Проектирование и разработка новых видов изделий

Характеристика развития автоматизации технологической подготовки и ее современного состояния. Особенности плазово-шаблонного метода производства. Основные конструкции крыла и используемых материалов, необходимых для изготовления шаблонов и оснастки.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.10.2014
Размер файла 825,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Увязка шаблонов необходима для достижения взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов и обеспечивается при изготовлении шаблонов в пределах установленных допусков.

При изготовлении и контроле комплекта шаблонов увязку производят по контурам, координатным и конструктивным осям, установочным линиям, отверстиям, сериям выпуска шаблонов.

Комплекты шаблонов подразделяют следующим образом:

· детальный комплект шаблонов;

· узловой комплект шаблонов;

· комплект шаблонов приспособлений ШП (на стапель);

· комплект шаблонов контура сечений ШКС (на макет поверхности или болванку).

Детальный комплект шаблонов - группа шаблонов, необходимых для изготовления какой-либо детали. Эти шаблоны связаны между собой геометрией детали и технологическим процессом ее изготовления.

Номенклатура шаблонов, входящих в детальный комплект, зависит от конфигурации детали и приведена в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Детальные комплекты шаблонов

Форма детали

Шаблоны, входящие в комплект

Плоская деталь

ШК, ШР, ШВК, ШФ, ШР (частичный)

Профильная деталь

ШК, ШОК, ШГ

Объемная деталь

ШОК, ШЗ, комплект ШКС

В узловой комплект шаблонов входят шаблоны, необходимые для выполнения всех деталей, входящих в данный узел. Узловой комплект объединяет несколько детальных комплектов шаблонов.

Комплекты шаблонов ШКС и ШП состоят из группы шаблонов ШКС, необходимых для изготовления (контроля), например, выклеечной формы под выклейку обшивки. Или группы шаблонов ШП, необходимых для изготовления сборочных приспособлений, например, для сборки нервюр крыла.

В настоящее время комплекты ШКС и ШП изготавливают на фрезерных станках с ЧПУ по программам, подготовленным CAD/CAM-системах по моделям деталей.

6.1.3 Технологический процесс изготовления шаблонов

Технологический процесс изготовления шаблонов включает в себя следующие основные операции:

· Раскрой заготовки;

· Разметка контура и осей;

· Вырезание по контуру;

· Опиливание по контуру;

· Разметка отверстий;

· Сверление отверстий;

· Нанесение информации и маркировки;

· Контроль шаблона;

· Окраска.

В настоящее время первые три операции, а также операции разметки и сверления отверстий (за исключением базовых - они сверлятся до обработки шаблона, т.к. они необходимы для фиксации заготовки на столе станка) осуществляются на фрезерных станках с ЧПУ.

В шаблонах сверлят комплекс технологических отверстий, необходимых для изготовления заготовительной и сборочной оснастки, деталей самолетов, а также для сборки их в узлы и агрегаты.

Номенклатура, обозначения и назначение технологических отверстий, выполняемых в шаблонах, приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Отверстия на шаблонах

Наименование отверстий

Обозначение

Назначение

Базовые

БО

Установка заготовок на стол станка; сборка шаблонов в «корзинку».

Сборочные

СО

Создание возможности правильной сборки всех входящих в узел деталей без применения сборочных приспособлений.

Направляющие

НО

Сверление отверстий под заклепки, анкерные гайки или болты во всех сопрягаемых деталях узла.

Инструментальные

ИО

Установка ловителей в инструментальных штампах; сверление отверстий в развертках деталей, необходимых для их установки на штампы.

Как уже было отмечено, изготовление шаблонов происходит на фрезерных станках с ЧПУ, причем управляющие программы подготавливаются в системе «Cimatron it». Базовый набор управляющих программ включает программу обработки, программу разметки и программу сверления отверстий.

Создание шаблона происходит по следующей последовательности действий:

1. Подготовка информации на выпуск шаблона.

а. Построение сечения или развертки модели шаблонируемой детали - определение контура обработки - средствами графической системы («Cimatron it»).

б. Разметка осей и отверстий («Cimatron it»).

в. Изготовление и контроль паспорта на шаблон.

г. Создание управляющей программы обработки («Cimatron it»).

д. Создание управляющей программы разметки («Cimatron it»).

е. Создание управляющей программы сверления отверстий («Cimatron it»).

ж. Форматирование управляющих программы в файлы траектории движения инструмента в системе «Астра».

2. Изготовление шаблона

а. Обрезка заготовки и сверление базовых отверстий.

б. Установка на станок и отработка управляющих программ.

в. Выполнение управляющих программ.

г. Зачистка контуров шаблона от заусенцев и т.п.

д. Нанесение текстовой информации и маркировка.

е. Контроль шаблона.

Подготовка управляющей программы в системе «Cimatron it» выполняется по следующей последовательности:

1. Вход в модуль подготовки управляющих программ («NC» NC - Numeric Control - «числовое управление».).

2. Командой MACSYS создается система координат модели соответствующая системе координат станка.

3. Командой TOOLS создается инструмент - фреза. Здесь присваивается имя инструменту и указываются его геометрические параметры.

4. Вход в подмодуль TP.MNGR - менеджер создания траекторий.

5. Во вкладке >CREATE панели инструментов менеджера указывается тип обработки. В случае изготовления плоских контуров - шаблонов указывается 2,5-координатная обработка (MILL 2.5 AXIS). На данном этапе создается основа программ обработки.

6. Вновь во вкладке >CREATE указывается тип траектории: для обработки или разметки контура указывается тип PROFILE, а для сверления отверстий - DRILL.

7. Указывается контур кривых либо точки - центра отверстий. Здесь необходимо указать при подготовке программы для разметки, что инструмент находиться над плоскостью контура (TOOL ON).

