Проект цеха сборки отсека фюзеляжа Ф-4 среднемагистрального пассажирского самолета ТУ-204

Размещено на http://www.Allbest.ru/

введение

Технология самолетостроения наука самостоятельная. Основной базой ее развития является общая технология. Среди других изделий машиностроения самолет как объект обладает рядом специфических особенностей:

- большая номенклатура и много детальность планера;

- большая номенклатура используемых материалов;

- сложность пространственных форм;

- большая трудоемкость монтажных, сборочных, регулировочных и испытательных работ;

- высокие требования к качеству самолета в целом и его отдельными элементами;

- большой объем подготовки производства.

Все вышеперечисленные особенности обусловили разработку специальной технологии самолетостроения, обеспечивающей выпуск самолетов заданного количества и качества в условиях серийного производства.

Осуществление курса на повышение эффективности и улучшения качества факторов развития экономики предполагает поиски новых решений в области конструкции, разработки технологических процессов, методов и средств для изготовления машин.

Современный метод развития авиационной техники характеризуется ускоренным темпом коренных изменений и усовершенствований конструкций, летательных аппаратов, способностью удовлетворять потребности грузопассажирских перевозок. Появление новых мощных и более эффективных двигателей, новых конструктивных материалов с повышенными физико-механическими свойствами и новых методов и средств для осуществления технологических процессов создали базу для снижения затрат труда при производстве и эксплуатации летательного аппарата. Непрерывное совершенствование авиационной техники, связанное с необходимостью роста аэродинамических, летно-эксплуатационных характеристик, а также обеспечение высокой гарантии надежности конструкции летательного аппарата вызывает постоянную необходимость углубления научно-технических разработок в области технологий и организации производства летательного аппарата является разработка таких принципиально новых решений, которые позволили бы добиться резкого перелома в повышении производительности труда, снизить затраты на производство и повысить качество выпускаемых изделий.

В настоящее время одним из главных элементов производственного процесса изготовления авиационной техники следует считать сборочное производство. Сборочное производство характеризуется постоянно возрастающей сложностью сборочных работ, сравнительно невысоким уровнем механизации и автоматизации технологических процессов и, как следствия, большими затратами на производство, невысоким уровнем производительности и большой трудоемкостью изготовления продукции.

При проектировании агрегатно-сборочных цехов необходимо решать задачу обеспечения отдельных участков и цехов в целом работой в режиме серийного поточного производства. При увеличении объемов производства создаются экономические предпосылки к организации специализирующихся цехов с высоким уровнем механизации и автоматизации технологических производственных процессов. Усовершенствование технологических процессов сборки неотъемлемой связано с совершенствованием технологической оснастки. Технологическая оснастка должна отвечать требованиям серийного производства.

В рассматриваемом дипломном проекте в качестве темы взят цех сборки отсека Ф-4 самолета ТУ-204 с изменением конструкции и технологии сборки.

Целью проекта является повышение технико-экономических показателей, разработка нового технологического процесса сборки, разработка новой схемы членения отсека, в которой вычленяется на отдельную сборку отсек основной опоры шасси. Что позволяет значительно снизить цикл сборки отсека Ф-4 в условиях серийного производства.

При разработке нового технологического процесса рассмотрены пути достижения требуемого качества изделия, вопросы обеспечения точности сборки, высокой эффективности самого процесса.

Специальная тема - снижение металлоемкости сборочной оснастки, снижение цикла сборки.

1. технологическая часть

1.1 Описание и конструктивно-технологический анализ объекта сборки

Объектом сборки дипломного проекта является отсек Ф-4 - средняя часть фюзеляжа отсека самолета ТУ-204. Отсек Ф-4 (33…60) представляет собой среднюю часть балочно-стрингерного фюзеляжа. Фюзеляж представляет собой балочно-стрингерную конструкцию овального сечения с большей вертикальной осью. Носовая, передняя и средняя части фюзеляжа представляют собой единую герметичную кабину, в которой размещаются экипаж, пассажиры, багаж (под полом пассажирской кабины) и оборудование, которое по характеру работы должно находиться в герметичных отсеках.

Отсек Ф-4 включает в себя: среднюю часть гермокабины пассажирского салона, проходящую по всей длине отсека; шпангоут № 46 , который отделяет ниже линии плато герметичного багажного отсека от негерметичной линии шасси; плато герметичное, которое отделяет гермокабину пассажирского салона от негерметичной ниши шасси; бимсовая балка (бимсовая коробка), которая являясь продольным силовым элементом планера самолета обеспечивает необходимую жесткость и прочность отсека, соединяя в единое целое заднюю часть (шп. 46…60), шпангоут №46, шассийную стенку и центроплан.

