа за противопожарной перегородкой шп. 68.
Шасси самолета, убирающееся в полете, выполнено по трехопорной схеме с передней и двумя основными опорами.
Передняя опора расположена в носовой части фюзеляжа и убирается в отсек фюзеляжа (шп. 2а-8) вперед, против потока (по полету).
Основные опоры установлены в консолях крыла в непосредственной близости от центра тяжести самолета и убираются в фюзеляж (шп. 31-36) поперек потока.
Обеспечение снижения массы планера обеспечивается за счет применения композиционных материалов (до 40% конструкции – см. рисунок 1.3), а за счет снижения взлетной массы самолета, снижается расход топлива. Предлагаемая структура распределения материалов в конструкции планера обеспечивает весовое совершенство самолета и высокие летные характеристики, позволяющие создать конкурентоспособный продукт для внутреннего и внешнего рынков.
При этом конструкция фюзеляжа в основном выполнена из усовершенствованных алюминиевых сплавов.
Из композиционных материалов выполнены конструкции носового кока, хвостового обтекателя, зализа крыла с фюзеляжем, закрылки, элероны, интерцепторы, воздушные тормоза, основные несущие элементы конструкции консолей крыла.
Основные характеристики семейства самолетов МС-21 даны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные характеристики семейства самолетов МС-21

Тип МС-21 -100 МС-21 -200 МС-21 -300 МС-21 -400
Масса Взлетная, т 52.5 63.050 75.7 90
 Снаряженный, т 28.990 35,05 40.74 45.700
 Нормальная коммерческая нагрузка, кг
(99.8 кг /пасс.) 12974 14970 17665 20958
Длина самолета, м 38.2 37.5 41.4 45.3
Размах крыла, м 32.5 36 36 36
Площадь крыла, м2 87.2 108 108 129
Удлинение крыла 12 12 12 10*
Диаметр фюзеляжа, м 3.46 4.09 4.09 4.09
Число пассажиров (одноклассная компоновка) 130 150 177 210
Шаг кресел, мм 813 813 813 813
Ширина прохода, мм 550 550 550 550
Тяга двигателей, тс 2x9.0 2x10.8 2x12.8 2x15.5
Высота крейсерского полета, км 12 12 12 12
Скорость крейсерская, км/ч 850 850 850 850
Скорость захода на посадку, км/час 245 245 260 260
Дальность полета практическая, км 4000 4500 5000 5500
Длина ВПП, м (МСА +15°) 2000 2000 2400 2400-2500

При разработке семейства самолетов требуется определенный компромисс при выборе базового варианта самолета, площади крыла и размерности двигателя. Наиболее рациональным является выбор в качестве базовой конструкции планер младшего самолета в семействе.
Такой подход позволит минимизировать суммарные весовые затраты всех членов семейств.



Семейство самолетов МС-21, при лучшем уровне комфорта, по сравнению с семейством А-319-321 и В-737 NG, обеспечивает:
- лучшую топливную эффективность (МС-21-200 на 25-26%);
- лучшее весовое совершенство (МС-21-200 на 10-15%);
- снижение операционных расходов (СОС) (МС-21-200 – 14,5-15,5%).
По отношению к самолетам нового поколения концепции Airbus МС-21-200 имеет лучшую топливную эффективность на 7,5%, меньшую массу на 8% и меньшие СОС на 4,5%, при этом МС-21-300 уступает самолету аналогичной размерности концепции Airbus по топливу 2%, по массе 3%, по СОС – 1%.

1.2 Конструктивно-технологическое характеристика боковых панелей  отсека Ф1

Комплект боковых панелей отсека Ф1 состоит из трех панелей правого и левого исполнения, которые входят в состав 2 секции отсека Ф1. Центральные панели имеют вырезы под проемы дверей. Это основные проемы, через которые производится посадка-высадка пассажиров. Схема конструктивно-технологического членения отсека Ф1 (см. рисунок 1.4).


1 – секция 1; 2 – секция 2; 3 – секция 3; 4 – стойки пола.
Рисунок 1.4 – Конструктивно-технологического членения отсека Ф1

Панели расположены между шпангоутами 6 – 14 с правого и левого бортов (см. рисунок 1.5). Конструктивно состоят из обшивок, на которые установлены элементы поперечного и продольного набора.

Рисунок 1.5 – Общий вид боковых панелей отсека Ф1 семейства самолетов МС-21 (правый борт, левый борт – зеркальное отображение)

Для соединения деталей на АСКМ применяются заклепочные соединения (заклепки ОСТ 1 34118-92). В конструкции боковых панелей применяются детали, изготовленные из алюминиевых сплавов.
Первоначальная программа выпуска – 10 комплектов в год, с последующим увеличением программы на 84 самолета в год.
Конструктивно передняя панель секции 2 отсека Ф1 состоит из (см. рисунок 1.6): обшивка, лента, стрингеры, компенсаторы. В конструкции самолета располагается между 6 и 9 шпангоутами. Панель двойной кривизны. Конфигурация швов прямолинейная. Все составляющие детали передней панели выполнены из алюминиевых сплавов.


1 – обшивка; 2 – лента; 3 – стрингера; 4 – компенсаторы.
Рисунок 1.6 – Схема членения передней панели секции 2 отсека Ф1

Конструктивно средняя панель секции 2 отсека Ф1 состоит из (см. рисунок 1.7): обшивка, стрингеры, компенсаторы. В конструкции самолета располагается между 9 и 12 шпангоутами. Панель двойной кривизны. Конфигурация швов прямолинейная. Все составляющие детали средней панели выполнены из алюминиевых сплавов.


1 – обшивка; 2 – стрингеры; 3 – компенсаторы.
Рисунок 1.7 – Схема членения средней панели секции 2 отсека Ф1

Конструктивно задняя панель секции 2 отсека Ф1 состоит из (см. рисунок 1.8): обшивка, лента, стрингеры, компенсаторы, окантовка люка, окантовка иллюминатора. В конструкции самолета располагается между 12 и 14 шпангоутами. Панель одинарной кривизны. Конфигурация швов прямолинейная, по окантовки иллюминатора и люка швы криволинейные. Все составляющие детали задней панели выполнены из алюминиевых сплавов.