8. Во вкладке SERVISES указывается, что плоскость безопасности станка находиться на 160мм над плоскостью обработки. Здесь же во вкладке GO TO POINT указывается, что после обработки инструмент должен вернуться в исходную точку (GO HOME).

9. Подтверждение правильности ввода всех данных и запись файла управляющей программы.

Пример управляющей программы для обработки шаблона КШКС, используемого для изготовления и контроля болванки под выклейку лобика изображенного на ДП 1301.02.07.10.30.00 СБ, изображен на плакате ДП 1301.02.07.00.30.01.

6.2 Производство оснастки

6.2.1 Особенности технологии производства оснастки

Макеты поверхностей самолетов средних и тяжелых типов применяют чаще всего только для изготовления по ним (путем снятия слепков) пуансонов для обтяжных прессов, используемых при формообразовании обшивок.

Для самолетов легкого типа макеты поверхностей используют, помимо изготовления обтяжных пуансонов, для обработки контуров рубильников у стапелей, путем снятия с макета поверхности слепков по сечениям, а также для изготовления контрмакетов, применяемых при выполнении монтажных эталонов к сборочной оснастке.

Макет поверхности воспроизводит теоретическую поверхность агрегата самолета. На поверхности каждого макета размечают основные элементы конструкции агрегата (конструктивные оси, стыки листов обшивки, люки, окантовки и т.п.).

Макеты поверхностей выполняют только на те агрегаты самолета, контуры которых имеют двойную кривизну.

В зависимости от назначения макеты поверхностей бывают трех видов: макеты поверхностей агрегатов и отсеков, узлов и панелей и патрубков.

Изготовление макетов поверхностей агрегатов и отсеков, а также узлов и панелей выполняют в следующем порядке:

· Изготавливают каркас;

· Обрабатывают рабочую поверхность;

· Окрашивают рабочую поверхность макета и размечают на ней конструкцию агрегата или узла;

· Контролируют качество изготовления и разметки.

В настоящее время макеты поверхностей используют редко и применяют их, в основном, в качестве эталонов для изготовления и контроля сборочных стапелей.

Макеты сечений применяют для получения способом слепков рабочих контуров рубильников стапелей. Конструктивно макеты сечений состоят из двух шаблонов и вкладыша, расположенного между ними. Вкладыши выполняют чаще всего литыми в виде ажурной плоской рамы толщиной 40-50мм. Если узел самолета (шпангоут или нервюра) имеют значительные размеры, то для макетов сечений этих узлов вкладыш выполняют из нескольких частей.

Вкладыш по толщине обрабатывают на заданный размер, а по габаритам отступают от рабочего контура шаблона приблизительно на 15-20мм. Во вкладыш при помощи плаз-кондуктора, используя цемент МЦ, устанавливают три-четыре втулки, образующие базовые отверстия с шагом кратным 50мм.

С обеих сторон вкладыша устанавливают два шаблона. Один из них располагают в плоскости теоретического сечения нервюры, а другой - на расстоянии 40-50мм от этой плоскости.

Рисунок 6.2 - Макет сечения

В обоих шаблонах при помощи плаз-кондуктора заранее сверлят базовые отверстия с теми же расстояниями что и у вкладыша.

Установленные на вкладыши шаблоны фиксируют штырями по базовым отверстиям и привинчивают винтами (рис. 6.2.). Промежуток между шаблонами и вкладышем по всему периметру заполняют двумя слоями карбинольного цемента. После нанесения второго слоя и выдержки излишек цемента срезают ножом, опираясь его плоскостью на кромки обоих шаблонов. После затвердения цемента поверхность макета шпаклюют и окрашивают.

Назначение обтяжных пуансонов - придание необходимой формы деталям из листа и профилей на обтяжных прессах и профилегибочных станках.

В зависимости от применения обтяжные пуансоны можно подразделить на две группы: для обшивок и для профилей.

Для изготовления первых применяют пескоклеевую массу ПСК или эпоксидную композицию, а иногда то и другое.

Из пескоклеевой массы пуансоны изготавливают путем формования по поверхности макетов. Конструктивно их выполняют в виде деревянных каркасов, заполненных плотно утрамбованной пескоклеевой массой, состоящей из формовочного песка и смоляного клея.

Обтяжные пуансоны с применением эпоксидной композиции могут быть двух видов: с металлическим поддоном или монолитные. первый вид представляет собой каркас (металлический или деревянный), на котором смонтирован поддон из стального или дюралюминиевого листа толщиной 1,5-2мм. Поддон облицовывают эпоксидной композицией, образующей рабочую поверхность пуансона. Второй вид пуансонов представляет собой каркас, заполненный пескоклеевой массой или бетоном. На этом заполнителе располагают облицовку из эпоксидной композиции толщиной 10-20мм.

Пуансоны для профилей изготавливают чаще всего, применяя балинит вместе с эпоксидной композицией. По конструктивному признаку обтяжные пуансоны для профилей подразделяют на две группы: монолитные и пустотелые. Пустотелые пуансоны применяют для изготовления деталей из профилей, имеющих толщину полок до 3мм, а монолитные - для профилей, у которых толщина полок имеет большую величину.

Монолитные обтяжные пуансоны, в свою очередь, подразделяются на две разновидности: с рабочим контуром из балинита и из эпоксипласта.

Контрольно-доводочную оснастку применяют для доводки и контроля листовых и профильных деталей, полученных на выколоточных молотах, после посадки, разводки и некоторых других операций штамповки, обтяжки и формовки.

Вся оснастка в зависимости от конфигурации и типа, изготовляемых на ней деталей подразделяется на три вида: болванки для деталей типа обшивок и жесткостей, контрольно-доводочные плазы и лекала для деталей из листового материала и профилей, оправки для доводки малок на полках шпангоутов и нервюр агрегатов самолета.

