Разработка технологии изготовления кронштейна и сборки поперечной балки рампы самолета типа АН - 72 (дипломный проект)

Дипломный проект

Расчетно-пояснительная записка содержит:
страниц 67, рисунков 22, таблиц 14, приложений 10, ссылок 10.

Выполнено расчет операционных припусков, определено размеры заготовки, выбрано технологические базы, разработано карту эскизов для установки заготовки при ее обработке, составлено технологический маршрут обработки заготовки. Было разработано с помощью САПР “SolidWorks” компьютерные модели детали и заготовки, станочного приспособление – кондуктор для сверления и соответствующие чертежи было создано в САПР “Компас – 3D”.
Осуществлено проектирование технологического процесса сборки поперечной балки рампы самолета типа АН-72. Разработано директивные технологические материалы на сборку проектируемого узла, выбрано схему сборочного приспособления.




Данная работа включает в себя следующие разделы:
1. Конструкторский раздел, в котором было разработано конструкцию поперечной балки рампы самолета типа АН–72. Было проведено проектировочные расчеты, приведено техническое описание и конструктивно – технологический анализ поперечной балки рампы, и, составлено технические условия на изготовление поперечной балки рампы.
2. Технологический раздел, состоящий из двух подразделов:
 – В первом подразделе было разработано ТП детали “кронштейн” рассчитано операционные припуски и определено размеры заготовки. Было выбрано технологические базы, разработано карту эскизов для установки заготовки при ее обработке, составлено технологический маршрут обработки заготовки. Было разработано с помощью САПР “SolidWorks” компьютерные модели детали и заготовки, станочного приспособление – кондуктор для сверления и соответствующие чертежи было создано в САПР “Компас – 3D”.
  – Во втором подразделе было проведено анализ технологичности конструкции узла самолета, проанализировано возможные варианты методов сборки, схем сборки и увязки оснастки. Было рассчитано допуск на узел для двух вариантов сборки и увязки. На основании точностных и экономических расчётов было выбрано метод координатно – аналитической увязки оснастки и способ сборки поперечной балки рампы – в приспособлении. Выбрано схему сборочного приспособления, составлено ТУ на его проектирование.
3. Экономический раздел, включающий в себя расчет плановой себестоимости поперечной балки рампы по укрупненным показателям. Для наглядности, было проведено расчет себестоимости поперечной балки рампы для метода сборки по СО и в приспособлении, и, построено зависимости себестоимости методов сборок соответствующих от программы выпуска. В результате расчетов было выбрано метод сборки.
4. Раздел охраны труда, включает в себя выявление и анализ опасных и вредных производственных факторов, действующих в рабочей зоне проектируемого объекта. Было выбрано схему цеха механической обработки, проведено расчет естественного освещения в данном цеху и подобрано количество окон для использования на данном производственном объекте.
Работа оформлена в соответствии с ЕСТД и ЕСКД.




Содержание

Список условных сокращений 
Введение 
1. Конструкторский раздел 
1.1 Разработка конструкции узла самолета  
1.2 Обоснование принятого решения расчетами 
1.3 Техническое описание и конструктивно – технологический анализ узла 
1.4 Технические условия на изготовление узла самолета 
2. Технологический раздел 
2.1 Составление технологического маршрута изготовления детали механической обработкой  
2.1.1 Расчет операционных припусков и определение размеров заготовки 
2.1.2 Выбор технологических баз и оформление карты эскизов для установки детали при ее обработке  24
2.1.3 Составление технологического маршрута обработки детали 
2.1.4 Создание компьютерных объемных моделей детали и заготовки  
2.2 Разработка технологических операций обработки и проектирование специального станочного приспособления  
2.2.1 Разработка операции фрезерования программной обработки заготовки. Со-ставление расчетно – технологической карты на операцию фрезерования 010. 
2.2.2 Создание компьютерной объемной модели специального станочного приспособления для операции сверления 030. Описание конструкции и работы специального станочного приспособления  
2.3 Разработка директивных технологических материалов на сборку узла  
2.3.1 Оценка технологичности конструкции узла самолета  
2.3.2 Анализ возможных вариантов методов сборки, схем сборки и схем увязки оснастки  
2.3.3 Расчет допуска на узел для двух вариантов сборки и увязки 
2.3.4 Расчет точности сборки узла по обводам, сравнение с допуском на узел  
2.3.5 Выбор оптимальной схемы сборки и увязки заготовительной и сборочной оснастки на основе точностных и экономических расчетов  
2.3.6 Разработка схемы базирования составных частей узла  
2.3.7 Проектирование укрупненного технологического процесса сборки узла  
2.3.8 Составления ТУ на поставку деталей и подсборок в соответствии с техпроцессом сборки узла  
2.4 Выбор схемы сборочного приспособления  
2.4.1 Составление ТУ на проектирование сборочного приспособления 
2.4.2 Выбор схемы и компоновка сборочного приспособления  
3. Экономический раздел
3.1 Расчет плановой себестоимости сборки поперечной балки рампы по укрупненным показателям 
4. Охрана труда 
4.1 Выявление и анализ опасных и вредных производственных (эксплуатационных) факторов, действующих в рабочей зоне проектируемого объекта  
4.2 Разработка мероприятий по предотвращению или ослаблению возможного воздействия опасных и вредных производственных факторов на работающих  
4.3 Обеспечение экологической безопасности функционирования проектируемого объекта при воздействии опасных и вредных производственных факторов  
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях  
5. Вывод 
6. Библиографический список 
Приложение 