1 – обшивка; 2 – лента; 3 – стрингеры; 4 – компенсаторы; 5 – окантовка люка; 6 – окантовка иллюминатора.
Рисунок 1.8 – Схема членения задней панели секции 2 отсека Ф1

Техническое описание панелей дает общее представление о их назначении, месте расположения, конструкции и характере расположения конструктивных элементов узла, о наличии стыковых узлов, о конфигурации швов и типе точек силового замыкания и некоторых других специфичных особенностях.



1.4.1 АСКМ фирмы Broetje модели АР1638

АСКМ АР1638 состоит из стационарно установленной скобы и позиционирующего устройства, перемещающегося по направляющим (см. рисунок 1.9). Установка и поворот нижнего и верхнего штампов производится в ручную. АСКМ предназначена только для установки заклепок ОСТ 1 34045-79 и ОСТ 134118-92. Панели, по которым устанавливается крепеж, должны иметь минимальную кривизну и небольшую массу.



Рисунок 1.9 – АСКМ фирмы Broetje модель АР1638

Максимальная масса, выдерживаемая позиционером, составляет 350кг. Диапазон поворота рамы вокруг оси вращения составляет от -300 до +300 . Наклон рамы позиционера вдоль оси составляет 80. Зона установки крепежа 1600мм х 5960мм.
Сборка боковых панелей отсека Ф1 производится в отдельных сборочных приспособлениях. Расположение панелей в сборочных приспособлениях вертикально.
Для установки боковых панелей отсека Ф1 на раму позиционера АСКМ АР1638 на ИАЗ изготовлен комплект ложементов. Установка панелей на раму позиционера АСКМ производится в горизонтальном положении. Установка крепежа производится за два установа ложементов, смена режущего инструмента производится вручную, что приводит к увеличению трудоемкости. Позиционирование за технологический крепеж производится вручную по камерам.
На АСКМ АР1638 одновременно можно установить комплекты ложементов для трех панелей, при этом установка ложементов проводится поочередно.
Из-за большой кривизны передней панели нет подхода инструмента по краям панели. Дополнительно нет подхода установки крепежа под полкой стрингеров.
В настоящий момент на АСКМ АР1638 происходит установка крепежа по компенсаторам, затем устанавливаются стрингера и повторно производится закладка панели на раму позиционера для установки крепежа по стрингерам. Это увеличивает производственный цикл сборки панелей и трудоемкость. Приблизительно на каждую панель приходится производить установку панели 6 раз.

1.4.2 АСКМ фирмы Broetje модели АР1687

На ИАЗ в рамках проекта МС-21 была введена в эксплуатацию АСКМ фирмы Broetje модели АР1687.
АСКМ АР1687 состоит из скобы и позиционирующего устройства, которые раздельно перемещаются по направляющим (см. рисунок 1.10). Режущий инструмент и верхние штампы устанавливаются в барабаны, смена инструментов производится автоматически по программе. Нижний штамп меняется вручную, но имеет автоматический поворот на 3600.


1 – скоба; 2 – позиционирующие устройство
Рисунок 1.10 – АСКМ фирмы Broetje модель АР1687

АСКМ предназначена для установки заклепок ОСТ 1 34045-79 и ОСТ 134118-92, стержней болт-заклепок ОСТ 1 30042-82 и ОСТ 1 30034-2012.
Максимальная масса, выдерживаемая позиционером, составляет 2000кг, что в 5 раз больше чем у АР1638 Диапазон поворота рамы вокруг оси вращения составляет от -900 до +500 . Наклон рамы позиционера вдоль оси составляет ±180. Зона установки крепежа 4160мм х 1000мм.
На раме позиционера установлены 10 универсальных замков крепления сборочных рам (см. рисунок 1.11). Нет необходимости дополнительно продумывать варианты крепления к раме позиционера.



Рисунок 1.11– рама позиционера АСКМ АР1687

Загрузка сборочной рамы с панелями на раму позиционера производится вертикально.
На АСКМ АР1687 возможно за один установ произвести клепку боковых панелей, без дополнительной перестановки. Позиционирование за технологический крепеж производится автоматически.

1.5 Технические требования на сборку боковых панелей и установку крепежа на АСКМ

Технические требования на сборку записываются в виде текста на поле чертежа, когда содержащиеся в них данные, указания и разъяснения невозможно или нецелесообразно выразить графически или условными обозначениями.
Источником для формирования технических требований на сборку боковых панелей отсека Ф1 и у становку крепежа на АСКМ: технические условия на отсек Ф1 самолета МС-21, технические условия на каждую из боковых панелей отсека Ф1, производственные инструкции, конструкторская и технологическая документация.
Для формирования технических требований используют ГОСТ 2.316-68 [2], который устанавливает правила нанесения надписей, технических требований и таблиц на чертежи изделий всех отраслей промышленности, и ОСТ 1 02504-84 [3], устанавливающий последовательность изложения и типовые формулировки технических требований на чертежах деталей и сборочных единиц самолетов и вертолетов.
Технические требования на сборку боковых панелей и установку крепежа на АСКМ включают в себя следующие:
1) неуказанные предельные отклонения размеров, форм и расположения поверхностей по ОСТ 1 00022-80;
2) допустимое отклонение от теоретического контура ±2,0 мм;
3) отклонение осей заклепочных швов не более 1,0 мм;
4) допустимое отклонение на шаг ±2,0 мм;
5) отклонение величины перемычки ±1,0 мм;
6) в качестве технологического крепежа использовать пустотелые заклепки фирмы Titgemayer.
7) герметизацию производить герметиком PR1782C2-M;
8) маркировать Чк шрифтом ПО-5 ГОСТ 2930-62. Клеймить Кк.

Работы по изготовлению деталей или сборки узлов всегда должны начинаться с изучения технических условий, представленных на чертеже, отклонение от них допустимо только с решения отдела главного конструктора.

1.6 Постановка задачи дипломного проектирования

Постановка задачи – это тот этап проектирования дипломного проекта, где необходимо четко сформулировать основную цель и задачи проекта.
Основной целью разработки дипломного проекта является проект сборочной рамы для одновременной автоматической клепки боковых панелей отсека Ф1 на автоматической сверлильно-клепальной машине АР1687 фирмы Broetje.
К основным задачам проекта следует отнести следующее:
- разработка директивного технологического процесса сборки и установки крепежа на АСКМ боковых панелей отсека Ф1;
- проект сборочной рамы для АСКМ АР1687;
- разработка технологического процесса монтажа сборочной рамы.