По конструктивному признаку всю контрольно-доводочную оснастку подразделяют на следующие группы:

· монолитные из хвойной древесины;

· монолитные из хвойной древесины с облицовкой рабочего контура твёрдыми породами дерева или балинитом;

· монолитные из пескоклеевой массы с наклеенными бобышками из древесины;

· пустотелые из хвойной древесины;

· пустотелые с облицовкой из эпоксипласта.

Выбор той или иной конструкции оснастки зависит от габаритов изготовляемых на ней деталей, а также от назначения самой оснастки.

Монолитные болванки из хвойной древесины изготовляют из отдельных щитов-заготовок. Существенное влияние на прочность болванки оказывает толщина щитов, идущих в общий массив, а также их расположение.

Чем толще, применяемые в массиве щиты, тем меньше прочность болванки. Оптимальная толщина щитов, склеенных из отдельных сосновых реек, 60мм.

Расположение щитов-заготовок и, следовательно, направление волокон древесины может быть разное: продольное, смешанное, взаимно перпендикулярное и «в ёлочку».

Формблок служит для формования деталей на гидропрессе путем обжатия листовой заготовки резиной. Он играет роль пуансона, и поэтому его изготавливают по внутренним размерам и форме штампуемой детали.

На формблоке производят следующие операции: отгибку бортов, отбортовку отверстий с одновременной просечкой их, формовку рифтов и подсечек, вогнутых и выпуклых зон, расположенных на плоскости детали.

При наличии в деталях отбортовок, рифтов и подсечек и для воспроизведения точного рельефа этих элементов конструкции путём обжатия резиной дополнительно применяют жёсткие прижимные накладки, изготовляемые совместно с формблоком.

Классифицируют формблоки по технологическим и конструктивным признакам деталей, контуры которых выполняют при помощи формблоков.

Все детали, формуемые резиной на формблоках, можно подразделить на восемь групп (рис. 6.3.):

1. плоские детали;

2. детали, имеющие один борт;

3. детали, имеющие два борта, направленные в одну сторону;

4. детали, имеющие два борта, направленные в разные стороны;

5. детали, имеющие два борта, направленные в разные стороны, с дополнительным бортиком жёсткости;

6. детали, у которых борта образуют закрытый контур (типа коробочки). Поверхности таких деталей могут быть гладкими или с отбортовками и рифтами. Контуры деталей могут быть как прямолинейными, так и криволинейными;

Рисунок 6.3 Разновидности деталей, формуемых резиной на формблоках:

1 - плоская деталь; 2 - деталь, имеющая один борт; 3 - деталь, имеющая два борта, направленные в одну сторону; 4 - деталь, имеющая два борта направленные в разные стороны; 5 - деталь, имеющая два борта направленные в разные стороны, с дополнительным бортиком жесткости; 6 - деталь, у которой борта образуют закрытый контур; 7 - деталь с одним или двумя криволинейными бортами, направленными в одну или разные стороны.

7. детали с одним или двумя криволинейными бортами, направленные в одну или в разные стороны. Контуры таких деталей бывают прямолинейными (например, лонжерон руля). Поверхности деталей гладкие или с различными отбортовками;

8. детали, сложные по конфигурации, имеющие специфические особенности при изготовлении (например, закрутку или кривизну по контуру).

В соответствии с этой классификацией деталей формблоки также делятся на восемь групп.

Рисунок 6.4 Формблок для плоской детали с открытой отбортовкой: 1 - резина; 2 - изготавливаемая деталь

Формблоки для деталей первой группы изготовляют толщиной от 20мми выше в зависимости от габаритов формуемой детали. Для выполнения в деталях лунок, отбортовок и рифтов жесткости в формблоках предусматривают соответствующие элементы.

В зависимости от глубины и конфигурации, получаемые в деталях, отбортовки могут быть выполнены за один или два перехода.

Открытые отбортовки формуют обычно за один переход, при этом в формблоке делают вырез глубиной больше борта детали на 4-5мм (рис. 6.4.).

Рисунок 6.5 Формблок для деталей с закрытой отбортовкой:

1 - резина; 2 - прижимная деталь; 3 - вкладыш

Закрытые отбортовки (рис. 6.5.) формуют в два перехода на одном и том же формблоке. Для деталей, имеющих глубокую отбортовку, направленную вниз, кроме того, применяют отдельные вкладыши и прижимные накладки. Толщина накладок 10-15мм, фиксируют их на те же шпильки, что и детали. Рабочие края накладок снимают под углом 600 и скругляют радиусом 6мм.

Формблоки для деталей второй группы изготовляют такой толщины, чтобы расстояние от края формируемой детали до основания формблока было 8-10мм (рис. 6.6, а). Стандартная высота формблока 30-40мм.

Для формовки деталей второй группы прижимную накладку не применяют только в том случае, если ширина стенки детали в 4 раза больше высоты ее борта (рис. 6.6, а).

При ширине стенки детали от 25мм до размера, равного четырем высотам ее борта, формблоки изготовляют с накладками (рис. 6.6, б). Если ширина стенки детали менее 25мм, то ширина формблока не должна быть менее 40-45мм. При этом на накладке делают выступ, равный толщине материала детали (рис. 6.6, в).

Рисунок 6.6 Формблоки для деталей второй группы

Высота пакета (формблок - деталь - накладка) для всех типов деталей не должна превышать 70мм.

Если деталь имеет с двух сторон отбортовки, а другие две стороны не имеют отбортовок, то торцы формблока для такой детали в том месте, где нет бортов, делают на 15-20мм более детали (рис. 6.7.). Кромки формблоков в этих местах для предохранения резины скругляют радиусом 5мм.

Формблоки для деталей третей группы, имеющих закрытую малку у одного или двух бортов, изготовляют разъемными для возможности снятия детали после формовки (рис. 6.8.).