Центроплан, являясь самостоятельной сборочной единицей, и подающийся на стадии стапельной сборки отсека служит герметичной отгородкой гермокабины пассажирского салона (по шп. 33…40), а также является передней стенкой негерметичной линии шасси.

В отсеке Ф-4 широко представлены панелированные конструкции:

- нижние панели (шп. 46…60), состоящие из двойной листовой обшивки и скрепленные продольным силовым набором стрингерами, а так же поперечном силовым набором шпангоутами. Панели соединены между собой по 38 стрингеру, по сторонам которого проходят бимсы (стр. 36) до шп. №54;

- оконные панели (шп. 33…46) и (46…60), состоящие из обшивок с вырезами под иллюминаторы; окантовок, соединенных в блоки по 3-4 штуки, а также продольного и поперечного силового набора стрингеров, шпангоутов;

- верхняя панель, состоящая из обшивки цилиндрической формы, проходящей по всей длине отсека с вырезами под сигнальные маяки технологические люки, усиленными накладками, а также продольного и поперечного силового набора стрингеров и шпангоутов;

- надшассийная, наднессонная, нижняя панель (шп. 33…46) представляют собой обшивки небольшого размера с приклепанным продольным силовым набором стрингерами. Эти панели собираются внестапельно.

В задней части Ф-4 выполнен вырез под проем аварийного люка, который находится в зоне шпангоутов 55…57 и стрингеров 14…21. Вырез соответствующим образом оформлен усиливающими окантовками, работающими в общей КСС фюзеляжа и закладываемые в стапель общей сборки на стадии изготовления низинки отсека.

В пассажирском салоне отсека пол образован поперечными балками пола, опирающимися на нормальные шпангоуты и настилом пола. Вдоль окон боковых панелей пассажирского салона в полу предусмотрены направляющие рельсы для установки трехместных блоков кресел туристического класса со стандартной базой. Под полом пассажирского салона (46…60) расположен багажно-грузовой отсек, также с направляющими рельсами для перемещения грузовых контейнеров.

Отсек Ф-4 (33…60) стыкуется с ответными отсеками и агрегатами следующим образом:

- с отсеком фюзеляжа Ф-5 (по цилиндрической части мидельного сечения фюзеляжа) по стыковочной ленте с пере стыковкой продольного силового набора, с помощью фитингов между шпангоутами 60…61;

- с отсеком фюзеляжа Ф-3 стыковка производится аналогично описанной выше, а также производится выполнение фланцевого стыка по торцу бимсовой балки и бимсов подходящих к отсеку Ф-4 по шп. 33;

- стыковка центроплана с кессоном крыла (с торцем) производится на стадии окончательной сборки с помощью разделочного стенда.

Мидельная часть фюзеляжа - отсек Ф-4 характеризуется стабильным обтекателем аэродинамического потока. Таким образом, можно считать, что отсек Ф-4 относится к зоне ЙЙ аэродинамического обтекателя. Для которой отклонение от теоретического контура фюзеляжа составляет ±2,0 мм. Плавность обвода характеризуется отношением h/b, где h - отклонение от теоретического контура (ТКФ); b - базовое расстояние, обычно принимаемое равным расстоянию между поперечным силовым набором. Для зоны ІІ h/b « 0,5%, причем h = ±1,2…±1,5 мм. Техническими условиями на отсек предусмотрены следующие допуски на утопания крепежа входящего на ТКФ: утопание заклепок не допускается; утопание болтов ?h = 0,0…0,15 мм. Причем шлицы болтов подвергаются шпатлеванию.

Из условия обеспечения герметичности продольных и поперечных стыков панелей помимо постановки заклепок с компенсацией предусмотрены внутри шовная и поверхностная герметизация. Для организации поперечных стыков панелей через стыковые ленты предусмотрена специальная разделка кромок обшивок фаской 45? с внутренней стороны. Это сделано для улучшения условий работы, заполняющего зазор герметика при его работе на отрыв от внутреннего давления в фюзеляже. Номенклатура принимаемых материалов, сходство технологических процессов позволяет обеспечить ресурс отсека равный ресурсу планера.

1.2 Анализ и оценка технологичности, пути ее повышения

Технологичность конструкции - это совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимизации затрат, труда, средств, материалов и времени при технической подготовки производства, изготовлении, эксплуатации и ремонта конструкции изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта (ГОСТ1.8831-73). Рассмотрим в основном аспект производственной технологичности.