2 УКРУПНЁННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ

2.1 Технические решения, предлагаемые для устранения технологической проблемы

Для сокращения производственного цикла и трудоемкости в рамках данного дипломного проекта, предлагается перевести установку крепежа по боковым панелям отсека Ф1 с АСКМ АР1638 на АР1687.
По своим характеристикам АР1687 позволит произвести установку крепежа по боковым панелям отсека Ф1 за один установ, без дополнительных перестановки ложементов с панелями и без ручной смены инструмента. Автоматическое позиционирование за технологический крепеж позволит сократить время установки крепежа.
Для одновременной установки ложементов для всех трех панелей, возможно использовать конструкцию сборочной рамы, аналогично конструкции рам фирмы DURR. На ИАЗ имеется рама СО00_05 для клепки трех боковых панелей между собой (см. рисунок 2.1). Рама СО00_05 используется для установки крепежа по стыку панелей и установки ободов шпангоута.

Рисунок 2.1 – Рама СО00_05 для сборки и клепки боковых панелей

Данная рама не подходит для клепки стрингеров и компенсаторов по панелям, так как во время установки крепежа необходимо выдерживать теоретический контур, для этого необходимы дополнительные ложементы. Дополнительные ложементы будут перекрывать зону клепки (см. рисунок 2.2). Если ложементы делать съемными, то они будут иметь большой вес и возникает необходимо постоянно их устанавливать, что увеличит трудоемкость.


Рисунок 2.2 – Рама СО00_05 с установленными дополнительными ложементами

Из конструкции рамы СО00_05 делаем вывод, что на раме такой конструкции возможно установить одновременно 6 панелей (3 панели – правый борт, 3 панели – левый борт). Это позволит сократить количество оснастки. При этом ложементы должны быть стационарными.
Для устранения подходов нижнего штампа, возникающих на АСКМ АР1638, возможно применить С-образный нижние штампы для заклепок ø4мм и ø5мм ОСТ 1 34118-92 из комплекта АСКМ АР1687. (см. рисунок 2.3)


Рисунок 2.3 – Нижние штампы АСКМ АР1687

Применение С-образных штампов позволит устанавливать крепеж под полками стрингеров. Это сократит количество операций в технологическом процессе. Если на АСКМ АР1638 вначале производится установка компенсаторов, затем установка стрингеров, то на АР1687 возможно будет одновременно устанавливать крепеж по компенсаторам и стрингерам.



3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ РАМЫ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛЕПКИ БОКОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ОТСЕКА Ф1

3.1 Составление технического задания

Техническое задание на проектирование сборочного приспособления составляется конструкторами совместно с технологами на основе исходных документов, которыми являются: чертеж сборочной единицы и технологические условия на ее сборку, технологический процесс сборки, нормативно – справочная документация и списки нормализованных деталей и узлов сборочной оснастки.
Техническое задание на проектирование включает в себя следующие требования:
1) приспособление проектировать в системе UNIGRAPHICS;
2) приспособление предназначено для автоматической клепки панелей;
3) обеспечить возможность одновременной автоматической клепки боковых панелей отсека Ф1 правого и левого бортов.
4) положение панелей – полетное;
5) выемка панелей – вбок;
6) приспособление выполнить рамного типа аналогичное сборочным рамам фирмы DURR;
7) на раме предусмотреть 10 замков для закрепления рам в станциях для установки панелей и установки на раму позиционера АСКМ;
8) на приспособление установить:
– ложементы по внутренней поверхности обшивки;
– прижимы для обшивок;
– фиксаторы по БО в обшивках;
9) монтаж приспособления производить с использованием лазерного трекера LTD-600.
Проектирование сборочного приспособление необходимо всегда начинать с изучения технического задания, так как указанные в нем требования являются базой для проектирования, изготовления и монтажа сборочного приспособления.

3.2 Конструктивные решения в сборочном приспособлении для клепки боковых панелей отсека Ф1

На ИАЗ установка крепежа по боковым панелям отсека Ф1 производится на АСКМ АР1638 в специальных приспособлениях. Конструктивно приспособления состоят из двух ложементов с горизонтальными распорками (см. рисунок 3.1). Ложементы изготовлены отдельно для каждой панели. Установка ложементов производится раздельно для каждой панели, что увеличивает время наладки АСКМ перед установкой крепежа по управляющей программы. В ходе установки крепежа на АСКМ, для обеспечения подходов необходимо переустанавливать ложементы и останавливать управляющую программу. Горизонтальные распорки создают ряд ограничений по подходам для установки крепежа.


Рисунок 3.1 – Пример ложементов для клепки боковых панелей на АСКМ АР1638

Ложементы устанавливаются на раму позиционера АСКМ АР1638 на специальные кронштейны входящие в комплект приспособления. Так как на АСКМ АР1638 производится установка крепежа различных панелей самолета МС-21 и рама имеет небольшие габаритные размеры, то перед каждой новой панелью, необходимо производить установку кронштейнов для закрепления ложементов на раме позиционера. В связи с многочисленным установками и переналадками ложементов на АСКМ АР1638 установка крепежа по боковым панелями имеет большую трудоемкость. В среднем наладочные операции занимают 80% времени от всего времени операции установки крепежа на АСКМ АР1638.
Необходимо чтобы время наладки АСКМ перед запуском управляющей программы занимало как можно меньше времени, тогда использование АСКМ будет оправдано.
АСКМ АР1687 имеет большие габариты позиционирующей рамы и более большие углы поворотов по сравнению с АСКМ АР1638. На раме позиционера установлены 10 универсальных замков крепления сборочных рам (см. рисунок 1.11). Нет необходимости установки дополнительных кронштейнов для установки ложементов на раму позиционера.
Предложенная конструкция сборочной рамы для клепки боковых панелей отсека Ф1 на АСКМ АР1687 позволит за один установ произвести клепку 6 панелей отсека Ф1 (3 панели – левый борт, 3 панели – правый борт). Установка сборочной рамы на раму позиционера АСКМ АР1687 будет производится на 10 универсальных замков, что позволит сократить время установки приспособления и уменьшить трудоемкость.
Конструктивно сборочное приспособление для клепки боковых панелей на АСКМ АР1687 будет состоять из рамы с установленными ложементами для каждой панели (по два ложемента на одну панель). Конструкция рамы с ложементами имеет большие преимущества по сравнению с ложементами, используемыми на АСКМ АР1638:
- большая прочность;
- возможность одновременной установки крепежа по 6 панелям;
- меньшее время установки на раму позиционера;
- меньше недоступных зон для подхода инструмента.