Рисунок 6.7 Формблок для детали, имеющей два борта

Рисунок 6.8 Формблок для деталей с закрытой малкой

Формблоки для деталей, заканчивающихся острым углом с шириной стенки менее 10мм (например, хвостики нервюр), упрочняют на участке 40-60мм, т.е. расширяют основание формблока, делая открытую малки в 30-400 (рис. 6.9, а). При таком формблоке требуется ручная доводка деталей, что не всегда целесообразно. Лучшее для таких деталей изготавливать комбинированный формблок. Узкую его часть надо делать из дуралюмина (рис. 6.9, б).

Формблоки для деталей четвертой группы конструктивно выполняют по-разному, в зависимости от количества переходов.

В один переход изготавливают детали, у которых высота внутреннего борта меньше 8мм. В этом случае формблок изготавливают со специальными упорами (рис. 6.10.).

Рисунок 6.9. Формблок для узкой детали, заканчивающейся острым углом

Если высота внутреннего борта более 8мм, то деталь формуют в два перехода. Длину формблока первого перехода, на котором формуют внутренний борт, берут с учетом длины развернутого наружного борта детали плюс 10-20мм (рис. 6.11, а). Кромки формблока в этих местах для предохранения резины скругляют радиусом 5мм.

В накладке формблока второго перехода делают паз для предохранения внутреннего борта во время формовки наружного борта (рис 6.11, б).

Формблоки для деталей пятой группы. Детали этого типа изготовляют обычно в три перехода, поэтому и формблоки изготавливают для каждого перехода.

Рисунок 6.10 Формблок с упором для детали, имеющей два борта

На формблоке первого перехода формуют бортик жесткости. Для увеличения давления при гибке бортика на общее фанерное основание формблока ставят упор (рис. 6.12, а). Рабочую кромка упора обрабатывают эквидистантно рабочей кромке формблока примерно на расстоянии 25мм.

Ширину формблока берут с учетом высоты развернутого контурного и неконтурного бортов. автоматизация технологический материал оснастка

Рисунок 6.11 Формблок для детали четвертой группы

На формблоке второго перехода формуют неконтурный борт. Ширину борта формблока в каждом сечении берут с учетом развернутой высоты контурного борта (рис. 6.12, б).

На формблоке третьего перехода формуют контурный борт (рис. 6.12, в). Ширина такого формблока должна быть не менее 40мм.

Детали данного типа зачастую формуют и в два перехода. формблок при этом выполняют двойной, т.е. рассчитанный на две заготовки (по ширине), и с двумя прижимными накладками (рис. 6.13.). Процесс формовки таких деталей заключается в следующем. За первый переход первоначально формуют большой борт жесткости и частично малый бортик жесткости. Затем заготовку поворачивают на 1800, фиксируя ее по тем же шпилечным отверстиям на новые шпильки. На деталь накладывают и фиксируют накладку. На освободившееся место устанавливают новую заготовку детали. Причем до формовки основного борта вручную слегка доформировывают бортик жесткости.

Рисунок 6.12 Формблоки для деталей пятой группы

При вторичной формовке отформировывают основной борт и окончательно откалибровывают малый бортик жесткости.

Рисунок 6.13 Формирование детали на двойном формблоке

Формблоки для детали шестой группы. Детали этого типа формируют в два перехода. На формблоке первого перехода формуют бортики жесткости (рис. 6.14, а), а на формблоке второго перехода - основной борт. Чтобы снимать деталь с формблока его изготавливают разъемным из двух половин (рис. 6.14, б).

Формблоки для деталей седьмой группы. Детали этого типа в зависимости от направления бортов изготовляют в один или два перехода. Если бота направлены в одну сторону, то изготавливают только один формблок , на котором формуют оба борта (рис. 6.15.). Если борта направлены в разные стороны, то изготавливают формблоки для двух переходов. На формблоке первого перехода формуют внутренний борт, а если борта наружные, то любой из бортов (рис. 6.16, а).

Рисунок 6.14 Формблок для деталей шестой группы

Ширину формблока в каждом сечении берут с учетом высоты развернутого второго борта. Формблок второго перехода изготовляют с прижимной пластиной, предохраняющей отогнутый борт во время формовки второго борта (рис. 6.16, б). Толщину прижимной накладки берут в зависимости от высоты отогнутого борта детали.

Формблоки для деталей восьмой группы по конструктивному оформлению аналогичны описанным выше. Особенность их заключается только в том, что формблоки этого типа имеют сложную форму, а иногда частично двойную кривизну. Для повышения качества изготовления по ним деталей такие формблоки должны быть увязаны с другой заготовительно-штамповочной оснасткой.

Рисунок 6.15 Формблок для детали седьмой группы

6.2.2 Создание управляющих программ для обработки оснастки

Используя модели деталей, созданных при увязке конструкции, графические системы позволяют создавать программы траекторий движения инструмента для обработки заготовительно-штамповочной, макетной и прочей оснастки.

Рисунок 6.16 Формблок для деталей седьмой группы, имеющих борта направленные в разные стороны

В целом методика создания управляющих программ для обработки оснастки схожа с методикой для обработки шаблонов. Отличие заключается в том, что обработка уже не 2-х-координатная, а 3-х.

Как уже было отмечено, моделирование деталей осуществляется в системе «Unigraphics», а подготовка программ может осуществляться в этой же системе либо модель может быть передана через промежуточный стандарт «IGES» в «Cimatron it» и подготовка программ может осуществляться здесь.

Для изготовления эталона поверхности в файле, содержащем электронную модель поверхности, предварительно моделируется поверхность заготовки, создается система координат, соответствующая способу базирования заготовки эталона на столе станка. Затем выделяется зона обработки: указывается поверхность заготовки (начало фрезерования), затем указывается поверхность оснастки (конец фрезерования).

Примеры траекторий обработки болванки для выклейки лобовика крыла, показанного на ДП 1301.02.07.10.20.00 СБ, изображена на плакате ДП 1301.02.07.00.20.01.