 Конструкторский раздел

  Разработка конструкции узла самолета

Самолет Ан-72 – военно-транспортный самолёт, который представляет собой высокоплан. Спроектирован с расположением двигателей над крылом для использования так называемого “эффекта Коанда” - увеличения подъемной силы за счет «прилипания» выхлопной струи к поверхности крыла.
Фюзеляж самолета представляет собой цельнометаллический полумонокок с продольным набором из стрингеров и балок, поперечным набором из шпангоутов и работающей обшивки. Схема фюзеляжа показа на рис.1. три технологических разъема по шпангоутам No 6, 30, 44 условно делят фюзеляж на четыре части – носовую, среднюю, хвостовую и хвостовой обтекатель.

Рисунок 1 – Схема самолета типа Ан-72
Грузовой люк, расположен между шпангоутами No 30 – 46, закрывается подвижной рампой (см. рис. 2), гермощитком и створкой.
Рампа клепанной конструкции состоит из восьми поперечных 2 и трех продольных 3 балок, настила 1 и нижней панели. Плоскости поперечных балок, кроме передней 6, установлены перпендикулярно к настилу рампы. Передняя балка установлена под углом к настилу. Каждая поперечная балка состоит из верхнего и нижнего поясов, стенки, стоек и двух фитингов. Стенка в средней части имеет отверстия облегчения, которые также служат для вентиляции внутреннего объема рампы. В нижней части стенок сделаны вырезы для поясов крайних балок. Передняя балка замыкает контур рампы и является стыковочной поверхностью с порогом грузового пола. По оси симметрии рампы, в месте касания ее о землю, установлена опора 10.

Рисунок 2 – Схема подвижной рампы самолета типа Ан-72
1 – настил рампы; 2 – поперечная балка; 3 – продольная балка; 4 – вилка; 5 – кронштейн; 6 – передняя балка; 7 – кронштейн; 8 – опорный профиль; 9 – задняя балка; 10 – опора.

В данной работе представлен проектировочный расчет поперечной балки рампы No8 (см.рис.3) самолета типа Ан-72.

Рисунок 3 – Общий вид поперечной балки рампы No8

При разработке данного узла конструктор должен учитывать, как требования, предъявляемые к конструкции (нагрузка, заданная форма, надежность работы, условия эксплуатации, экономические возможности и т.д), так и возможность технологического изготовления.
Улучшить данный узел можно за счет ее частичной модификации, основным критерием чего будет уменьшение массы. Для этого можно для определенным элементов конструкции заменить материал, учитывая, механические характеристики (чтобы была менышей плотность, но удельная прочность – больше), условия работы конструкции, стоимость материала, технологичность (т.е. возможность обработки материала тем или иным технологическим методом без дополнительных затрат). Для модификации выбираем нижний пояс и верхний пояс балки, в виде уголка. Уголки выбираются из стандартного ряда.

  Обоснование принятого решения расчетами.

В качестве нового материала выбираем алюминиевый деформируемый сплав В95Т1, который обладает на 3% плотностью ниже, в сравнении с Д16Т. По мимо этого, выбранный сплав имеет предел пропорциональности σ_пц и условный предел текучести σ_0.2 выше, нежели исходный материал, так как именно эти напряжения ограничивают уровень критических напряжений потери устойчивости, а следовательно, и уровень допускаемы напряжений σ_р. В результате расчетов, при замене Д16Т на В95Т1, должно произойти снижение массы каждого элемента, который модифицируется, и как следствие будет снижена масса конструкции узла в целом. Сравнение материалов Д16Т и В95Т1 приведены в таблице 1

Таблица 1 – Основные механические свойства материалов Д16Т и 95Т1
Материал σ_В,МПа
σ_0.2,МПа
σ_пц,МПа
ρ,кг/〖см〗^3  σ_В/ρ,МПа/〖кг/см〗^3  Е,МПа

Д16Т 435 280 190 2.78 0.156 72000
В95Т1 540 470 380 2.85 0.189 72000

Для того, чтобы провести модификацию, необходимо определить нагрузки, действующие на пояса.
Расчетным, для выбора пояса, является сечение с максимальным усилием, что действуют в поясе. Так как основными нагрузками для балки являются распределенные нагрузки, то это усилие будет в плоскости симметрии балки.

Суммарная погонная нагрузка





2. Технологический раздел

2.1 Составление технологического маршрута изготовления детали механической обработкой
Деталь – кронштейн (см.рис.9), предназначена для соединения нескольких деталей, является силовым элементом механизации крыла. Применяется на самолета типа Ан – 140.

Рисунок 9 – Кронштейн
Деталь изготавливается из алюминиевого литейного сплава Ал – 9.

