Приспособление показано на рисунке 2.2.

Монтаж приспособления показан на рисунке 2.3.

Изделие изготовлено из профильной трубы (марка стали 3), путем сваривания. Конструкция изготовлена с точностью класса 2.0. Элементы конструкции, ответственные за предотвращение деформации стенок тоннеля выделены более темным оттенком (рисунке 2.4).

Габаритные размеры передней части приспособления: 143 ммЧ150 ммЧ740 мм; средней части приспособления: 290 ммЧ150 ммЧ20 мм; задней части приспособления: 155 ммЧ150 ммЧ20 мм.

2.3.1 Определение типа производства и выбор организационной формы сборки

В зависимости от объекта производства и программы выпуска различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное.

Тип производства на рабочем месте определяется коэффициентом закрепления операций К_ЗО, т.е. количеством операций закрепленных за рабочим местом.

При использовании сборочного приспособления тип производства определяется загрузкой рабочих-сборщиков и характером их перемещения от одного рабочего места к другому.

Разрабатываемое производство является мелкосерийным и обеспечивает выпуск однородных изделий с определенным тактом, т.е. через определенные промежутки времени и имеет следующие особенности:

1. Рабочее место специализируется на выполнении нескольких закрепленных за ним деталей-операций, чередующихся в определенной последовательности. В соответствии с ГОСТ 3.1108-82 коэффициент закрепления операций принимается равным:

-- для мелкосерийного производства от 21 до 40;

-- для серийного - от 11 до 20;

-- для крупносерийного - от 2 до 10.

Т.к. число операций закрепленных за одним рабочим местом в разрабатываемом производстве колеблется в пределах от 21 до 40, то данное производство является мелкосерийным.

2. Оборудование на производственном участке располагается в соответствии с последовательностью выполнения этапов технологического процесса по группам операций.

Организация технологического процесса сборки включает в себя следующие три основные формы:

- бригадная, где весь комплекс технологических операций выполняется одним рабочим или бригадой рабочих (применяется в основном в опытном производстве);

- операционная, такая форма предполагает выполнение рабочими определенных, закрепленных за ними операций технологического процесса сборки;

- операционно-поточная форма производства характеризуется ритмич-ным повторением во времени и пространстве операций или группы операций технологического процесса сборки. Такая форма производства выполняется в виде поточной линии.

В данном проекте реализована операционно-поточная организационная форма производства.

2.3.2 Составление циклового графика сборки

Цикловой график является основным техническим документом поточной линии сборки. В нем указывают следующие операции:

- содержащие укрупненные операции или задания;

- длительность выполнения каждого задания;

- количество одновременно работающих над каждым заданием;

- трудоемкость выполнения каждого задания;

- цикловое время.

Характер циклового графика определяют тактом выпуска изделия. Тактом называют отрезок времени между последовательным выпуском с линии (или рабочего места) следующих друг за другом изделий. Величину такта находят по формуле:

, (2.5)

где Ф_р - расчетный фонд рабочего времени;

N - объём выпуска изделий, N=192 шт.

Расчетный фонд рабочего времени равен:

(2.6)

где m - количество рабочих дней в году, принимаем m=365-105=260, где 105 - количество выходных и праздничных дней;

s - количество рабочих смен в сутках, принимаем s=1;

t - продолжительность одной смены, принимаем t=8ч.

Тогда по формуле (2.6) расчетный фонд времени равен:

Определим величину такта выпуска:

Цикловой график характеризуется продолжительностью цикла сборки изделия. Технологическим циклом называется рабочее время, в течение которого изготавливается изделие:

(2.7)

где Т - трудоёмкость изготовления, T=16 ч; n - кол-во работающих.

Количество работающих определяем по формуле:

(2.8)

где Т - трудоёмкость изготовления, (ч);

N - объём выпуска, 192 (шт.);

- действительный годовой фонд рабочего времени, 1860 (ч);

к=1,15 - коэффициент перевыполнения норм.

Принимаем n=2 человека.

Технологический цикл равен:

Потребное количество сборочных приспособлений:

Принимаем m=1 шт.

2.4 Разработка конструкции сборочного приспособления

Большинство сборочных единиц конструкции самолета собираются в сборочных приспособлениях.

Сборочное приспособление - устройство, конструкция которого обеспечивает правильное взаимное расположение, фиксацию и соединение сборочных единиц с заданной точностью

Разрабатываемое приспособление предназначено для сборки-склейки фюзеляжа и его составных частей

Основными элементами сборочного приспособления являются каркасы левой и правой половин матриц фюзеляжа, используемые для фиксации матриц, а также для перемещения и переворота одной из половин матриц.

В приспособлении проводятся следующие работы:

1) подготовка матриц к выкладке;

2) формование обшивок фюзеляжа;

3) перемещение и переворот матрицы;

4) закрытие матриц;

5) склейка обшивок фюзеляжа;

6) вклейка внутреннего набора фюзеляжа;

7) открытие матриц;

8) выемка фюзеляжа.

Непрерывное повышение требований к точности и взаимозаменяемости собираемых элементов конструкции самолета, к росту производительности труда, обуславливает не только увеличение количества сборочных приспособлений, но и более высокие технические требования к ним.

Технические условия на проектирование приспособления для сборки-склейки фюзеляжа

Технические условия (ТУ) на проектирование приспособления разрабатываются технологами на основании чертежей и технологического процесса сборки агрегата (узла). В ТУ должно быть указано:

1. Назначение стапеля, т.е. для какого агрегата, подсборки или узла и для выполнения каких операций предназначен данный стапель.

2. Положение собираемого агрегата (узла) в стапеле.

3. Основные технологические базы и фиксирующие элементы агрегата (узла).

4. Перечень всех входящих в агрегат (узел) подсборок в порядке технологической последовательности со ссылкой на ТП сборки агрегата в данном приспособлении.