Оценим ряд качественных показателей объективно характеризующих технологичность объекта сборки.

Геометрическая форма в плане отсека и самолета, в целом, позволяет применить достаточно широкое членение изделия поперечными стыками на элементарные отсеки. Геометрическая форма фюзеляжа в сечении не технологична из-за некруглости. Лекальный контур усложняет расчерчивание плазов, уменьшает количество однотипных деталей, увеличивает трудоемкость изготовления деталей и технологической оснастки.

Членение отсека на панели достаточно широко применено в нашем случае. Такое членение позволяет удешевить затраты на изготовление (уменьшить габариты технического оснащения и заготовок), тем более, что размеры заготовок (листов обшивок) ограничены и технологические стыки появляются автоматически. Одновременно число разъемов существенно не влияет на увеличение массы, снижение надежности и ресурса конструкции. Кроме того, схема членения увязана с силовой схемой фюзеляжа: продольные стыки панелей производятся внахлест на элементах силового набора стрингерах.

Широкое применение в конструкции стандартных деталей - не маловажный фактор технологичности. В основном это относится к крепежу -номенклатура наименований и типов разрезов крепежа минимальна, что определяет высокое качество и низкую их себестоимость, вследствие широкого применения.

Унификация элементов конструкции позволяет сократить номенклатуру деталей одинаково функционального назначения. В нашем случае унифицированы толщины обшивок; фаски стыкуемых отсеков; геометрические параметры балок; каркаса пола, представляющего собой минимальную номенклатуру. В деталях подвергающихся специальным методом обработки (литье, штамповка, химическое фрезерование) подсечки, радиусы скосов, радиусы скругления и т.д. определяются режимами и условиями этих способов обработки.

Конструктивная преемственность подразумевает использование в одном изделии деталей и сборочных единиц, применявшихся в других изделиях. В нашем случае такими элементами являются ряд панелей и деталей, применяемые на других модификациях ТУ-204, собираемых на заводе. Также существует конструктивная преемственность конструкции предыдущих самолетов фирмы „Туполев”.

Максимальное использование в конструкции материалов с хорошими технологическими свойствами позволяет интенсифицировать обработку и сборку, а стало быть, снизить трудоемкость изготовления отсека. Такими материалами являются Д16 (1163) для обшивок, В95 для профилей и фитингов, АК6 для штампованных арок силовых шпангоутов и т.п. Одновременно количество применяемых материалов ограничено, что уменьшает объем работ по определению рациональных режимов обработки, их освоению и сборки, проектированию технологических процессов. Чрезмерно высокие требования к точности размеров и чистоте обработки поверхностей элементов отсутствуют, что увеличивает технологичность.

Большинство поперечных элементов каркаса соединяется с обшивкой по средствам компенсации, что снижает требования к точности увязки сопрягаемых элементов и обеспечивает возможность сборки без подгонки деталей по месту.

Большинство мест в собираемом отсеке обеспечивается достаточными подходами к местам соединений, что обеспечивает удобство их выполнения.

Единственным узким местом в собираемом отсеке является стык по месту соединения бимсовой балки с другими элементами конструкции, что и вызвало необходимость применения анкерных гаек с односторонним подходом.

Рассмотрим ряд количественных показателей технологичности конструкции:

Показатель уровня технологичности по трудоемкости сравнивает трудоемкость изготовления по новому варианту технологического процесса (рассмотрен ниже) с базовым показателем трудоемкости:

<1; (1.2.1)

Коэффициент удельной трудоемкости:

, (1.2.2)

где М масса отсека, кг

н-ч/кг;

н-ч/кг.

Налицо увеличение технологичности по рассмотренным критериям.

Уровни технологичности по применению автоматической и прессовой клепки панелей, равные отношению количества панелей подвергаемых автоматической (прессовой) клепки к общему количеству панелей.

, (1.2.3)

.

1.3 Разработка схемы членения

Опыт производства летательных аппаратов показывает, что правильное расчленение агрегата на секции, панели и узлы обеспечивает:

высокую степень механизации сборочных работ, что ведет к повышению производительности труда;

применение параллельных схем сборки, что снижает цикл изготовления узла или агрегата;

разделения и специализацию труда, что способствует сокращению сроков изготовления узла или агрегата и повышает его качество.

Схема членения данного отсека определяется конструктивно-технологическими особенностями, которые заложены при проектирование изделия. Конструктором определены основные отсеки, под сборку и узлы, габариты и протяженность которых назначены с учетом не только конструктивных разъемов, но и учетом имеющихся на данный момент производителей, работающих в кооперации с заводом сборщиком (сортамент заготовок строго лимитирован). Кроме того, крупногабаритные листовые обшивки требуют крупногабаритного оборудования (штамповочных прессов, ванн для антикоррозионной обработки, станков с программным управлением, клепальных прессов и т.п.).