Изготовление деталей крыла

7. Изготовление деталей из композиционных материалов

Как уже было отмечено, большая часть конструкции рассматриваемого крыла изготавливается из гибридных Гибридные композиционные материалы - композиционные материалы, в которых используются слои двух и более типов материалов (например, стеклоткань, углеродная лента и т.п.). композиционных материалов и панелей с сотовым заполнителем, которые, в свою очередь, также изготавливаются из ПКМ ПКМ - полимерный композиционный материал..

7.1 Изготовление обшивок из композиционных материалов

Технологический процесс изготовления деталей из ПКМ начинается с изготовления препрега - сочетание смолы и волокна.

Изготовление препрега осуществляется на специальных пропитывающих машинах. Работа таких машин заключена в том, что ткань пропитывается раствором смолы и растворителя, затем растворитель частично подсушивается, а смола - полимеризуется. Окончательная полимеризация происходит после выкладки препрега на оснастку для придания требуемых форм.

Внутренние и внешние обшивки верхней и нижней панелей, например, изготавливаются путем выкладки по оснастке с последующим формованием (так изготавливается большинство деталей крыла). Выкладка препрега в пакеты осуществляется ручным или автоматизированным путем.

Ручная выкладка заключается в послойном наборе пакетов в соответствии со схемой выкладки, приводимой на чертежах. Перед выкладкой поверхность оснастки покрывается антиадгезионным составом или на неё укладывается разделительная плёнка. После выкладки каждого слоя производится уплотнение пакета обогреваемым роликом через разделительную плёнку для удаления воздушных включений и упрочнения сцепления слоёв. Формование может осуществляться с помощью герметичной эластичной оболочки по двум вариантам: вакуумное формование в термошкафу или формование в автоклаве. В случае с обшивками крыла применяется формование в автоклаве.

Автоклавы - это герметичные сосуды большого объёма, в которых можно создать давление до 30МПа. Преимущество автоклавного формования в том, что в автоклавах из-за значительного объёма нагревательной камеры обеспечиваются заданные равномерные температура и давление независимо от формы изделия, а также возможность механизации при загрузке и выгрузке. В автоклав входят системы создания и регулирования рабочего давления, управления процессами разогрева и охлаждения, а также система записи параметров.

7.1.1 Изготовление сотового заполнителя

Появление слоистых конструкций вызвали требования к высокой удельной прочности при минимально возможном весе конструкции. Слоистые конструкции представляют собой листовые обшивки, между которыми установлен заполнитель, обеспечивающий совместную работу обшивок и необходимую жёсткость конструкции. В качестве заполнителя в слоистых конструкциях применяются заполнители в виде гофров и вафель из пенопластов и пеноалюминия, а также наиболее распространенный - сотовый заполнитель.

Рисунок 7.1 Сотовый заполнитель

В конструкциях сотовых заполнителей распространение получила шестигранная форма ячейки, как более технологичная и имеющая большую площадь склеивания с обшивками. Параметрами сотового заполнителя являются размер ячейки и толщина материала (рис. 7.1).

Наиболее распространённым способом изготовления сотового заполнителя является метод растяжения пакетов, так как этот метод позволяет механизировать выполнение всех операций. Рассмотрим этот процесс.

Первым этапом в изготовлении сотового заполнителя является процесс нанесения клеевых полос на полосы материала, их подсушивание и сборка в пакеты. Этот процесс осуществляется на специальных станках, позволяющих автоматизировать и соединить нанесение клея, его сушку и сборку в пакеты в один процесс.

Затем полученные пакеты склеиваются - помещаются в специальное приспособление, напоминающее штамп. «Пуансон» и «матрица» такого штампа выполнены в виде гребенок, создающих давление только на клеевых полосах. Это приспособление помещается в пресс для создания давления.

Полученные пакеты растягиваются на специальных установках.

Затем пакеты пропитывают связующим (смолой) - установленными на специальные рамы пакеты погружают в ванну со связующим. Пропитанные пакеты подвергают термообработке.

Завершающим этапом изготовления сотовых заполнителей является процесс придания им требуемых геометрических форм.

7.1.2 Сборка трехслойных панелей с сотовым заполнителем

Сборка панелей осуществляется на болванке, на которую укладываются окантовки - препрег - для заделки кромок, затем укладывается нижняя обшивка, затем - сотовый заполнитель и, наконец, - верхняя обшивка. После этого на верхнюю обшивку укладывается антиадгезионная пленка, и всё закрывается эластичной оболочкой. Процесс формования проводится в термошкафу или автоклаве.

Перед укладкой последней обшивки соты в местах крепления панели с элементами каркаса (т.е. где будут сверлиться отверстия под болты, например) заполняются специальным заполнителем согласно сборочному чертежу.

7.2 Изготовление механообрабатываемых деталей

После увязки конструкции в системах геометрического моделирования для механообрабатываемых деталей без каких-либо дополнительных построений в этих же системах могут быть созданы управляющие программы для оборудования с ЧПУ.

Системы «Cimatron it» и «Unigraphics», как уже было отмечено, снабжены пакетами для 2, 3 и 5-координатой фрезерной, и 2 и 4-координатной токарной обработки. Пакеты и той и другой систем имеют встроенные средства для визуального контроля управляющих программ.

Рассмотрим обобщенный процесс создания управляющей программы в системе «Unigraphics»:

1. рабочая координатная система устанавливается таким образом, чтобы соответствовать системе координат станка.

2. запускается модуль MANUFACTURING.

3. совмещаются рабочая и станочная координатные системы.

4. выбирается тип траектории обработки («от точке к точке», фрезерование в плоскости и т.д.).

5. создается инструмент, где указывается его тип и геометрические параметры.

6. задаются режимы обработки (подачи, вращения шпинделя и т.п.).