5. Порядок закладки подсборок в стапель и выема агрегата из него: в сторону (вправо, влево), вверх, или в направлении продольной оси (вперед, назад). Выем агрегата должен быть удобен и увязан с планировкой и высотой цеха.

6. Средства механизации:

а) элементов стапеля (плит разъемов, рубильников и т.д.);

б) технологических процессов (сверления, зенкования, склейки, вклейки)

в) процессов закладки в стапель подсборок и выема из него собранного агрегата;

г) подъемно-транспортных работ.

В общих условиях на проектирование оснастки должны быть указаны:

а) подводка электроэнергии для освещения и питания средств ведения ТП;

б) подводка питания сжатым воздухом;

в) Оснащение стапеля стремянками, стеллажами и пр.;

г) окраска стапеля;

д) инструкция по технике безопасности.

Составим ТУ на разрабатываемое сборочное приспособление:

1. Сборочное приспособление предназначено для переворота матриц фюзеляжа, а также сборки-склейки фюзеляжа и его составных частей.

2.Расположение фюзеляжа в приспособлении горизонтально.

3. Элементы фюзеляжа:

– обшивка фюзеляжа (левая, правая);

– обшивка крыши фюзеляжа;

– мотошпангоут;

– шпангоут №4;

– шпангоут №3;

– короб лонжерона;

– стенка киля.

4. Основные технологические базы собираемого крыла согласно схеме базирования (см. пункт 2.7).

5. Укрупненный ТП (см. пункт 2.10).

6. Установка деталей в приспособление производиться вручную.

7. Накладка производиться “от себя”, а выем “на себя”.

8. Средства ведения сборочных работ: кисть, валик, шпатель, ножницы.

9. Данное сборочное приспособление является оборудованием для механизации сборочных работ.

10. Приспособление оснастить проводкой питания электричеством, сжатым воздухом.

11. Сборочное приспособление красить в цвет, соответствующий цвету оборудования в цехе.

Схема сборочного приспособления крыла легкого самолета представлена на рисунке 2.5.

Сборка-склейка составных частей фюзеляжа происходит в два этапа. На первом этапе используется универсальное сборочное приспособление для перемещения и переворота матрицы фюзеляжа, а также дальнейшей сборки-склейки (рисунок 2.5).

Сборочное приспособление служит оборудованием для механизации сборочных работ. Однобалочный подвесной путь 2 выполнен из алюминия, представляет собой рельсу двутаврового сечения с грузоподъемностью до 1000 кг, по которой перемещается электрическая таль 3 (максимальное расстояние передвижения 10 м). С траверсой соединяется подъемный блок 4, на котором предусмотрен крюк-карабин 5 для соединения с траверсой 6. Траверса представляет собой балку прямоугольного сечения, на которой навешены цепи 7. К цепям крепится корпус с подшипником качения 9, который соединяется с пальцем 10 каркаса матрицы. Подшипник качения используется для переворота матрицы. К матрице фюзеляжа крепятся матрица мотошпангоута 8 и матрица крышки фюзеляжа12.

Изначально каркас матрицы лежит на упорах 14. Это позволяет без препятствий производить процесс формования обшивок фюзеляжа. После полимеризации смолы с помощью электрической тали каркас одной из матриц перемещается, переворачивается и соединяется со второй половинкой. После того происходит склейка обшивок фюзеляжа и частичная вклейка внутреннего набора фюзеляжа.

Составные части сборочного приспособления:

1. Рама.

2. Подвесной путь.

3. Электрическая таль.

4. Подъемный блок.

5. Крюк-карабин.

6. Траверса.

7. Цепь.

8. Матрица мотошпангоута.

9. Корпус с подшипником качения.

10. Палец.

11. Узел навески для дополнительной цепи.

12. Матрица крышки фюзеляжа.

13. Матрица фюзеляжа.

14. Ложементы.

После окончательной полимеризации смолы фюзеляж извлекают из матриц и производят механическую обработку. Дальнейшие работы по сборке-склейке выполняются в стыковочном стенде рисунок (2.6).

Конструкция стыковочного стенда представляет собой разборную раму с закрепленными на ней ложементами для фюзеляжа и упорами для крыла. Рама стенда состоит из двух сварных половин. Ложементы для фюзеляжа и упоры для консолей крыла выполнены из композиционных материалов. Поверхность ложементов и упоров, контактирующая с поверхностями собираемых агрегатов оббита смягчающим материалом. Эта мера предосторожности препятствует царапанию и порче внешнего вида самолета. Смягчающий материал подлежит замене после сборки каждого десятого самолета. Стыковочный стенд состоит из двух отдельных зеркально отраженных частей.

При окончательной сборке на фюзеляж, установленный на стенде, монтируют основные и носовую стойки шасси. Расположение стоек стенда выбрано с таким расчетом, чтобы не блокировать подходы к сборочным зонам шасси. Установка стабилизатора и руля направления может производиться как до, так и после снятия самолета со стыковочного стенда.

2.4.1 Проектирование укрупненного технологического процесса сборки-склейки фюзеляжа

Технологический процесс сборки - это последовательность установки в сборочное приспособление деталей, узлов и панелей, их фиксация и соединение между собой способами, предусмотренными чертежом; определение специальности, разряда и количества рабочих, а также норм времени, вида инструмента и оборудования. Разработку рабочего техпроцесса сборки для серийного производства осуществляют в соответствии с чертежами конструкции изделия и схемой сборки.

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 применению;

- крепление деталей;

- контроль точности и качества соединений;

- заключительные работы.

Укрупненный ТП сборки фюзеляжа представляет собой следующую последовательность сборочных операций:

1. Проверка документации, комплектности деталей, маркировки деталей и отсутствия на них механических повреждений.

2. Подготовка к склеиванию соответствую-щих поверхностей правой и левой обши-вок фюзеляжа.