Конструктором схема членения увязана с силовой схемой конструкции- разъемы произведены в соответствии с конструктивно эксплуатационными характеристиками отсека. Продольные швы позволяют выделить отдельные панели, характеризующиеся спецификой сборки. Кроме того, расположение центроплана внутри отсека привело к необходимости выделения съемных надкессоных и надшассийных панелей. Таким образом, основные сборочные единицы определены конструктором при проектировании. Однако в процессе разработки технологического процесса выявилась необходимость дополнительного технологического членения, создания дополнительных сборочных единиц (подсборок).

В соответствии с выданным заданием необходимо разделить отсек на три самостоятельные части: переднюю (шп. 33…40), отсек ниши шасси (шп. 40…46), заднюю часть (шп. 46…60), которые также будут собираться в стапелях общей сборки. Следовательно, появятся дополнительные стыки по верхней и оконным панелям, а также по бимсовой балке (в зоне шп. 46 и бимсовой балке). В связи с этим появилась возможность ликвидировать стык оконной и надшассийной панелей по стрингеру №18 и слить их в единую панель.

В соответствии с принятой схемой членения передняя часть отсека (шп. 33…40) и отсек ниши шасси (шп. 40…46)собираются в стапелях без верхней панели, и накрываются ею в стапеле общей сборки. При этом верхняя панель из единой (14 м) разделилась на две (шп. 33…46 и 46…60). Она соединяется с задней частью верхней панели по 46 шпангоуту (задняя часть верхней панели идет цельная со стрингерным набором, шп. 46…60), с помощью накладной ленты. Это дополнительное создание подсборок обеспечивает повышение технико-экономических показателей сборки отсека.

В соответствии с принятыми выше положениями разработаны схемы членения эскизно в аксонометрической проекции с нумерацией подсборок согласно чертежу (первая), и вторая которая наглядно показывает членение отсека ниши шасси с вводимыми в него изменениями.

1.4 Разработка схемы сборки. Оптимизация базирования узлов и деталей

Много детальность конструкции планера значительно усложняет процесс сборки. Порядок поступления на сборку сборочных единиц, входящих в нее элементарных деталей и сборочных единиц младшего порядка определяется так называемой схемой сборки. Схемы сборки подчинены основному правилу: подавать на сборку сборочной единицы меньше элементарных деталей и больше максимально укомплектованных младших сборочных единиц. Это правило позволяет упростить обще сборочные приспособления и способствует сокращению производственного цикла за счет возможного расширения фронта работы.

Принципиально схема сборки показывает последовательность соединения деталей в сборочные единицы. А также кроме деталей и узлов, идущих на сборку указывает и рабочие места, на которых осуществляется сборочные и вспомогательные операции (стапели, верстаки, клепальные прессы и т.д.).

Наиболее распространенными в данном случае являются следующие группы методов сборки:

Сборка по сборочным отверстиям (СО). В этом случае детали устанавливаются во взаимно правильное положение путем совмещения отверстий базовой и входящих деталей с последующей фиксацией цилиндрическими штырями фиксатора (технологическим крепежом). Точность установки деталей обеспечивается точностью переноса отверстия на детали и размерами фиксаторов. Базирование по СО широко применяется при сборки плоских листов обшивок с профилями, компенсаторами и другими деталями. Основным средством переноса являются шаблоны ШОК и кондукторы в заготовительных цехах. В данном случае при сборке отсека сборка по СО производится в поддерживающих приспособлениях с последующими установкой и закреплением панелей на рабочих местах рам клепального автомата (АК) фирмы „GEMCOR”. Невысокая требуемая точность установки деталей этих панелей позволяет собирать их по СО, что обеспечивает значительное снижение трудоемкости и затрат на оснащение агрегатносборочного цеха, получение стабильных размеров.

Сборка по разметке (по чертежу) производится установкой деталей по линиям разметки, нанесенными на одну из деталей. Таким неточным методом собираются неответственные детали, либо детали с низкими требованиями по точности к данной группе относятся ряд деталей ЭРАНО и монтажей, выполняемых на данном этапе сборки.