7. указывается на модели обрабатываемая геометрия - поверхности детали. При необходимости указываются поверхности, которые не должны быть зарезаны.

8. задаются способы подвода, врезания, отвода, исходная точка и другие параметры, относящиеся к холостому движению инструмента;

9. производиться генерация траектории.

Полученную траекторию впоследствии можно отредактировать - изменить подачи, инструмент и т.д.

7.3 Изготовление листовых деталей

Все листовые детали конструкции крыла подвергаются формовке резиной. На рис 7.2. показана обща схема штамповки резиной. Плоскую заготовку 2 помещают на пуансон (формблок) 1, находящийся на нижней плите 5; матрицей служит контейнер 4, внутренняя полость которого заполнена резиной 3. При движении вниз плунжера пресса и закреплённого на нём контейнера внутренняя полость контейнера замыкается нижней плитой 5 и в его полости начинает увеличиваться давление q резины; под воздействием давления q заготовка прижимается к пуансону и начинает деформироваться. В конечной стадии процесса штамповки давление достигает максимального значения, заготовка полностью обжимается по пуансону и принимает его форму.

Рисунок 7.2 Схема операции штамповки резиной:

1 - пуансон (формблок); 2 - заготовка; 3 - контейнер; 4 - резина; 5 - нижняя плита.

Как видно из схемы, операция штамповки очень проста; специальной оснасткой является только формблок, а контейнер и нижняя плита (выполненная по его внутренним размерам) являются универсальными.

При штамповке резиной заготовка испытывает распределённое давление только со стороны резиновой подушки, края заготовки деформируются свободно. Поэтому если в зоне деформирования возникают напряжения сжатия, то заготовка легко теряет устойчивость, появляются складки, которые не всегда можно устранить обжатием на пуансоне в конце операции. В этом случае складки устраняют последующей ручной доработкой. При возникновении в зоне деформирования напряжений растяжения складки не образуются и степень деформации ограничивается удельным давлением q, создаваемой резиновой подушкой контейнера.

При помощи штамповки резиной изготавливаются детали, главным образом, из алюминиевых сплавов: нервюры, шпангоуты и их детали, диафрагмы, стенки, перегородки и др. Эти детали проектируются с учётом технологических возможностей именно штамповки резиной, так как изготовление их другими способами, например в металлических штампах, значительно дороже.

Штамповка резиной производится в гидропрессах. Применяются гидропрессы двух типов: с максимальным усилием 2500 и 5000Т. Размеры рабочей зоны контейнеров соответственно равны 1Ч2 и 3,5Ч1,3м. Удельное давление q в контейнере 80-100кГ/см2. Рабочая площадь контейнеров позволяет осуществлять групповую штамповку; для этого на нижнюю плиту одновременно устанавливают несколько формблоков с заготовками и за один рабочий ход плунжера на каждом из них штампуются отдельные детали.

Комплект деталей, изготовляемых при помощи штамповки резиной, включает несколько тысяч наименований, а трудоёмкость, приходящаяся на этот вид работ, достигает 15% от общей трудоёмкости заготовительно-штамповочных работ.

8. Техника безопасности на участке механообработки

Цехи современных заводов - оснащены самыми различными видами технологического оборудования. Его использование облегчает труд человека, делает его производительным. Однако в ряде случаев работа этого оборудования связана с возможностью воздействия на рабочих опасных или вредных производственных факторов. Основным направлением облегчения и оздоровления условий труда, повышения его производительности является механизация и автоматизация работ и технологических процессов и использование роботов и манипуляторов.

Механизация способствует ликвидации тяжелого физического труда, снижению травматизма, уменьшает численность персонала. Особое значение с точки зрения охраны труда имеет механизация подачи заготовок в рабочую зону при обработке. При эксплуатации особо опасных видов оборудования, таких, как кузнечно-прессовые машины, установки с использованием радиоактивных веществ, для подачи этих веществ используются роботы и манипуляторы.

Автоматизация -- высшая ступень механизации, способствует ликвидации существенного различия между умственным трудом и физическим. При комплексной автоматизации технологические процессы выполняются последовательно без вмешательства человека. Такие системы избавляют оператора от тяжелой физической работы, но труд его остается утомительным, так как приходится делать большое число движений управляющими рукоятками, в результате этого резко возрастают нервные нагрузки.

Применение управляющих машин экономит усилия работника, ускоряет выполнение операции и значительно облегчает труд даже по сравнению с автоматизированными устройствами. Ведение производственного процесса при помощи управляющих машин исключает ошибки, всегда возможные при непосредственном управлении. Применение управляющих машин не только облегчает труд, но делает его безопасным.

Одним из перспективных направлений комплексной автоматизации производственных процессов является использование промышленных роботов (манипуляторов с программным управлением). От известных средств автоматизации промышленные роботы отличаются тем, что позволяют автоматизировать такие производства, которые невозможно или нецелесообразно было автоматизировать традиционными средствами.

В настоящее время созданы роботизированные устройства для заливки и съема заготовок в литейном производстве, установки и снятия деталей в механообрабатывающем и штамповочном производстве, для автоматизации процессов обезжиривания, грунтовки, окраски изделий и нанесения защитных покрытий, для проведения сварочных работ, термической обработки и для некоторых других технологических процессов. Особенно широко применяют робототехнику при проведении погрузочно-разгрузочных и складских работ ( установка оснастки больших заготовок, разгрузка и выгрузка конвейерных и автоматических линий, межоперационная транспортировка).

Автоматические действия, высокие скорости линейных перемещений исполнительных устройств, большая зона обслуживания и другие специфические особенности промышленных роботов представляют повышенную опасность для обслуживающего персонала и работающих на смежных участках. В связи с этим вопросам обеспечения безопасности должно уделяться особое внимание, как при конструировании, так и при эксплуатации промышленных роботов и роботизированных систем.