2.1.1 Расчет операционных припусков и определение размеров заготовки

Припуск – слой материала, подвергаемый снятию с заготовки при механической обработке. Припуск назначается в целях обеспечения точности действительных размеров, а также заданного качества поверхностного слоя обработанной детали.
Припуск определяется с последней (окончательной) операции обработки, а уже поэтапно всех технологических процессов просуммируются припуски, тем самым получив размер заготовки.
Тип производства данной детали – мелкосерийное, вид отливки – сложный.
Односторонний промежуточный припуск определяется по формуле:
z=[R_z+h+((ρ_a ) ̅+(ε_δ ) ̅ )]+δ, мкм, (20)
где z – номинальный промежуточный припуск; R_z – высота микронеровностей;
h – глубина дефектного поверхностного слоя, полученного на предшествующем переходе; (ρ_a ) ̅ – векторная (геометрическая) сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой заготовки, получившейся на предшествующем переходе; (ε_δ ) ̅ – погрешность установки (базирования) при выполняемой обработке; δ – допуск на операционный размер предшествующей обработки.
Качество поверхности отливки, достигаемое литьем в оболочковых формах для детали в двух полуформах [2]: квалитет 12, Rz=80, h=100.
Расчет припусков на обработку 1 поверхности (см.табл.4), на поверхность 3 (см. табл. 5), поверхности 7, 8 (см. табл. 6), поверхности 13 (см.табл.7).

Таблица 4 – Расчет припуска на обработку 1 поверхности
Технологический переход обработки Элементы припусков, мкм Поверхность 1 (90.5 мм)
 Rz h δ Расчетный припуск, мкм Расчетный операционный припуск, мкм Принятый размер, мм
Литье 80 100 80 – 91.5 92
Черновое фрезерование 35 50 55 260 91.2 
Чистовое фрезерование 5 25 25 140 91 
Зачистка – – – 55 90.5 













Таблица 5 – Расчет припуска на обработку 3 поверхности
Технологический переход обработки Элементы припусков, мкм Поверхность 3 (49.5 мм)
 Rz h δ Расчетный припуск, мкм Расчетный операционный припуск, мкм Принятый размер, мм
Литье 80 100 80 – 50.5 51
Черновое фрезерование 35 50 55 260 50.2 
Чистовое фрезерование 5 25 25 140 50.1 
Зачистка – – – 55 49.5 




Таблица 6 – Расчет припуска на обработку 7, 8 поверхностей
Технологический переход обработки Элементы припусков, мкм Поверхности 7, 8 (66 мм)
 Rz h δ Расчетный припуск, мкм Расчетный операционный припуск, мкм Принятый размер, мм
Литье 80 100 80 – 67.54 4
Черновое фрезерование 35 50 55 440 67.1 
Чистовое фрезерование 5 25 25 225 66.85 
Зачистка – – – 85 65 





Таблица 7 – Расчет припуска на обработку 13 поверхности
Технологический переход обработки Элементы припусков, мкм Поверхность 13 (3 мм)
 Rz h δ Расчетный припуск, мкм Расчетный операционный припуск, мкм Принятый размер, мм
Литье 80 100 80 – 3.9 4
Черновое фрезерование 35 50 55 260 3.7 
Чистовое фрезерование 5 25 25 140 3.55 
Зачистка – – – 55 3 


2.1.2 Выбор технологических баз и оформление карты эскизов для установки детали при ее обработке

Заготовку детали (см.рис.10) лучше получить литьем в оболочковых формах. Данный способ обеспечивает получение шероховатости поверхностей Rz=80...40 мкм и квалитет точности 9...12. Также данный способ легко механизировать и автоматизировать.


Рисунок 10 – Заготовка детали
Базирование при механической обработке – придание заготовке с помощью комплекта баз требуемого положения для ее обработки.
Конструкторская база – база, используемая для определения положения детали в изделии. Эскиз кронштейна показан на рисунке 11, геометрические параметры детали приведены в таблице 8.


Рисунок 11 – Эскиз кронштейна

Таблица 8 – Геометрические параметры детали
No
пов–ти Вид поверхности
по расположению Форма
поверхности Шероховатость,
Rа мкм Квалитет
точности
1 внешняя плоская 3.2 h12
2 внешняя плоская 6.3 h12
3 внешняя плоская 3.2 h12
4 внутренняя цилиндрическая 2.5 Н7
5 внутренняя цилиндрическая 2.5 Н7
6 внутренняя цилиндрическая 3.2 Н10
7 внешняя плоская 6.3 h12
8 внешняя плоская 6.3 h12
9 внешняя плоская 6.3 h12
10 внешняя плоская 6.3 h12
11 внешняя плоская 6.3 h12
12 внешняя плоская 6.3 h12
Продолжение таблицы 8 – Геометрические параметры детали
13 внешняя плоская 6.3 h12
14 внешняя плоская 12.5 h14
15 внешняя плоская 12.5 h14
16 внешняя плоская 12.5 h14
17 внешняя плоская 12.5 h14

Геометрическое положение заготовки относительно режущих инструментов и надежности ее фиксации при обработке обеспечивается схемой базирования и закрепления, разрабатываемой на каждую операцию и установки. Поверхности заготовки, принятые в качестве баз, и их относительное расположение должен давать возможность удобной установки, закрепления, открепления и снятия детали, приложения сил зажима и подводов режущего инструмента.
Для уменьшения погрешностей и повышения производительности обработки необходимо стремиться к уменьшению количества переустановок.
Назначим установочные базы для поверхности детали на технологических переходах. Для обработки поверхностей No 1 – 3 (см.рис.11) технологическими базами служат поверхности No 9, 10. Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей No 4, 5 ТБ являются – No 8, 11, 12. Для обработки поверхностей No 7, 8, 11, 12 ТБ – No 4, 5. Для обработки поверхностей No 9, 10 ТБ – No 1, 8. Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей No 6 ТБ – No 8, 11, 12. Для чистовой обработки внутренних цилиндрических поверхностей No 4, 6 ТБ – No 8, 11, 12.
Карта эскизов для установки заготовки при ее обработке показана в Приложении Д.