3. Нанесение смеси смолы с отвердителем на склеиваемые поверхности обшивок фюзеляжа.

4. Переворот и закрытие матриц фюзеляжа.

5. Нанесение хлопка с кабозилом на места склейки обшивок фюзеляжа.

6. Укладка углеткани, усилений и полиа-мидной ткани на места склейки обшивок фюзеляжа.

7. Контроль БТК.

8. Установка матрицы мотошпангоута с обшивкой и стыковка с матрицами половинок фюзеляжа.

9. Склейка мотошпангоута с обшивкой фю-зеляжа.

10. Подготовка к вклейке шпангоута №3 и шпангоута №4. Проверка на отсутствие механических повреждений.

11. Вклейка шпангоута №3.

12. Вклейка шпангоута №4.

13. Установка матриц обшивки крыши фюзеляжа в заданное положение и стыковка с матрицами половинок фюзе-ляжа.

14. Склейка обшивки крыши с обшивкой фюзеляжа.

15. Подготовка к вклейке короба лонжерона. Проверка на отсутствие механических повреждений.

16. Вклейка короба лонжерона.

17. Контроль БТК.

18. Полимеризация смолы.

19. Открытие матриц, выемка фюзеляжа из матриц.

20. Механическая обработка фюзеляжа.

21. Подготовка к вклейке внутреннего набора фюзеляжа. Проверка на отсутствие механических повреждений.

22. Установка и фиксация тоннеля.

23. Вклейка тоннеля.

24. Установка и фиксация левой и правой пирамид.

25. Вклейка левой и правой пирамид.

26. Установка и фиксация шпангоута №2.

27. Вклейка шпангоута №2.

28. Полимеризация смолы.

29. Расфиксация тоннеля, пирамид, шпангоута №2.

30. Контроль БТК.

Маршрутный и операционный ТП сборки фюзеляжа приведен в приложении.

2.4.2 Разработка схемы базирования составных частей при сборке фюзеляжа

Сборка представляет собой совокупность технологических операций по установке деталей в сборочное положение и соединению их в узлы, панели, агрегаты и изделие в целом.

Схема базирования - совокупность установочных баз, необходимых и достаточных для однозначного базирования деталей в производстве с лишением их необходимого количества степеней свободы.

Проектируя операции установки деталей в сборочном приспособлении, необходимо выбрать на деталях и узлах базовые элементы, по которым будет вестись установка и фиксация деталей и узлов. Базовые поверхности используются в качестве сборочных или установочных баз.

В целях обеспечения точности сборки необходимо стремиться к соблюдению трех основных принципов базирования: единства баз (выбор конструктивных баз в качестве сборочных); постоянства баз (установочная база на всех этапах сборки должна оставаться установочной); совмещения баз (выбор сборочных баз в качестве установочных).

При сборке фюзеляжа применяется базирование по наружной поверхности обшивки - при этом методе базирования обшивка прижимается наружной поверхностью к рабочей поверхности приспособления на период соединения ее с элементами.

Внутренние поверхности обшивки фюзеляжа являются основными сборочными и установочными базами. На них поэтапно, по сборочным базам, устанавливают шпангоут № 3, шпангоут №4, мотошпангоут, крышу фюзеляжа, короб лонжерона, стенка киля, тоннель, пирамиды, шпангоут №2.

На рисунке 2.7 представлена схема базирования составных частей фюзеляжа.

Рассмотрим базирование элементов фюзеляжа согласно порядку их сборки-склейки:

1. Обшивки фюзеляжа базируются по привалочным поверхностям матриц.

2. Шпангоут №3 базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа.

3. Шпангоут №4 базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа.

4. Мотошпангоут базируется по привалочным поверхностям матрицы мотошпангоута и по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа.

5. Обшивка крыши фюзеляжа базируется по привалочным поверхностям матрицы обшивки фюзеляжа и по соответствующим привалочным поверхностям бортовых нервюр фюзеляжа.

6. Тоннель базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа и по 4 СО мотошпангоута.

7. Пирамиды базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа и по 2 СО тоннеля.

8. Шпангоут №2 базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа и тоннеля.

9. Короб лонжерона базируется по соответствующим привалочным поверхностям обшивки фюзеляжа и обшивки крыши фюзеляжа.

10. Стенка киля базируется по соответствующим привалочным поверх-ностям обшивки фюзеляжа и по 7 КФО приспособления.

2.4.3 Составление технических условий на поставку деталей и подсборок в соответствии с техпроцессом сборки узла

Детали, поступающие на сборку, должны соответствовать данным чертежа и удовлетворять ТУ на поставку. Основные требования по взаимозаменяемости к деталям, поступающим на сборку:

- соответствие в пределах установленных допусков фактических размеров детали ее размерам по чертежу;

- наличие заданных предусмотренных припусков для последующей обработки в ходе или после процесса сборки;

- правильность положения сборочных, направляющих и базовых отверстий относительно базовых осей контура.