3.3 Конструктивная проработка сборочного приспособления

Приспособление для одновременной клепки боковых панелей отсека Ф1 будет транспортироваться по цеху только с использованием специальной рамы (см. рисунок 3.2)


Рисунок 3.2 – Транспортировочная рама HEV

Транспортировка рам будет производиться в вертикальном положении.
Установка боковых панелей на ложементы, будет производиться в вертикальном положении в сборочной станции фирмы DURR. Установка рамы для клепки на раму позиционера АСКМ АР1638, так же производится вертикально. В связи с этим нет необходимости использовать стандартную раму, имеющую вертикальные и горизонтальные перекладины. Роль вертикальных перекладин будут нести две перекладины по краям продольных балок по форме соответствующие контуру панели, на которых будут установлены фиксирующие элементы для установки панелей.
В приспособлении для сборки панели несущим элементом будут являться две продольные балки, выполненные из труб со стандартными размерами в поперечном сечении 100×160×4 мм. Использования труб прямоугольного сечения в отличие от швеллеров позволяет уменьшить время изготовления перекладин за счет уменьшение времени сварочных работ. Размеры продольных балок следует выбирать исходя из габаритных размеров панелей и максимального веса, устанавливаемого на раму позиционера АСКМ. Для сокращение массы балки должны быть изготовлены из алюминия.
На продольных балках необходимо предусмотреть установочные площадки под вертикальные перекладины, о их предназначении подробно будет описано в следующей главе. На балках будут установлены 7 вертикальные перекладин. Для возможности использовать данные балки для проектирования последующих рам и повышения универсальности в качестве установочных площадок будем использовать две стороны балок. Приварим к двум сторонам пластины толщиной 10мм. Поверхность установочной площадки должна составлять одну плоскость, для этого перекладину с приваренными пластинами устанавливают на стол вертикально-фрезерного станка Jomax - 265, на котором происходит обработка плоскости площадок. Максимальные габариты обрабатываемых деталей на этом фрезерном станке составляют 8000×4000×1250 мм. На установочных площадках предусмотрены отверстия по которым выставляются ложементы.
На каждой продольной балки необходимо установить 5 замков аналогичных замкам, установленных на рамах фирмы DURR. Данные замки используются в станциях для монтажа ложементов, для установки панелей, для установки на раму позиционера АСКМ. Под замки необходимо на раме предусмотреть установочные площадки. Рядом с замками выполнить блокирующие втулки для фиксации рамы (см. рисунок 3.3). По данным втулкам будет позиционироваться сборочная рама в момент монтажа поперечных балок, во время установки рамы в сборочные станции и установки на раму позиционера АСКМ АР1687.



1 – продольная балка; 2 – замок; 3 – блокирующая втулка; 4 – установочная площадка под замок.
Рисунок 3.3 – Система замков

Для закрепления сборочной рамы на транспортировочной раме на каждой из продольных балок необходимо предусмотреть по два адаптера для такелажной рамы (см. рисунок 3.4). Ответные установочные узлы предусмотрены в конструкции транспортировочной рамы.



Рисунок 3.4 – Адаптеры для такелажной рамы

Наглядно конструкция продольных балок сборочного рамы представлена на рисунке 3.5.


1 – верхняя продольная балка; 2 – нижняя продольная балка; 3 – замки крепления к станциям; 4 – адаптеры для транспортировочной рамы.
Рисунок 3.5 – Продольные балки сборочной рамы

В качестве соединительных элементов для продольных балок и для усиления конструкции используем поперечные балки, выполненные по форме контура панелей. Для унификации приспособления поперечные балки выполним аналогично балкам, используемых в конструкции рамы СО005 фирмы DURR.
Поперечные балки по краям рамы (шпангоут 6) будут являться зеркальным отображение друг друга. Поперечные балки придадут сборочной раме прочности (см. рисунок 3.6).



1 – поперечная балка; 2 – установочная площадка на балке; 3 – фиксация по БО в панелях; 4 – опорные площадки с прижимами.
Рисунок 3.6 – Поперечные балки сборочной рамы

Для сокращения числа ложементов по центру рамы (шпангоут 14) эффективней всего установить поперечную балку с фиксирующими элементами для двух панелей (правого и левого борта). Данная балка будет эффективно работать на сжатие и упрочнит раму для сборки. На центральной поперечной балке можно будет установить все фиксирующие и базирующие элементы (см. рисунок 3.7).



1 – центральная поперечная балка; 2 – фиксация по БО в панелях; 3 – опорные площадки с прижимами для двух панелей.
Рисунок 3.7 – Центральная поперечная балка

Для возможности сокращения числа базирующих элементов используем поперечные балки, аналогичные центральной, для установки панелей по шпангоутам 9 и 12.
Поперечные балки конструктивно будут состоять из двух сваренных между собой профилей. Для позиционирования фиксирующих элементов по бокам балки приварим установочные пластины. Для монтажа балок предусмотрены три базовых отверстия под отражатели для лазерного трекера.
Наглядно конструкция поперечных балок сборочной рамы представлена на рисунке 3.8.








1 – боковая поперечная балка (шп. 6); 2 – поперечные балки (шп. 9);
3 – поперечные балки (шп. 12); 4 – центральная поперечная балка (шп. 14).
Рисунок 3.8 – Поперечные балки сборочной рамы

Выбранная конструкция продольных и вертикальных балок не является окончательной, так как после завершения проектирования сборочной рамы необходимо произвести расчет на жесткость и сделать вывод о пригодности такой конструкции или применяемых для ее изготовления стандартных элементов.
Выбор и разработка установочных элементов сборочного приспособление является основной задачей при его проектировании, так как эти элементы обеспечивают базирование конструктивных элементов панели и обеспечивают точность сборки. На панелях для установки в раму имеются три прилива с базовыми отверстиями диаметром 16H8.
Для установки панелей в раму, на поперечных балках рамы предусмотрены по три площадки с фиксаторами для базирования панелей. Конструктивно базовые элементы показаны на рисунки 3.9. Один фиксатор выполнен как базовый для базирования панели по осям Х и Y. Два других выполнены с эллипсным отверстием для возможного перемещения по оси Х (ось по полету).