2.1.3 Составление технологического маршрута обработки детали
Рассмотрено решение о выборе метода обработки для каждой поверхности детали и последовательности выполнения операций. Выбор метода механической обработки определяется конфигурацией детали, её габаритами, видом принятой заготовки, требованиями к точности и качеству обрабатываемых поверхностей. Последовательность выполнения операций (маршрут обработки) составляется с учётом того, что каждый вид рабочего процесса обеспечивает соответствующую степень точности и шероховатости лишь в том случае, если проведена

Таблица 9 – Технологический маршрут
No опера
ции Наименова-ние опера-ции Содержание операции Оборудование, инструмент Оснастка
005 Контрольная
 Визуально прове-рить наличие ин-формации на заго-товке, ее соответс-твие документа-ции, наличие дефе-ктов (брака); прове-рить размеры заго-товки Дефектоскоп, лупа, штангенцир-куль Контрольный стол
010 Фрезерная  Фрезеровать пов. 1,2,3,4,5 выдержи-вая размер 4 мм. Фрезерный станок 6Н13П, фреза ∅ 20 мм Станочное приспособле-
ние
015 Сверление Сверлить 4 отв. ∅ 8 мм Сверлильный станок 2Н135, сверло ∅ 8мм Кондуктор для сверления
020 Фрезерная  Фрезеровать контур детали. Фрезерный станок 6Н13П, фреза ∅ 20 мм  Станочное приспособле-
ние
025 Фрезерная  Фрезеровать пов. 1,2,3 выдерживая размер 3 мм. Фрезерный станок 6Н13П, фреза ∅ 20 мм Станочное приспособле-
ние
030 Рассверливание


Развертыва-ние Рассверлить 4 отв. ∅8 мм до ∅15,5 мм


Развернуть 4 отв. ∅15,5 мм до ∅16,2 мм глубиной 3 мм Сверлильный станок 2Н135, сверло ∅15,5 мм

Развертка ∅16,2 мм Кондуктор для сверления


Продолжение таблицы 9 – Технологический маршрут
035 Цекование Цековать 2 отв. ∅ 23 мм глубиной 1,2 мм Цековка ∅ 23 мм Стол поворотный
040 Контрольная Визуально прове-рить качество по-верхности, прове-рить размеры, от-сутствие механи-ческих поврежде-ний Дефектоскоп, штангенциркуль, калибр Контрольный стол

2.1.4 Создание компьютерных объемных моделей детали и заготовки

Создание компьютерной модели детали кронштейна (см.рис.12) и заготовки (см.рис.13) выполнено средствами САПР “SolidWorks”. Соответствующие чертежи разработаны средствами САПР “Компас – 3D” (см. Приложение В и Г соответственно).


Рисунок 12– Деталь “Кронштейн”



Рисунок 13 – Заготовка


2.2 Разработка технологических операций обработки и проектирование специального станочного приспособления
















2.3 Разработка директивных технологических материалов на сборку узла

2.3.1 Оценка технологичности конструкции узла самолета

Технологичность – свойство конструкции, заложенное в ней при проектировании и позволяющее получить изделие с заданным уровнем качественных характеристик и высокими технико-экономическими показателями в производстве и эксплуатации.
Технологичность конструкции – заложенное при проектировании свойство конструкции, позволяющее получить изделие заданного качества и с высокими технико-экономическими показателями производства.
Основными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются:
1) вид изделия: деталь, узел, агрегат, планер, основные функциональные группы бортовых систем, самолет в целом;
2) объем выпуска и тип производства (единичное, серийное, массовое).
Технологичность можно оценить, как качественным, так и количественным способом. Качественная оценка носит несколько общий характер (по принципу “хорошо” – “плохо”) используется для сравнения различных вариантов конструкции, когда при выборе лучшего конструктивного решения не требуется определения степени различия сравниваемых вариантов. Для количественной оценки используют основные показатели технологичности (показатели уровня технологичности конструкции по трудоемкости kу.т. и по себестоимости kу.с.) и дополнительные показатели технологичности (коэффициенты стандартизации изделия kст., коэффициент использования материала kи.м. и др.).
 Проведем качественную оценки технологичности конструкции узла поперечной балки рампы по различным критериям:
 простота конструкции узла.
Как базовый, так и модифицированный вариант являются достаточно простыми по конструкции узлами. Оба варианта имеют такие типовые детали: верхний и нижний пояса поперечной балки рампы, стенка, стойки, кронштейн, кница, а также стандартные изделия.
 применение в конструкции стандартных изделий, деталей.
В обоих вариантах используются стандартные изделия: заклепки, болты, гайки, шайбы для формирования неразъемных и разъемных соединений.
 унификация элементов конструкции.
Унификация – рациональное сокращение номенклатуры деталей одинакового функционального назначения. При переходе от базового к модифицированному варианту поперечной балки рампы оказалось возможным сократить номенклатуру стоек, подкрепляющих стенку, заклепок.
Поэтому с точки зрения унификации более технологичным является модифицированный вариант поперечной балки рампы.