ТУ на поставку деталей и подсборок приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - ТУ на поставку деталей и подсборок

Номер чертежа	Наименование детали	Кол.	Степень законченности детали
К104.ДП.163.13.СБ.001 К104.ДП.163.13.СБ.002	Обшивка фюзеляжа (левая, правая)	2	Подается с обрезанными кромками, закладными элементами без припуска, с 4 СО Ш6 мм согласно чертежу; поверхность подготовлена для вклейки внутреннего набора
К104.ДП.163.13.СБ.003	Обшивка крыши фюзеляжа	1	Подается с обрезанными кромками без согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.004	Мотошпангоут	1	Подается с обрезанными кромками без припуска, с 6 СО Ш6 мм согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.101	Шпангоут №2	1	Подается с обрезанными кромками без припуска согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.008	Шпангоут №3	1	Подается с обрезанными кромками без припуска согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.010 К104.ДП.163.13.СБ.011 К104.ДП.163.13.СБ.012	Шпангоут №4	1	Подается с обрезанными кромками без припуска согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.102	Пирамиды	2	Подаются с обрезанными кромками без припуска, с 10 СО Ш6 ммсогласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.103	Тоннель	1	Подается с обрезанными кромками без припуска, с 20 СО Ш6 мм согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.006	Короб лонжерона	1	Подается с обрезанными кромками без припуска с 4 СО Ш6мм согласно чертежу
К104.ДП.163.13.СБ.005	Стенка киля	1	Подается с обрезанными кромками без припуска с 7 СО Ш6мм согласно чертежу

2.5 Разработка схемы увязки оснастки

2.5.1 Проработка вариантов методов сборки, схем сборки изделия и увязки оснастки

Производство изделий из КМ содержит ряд специфических процессов, требующих для их проектирования, оснащения и реализации специалистов определенной квалификации. В силу особенностей эти процессы проектируются под конкретное оборудование, оснащение и реализуется в определенных производственных условиях в соответствии с разработанными для каждого из них теориями. Специфические процессы взаимно обусловлены и связаны с единым производственным процессом изготовления конкретной детали. Все они имеют общую особенность ? преобразование исходных материалов в продукты заданного качества с наименьшими затратами труда для рассматриваемых условий.

Сборка самолетных конструкций состоит из установки собираемых элементов в положение, предусмотренное чертежом (сборочное положение), скрепления их, образования соединений (заклепочных, клеевых, сварных и т.п.).

Установочные работы в значительной степени влияют на точность обводов и прочность изделия, определяют величину затрат и определяются базированием - методом сборки. В зависимости от способа базирования деталей в процессе сборки возможны две различные группы методов сборки:

1. Детали устанавливаются по базам, расположенным на основной (базовой) детали. К этой группе относятся следующие методы сборки: по сборочным отверстиям (СО); по базовым отверстиям (БО); по разметке на базовой детали; по привалочным поверхностям.

2. Детали или узлы устанавливаются по базам, расположенным на специальном носителе размеров - сборочном приспособлении. Сюда относиться сборка в приспособлении с компенсацией погрешностей входящих деталей, например, известная сборка “от обшивки”, сборка “от каркаса” без компенсации, сборка “от каркаса” с использованием систем фиксирующих отверстий (КФО или БФО).

Наибольшее распространение в современном самолетостроении получили такие методы сборки:

1) по сборочным или базовым отверстиям (СО или БО);

2) по разметке на базовых деталях;

3) по привалочным поверхностям;

4) в приспособлении с базированием деталей и узлов на контуры;

5) в приспособлении с базированием деталей и узлов по специальным отверстиям (КФО, БФО);

Каждый из перечисленных методов характеризуется особенностями базирования, степенью обеспечения возможностями при сборке и объемом оснастки, а также определенными точными и экономическими характеристиками [1, с.102].

Для рассматриваемого фюзеляжа применяется метод сборки в приспособлении «от обшивки» с компенсацией погрешности. В качестве жесткого носителя в данном случае применяются матрицы для левой и правой обшивок соответственно.

Чертеж приспособления приведен в приложении.

Схемой сборки называется схема, показывающая, как и в какой последовательности осуществляется сборка, а также отражает состояние поставки деталей и подсборок на сборку. Оптимальной является схема сборки, которая обеспечивает наиболее эффективное производство. Основными критериями оценки являются: условие достижения максимального экономического эффекта, минимальная трудоемкость в цикле сборки конструкции.

Технологический процесс может выполняться по последовательной, параллельной или параллельно-последовательной схемам.

Последовательная схема заключается в наслоении деталей. Они поочередно устанавливаются на базовую деталь. Монтажные работы выполняются на собранном агрегате. Данная схема характерна для единичного или мелкосерийного производства.

При параллельной и последовательно-параллельной схемах сборки отдельные сборные узлы собирают независимо друг от друга - параллельно во времени и пространстве. Эти схемы снижают трудоемкость и длительность цикла при сборочно-монтажных работах.

Для производства легкомоторного самолета с программой выпуска 192 машины в год наиболее приемлемой является параллельно-последовательная схема сборки.

В этом случаи обеспечивается расширение фронта работ, сокращение цикла сборки, стает возможным механизировать производственные процессы, снизить себестоимость изделия за счет уменьшения цикла сборки и снижения трудоемкости. Схема сборки представлена в приложении.

Методы увязки реализуют тот или иной принцип увязки. Задача увязки комплекта оснастки для изготовления изделий из КМ решаются, как и для изделий из металлов, на основе принятых в самолётостроении методов увязки:

1. Плазово-шаблонный метод (ПШМ).

2. Плазово-инструментальный метод (ПИМ).

3. Эталонно-шаблонный метод (ЭШМ).

4. Программно-инструментальный метод (ПрИМ).

Из всех вышеперечисленных методов увязки оснастки наиболее приемлемым для получения изделий из КМ является программно-инструментальный метод (ПрИМ) увязки.

Программно-инструментальный метод (ПрИМ) как независимый метод увязки отличается наличием числовых моделей форм изделия и его частей, достаточных для воспроизводства и контроля деталей и технологической оснастки. Метод основан на использовании ЭВМ для задания и обработки первичной исходной информации о геометрии объектов и применения оборудования с ЧПУ для изготовления оснастки и деталей конструкции [1, с.156].

При данном методе параллельно изготавливают весь комплект оснастки и деталей, что приводит к резкому (в 3 - 5 раз) сокращению сроков подготовки производства, а трудоемкость обработки рабочих контуров оснастки уменьшается в 10 - 15 раз. ПрИМ значительно повышает точность изготовления и увязки, а также может сокращать количество технологических шаблонов на 80…90%.