1 – кронштейн; 2 – корпус фиксатора; 3 – штырь фиксатора.
Рисунок 3.9 – Фиксаторы за приливы панелей.

Базовая поверхность корпуса фиксатора выполнена по внутреннему контуру панелей. Базовый диаметр штыря фиксатора выполнен 16f7 (см. рисунок 3.10).


1 – штырь фиксатора; 2 – крышка корпуса; 3 – втулка корпуса; 4 – корпус; 5 – гайка с накаткой.
Рисунок 3.10 – Конструкция плавающего фиксатора.

После выбора базовых элементов можно приступить к выбору фиксирующих и зажимных элементов конструкции сборочного приспособления.
Для удержания панели в рабочем положении по контуру панели на каждой поперечной балки предусмотрены кронштейны с прижимами. Для возможности автоматической клепки боковых панелей, со стороны теоретической поверхности панелей не должны находится большие элементы сборочной оснастки. На ИАЗ сейчас применяют прижимы фирмы DESTACO и крючкообразные прижимы собственного производства. Но данные прижимы имеют значительные габариты и после проверки подходов АСКМ не подходят для применения на рамах для автоматической клепки. Поэтому в конструкции рамы будем применять прижимы аналогичные прижимам, использованных на рамах фирмы DURR. Конструктивно прижимной элемент рамы для клепки показан на рисунки 3.11.



1 – кронштейн; 2 – прижим; 3 – щетка (опорная поверхность)
Рисунок 3.11 – Конструкция прижимного элемента.

Базовая поверхность кронште йнов выполнена эквидистантно внутреннему контуру панелей. Для защиты от нарушения покрытия применяют щетки, установленные на базовую поверхность кронштейна. Данный тип прижима имеет минимальный выступ над теоретической поверхностью панели и не ограничивает подход АСКМ.
После завершения этапов выбора и проектирования несущих, установочных и фиксирующих элементов сборочного приспособления в системе UNIGRAFICS, необходимо произвести их взаимное ориентирование относительно выбранных плоскостей, которыми являются плоскости шпангоутов, плоскость симметрии самолета и плоскость горизонтальная линии полета, и произвести корректировку форм и размеров, без изменения рабочей поверхности установочных элементов.
Общий вид сборочного приспособления будет иметь вид представленный на рисунке 3.12.
Данное приспособление спроектировано с учетом выбранного метода сборки, состава сборочных баз, составленной схемы сборки и разработанного директивного технологического процесса автоматической установки крепежа на боковых панелей отсека Ф1 на АСКМ АР1687.
Приспособление разработано в системе UNIGRAFICS полностью в соответствие с заданием на его изготовление.
После окончания работ по разработки конструкции сборочного приспособления необходимо проверить обеспечивает ли данная конструкция точность сборки узла. Так же необходимо произвести расчет на жесткость несущих элементов конструкции.







1 – продольные балки; 2 – поперечные балки; 3 – фиксатор; 4 – опорная площадка с прижимом; 5 – адаптер для такелажных рам на верхней балки; 6 – адаптер для такелажных рам на нижней балки; 7 – замок со стопорной втулкой.
Рисунок 3.12 – Общий вид сборочной рамы для одновременной автоматической клепки боковых панелей отсека Ф1 на автоматической сверлильно-клепальной машине АР1687

3.4 Расчет сборочного приспособления на точность

Сборка частей летательного аппарата в приспособлениях обеспечивает точность готового изделия в пределах 1,0…1,5 мм. При этом сборочное приспособление должно быть изготовлено с точностью, в 2…3 раза превышающей точность собираемого в ней изделия.
Погрешность сборочного приспособления:

, (3.1)

где - координаты середины поля допуска замыкающего звена относительно номинального размера, мм;
- половина поля допуска замыкающего звена, мм;
- погрешность, возникающая вследствие деформации СП (данная погрешность на порядок ниже остальных, поэтому мы не будем учитывать ее при расчете), мм.
Середины поля допуска замыкающего звена относительно номинального размера:

, (3.2)

где - коэффициент передачи погрешности;
- центр группирования погрешностей на i-ом этапе, мм;
- коэффициент ассиметрии;
- половина поля допуска, мм.

Центр группирования погрешностей на i-ом этапе:

, (3.3)

где ВО – значение верхнего отклонения, мм;
НО – значение нижнего отклонения, мм.
Половина поля допуска:

, (3.4)



Половина поля допуска замыкающего звена:

, (3.5)

где - коэффициент рассеивания.
Значения всех необходимых коэффициентов для расчёта погрешности сборочного приспособления на независимых этапах переноса размеров сведём в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Значения коэффициентов для расчёта погрешности сборочного приспособления на независимых этапах переноса размеров

Этап Точность размеров, мм 
 
 
     Ki·(i+
+ i·i) Ki2·Kp2 ·i2
Создание ТЭМ узла 0.01 0 1 1 0.01 0 0 0.0001
Создание КЭМ узла 0.01 0 1 1 0.01 0 0 0.0001
Создание КЭМ СП +0.01 0 1 1 0.01 0 0 0.0001
Создание управляющих программ для станка с ЧПУ +0.01 0 1 1 0.01 0 0 0.0001
Считывание информации с программоносителя +0.02 0,5 1 1 0.01 0.01 0.015 0.0001
Изготовление базовых деталей +0.15 0 1.4 1.4 0.15 0 0 0.0441
Монтаж СП с помощью лазерного трекера +0.03 0 1 1 0.03 0 0 0.0009

Координата середины поля допуска замыкающего звена относительно номинального размера:

.

Половина поля допуска замыкающего звена по формуле 3.5:




Погрешность сборочного приспособления на независимых этапах переноса размеров:

.

С учетом того, что необходимая точность сборочного узла составляет ±1,0 мм получается, что расчетная точность сборочной рамы в 5 раз выше точности узла. Следовательно, данная схема сборочной рамы удовлетворяет требованиям точности.