2.3.2 Анализ возможных вариантов методов сборки, схем сборки и схем увязки оснастки

Сборка – совокупность процедур, выполняемые рабочими или автоматически, по установке (базированию) сборочных единиц или деталей в пространстве и их фиксации и соединении согласно чертежу или условию технической документации.
Установочные работы значительно влияют на точность обводов и прочность изделия, определяют величину затрат и определяются методом сборки.
Существует несколько методов сборки:
1) сборка по базовой детали. Суть данного метода заключается в том, что одну из деталей принимают за базовую и к ней в определенной последовательности присоединяют другие детали, входящие в узел. Этот метод применяется при сборке изделий из жестких деталей, сохраняющих под действием собственной массы свои форму и размеры. Как правило, при такой сборке нет необходимости в специальных сборочных приспособлениях. Изделие собирают на верстаке.
2) сборка по разметке. Сущность метода сборки по разметке заключается в том, то сборочное положение деталей определяют путем непосредственного измерения расстояний между ними. Затем детали фиксируют этом положении и соединяют. Разметка положения деталей производится по чертежу. Для разметки используют универсальный мерительный и слесарный инструмент (линейку, циркуль, струбцину и т.д.)
3) сборка по сборочным отверстиям. При этом методе сборки в качестве сборочной базы используют СО, которые сверлят по шаблонам в каждой из собираемых деталей, в которых должно быть не менее двух СО, согласованных по дистанции, местоположению и диаметру. При сборке детали фиксируют по СО при помощи болтов или заклепок, а затем соединяют способом, указанным в чертеже. Сборка по СО широко применяется при изготовлении плоских каркасных узлов и цилиндрических панелей.
4) сборка в приспособлении. При сборке в приспособлении в качестве баз используют:
а) поверхность каркаса. При таком методе сборке обшивку или панель устанавливают на базовую поверхность каркаса и прижимают к ней на время соединения обшивки с элементами каркаса.
б) внешнюю поверхность обшивки. Сущность состоит в том, что обшивку или панель прижимают внешним обводом к опорным поверхностям (рубильникам) сборочного приспособления и точно фиксируют в пространстве на все время соединения обшивки с каркасом. Все элементы конструкции каркаса последовательно присоединяются к обшивке. Все неточности изготовления деталей каркаса компенсируются компенсаторами, которые устанавливаются по месту.
в) внутреннюю поверхность обшивки. Суть данного метода сборки состоит в том, что обшивку или панель на весь период соединения с каркасом прижимают внутренним обводом к опорным поверхностям приспособления.
г) КФО. Сущность по КФО заключается в том, что детали поперечного набора каркаса устанавливают в сборочное приспособление и фиксируют по специальным отверстиям – КФО, затем на поверхность каркаса устанавливают обшивку или панель и соединяют ее с поперечным набором.
д) ОСБ. При базировании по ОСБ панель или детали устанавливают в сборочное приспособление, совмещая отверстия под стыковые болты в узле или детали с соответствующими отверстиями в плите сборочного приспособления. При этом поверхность стыковочных деталей, образующих плоскость разъема, должна плотно прилегать к поверхности плиты. В таком положении стыковочные детали соединяют с деталями приспособления при помощи фиксирующих болтов или штырей. После этого к стыковочным панелям или деталям присоединяют детали каркаса и другие элементы конструкции планера.
Метод сборки влияет на точность, время сборки, необходимость и конструкцию оснастки, выбор оборудования (ручное или механизированное) и на качество ЛА в целом и его стоимость.
Проанализировав выше изложенные методы сборки, для сборки поперечной балки рампы было принято сборку в приспособлении с компенсацией погрешности. Балка устанавливается на ложемент и фиксируется прижимами.
Схема сборки определяет последовательность сборочных операций по отдельным этапам технологического цикла, а также условия по состоянию поставки сборочных узлов. В зависимости от степени (схемы) членения и степени дифференциации сборочных работ применяются последовательная, параллельно-последовательная и параллельная схемы сборки.
Для сборки данного узла использовано последовательную схему сборки (см. рис. 15).