Сущность ПрИМ состоит в том, что элементы заготовительной и сборочной оснастки, соответствующие конструкции изделия, выполняются на станках с ЧПУ, программа работы которых получена на основании аналитически заданных данных.

Первоисточниками увязки являются электронные мастер - модели, которые содержат в себе все геометрические, выполняются расчеты эквидистантных сечений и поверхностей для основных обводообразующих деталей каркаса и обшивок, рассчитывается пространственная координатная схема базовых отверстий и разрабатываются рабочие чертежи деталей каркаса и оснастки с привязкой положения обводной части относительно группы базовых отверстий.

Данные мастер - модели заносятся в память ЭВМ, с помощью которой и составляются программы обработки контуров на станках с ЧПУ (рассчитываются программы для базовых внутренних и наружных обводообразующих элементов в программной среде CATIA V5).

Математическая модель, введенная в ЭВМ, производит запись управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ. Подготовленные УП для воспроизводства геометрии служат первоисточниками независимого изготовления и увязки оснастки и деталей конструкции.

ПрИМ позволяет повысить точность оснастки и деталей в 1,5…2 раза по сравнению с зависимыми методами увязки.

2.5.2 Расчет первичного допуска на узел для сборки и увязки при ПрИМ

Определить возможность применения того или иного метода сборки узла можно, сравнивая погрешность сборки с допуском на узел. В ТУ на сборку агрегатов допуски на контур предусмотрены только для агрегата. На контур узлов допуски не приводятся, так как предполагается, что возможно применение различных методов сборки в зависимости от условий производства. Последнее при разработке технологического процесса требует вычисления допуска на узел при заданном допуске на агрегат в определенных условиях производства. В частности, на точность сборки оказывает влияние принятые методы сборки агрегата и схема увязки оснастки.

В данном случае сборка и увязка фюзеляжа может осуществляться только с помощью ПрИМ.

При программно-инструментальном методе структурная схема увязки выглядит следующим образом:

Структурная схема увязки обшивки при ПрИМ

Согласно ТУ допуск на сборку-склейку фюзеляжа составляет ± 2мм. ). На контур узлов допуски не приводятся, поэтому величина допуска на узел определяется по выражению:

, (2.1)

где - погрешность увязки оснастки для сборки узла и агрегата. В соответствии с этим [1, с. 182]:

(2.2)

Тогда

2.5.3 Расчет погрешности сборки-склейки фюзеляжа в приспособлении

Погрешность сборки узла в приспособлении определяется такими составляющими:

1) погрешностью носителя размеров, т.е. приспособления;

2) погрешностью базирования устанавливаемой детали ;

3) погрешностями от смещений, вызванных образованием соединений, погрешностями приспособления и прочими не зависящими от метода сборки причинами .

Итак, погрешность сборки [1, с. 180]:

, (2.3)

Здесь составляет около 30% общей погрешности, т. е. .

При расчете допуска на сборку коэффициент прижима при 8 и больше прижимах [1, с. 181]. Поэтому

Структурная схема увязки в приспособлении при ПрИМ

Таким образом допуск на сборку в приспособлении с компенсацией определяется по формуле:

, (2.4)

Погрешность приспособления:

Определим верхнее отклонение:

;

Определим нижнее отклонение:

Сборка в приспособлении при ПрИМ приемлема при допуске на узел Схема сборки и увязки заготовительной и сборочной оснастки представлена в приложении.

2.6 Оборудование для механизации работ

Зачастую значительную часть времени на участках по изготовлению деталей из КМ занимает процесс подготовки пенопласта (заполнителя) к выкладке. В таких случаях раскрой пенопласта осуществляется согласно разметке вручную (при помощи шаблонов и ножа). При выполнении данной операции точность получаемой заготовки значительно снижается, что в дальнейшем потребует постоянных доработок, и как следствие, увеличения цикла производства.

В связи с этим предлагается следующее оборудование - станок для фигурной резки пенопласта (рисунок 2.8):

Это высокотехнологичное оборудование для обработки пенопласта различных видов. Наличие мощной системы ЧПУ и высокоточных прецизионных направляющих позволяет добиться высочайшей точности резки пенопласта и абсолютной повторяемости изделий.

Станок фигурной резки пенопласта "СФР -2D" и "СФР -3D" представляет собой, систему координатного перемещения режущей струны по заранее заданному контуру. Станок состоит из жесткого разборного каркаса-основания на котором закреплены направляющие (ось Х), по которым перемещается устанавливаемая подвижная рама с вертикально перемещаемой режущей струной (ось Y). Координатное перемещение струны осуществляется шаговыми двигателями повышенной мощности, что позволяет производить резку одновременно 8 струнами. Питание накала струны осуществляется тороидальным трансформатором с регулировкой накала на программном уровне. Применение трансформатора в качестве источника питания струны, создает так называемую "гальваническую развязку" что защищает от поражения электрическим током. Все управление станком производится блоком управления, к которому подключается компьютер с установленным программным обеспечением. Каркас-основание станка выполнено из стальной трубы сечением 20х40мм, каркас разборный что удобно при транспортировке, при сборке становится очень жестким что очень важно при качественной резке, жесткость обеспечивается специальными диагональными кронштейнами.

Технические характеристики станка представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Технические характеристики станка

Наименование параметра	Показатель
Потребляемая мощность, кВт/час	2.5
Питающее напряжение сети,	220В/50Гц
Рабочее поле в режиме 2D (ДхВхШ) мм,	2500х1380х1300
Рабочее поле в режиме 3D (диаметр х высота) мм,	1300х1300
Скорость перемещения по осям X и Y мм/сек	0-250
Точность перемещения режущей нити мм,	0,024
Количество режущих нитей, шт	8
Длина режущих нитей, мм	2500
Регулировка нагрева режущей нити %	0-100
Габариты станка (ДхВхШ), мм	2750х2000х2300
Масса станка, кг	110

Работа станка выглядит следующим образом: В программе "COREL DRAW" создается контур детали который требуется вырезать, с соответствующим масштабом, после чего файл созданной детали загружается в программу раскроя, где задаются все нужные настройки - скорость перемещения, степень накала режущей струны и т.д., на стол устанавливают заготовку, подводят струну к точке захода и запускают программу раскроя, после чего раскрой выполняется автоматически.