3.5 Расчет сборочного приспособления на жесткость

При проектировании сборочного приспособления необходимо произвести расчет на жесткость, по результатам которого будет сделано заключение о возможности его применения, т. е. будет ли это сборочное приспособление обеспечивать необходимую точности при сборке панели.
Расчет будет производиться с помощью модуля NX Расширенная симуляция в программе Unigraphics NX. Отличительной особенностью «NX Расширенная симуляция» является возможность, оставаться в одной и той же среде моделирования NX. Использовать для решения различные ведущие промышленные решатели, такие, как NX Nastran, MSC Nastran, ANSYA, LS-Dyna и ABAQUS. При этом необходимо задать только тип используемого решателя, а система в свою очередь автоматически представляет все модели, типы элементов, свойства, параметры, условия сопряжения, используя терминологию выбранного решателя и типа анализа. Для анализа сборочного приспособления для сборки панели использовался решатель NX Nastran.
Для осуществления расчета с помощью программного обеспечения необходимо выполнить подготовку к расчету и анализ результатов. В подготовку входит упрощение сборочного приспособления для ускорения расчетов и создание конечно-элементной модели.

3.5.1 Создание геометрической модели

Для сокращения времени расчета необходимо упростить конструкцию сборочного приспособления путем исключения всех возможных элементов. Упрощенная модель сборочного приспособления показана на рисунке 3.13.



Рисунок 3.13 – Упрощённая геометрическая модель для расчёта жёсткости

Из геометрической модели приспособления были исключены следующие элементы: фиксаторы с кронштейнами, опорные площадки с прижимами, адаптеры под такелажную раму, замки для крепления рам, элементы крепежа (болты, гайки, шайбы). Все эти элементы заменим нагрузкой приложенной к сборочной раме, при этом расчет на жесткость сократится в несколько раз.

3.5.2 Создание конечно-элементной модели

Для создания конечно элементной модели необходимо, задать материалы, применяемые в конструкции, сделать сетку конечных элементов и задать граничные условия.
Материал применяемый в конструкции – алюминий АД31. Данный материал по свойства соответствует материалу из которого изготовлены рамы DURR. Характеристики для алюминия АД31 приведены в таблицы 3.2.





Таблица 3.2 – Номенклатура материалов, применяемых в конструкции сборочной рамы

Материал Массовая плот-
ность ρ, кг/м3 Модуль упру-гости Е, ГПа Коэффициент Пуассона Предел упру-гости, МПа
Алюминий АД31 2710 71 0.33 220

После задания материала для элементов конструкции, переходим на этап создания расчетной сетки конечных элементов. Построение конечных элементов сетки является этапом, на котором производится разбиение непрерывной геометрической структуры на конечные элементы.
Сетка конечных элементов генерировалась автоматически. Полученная конечно-элементная модель содержит 291432 узлов, 147598 элементов. В модели использованы тетра-элементы.
Общий вид конечно-элементной сетки показан на рисунке 3.14.



Рисунок 3.14 – Конечно-элементная сетка (общий вид)

Сопряжения элементов конструкции сборочного приспособления не позволяют взаимного перемещения сопрягаемых частей. Поэтому контакты прочих тел модели друг с другом выполнены сшивкой конечно-элементных сеток по сопрягаемым поверхностям.
Задание граничных условий конечно-элементной модели включают в себя условия закрепления и приложенные нагрузки. Условия закрепления – жёсткая заделка (Fixed) по замкам и стопорным втулкам (см. рисунок 3.15).



Рисунок 3.15 – Условия закрепления

Для осуществления расчета необходимо к конечно-элементной модели приложить нагрузки, которые будут, каким-либо образом действовать на него и из-за которых сборочное приспособление будет деформироваться. Нагрузка будет равномерно распределена по поперечным балкам
На конечно-элементную модель будут приложены следующие нагрузки:
1) собственная масса продольных и поперечных балок;
2) нагрузка на верхнюю продольную балку от адаптеров для такелажной рамы и от замков – 600 Н;
3) нагрузка на нижнюю продольную балку от адаптеров для такелажной рамы и от замков – 600 Н;
4) нагрузка на поперечные балки по шпангоуту 6 от фиксирующих и базирующих элементов – 260 Н;
5) нагрузка на поперечные балки по шпангоуту 9 от фиксирующих и базирующих элементов – 460 Н;
6) нагрузка на поперечные балки по шпангоуту 12 от фиксирующих и базирующих элементов – 400 Н;
7) нагрузка на поперечные балки по шпангоуту 14 от фиксирующих и базирующих элементов – 320 Н;
8) нагрузка от веса всех панелей – 1500 Н.
Нагрузка от веса средств фиксации и собираемых панели будет равномерно распределена между поперечными балками сборочной рамы. Прикладывать будем в места крепления средств фиксации на установочные пластины. Нагрузка от массы конструкции сборочной рамы будет приложена в центр масс рамы. На рисунке 3.16 показано распределение нагрузки.



Рисунок 3.16 – Моделирование нагрузки, приложенной к приспособлению

После выбора граничных условий и определения нагрузок можно приступать к расчету на жесткость.

3.5.3 Расчет жесткости
При выполнении расчета получили несколько диаграмм, которые показывают, какие имелись напряжения, и какие деформации и на каких элементах присутствовали, а так же их величину.
На диаграмме (см. рисунок 3.17) напряжения даны в МПа. Распределение напряжений показывает, что максимальные напряжения составляют 3.807 МПа, а преобладающие напряжения в конструкции сборочного приспособления – в пределах 0.5 МПа.



Рисунок 3.17 – Распределение напряжений, МПа

После проведенного расчета получили диаграмму (см. рисунок 3.18), на которой показана полная деформация сборочного приспособления под определенной выше нагрузкой и заданным граничным условием. Следует учесть, что величина деформаций, на диаграммах, представлена в масштабе для более наглядного ее представления.
При выполнении расчета на жесткость была определена максимальная деформация конечно-элементной модели каркаса, которая составила 0.103 мм.



Рисунок 3.18 – Полная деформация, мм

Из расчета следует, что конструкция каркаса и подобранные стандартные элементы приемлемы и сборочное приспособление можно признать годным к эксплуатации.

3.6 Разработка технологии монтажа сборочного приспособления

В настоящее время при проектировании нового сборочного приспособление в виде КЭМ конструктору необходимо задавать его способ монтажа с помощью лазерного трекера LTD-600. Это обусловлено повышением точности монтажа; снижением трудоемкости и цикла монтажных работ за счет исключения необходимости проектирования, изготовления и эксплуатационного сопровождения жестких носителей форм и размеров, уникальных для каждой собираемой сборочной единицы; снижением металлоемкости технологической оснастки.