В неавтоматизированных производствах безопасность труда обусловлена степенью безопасности оборудования и технологических процессов. Общие методы обеспечения безопасности производственного оборудования и процессов рассмотрены ниже.

8.1 Требования безопасности, предъявляемые к оборудованию

Основными требованиями охраны труда, предъявляемыми при проектировании машин и механизмов, являются: безопасность для человека, надежность и удобство эксплуатации. Требования безопасности определяются системой стандартов безопасности труда.

Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений (в том числе форм корпусов, сборочных единиц и деталей), рабочих тел, параметров рабочих процессов, использованием различных средств защиты. Последние по возможности должны вписываться в конструкцию машин и агрегатов. Средства защиты должны быть, как правило, многофункционального типа, т. е. решать несколько задач одновременно. Так, конструкции машин и механизмов, станин станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня их шума и вибрации, ограждение абразивного круга заточного станка должно конструктивно совмещаться с системой местной вытяжной вентиляции.

При наличии у агрегатов электропривода последний должен быть выполнен в соответствии с Правилами устройства электрических установок; в случае использования рабочих тел под давлением, не равным атмосферному, а также при конструировании и эксплуатации грузоподъемных машин должны соблюдаться требования, предъявляемые стандартами к подобным агрегатам. Должны предусматриваться средства защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений, загрязнений атмосферы парами, газами, пылями, воздействия лучистого тепла и т. п.

Надежность машин и механизмов определяется вероятностью нарушения нормальной работы оборудования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм. Большое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов. Конструкционная прочность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками, как материала конструкции, так и его крепежных соединений (сварные швы, заклепки, штифты, шпонки, резьбовые соединения), а также условиями их эксплуатации (наличие смазочного материала, коррозия под действием окружающей среды, наличие чрезмерного изнашивания и т. д.).

Большое значение в обеспечении надежной работы машин и механизмов имеет наличие необходимых контрольно-измерительных приборов и устройств автоматического управления и регулирования. При несрабатывании автоматики надежность работы технологического оборудования определяется эффективностью действий обслуживающего персонала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора должны проектироваться с учетом физиологических и психологических возможностей человека и его антропометрических данных. Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний контрольно-измерительных приборов и четкого восприятия сигналов. Наличие большого числа органов управления и приборов (шкал, кнопок, рукояток, световых и звуковых сигналов) вызывает повышенное утомление оператора. Органы управления (рычаги, педали, кнопки и т. д.) должны быть надежными, легкодоступными и хорошо различимыми, удобными в пользовании. Их располагают либо непосредственно на оборудовании, либо выносят на специальный пульт, удаленный от оборудования на некоторое расстояние. Все виды технологического оборудования должны быть удобны для осмотра, смазывания, разборки, наладки, уборки, транспортировки, установки и управления ими в работе.

Степень утомляемости работающих на основных видах оборудования в цехах заводов обусловлена не только нервной и физической нагрузкой, но и психологическим воздействием окружающей обстановки, поэтому большое значение имеет выбор цвета внешних поверхностей оборудования и помещения. Важнейшим условием обеспечения безопасности машин и механизмов является учет и выполнение требований безопасности на всех этапах их создания, начиная с разработки технического задания на проектируемое оборудование и кончая сдачей опытных образцов в серийное производство. Перечень такого рода требований определяется на основе анализа опасной зоны производственного оборудования.

8.2 Опасные зоны оборудования и средства их защиты

Опасная зона - это пространство, в котором возможно действие на работающего опасного и (или) вредного производственного фактора. Опасность локализована в пространстве вокруг движущихся элементов: режущего инструмента, обрабатываемых деталей, планшайб, зубчатых, ременных и цепных передач, рабочих столов станков, конвейеров, перемещаемых подъемно-транспортных машин, грузов и т.д. Особая опасность создается в случаях, когда возможен захват одежды или волос работающего движущимися частями оборудования.

Наличие опасной зоны может быть обусловлено опасностью поражения электрическим током, воздействия тепловых, электромагнитных и ионизирующих излучений, шума, вибрации, ультразвука, вредных паров и газов, пыли, возможностью травмирования отлетающими частицами материала заготовки и инструмента при обработке, вылетом обрабатываемой детали из-за плохого ее закрепления или поломки.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть постоянными (зона между ремнем и шкивом, зона между вальцами и т.д.) и переменными, (поле прокатных станов, зона резания при изменении режима и характера обработки, смена режущего инструмента и т. д.).

При проектировании и эксплуатации технологического оборудования необходимо предусматривать применение устройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих опасность контакта (средств защиты работающих). Средства защиты работающих по характеру их применения делятся на две категории: коллективные и индивидуальные.

Средства коллективной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: нормализации воздушной среды производственных помещений и рабочих мест, нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест, средства защиты от ионизирующих излучений, инфракрасных излучений, ультрафиолетовых излучений, электромагнитных излучений, магнитных и электрических полей, излучения оптических квантовых генераторов, шума, вибрации, ультразвука, поражения электрическим током, электростатических зарядов, от повышенных и пониженных температур поверхностей оборудования, материалов, изделий, заготовок, от повышенных и пониженных температур воздуха рабочей зоны, от воздействия механических, химических, биологических факторов.

Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания, специальная одежда, специальная обувь, средства защиты рук, головы, лица,- глаз, органов слуха, средства зашиты от падения и другие аналогичные средства, защитные дерматологические средства.

Все применяющиеся в машиностроении средства коллективной защиты работающих по принципу действия можно разделить на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, а также системы дистанционного управления машинами и специальные. Каждый из перечисленных подклассов, как будет показано ниже, имеет несколько видов и подвидов. Общими требованиями к средствам защиты являются: создание наиболее благоприятных для организма человека соотношений с окружающей внешней средой и обеспечение оптимальных условий для трудовой деятельности; высокая степень защитной эффективности; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов; надежность, прочность, удобство обслуживания машин и механизмов, учет рекомендаций технической эстетики.