 Примечательная особенность программы станка - в случае обрыва струны в момент раскроя, станок прервет раскрой, выключит нагрев и после замены режущей струны начент работу с места аварийной остановки, что позволит закончить задание.

Также в качестве оборудования для механизации работ используется сборочно приспособление для перемещения, переворота матриц фюзеляжа и дальнейшей сборки-склейки составных частей (рисунок 2.8).

2.7 Технология изготовления оснастки

Технологическая оснастка - специальное средство производства, дополняющее технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса, например, матрица, сборочные приспособления (в данном случае матрица).

Для изготовления композитной матрицы за основу берется физическая мастер - модель детали, на которую непосредственно наращивают матрицу и располагают вспомогательные элементы для ее формирования. Перед тем как использовать мастер - модель, необходимо осуществить проверку на соответствие ее геометрии, а также необходимо проверить ее поверхность на наличие механических повреждений: глубоких царапин, сколов, отслоений полиэфирного покрытия.

Структура композитной матрицы выглядит следующим образом:

1 - слой смеси №1 с «вбитой» обрезной стеклотканью ЕС 17 - P316 3mm (6mm); 2 - слой «Смеси №3»; 3 - слой стеклоткани № 92110, пропитанной смесью №2; 4 - слой стеклоткани № 92140, пропитанной смесью №2; 5 - слой стеклоткани № 04367, пропитанной смесью №2; 6 - от 1 до 12 слоев стеклоткани «Vetrotex М-123», пропитанной смесью №2; 7 - армирующий слой; 8 - слой полиамидной ткани 98685, пропитанной клеевой смесью

Функциональное назначение слоев композитной матрицы:

1. Слой смеси №1 необходим для создания поверхности, точно повторяющей форму мастер - модели. Стеклоткань обрезная ЕС 17 - P316 3mm, 6mm выступает как связующее между слоем смеси №1 и последующим слоем.

2. Слой смеси №3 необходим для повышения адгезии (приклеивания) между слоем формовой смолы и последующим слоем стеклоткани.

3. Слои стеклоткани № 92110, № 92140, № 04367 служат для повышения прочности матрицы, а такая последовательность обеспечивает наибольшую адгезию их между собой и «плавный» переход к слоям стеклоткани «Vetrotex М-123».

4. Слои стеклоткани, «Vetrotex М-123» обеспечивают необходимую толщину матрицы.

5. Армирующий слой (усилитель жесткости), обеспечивает увеличение прочностных показателей матрицы.

6. Слои стеклоткани № 92110, № 92140, № 04367, идущие после армирующего слоя, необходимы для его защиты от механических повреждений и повышенной фиксации с предыдущими слоями матрицы.

7. Финишный слой полиамидной ткани необходим для уменьшения шероховатости нерабочей поверхности.

Рассмотрим методику изготовления матрицы крыши фюзеляжа

Для изготовления композитной матрицы за основу берем физическую мастер-модель фюзеляжа, правую и левую матрицу обшивки фюзеляжа, на которых непосредственно формируем матрицу (рисунок 2.10). Данная матрица состоит из двух частей.

Изготавливается матрица крыши фюзеляжа согласно следующей последовательности операций:

1. Устанавливают на мастер-модель фюзеляжа матрицы правой и левой обшивки фюзеляжа.

2. Наносят разделительный слой на поверхность сформированной мастер-модели.

3. Наносят формовочный слой на поверхность мастер-модели.

4. Формируют тело матрицы.

5. Осуществляют механическую обработку матрицы.

6. Осуществляют термообработку матрицы.

7. Отделяют матрицу от мастер-модели.

8. Изготавливают вспомогательный фланец матрицы фланца лобового стекла.

9. Устанавливают втулки на нерабочей стороне матрицы.

10. Устанавливают закладные пластины на рабочую поверхность матрицы.

Рассмотрим детальнее каждую из операций:

1. Установка правой и левой обшивки фюзеляжа на мастер-модель фюзеляжа. Правую и левую обшивку фюзеляжа плотно стыкуют с мастер-моделью. Вставляют винты в каждое отверстие фланца и стягивают обшивки винтами.

2. Изготовление вспомогательных фланцев матрицы. Вспомогательные фланцы матрицы в данном случае служат для улучшения укладываемости слоев матрицы и для формирования непосредственно фланца матрицы. Вспомогательный фланец изготавливается при формировании основной матрицы крыши фюзеляжа и матрицы фланца лобового стекла, при этом мастер-моделью выступает основная матрица крыши фюзеляжа.

Линия стыковки с мастер-моделью вспомогательного фланца матрицы фланца лобового стекла наносится по действующему чертежу лобового стекла и его расположении на фюзеляже. Линия стыковки наносится на рабочей стороне основной матрицы крыши фюзеляжа при помощи маркера. Линия стыковки с мастер-моделью вспомогательного фланца основной матрицы крыши фюзеляжа наносится по верхнему переднему изгибу фюзеляжа согласно геометрии верхней части лобового стекла. Для предотвращения механических повреждений и налипания клея на поверхность мастер-модели места склейки фланца с мастер-моделью покрывают вне рабочей поверхности защитной клейкой пленкой (скотч). Ширина фланца составляет ? 60 мм. В сконструированном поперечном фланце высверливают отверстия диаметром Ш6 мм. Шаг отверстия ? 80 мм.