3.6.1 Краткое описание, основные характеристики и особенности применения лазерного трекера LTD – 600

Лазерный трекер изображен на рисунке 3.19 и представляет собой прибор, предназначенный для измерения координат центра зеркального углового отражателя сферической формы путем измерения углов поворота по вертикали и горизонтали зеркала излучателя и измерения дистанции до отражателя лазерным интерферометром и абсолютным дальномером. Таким образом, прибор снимает координаты отражателя в полярных координатах относительно самого себя. Пересчет полярных координат в прямоугольные производится в программном обеспечении прибора. Определение дистанции производится лазерным интерферометром и абсолютным дальномером одновременно, и одновременно производится уточнение дистанции до отражателя [7].


Рисунок 3.19 – Лазерный трекер LTD-600

Дополнительно лазерный трекер укомплектован видеокамерой и электронным уровнем. Видеокамера предназначена для поиска отражателя. Применяется в случаях, когда перенос отражателя руками труден или невозможен. Уровень позволяет прибору работать, имея вертикальную ось Z.
Лазерный трекер LTD-600 применяется для монтажа и контроля технологической оснастки; юстировки и контроля углового положения блоков ГИЗ, устанавливаемых на самолет; контроля соосности узлов навески механизации изделия авиационной техники.
Основные характеристики лазерного трекера LTD-600 приведены в таблице 3.3.








Таблица 3.3 – Основные характеристики лазерного трекера LTD-600

Габариты в сборе Высота с видеокамерой 1500 мм.
 Ширина по основанию 600×700 мм.
Масса В сборе с проставкой и основанием 57 кг.
Электрическое питание Напряжение 100-240 В~
 Частота 50-63Гц
 Потребляемое напряжение 400 ВА
Допустимые условия работы Рабочая температура окружающей среды 0°±40°С
 Температура хранения -10°±60°С
 Влажность воздуха 10-80% (без конденси-рования влаги)
 Допустимое возвышение 0-5000 м.
Точность статическая 0.025-0.1 мм. 2.5-40 м.
Дальность 0-40 м. с определением дальности интерферометра 1.5-40 м. с определением дальности абсолютным дальномером
Допустимая скорость движения отражателя Перпендикулярно лучу 4.0 м/с.
 В направлении луча 6.0 м/с.
Количество снимаемых точек 1000 точек/сек. 

Для работы трекера необходимы отражатели CCR и TBR, представленные на рисунках 3.20 и 3.21 соответственно. С помощью отражателей определяется координата точки, путем снятия множества точек за определенный интервал времени и определение средней точки из этого облака точек.










Рисунок 3.20 – Отражатель CCR



Рисунок 3.21 – Отражатель TBR

Для размещения отражателей во время измерений на основаниях, входящих в комплект трекера, в конструкции установочных элементов сборочного приспособления необходимо предусмотреть посадочные места для размещения этих оснований. Геометрические параметры отражателей и оснований для отражателей приведены на рисунке 3.22. Данные основания используются для измерения положения отверстий как точки.


Для CCR Для TBR
ØА (хвостовика) количество ØБ (хвостовика) количество
12 4 12 4
8 4 8 4
6 4 6 4
без хвостовика 4 без хвостовика 4

Рисунок 3.22 – Геометрические параметры отражателей и оснований для отражателей лазерного трекера LTD-600

Также в комплект трекера входит основание для измерения оси отверстия DVT/SMLR. Его геометрические параметры указаны на рисунке 3.23.

Рисунок 3.23 – Геометрические параметры основания для измерения оси отверстия DVT/SMLR

Часто при монтаже сборочных приспособлений имеющиеся основания не удовлетворяют условиям измерения, поэтому при проектировании приспособления конструктор должен просчитать это и при необходимости спроектировать такое основание, при применении которого будет возможным произвести необходимые измерения.
При монтаже сборочного рамы для клепки панелей для проведения измерений будет использоваться отражатель TBR и основание с диаметром хвостовика 8 мм.
Лазерный трекер LTD-600 имеет несколько режимов работы, что позволяет применять его для выполнения разнообразных задач на которые он способен [7].
1. Измерение координат точки. Из набора точек могут быть построены плоскости, окружности, линии и другие геометрические фигуры. Точкой также считаются центры окружностей и сфер.
2. Сканирование множества точек во время перемещения отражателя. Таким образом, могут быть измерены как множество точек, так и измерены сразу окружности, плоскости, сферы. Снятие координат точек производится по заданному перемещению или по скорости снятия точек за определенное количество времени.
3. Режимы выноса и сравнения точек. Лазерный трекер выводит луч в задаваемую координату, измеряет ее и сравнивает полученную координату с заданной. Такой режим может задавать по нескольким точкам с определяемой пользователем задержкой на каждой точке.
4. Режим сравнение точек. Похож на предыдущий режим, но трекер не производит автоматический вынос точки в нужную координату. Перемещение отражателя производится оператором, трекер находит в списке точек точку с наиболее близкими координатами и сравнивает координаты отражателя с номинальными координатами.
Режимы 3 и 4 являются основными при монтаже сборочной оснастки.
При выполнении монтажа приспособления для сборки панели лазерный трекер LTD-600 будет работать в режиме сравнения точек.

3.6.2 Последовательность монтажных работ

Выполнения монтажа рамы для клепки боковых панелей отсека Ф1 будем проводить в специализированном сборочном приспособление ВВТ-Lehre фирмы DURR (см. рисунок 3.24). Данное приспособление входит в комплект линии сборки самолета МС-21 и служит для проведения наладки и монтажа сборочных рам.



1 – продольные балки рамы (2шт.); 2 – стойки (10шт.); 3 – крепление для продольных балок сборочных рам (10шт.); 4 – комплект фиксаторов и прижимов (10шт.)

Рисунок 3.24 – Специализированное сборочное приспособление ВВТ-Lehre

Монтаж производится с помощью лазерного трекера LTD-600. В первую очередь следует войти в систему координат специального сборочного приспособления ВВТ. Для этого на раме BBT имеются четыре точки, которые являются базовыми для всех сборочных рам (см. рисунок 3.25).


Рисунок 3.25 – Базовые точки на раме приспособления ВВТ

В процессе измерения в системе координат прибора определяются координаты базовых точек. Используя стандартное программное обеспечение системы, определяем параметры преобразования систем координат прибора в систему координат стапеля, и дальнейшие измерения происходят в системе координат стапеля. Процесс преобразования производится непосредственно на рабочем месте и занимает всего несколько минут.
Монтаж рамы для клепки боковых панелей отсека Ф1 начинается с установки продольных балок в приспособление ВВТ. Продольная балка с заранее установленными замками ставится на раму ВВТ, производится фиксация прижимами по замкам и съемными фиксаторами (см. рисунок 3.26).