Рисунок 15 – Последовательная схема сборки узла

Увязка – процесс согласования геометрических параметров составных частей изделия и элементов технологической оснастки.
Схема увязки – графическое изображение последовательности переноса увязываемых геометрических параметров составных частей изделия и элементов технологической оснастки.
Метод увязки – характер сочетания видов первоисточников увязки и средств увязки.
Используют такие основные методы увязки:
1) плазово-шаблонный метод (ПШМ). В данном методе в качестве первоисточника увязки используется теоретический плаз, конструкторский плаз и отпечаток контрольный, как носители форм и размеров – шаблоны, в виде оснастки второго порядка – шаблон приспособления, калибр и контркалибр стыковых узлов. ПШМ применяется для увязки заготовительной и сборочной оснастки при сборке простых плоских узлов, так как в данном методе точности увязки пространственных элементов конструкции низкая.
2) эталонно-шаблонный метод (ЭШМ). При использовании ЭШМ первоисточником увязки является эталон поверхности (ЭП), с помощью которого получают обводу рабочей технологической и контрольной оснастки для копирования форм и размеров на сборочные приспособления. Использование ЭШМ позволяет получить высокую точность увязки объектов оснастки и конструкции по обводам и стыкам.
3) координатно-шаблонный метод (КШМ). Первоисточником увязки являются основные шаблоны КЧО, которые содержат координаты центров монтажных, базовых отверстий и отверстий под стыковые болты относительно конструкторских баз изделия.
4) метод координатно-аналитической увязки (МКАУ). Исходной информацией при использовании МКАУ служат аналитически заданные параметры конструкции ЛА и выполненные на их основе КЧ. Основой схемы является ММ аэродинамической поверхности частей планера и стыков. Недостающие параметры, характерные только для данной конструкции ЛА, вводят в виде дополнительных параметров, уточняющих ММ, которую с помощью универсальных программ вводят в ЭВМ. Подготовленные с помощью ЭВМ программы воспроизведения форм и размеров служат первоисточниками независимого изготовления и увязки оснастки и деталей ЛА. При этом с помощью управляющих программ на Ст. ЧПУ обрабатывают поверхности и контуры деталей, заготовительной оснастки, рубильников сборочных приспособлений. Метод МКАУ позволяет отказаться не только от увязочных шаблонов, но и от теоретического плаза. В качестве средства увязки внутренних элементов конструкции используют КП, по которому ведут подготовку программ путём считывания и записи исходной информации.
Решение о выборе метода изготовления поперечной балки рампы будет сделано после определения необходимой для обеспечения точности и увязки в производстве данного плоского узла. Далее будет рассмотрено два метода увязки КШМ и МКАУ.

2.3.3 Расчет допуска на узел для двух вариантов сборки и увязки

В процессе последовательного переноса информации с первоисточника на объект (например, на детали и оснастку) происходит накопление погрешностей, определяющих точность выполнения этого объекта.
Определить возможность применения того или иного метода увязки узла можно, сравнивая погрешность сборки с допуском на узел. В технических условиях на сборку ЛА допуски на контур предусмотрены только для агрегата. На контур узлов допуски не приводятся, так как предполагается, что возможно применение различных методов увязки в зависимости от условий производства и других факторов. Последнее при разработке ТП требует вычисление допуска на узел при заданном допуске на агрегат в определённых условиях производства. В частности, на точность сборки оказывает влияние принятые методы и схемы сборки агрегата и схемы увязки оснастки.
Будем рассматривать два варианта увязки: КШМ и МКАУ.
Основные уравнения для расчета погрешностей при теоретико-вероятностном расчете точности следующие:
〖 δ〗_∑=±√(∑_(і=1)^n▒〖(δ_(несв.эт.))〗_і^2 ∙k_і^2∙А_і^2 ), (37)
〖 ∆〗_(0∑)=∑_(i=0)^n▒〖A_i∙∆_i+A_i∙α_i∙δ_i/2,〗 (38)
〖 ∆〗_(〖ВО〗_∑ )=∆_(0∑)+δ_∑/2, (39)
〖 ∆〗_(〖НО〗_∑ )=∆_(0∑)-δ_∑/2, (40)
гдеi, – координаты середин полей допусков i-го этапа переноса размеров и собираемого объекта в целом соответственно; n – количество этапов переноса размеров; Ai – коэффициент передачи (так как связь отдельных этапов переноса размеров последовательная (Ai=1)); i, ki – параметры кривых распределения (если кривые подчинены нормальному закону распределения, то ki=1, i=0); i, – допуски на i-й этап переноса размеров и на собираемый объект соответственно; ∆_(〖ВО〗_∑ ), ∆_(〖НО〗_∑ ) – верхнее и нижнее предельные отклонения размеров соответственно.
Величина допуска на узел определяется по формуле [6]:
δ_уз=δ_(〖агр.〗_ТУ )-С_(〖пр〗_агр-〖пр〗_уз ), (41)
где δ_(〖агр.〗_ТУ )= ±1 мм – допуск на агрегат по ТУ; С_(〖пр〗_агр-〖пр〗_уз ) – погрешность увязки оснастки для узла и агрегата, которая определяется по схеме увязки оснастки.
Погрешность увязки приспособлений С_(〖пр〗_агр-〖пр〗_уз ) рампы и поперечной балки определяется отклонениями на несвязанных этапах переноса размеров:
〖 С〗_(〖пр〗_агр-〖пр〗_∑ )=δ_(〖пр〗_ТУ )-δ_∑ (42)

Структурные схемы увязки приспособления рампы и поперечной балки, поперечной балки и пояса для методов КШМ и МКАУ показаны на рис. 16 и 17 соответственно.