3. Нанесение разделительного слоя. На поверхность мастер-модели наносят разделительный слой на основе смеси «Standard».

4. Нанесение формовочного слоя. Формовочный слой необходим для точного повторения формы мастер-модели, его изготавливают из «Смеси №1», состоящей из эпоксидной смолы марки F280 и отвердителя F16.

5. Формирование тела матрицы. Основную толщину матрицы составляет композитный слой, состоящий из слоев стеклоткани разной марки, пропитанной «Смесью №2». Слои укладывают без ожидания полимеризации эпоксидной смолы.

6. Термообработка матрицы. Для осуществления более полной полимеризации и придания термостойкости матрице, по окончанию полимеризации эпоксидной смолы, матрица проходит термообработку.

Для этого прогревают ее до 60°С или 90°С (в зависимости от эксплуатационной температуры) в течение 6 часов. Прогрев осуществляется в специализированном помещении или прогревочной камере, которые обеспечивают заданную температуру.

7. Механическая обработка матрицы. Механическая обработка матрицы необходима для удаления излишков смолы и ткани, а также вспомогательных фланцев (используют вибромашинку и шлифовальную машинку). Затем рассверливают отверстия для гаек с помощью абразивного штифта, снимают все вспомогательные полистироловые фланцы, зачищают и выравнивают торцевую поверхность фланца матрицы.

8. Отделение матрицы от мастер-модели. Перед началом раскрытия матрицы раскручивают все винты, вкрученные в нее гайки (если таковые имеются) с помощью шестигранного ключа под винт DIN 912, размер выбирается соответственно размеру винта. Простукивают по всему периметру края матрицы резиновым молотком. Если матрица состоит из двух половин, то в образовавшуюся щель между половинами матрицы, вставляют деревянный клин в один из углов матрицы и вбиваем его на ширину фланца. Операцию повторяют, пройдя по всему периметру матрицы (в больших матрицах крыла и фюзеляжа имеются специальные углубления для их раскрытия, с которых начинают раскрытие матрицы). Затем снимают матрицу с мастер-модели, и просматривают ее рабочую поверхность и поверхность мастер-модели на наличие дефектов. Убирают вспомогательные полистироловые пластины с внутренней части фланцев матрицы:

Наносят на рабочую поверхность матрицы линию обрезки по чертежу, либо по периметру готового изделия, путем формирования канавки глубиной ?0,5 мм. Полируют рабочую поверхность матрицы с помощью полировочной пасты Poly Glanz. Полировку продолжают до достижения зеркальной поверхности. Наносят разделительный слой на основе смеси Release wax w-70.

9. Установка втулок на нерабочей стороне матрицы. Устанавливают втулки согласно следующей последовательности операций:

1) Наносят разметку расположения крепежных втулок на рабочую поверхность матрицы крыши фюзеляжа согласно действующему чертежу расположения втулок.

2) Высверливают отверстия диаметром Ш 6мм и Ш 8мм согласно нанесенной разметке.

3) Устанавливают втулки с фланцами 17/6 и 17/8 на отверстия с нерабочей стороны матрицы крыши фюзеляжа и закрепляем их винтами соответствующего диаметра (винт предварительно обрабатываем смесью «Standard»).

4) Наносят «Смесь №3» на всю поверхность втулок так, чтобы образовался срезанный конус.

5) Укладывают на втулки 2 слоя стеклоткани 92140 и слой полиамидной ткани 98685.

10. Установка закладной пластины. Используя чертеж расположения отверстий для фиксации закладных пластин на матрицы крыши фюзеляжа, последовательно выполняют операции согласно методической инструкции.

После установки матрицы фланца лобового стекла на основную матрицу крыши фюзеляжа устанавливают, металлическую пластину (2 ммЧ20 мм) по всему периметру рабочей части матрицы фланца лобового стекла и закрепляется винтами. Данная пластина выступает компенсатором для вклейки лобового стекла.

2.8 Определение количества оборудования, числа рабочих и потребных площадей цеха

Для расчета количества основного производственного оборудования необходимо определить трудоемкость сборки крыла с разбивкой по видам работ, по приспособлениям и оборудованию. Результаты заносим в таблицы 2.5 и 2.5.

Расчет годовой трудоемкости:

, (2.9)

где - i-тое рабочее место (трудоемкость).

Таблица 2.5. - Расчет годовой трудоемкости

Вид работ	, ч
1. Выкладка обшивок фюзеляжа	20
2. Закрытие матриц.	4
3.Вклейка внутреннего набора	20
4. Открытие матриц	4
5. Механическая обработка	20
Итого:	64

Таблица 2.6 - Годовая загрузка оборудования

№ раб. мест	Наименование оборудования (наименование рабочих мест)	Годовая трудоемкость работ,ч
1	Приспособление для сборки-склейки фюзеляжа	5376
2	Матрица фюзеляжа (левая, правая)	3840
3	Стенд внестапельной сборки	3840
	Итого:	13056

Методика расчета количества основного производственного оборудования цеха зависит от формы организации производства. Кроме того, в агрегатно-сборочном цехе при расчете количества оборудования необходимо принятое количество по данному виду работ указывать с комплектом агрегата на машину. Например, число приспособлений сборки боковых секций панелей не может быть меньше двух (для левой и правой секции).

Расчетное количество оборудования по i-той операции:

, (2.10)

где - годовая трудоемкость i-той операции;

_ фонд действительный оснастки;

_ количество одновременно работающих;

_ коэффициент выполнения нормы времени, =1,15.

Полученное в результате расчета дробное количество оборудования округляется до целого значения, как правило, в сторону увеличения и это целое количество оборудования принимается к установке.

Отношение к определяет степень использования оборудования во времени и называется коэфициентом загрузки оборудования i - го.