Рисунок 3.26 – Установка продольной балки на раму приспособления ВВТ

При помощи лазерного трекера производится последовательное выставление продольных балок в нужное положение. Затем производится установка десяти стопорных втулок (втулки замков). Установка производится с использованием синтетической смолы (см. рисунок 3.27).

Рисунок 3.27 – Втулки в продольной балке

После установки продольных балок производится монтаж поперечных балок. На поперечных балках предусмотрены специальные установочные площадки с базовыми отверстиями под отражатели (см. рисунок 3.28).


Рисунок 3.28 – Поперечная балка

Поперечные балка предварительно ставятся на специальные площадки продольных балок, обработанные в плоскость. Фиксируются специальными прижимными скобами. Для компенсации зазоров предусмотрены компенсационные прокладки.
После установки необходимо произвести измерение координат базовых отверстий и сравнить их с расчетными координатами, которые были определены при проектировании рамы для клепки. Лазерный трекер LTD-600, работая в режиме сравнения точек, находит отражатель, расположенный в необходимом месте, определяет его координату, выбирает из списка точек точку с наиболее близкими координатами и сравнивает координаты отражателя с теоретическими координатами точки.
При несовпадении координат необходимо выполнить подгонку до совпадения с расчетными координатами, путем регулирования затяжки домкратных винтов, и установки специальных компенсационных прокладок различной толщины в образовавшиеся зазоры.
По окончании регулировки необходимо разделать минимум два отверстия в кронштейне совместно с установочной площадкой и рамой для установки контрольных штифтов (см. рисунок 3.29).





1 – продольная балка; 2 – поперечная балка; 3 – установочный винт; 4 – домкратный винт; 5 – контрольный штифт; 6 – компенсационная прокладка
Рисунок 3.29 – Крепление поперечной балки

Таким образом, осуществляется монтаж всех поперечных балок на продольные балки по установочным площадкам с использованием домкратных винтов.
Далее устанавливаются кронштейны с фиксаторами по БО. На установочных площадках поперечных балок выполнены отверстия под крепежные болты, которыми крепится кронштейны.
Монтаж кронштейнов с фиксаторами и кронштейнов с опорными площадками происходит в такой же последовательности, как и монтаж поперечных балок. При монтаже кронштейны с фиксатором используются отражатели типа SMLR. С помощью данных отражателей выставляется ось фиксатора.
Затем на поперечные балки устанавливают кронштейны с опорными площадками и прижимы для фиксации панелей. Место их расположения было определено при изготовлении площадок на поперечных балках на фрезерном станке с числовым программным управлением по специально разработанной программе.
Фиксирующие элементы сборочного приспособления устанавливаются по окончании монтажных работ и крепятся к приспособлению при помощи цепочек неподалеку от места фиксации, чтобы исключить их потерю и применение других фиксаторов.
По окончании монтажа получаем приспособление со всеми установленными базирующими элементами и фиксирующими элементами (см. рисунок 3.12).
Таким образом, видно, что вышеописанная технология позволяет смонтировать сборочное приспособление без применения эталонной оснастки.

3.7 Технология планово-предупредительного ремонта

Эксплуатацию сборочных приспособлений проводят по системе планово-предупредительного ремонта. На каждое приспособление составляется паспорт с указанием времени его изготовления, технических характеристик, а также средств проверки и ремонта. Паспорт является единым техническим документом, удостоверяющим пригодность приспособления для эксплуатации. В паспорте отражаются все изменения конструкции и отклонения по базовым размерам. Периодичность проверок и ремонтов и общая длительность ремонтного цикла устанавливаются в зависимости от числа собираемых в приспособлениях узлов или календарного времени. Количество сборочных единиц, изготавливаемых при помощи данного приспособления между проверками или ремонтами, определяется на основе статистических данных или нормативных таблиц.
Способ контроля во многом зависит от способа монтажа сборочного приспособления и, как правило, полностью его воспроизводит.
ППР стапеля включает в себя контроль стапеля и собственно ремонт. При контроле стапеля определяется положение его базирующих элементов. Для этого на базирующих элементах стапеля задают базовые точки, в которых устанавливаются целевые знаки для используемого при контроле средства измерения координат. При изготовлении базирующих элементов выполняют отверстия для установки по ним целевых знаков, если целевые знаки не ставятся по имеющимся отверстиям. При контроле геометрии стапеля применяются те же средства измерения координат, что и при выполнении безэталонного монтажа, а именно лазерный трекер.
Сначала выполняется контроль положения базирующих элементов, то есть ложементов, рубильников и фиксаторов. При этом производят измерение координат целевых знаков, установленных на соответствующих элементах стапеля, зафиксированных в рабочем положении. Если по результатам измерений все отклонения от паспортных данных остались в пределах допусков, указанных в паспорте стапеля, то стапель признают годным к дальнейшему использованию в производственном процессе и на этом ППР завершают.
В случае, если обнаружены отклонения координат базовых точек от данных паспорта на величину, превышающую назначенные допуски, то такие базирующие элементы снимают со стапеля для подробного контроля их геометрии с помощью трекера. Если при этом обнаружатся отклонения в геометрии базирующего элемента, превышающие назначенные на него допуски, то принимается решение о замене базирующего элемента, либо его ремонте.
В завершение ППР, как и при монтаже стапеля, с помощью используемого средства измерения координат (в данном случае – лазерного трекера LTD 600) производится измерение координат базовых точек элементов стапеля, заменённых или переустановленных в ходе ППР. Полученные значения координат вносятся в паспорт стапеля вместе с отметкой о проведённом ППР.
Таким образом, предложенная технология ППР позволяет осуществлять объективный контроль за состоянием стапеля и при необходимости выполнять замену либо ремонт только тех его элементов, которые стали причиной отклонения геометрии стапеля от паспортных значений на величины, превышающие указанные в паспорте допуски. Благодаря этому, повышается точность сборки изделий в данном стапеле и сокращается трудоёмкость проведения ППР по сравнению с традиционными методами.





Размер файла: 15,7 Мбайт
Фаил: (.rar)
-------------------
Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные!
Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку.
Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот.
-------------------

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.