Оградительные средства защиты препятствуют появлению человека в опасной зоне. Применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зон обработки заготовок, для ограждения токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ, загрязняющих воздушную среду, и т.д. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса и т. п.).

Конструктивные решения оградительных устройств многообразны. Они зависят от вида оборудования, расположения человека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных производственных факторов, сопровождающих технологический процесс. Оградительные устройства делятся на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные. Стационарные ограждения периодически демонтируются для осуществления вспомогательных операций (смены рабочего инструмента, смазывания, проведения контрольных измерений деталей и т. п.). Их изготовляют таким образом, чтобы они пропускали обрабатываемую деталь, но не пропускали руки работающего из-за небольших размеров соответствующего технологического проема. Такое ограждение может быть полным, когда локализуется опасная зона вместе с машиной, или частичным, когда изолируется только опасная зона машины. Примерами полного ограждения являются ограждения распределительных устройств электрооборудования, галтовочных барабанов, вентиляторов, корпуса электродвигателей, насосов и т.д.

Конструкция и материал ограждающих устройств определяются особенностями данного оборудования и технологического процесса.4 Ограждения выполняют в виде сварных или литых кожухов, жестких сплошных щитов (щитков, экранов), решеток, сеток на жестком каркасе.

Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического отключения агрегатов и машин при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений, что исключает аварийные режимы работы.

На установках, работающих под давлением больше атмосферного, используют предохранительные клапаны и мембранные узлы.

В случае возможного выделения токсичных паров и газов, либо паров и газов, способных образовывать взрыво- и пожароопасные смеси, вблизи оборудования устанавливают стационарные автоматические газоанализаторы. Последние при образовании концентрации токсичных веществ, равной ПДК, а концентрации горючих смесей в пределах 5--50% нижнего предела воспламенения включают аварийную вентиляцию.

Важную роль в обеспечении безопасной эксплуатации, ремонта и обслуживания технологического оборудования играет тормозная техника, позволяющая быстро останавливать валы, шпиндели и прочие элементы, являющиеся потенциальными источниками опасности. По назначению тормоза делятся на стопорные, спускные и регуляторы скорости; по конструкции -- на ленточные, колодочные, дисковые, грузоопорные, центробежные и электрические; по характеру действия -- на управляемые и автоматические.

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне.

Большое значение этот вид средств защиты имеет при ограждении опасных зон и там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делят на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

8.3 Охрана труда в автоматизированных производствах

Эксплуатация автоматизированных производств связана с травматизмом, который чаще всего имеет место при ремонте и обслуживании линий. При этом непосредственной причиной несчастных случаев является несовершенство средств защиты, неэффективные системы удаления стружки, недостатки в конструкциях транспортеров и т.д.

При устройстве автоматических линий руководствуются правилами охраны труда, изложенными выше. Однако следует принимать во внимание и ряд дополнительных, характерных именно для данного случая требований охраны труда. Так, управление работой автоматической линии необходимо вести с центрального пульта управления. Это не исключает необходимости наличия пусковых устройств у отдельных агрегатов, встроенных в линию. Условия труда на пультах управления должны полностью отвечать правилам охраны труда для постоянных рабочих мест (воздух рабочей зоны, освещение, шум, вибрация и т. д.). Повсеместно должны использоваться системы блокировки, исключающие перевод автоматической линии на наладочный или автоматический режим в последовательности, не отвечающей требованиям технологического процесса. Здесь следует широко применять сигнальные устройства. Они предназначены для извещения о ходе технологического процесса, о наличии неисправностей и поломок как основного оборудования, так и систем вентиляции, пневмотранспорта и т.п.

Для периодической смены инструмента, регулировки и подналадки станков с ЧПУ и автоматов, их смазывания и чистки, а также мелкого ремонта в цикле работы автоматической линии должно быть предусмотрено специальное время. Все перечисленные работы должны выполняться на обесточенном оборудовании.

Для осмотра и ремонта всех устройств автоматической линии, расположенных ниже уровня пола (механизмы привода транспортеров и т.п.), должны быть предусмотрены специальные люки, обеспечивающие свободный доступ к ним. Эти люки выполняются заподлицо с полом и обязательно блокируются с пусковыми системами линий, чтобы исключить возможность их включения в работу при проведении ремонтных работ.

Для удаления отходов за пределы автоматических линий должны применяться скребковые транспортеры, системы пневмотранспорта и т.п.

9. Составление математической модели теоретических обводов крыла

9.1 Классификация несущих поверхностей

Все многообразие проектируемых несущих поверхностей можно классифицировать следующим образом: линейчатые, нелинейчатые, существенно нелинейчатые и интегральные. При этом в основу классификации положен скорее не теоретический подход, а некоторая практическая характеристика, которую можно назвать геометротехнологической.

Чаще всего, как и в нашем случае, при математическом описании несущих поверхностей применяются линейчатые поверхности, образованные путем перемещения прямолинейной образующей по двум криволинейным пространственным направляющим.

Для однозначности определения положения в пространстве прямолинейной образующей необходимо задать закон ее перемещения. Этот закон может задаваться в виде направления в пространстве, например, плоскости параллелизма, или третьей направляющей. Если же две направляющие являются плоскими кривыми, лежащими в параллельных плоскостях, а в качестве третьей направляющей выбрана прямая, параллельная указанным плоскостям, то образованная в этом случае поверхность будет называться поверхностью с пропорциональной разбивкой. Действительно, если мы рассмотрим проекцию направляющих и образующих на плоскость, перпендикулярную прямолинейной образующей, нетрудно видеть, что отрезки проекций криволинейных направляющих, отсекаемые образующими, будут пропорциональны.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.