, (2.11)

Данные расчета занесены в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 - Расчет количества оборудования

№ раб. места	Kодн,чел.	Фд,ч	Срасч	Спринят	Коэффициент загрузки, kз.i	Потребная производственная площадь, м2
1.	2	2030	1,1	2	0,55	180
2.	2	2030	0,07	1	0,07	30
3.	2	2030	0,17	1	0,17	42
Всего:	10	-	-	6	-	252

Определение штата цеха

В штат цеха сборки крыла входят следующие категории работающих:

- основные рабочие;

- вспомогательные рабочие;

- руководители;

- специалисты;

Число основных рабочих рассчитывается по формуле:

, (2.12)

где _ годовая трудоемкость i-той операции;

- годовой действительный фонд рабочего времени.

Таблица 2.8 - Расчет количества основных рабочих

Профессия	Годовая трудоемкость, Тгод. i, норма - часы	Фр, ч	Количество рабочих
			rрасч	rприн
Формовщик-сборщик	4320	1860	2,32	3

Списочное количество основных рабочих рассчитывается по формуле:

где = 13% - процент плановых потерь времени, который зависит от длительности тарифного отпуска (длительность отпуска 24 дня).

Штат вспомогательных рабочих приведен в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Штат вспомогательных рабочих

Наименование профессии	Норма обслуживания Нобсл	Численность, чел.
Слесарь по обслуживанию оборудования	100	1
Электромонтер	60	1
Комплектовщик производственных складов	30	1
Кладовщик ИРК и раздатчик чертежей	100	1
Транспортные рабочие	40	1
Уборщики цеха	45	1
Контролеры	18	1
Итого:		7

Штат руководителей приведен в таблице 2.8.

Таблица 2.10 - Штат руководителей

Должность	Численность, чел.
Начальник цеха	1
Зам. начальника цеха	1
Начальник техбюро	1
Итого руководителей:	3

Штат специалистов приведен в таблице 2.11.

Таблица 2.11- Штат специалистов

Должность	Численность, чел.
1	2
Технолог	7
Программист-электронщик	1
Плановик	1
Мастер	3
Техник по материалам	2
Нормировщик	3
Экономист	1
Контрольный мастер	2
Итого специалистов:	9

Штат служащих приведен в таблице 2.12.

Таблица 2.12 - Штат служащих

Должность	Численность, чел
Нарядчик	2
Учетчик	2
Архивариус	2
Завхоз	2
Итого служащих:	4

Расчет площадей и объема цеха

Площадь цеха по назначению делится на:

- производственную;

- вспомогательную;

- складскую;

- конторско-бытовую;

- прочую.

Площади производственных участков определяются потребными площадями оборудования, шириной проходов и проездов для передвижения рабочих и транспорта, а также площадью разгрузочных площадей.

Вспомогательная площадь участков - это площадь, предназначенная для ремонта приспособлений, оснастки и др.

Складская площадь - это площади всех цеховых складов, кладовых, предназначенных для хранения и выдачи материалов, полуфабрикатов, инструмента и т.п.

Вспомогательная и складская площади определяются по рекомендациям.

Таблица 2.13 - Вспомогательная и складская площади

Наименование участка	Площадь, м2
1	2
1. Участок слесарей по обслуживанию оборудования и электриков	10
2. Инструментально - раздаточная кладовая (ИРК)	15
3. Архив чертежей	8
5. Материальные кладовые (МАСК, ПРОСК, СГД)	100
Итого:	133

Конторская площадь - это помещения для размещения административных и технических служб цеха (кабинета начальника цеха, БТЗ, и др.)

Бытовая площадь - гардеробы, уборные, душевые и умывальники.

Конторско-бытовая площадь принимается по укрупненным нормативам (см. таблицу 2.14).

Таблица 2.14 - Площади конторско-бытовых помещений

Наименование помещения	Площадь, м2
1. Кабинет начальника цеха	12
2. Кабинет зам. начальника цеха	10
3. Техбюро	22
4. Гардероб мужской	20
5. Гардероб женский	15
6. Душевая мужская	20
10. Душевая женская	16
Итого:	115

Прочая площадь - это площади расположения тамбуров, корпусных проездов, лестничных клеток, вентиляционных камер и т.д. Она составляет 26% от общей площади цеха и равняется 134 м².

Расчет объема цеха сведен в таблицу 2.15.

Таблица 2.15_ Площадь и объем здания цеха

№	Виды площадей	Площадь Si, м2	Высота Нi, м	Объём Vi, м3
1	Производственная	269	7,2	1936,8
2	Вспомогательная и складская	133	5	665
3	Конторско-бытовая	115	3	345
4	Прочая	134	7,2	964,8
Всего:	-	651	-	22212,0

2.9 Разработка компоновки корпуса сборочных цехов и составление маршрутов грузопотоков

Получив расчетные данные о потребных площадях, намечаем геометрическую форму и границы будущего цеха, затем переходим к компоновочным решениям, т.е. размещаем на плане все производственные и вспомогательные отделения цеха без расстановки оборудования.

Принципиальная технологическая схема агрегатно-сборочного цеха должна отвечать ряду требований. Прежде всего, схема размещения производственных отделений должна быть подчинена требованиям организации точного производства. Следует также учесть, что агрегатно-сборочные цехи имеют большие габариты, относительно большие массы и малую жесткость агрегатов, поэтому следует избегать излишнюю транспортировку агрегатов от операции к операции, т.е. движение изделий должно быть последовательным, возвратные грузопотоки должны быть исключены. Пути движения изделий не должны пересекаться на одном уровне. Всегда нужно стремиться, чтобы геометрическая форма цеха была вытянута в виде прямоугольника в направлении хода технологического процесса. Производственные отделения должны размещаться по прямой в следующей последовательности: отделение узловых сборок, отделение сборки агрегатов в стапелях, линии внестапельной доработки аг...