Рисунок 16 – Структурная схема увязки приспособления рампы и поперечной балки, поперечной балки и пояса при КШМ


Рисунок 17 – Структурная схема увязки приспособления рампы и поперечной балки, поперечной балки и пояса при МКАУ

Расчет допуска при КШМ:

Определим поле допуска:
δ_∑=±√(〖0,1〗^2∙〖1,4〗^2∙4∙1^2+〖0,2〗^2∙〖1,4〗^2∙2∙1^2+〖0,02〗^2∙2∙1^2=)±0,48 мм

Координата середины поля допуска:
∆_(0∑)=(0,2∙0,5)∙2=0,2

Погрешность увязки приспособлений:
С_(〖пр〗_агр-〖пр〗_∑ )=±(1-0,48)=±0,52 мм

Предельное отклонение размеров:
∆_(〖ВО〗_∑ )=0,2+0,48/2=+0,63 мм
∆_(〖НО〗_∑ )=0,2-0,48/2=-0,06 мм

Таким образом, допуск на узел равен:
δ_∑=±1-((+0,63@@-0,06))=±((+0,37@@-0,94)) мм

Расчет допуска при МКАУ:

Определим поле допуска:
δ_∑=±√(〖0,02〗^2∙1^2∙1^2∙2+〖0,05〗^2∙1^2∙1^2∙2+〖0,15〗^2∙1^2∙1^2∙2+〖0,1〗^2∙1^2∙1^2∙4)=
=±0,30 мм

Координата середины поля допуска:
∆_(0∑)=0,5∙0,1+0,06=0,11

Погрешность увязки приспособлений:
С_(〖пр〗_агр-〖пр〗_∑ )=±(1-0,30)=±0,70 мм

Предельное отклонение размеров:
∆_(〖ВО〗_∑ )=0,11+0,30/2=+0,26 мм
∆_(〖НО〗_∑ )=0,11-0,30/2=-0,04 мм

Таким образом, допуск на узел равен:
δ_∑=±1-((+0,26@@-0,04))=±((+0,74@@-0,96)) мм




2.3.4 Расчет точности сборки узла по обводам, сравнение с допуском на узел

Допуск на сборку в приспособлении с компенсацией погрешностей определяется по формуле:
〖 δ〗_сб=δ_пр+k_приж∙〖С_контур〗_(пр-дет)+δ_проч, (43)
где пр – допуск на приспособление, 〖С_контур〗_(пр-дет) – погрешность увязки контура для приспособления и детали, kприж. – коэффициент, зависящий от количества прижимов приспособления, проч. – часть допуска на сборку, обусловленная прочими погрешностями от поводок и смещений, вызванных образованием соединений, прогибами приспособления в процессе сборки и прочими не зависящими от метода сборки причинами (считают, что проч. = 0,3сб.).
Величина допуска на приспособление пр определяется суммой погрешностей на этапах переноса размеров от первоисточника увязки используемого метода увязки до приспособления. Погрешность увязки контура приспособления и детали 〖С_контур〗_(пр-дет) определяется отклонениями на несвязанных этапах переноса размеров.
Количество прижимов nпр определим из условия обеспечения заданной точности сборки узла: сб ≤ узл. ТУ.
Схемы увязки приспособления рампы и поперечной балки, поперечной балки и пояса для методов КШМ и МКАУ показаны на рис. 16 и 17 соответственно.

Расчет при КШМ:

 Допуск на приспособление:
δ_пр=±√(〖0,2〗^2∙〖1,4〗^2∙2∙1^2+〖0,2〗^2∙1^2+〖0,1〗^2∙〖1,4〗^2∙2∙1^2+〖0,02〗^2∙1^2 )=±0,48 мм

Определим количество прижимов:
δ_сб/2=0,48+((+0,63@@-0,04))∙k_приж+0,3∙δ_сб/2

0,7∙δ_сб/2=0,48+((+0,63@@-0,04))∙k_приж

δ_сб/2=0,69+((+0,63@@-0,04))∙k_приж

Тогда k_приж=≤+0,48;k_приж=≤-4,98.
Принимаем k_приж=0,5. Количество прижимов n=4 и отношение расстояния между фиксаторами приспособления l_фикс к длине балки l_дет= l_фикс⁄(l_дет=0,33) [6].

Расчет при МКАУ:

Допуск на приспособление:
δ_пр=±√(〖0,02〗^2∙1^2∙1^2+〖0,05〗^2∙1^2∙1^2+〖0,15〗^2∙1^2∙1^2+〖0,1〗^2∙2∙1^2∙1^2 )=±0,21 мм

Определим количество прижимов:
δ_сб/2=0,21+((+0,26@@-0,04))∙k_приж+0,3∙δ_сб/2

0,7∙δ_сб/2=0,21+((+0,26@@-0,04))∙k_приж

δ_сб/2=0,30+((+0,37@@-0,05))∙k_приж

Тогда k_приж=≤+1,86;k_приж=≤-11,97.
Из данного неравенства следует, что при МКАУ возможно сборка в приспособлении без компенсации. Для более точного обеспечения жесткости узла в приспособлении с конструкторских соображений примем количество прижимов: n=4 и отношение расстояния между фиксаторами приспособления l_фикс к длине балки l_дет= 〖=l〗_фикс⁄(l_дет=0,33).




2.3.5 Выбор оптимальной схемы сборки и увязки заготовительной и сборочной оснастки на основе точностных и экономических расчетов

При проведении точностного расчета (см. п. 2.3.4) было определено, что сборка в приспособлении без компенсации погрешностей изготовления деталей приемлема для сборки деталей по МКАУ, а для обеспечения точности при сборке в приспособлении при КШМ необходимо наличие 4 прижимов.
При проведении экономического расчета (см. п. 3.1) было получено, что более выгодна сборка поперечной балки рампы в приспособлении, чем по СО.
Схема сборки поперечной балки рампы – последовательная, метод сборки по уровню обеспечения взаимозаменяемости – метод ограниченной (неполной) взаимозаменяемости.
Увязку заготовительной и сборочной оснастки осуществляем методом МКАУ.
Схема сборки и увязки заготовительной и сборочной оснастки представлена на чертеже К104.ВРБ.144.14.007.



2.3.7 Проектирование укрупненного технологического процесса сборки узла

Технологический процесс сборки – это последовательность установки в сборочное положение деталей, узлов, панелей, их фиксации и соединения между собой способами, предусмотренными чертежом. ТП сборки определяет специальности, разряды и количество рабочих, а также нормы времени, инструмент и оборудование, используемые при сборке.
В общем случае процесс сборки выполняется в следующем порядке:
 подготовка деталей к сборке;
 установка деталей в заданное чертежом положение;
 фиксация деталей в установленном положении;
 подготовка деталей к скреплению;
 крепление деталей;
 контроль точности и качества соединений;
 заключительные работы.
Согласно схеме базирования составных частей поперечной балки рампы (см. рис. 18), а также схеме сборки и увязки заготовительной и сборочной оснастки (см. Приложение И) запишем укрупненный ТП сборки поперечной балки рампы в виде таблицы (см. табл. 11).

Таблица 11 – Укрупненный ТП поперечной балки рампы
No операции Содержание операций и переходов Оборудование и инструмент
01 Ознакомиться со сборочным чертежом, проверить комплекс деталей. 
02 Установка стенку в приспособление по фиксаторам КФО, фиксация стенки.  тех. винт М3×10 (3 шт.),
тех. гайка М3 (3 шт.)
03 Установка ВП (поз. 3) на стенку по ложе-менту и фиксировать прижимами.
Установка НП (поз. 4) на стенку и фикси-ровать прижимами. тех. винт М3×10 (8 шт.),
тех. гайка М3 (8 шт.)
04 Установка стоек и книц по СО на стенку и фиксировать технологическими винтами. тех. винт М3×10 (34 шт.),
тех. гайка М3 (34 шт.)
Продолжение таблицы 11 – Укрупненный ТП поперечной балки рампы
05  Контроль установки. Визуально
06 Сверление 114 отверстия ∅4 мм и 80 отверстий ∅3,5 мм в стенке по НО в стойках и кницах.
Сверление 94 отверстия ∅4 мм в стенке по НО в ВП и 102 отверстия ∅4 мм в стенке по НО в НП.
Снятие фасок и заусенцев. Пневмодрель,
сверло ∅3,5 мм,
сверло ∅4 мм


07 Контроль качества отверстий, снятие фасок, заусенцев. Калибр – пробка ∅4 мм
08 Клепка стоек и книц к стенке согласно чертежу.
Клепка ВП и НП к стенке согласно чертежу. Пневмомолот, заклепка 3,5–8–Ан.Окс.–ОСТ1 34040-79, заклепка 4–8–Ан.Окс. –ОСТ1 34040-79,
заклепка 4–10–Ан.Окс. –ОСТ1 34040-79
09 Снять тех. крепеж. 
10 Рассверлить 40 отв. ∅4 мм в стойках и кницах. Пневмодрель,
сверло ∅4 мм

11 Клепка стоек и книц к стенке согласно чертежу.
Клепка ВП и НП к стенке согласно чертежу. Пневмомолот, заклепка 4–8–Ан.Окс. –ОСТ1 34040-79, заклепка 4–10–Ан.Окс. –ОСТ1 34040-79
12 Контроль качества клепки 
13 Установка кронштейнов (поз.1) в приспособление по ОСБ, фиксировать струбцинами. Струбцина 2 шт.
14 Сверление 4 отверстий ∅4 мм в стенке по НО кронштейна. Установка тех. винтов.
Сверление 8 отверстий ∅4 мм в поясах под заклепки по НО кронштейна. Снятие фасок. Пневмодрель,
сверло ∅4 мм,
тех. винты М4×10 (4 шт.),
тех. гайки М4 (4 шт.)

Продолжение таблицы 11 – Укрупненный ТП поперечной балки рампы
15 Клепка заклепок Пневмомолот,
заклепка 4–8–Ан.Окс. –ОСТ1 34040-79
16 Установка пакета болтов, шайб, гаек. Молоток слесарный с оправкой, тарировочный ключ, ключ торцевой.
17 Снять тех. крепеж. 
18 Контроль плотности прилегания шайб, гаек и болтов к пакетам и отсутствие зазоров между элементами пакетов и болтов. Щуп пластинчатый.
19 Контроль БТК. 
20 Покраска балки рампы.
Нанесение защитных покрытий на головки, выступающие резьбовые части болтов, гаек, шайб, головки заклепок. Эмаль ЭП140 темно – зеленого цвета.
21 Контроль нанесения защитных покрытий. 
22 Снять крепеж через 15 минут. 
23 Выдержать 72 часа. 
24 Передать в цех сборки.