сборка в приспособлениях, в которых положение деталей и узлов определяется базами, расположенными на сборочном приспособлении (СП), поэтому приспособление можно рассматривать как форму, размеры и конфигурация которой копируются в процессе сборки. Кроме того, оно придает определенную форму нежестким деталям и узлам, задает определенное положения инструмента относительно собираемого изделия. В данном случае в СП собираются узлы типа силовых шпангоутов, панели с обводами шпангоутов, детали ЭРАНО и монтажи, балки пола и т.п. Основную группу приспособлений образуют СП с базированием по контуру (по обводам) деталей (внешнему или внутреннему контуру). Вторая немаловажная группа с базированием по отверстиям КФО, позволяющим выставить и зафиксировать узел (деталь) в номинальном положении. К этой группе СП собираемого отсека относятся стапели сборки передней части, отсека линии шасси и задней части отсека Ф-4, т.е. последние СП являются комбинированными с применением нескольких методов.

Таким образом, следуя всему вышесказанному, произведена разработка схемы сборки отсека Ф-4,была учтена специфика нынешней сборки отсека и проведена попытка оптимизации базирования. Окончательное решение о преемственности варианта членения и схемы сборки применятся после экономического анализа.

1.5 Условия поставки

Требования, представляемые к поступающим на сборку деталям и сборочным единицам, состоят из требований по общей взаимозаменяемости и требований, связанных с примененным методом базирования, и процессом сборки. Требования общей взаимозаменяемости к деталям и сборочным единицам предусматривают: соответствия их размеров, наличие предусмотренных припусков для последующей обработки в ходе или после процесса сборки, использование материалов требующихся марок, обеспечения требуемого качества поверхностей и заданной массы. Все это обеспечивает процесс сборки без подгонок, деформаций и значительных внутренних напряжений. Требования, связанные с методом базирования и сборки, предусматривают наличие специальных базовых элементов в деталях и сборочных единицах. При базировании по технологическим отверстиям в деталях и сборочных единицах, поступающих на сборку, должны быть предварительно просверлены отверстия СО, КФО или УБО.

При сборке отсеков и агрегатов из узлов и панелей указывают, в каком виде поступают на сборку узлы и панели. В окончательно собранном виде или при сборке отсека ставят дополнительные детали, даются их припуски на обработку кромок и отверстий ОСБ, указывается их наличие направляющих отверстий И.О.

Для герметизируемых сборочных единиц указывается степень герметизации поступающего на сборку узла панели.

Условия поставки деталей и сборочных единиц входят в описание компоновки.

Условия на поставку деталей и узлов разрабатываются технологами агрегатных цехов и определяют ту степень законченности, с какой должны поступать отдельные детали и узлы в данный агрегатный цех на сборку конкретной сборочной единицы.

В условиях поставки узла указывают укомплектованность узла, перечисляют детали, входящие в его конструкцию. В условиях на поставку деталей определяется степень их готовности, т.е. указывается наличие припусков, технологических отверстий, наличие и диаметр стыковочных отверстий, оговариваются места, где их не должно быть.

Условия на поставку узлов и деталей для сборки отсека Ф-4 приведены в табл. 1.5.1.

Таблица 1.5.1

Условия на поставку узлов и деталей для сборки отсека Ф-4

Эскиз детали или узла (агрегата)	Наименование	Степень законченности
	Передняя часть отсека Ф-4, которая включает в себя переднюю часть (шп. 33…40) и отсек ниши шасси (шп. 40…46)	Припуск по каждой стороне обшивке отсека 2 мм, припуск по длине профилей до 2 мм, припуск по длине стрингеров 2 мм (по каждой стороне)
	Задняя часть отсека Ф-4 (шп. 46…60)	Припуск по каждой стороне обшивки 10 мм, припуск по длине стрингеров ± 2 мм

1.6 Требования взаимозаменяемости и разработка схемы увязки заготовительной и сборочной оснастки

Вследствие погрешностей, возникающих на различных этапах изготовления деталей и сборки, размеры собираемого узла, панели или агрегата отличаются от размеров, предусмотренных чертежами и техническими условиями. Причинами их являются погрешности сборочной оснастки или базовой детали:

погрешность базирования деталей по фиксаторам или упорам приспособления или по СО базовой детали;

погрешности независящие от принятого метода сборки. К последним относятся: погрешности от упругой деформации деталей, поводки от клепки, смещение фиксаторов под действием силовых и температурных факторов и т.п.

Величина погрешностей в значительной степени зависит (определяется) схемой увязки оснастки и точными характеристиками переноса размеров на отдельных этапах сборки.

В основе представленной в графической части схемы увязки заготовительной и сборочной оснастки лежит расчетно-плазовый метод. Основным источником информации является конструктивный чертеж отсека фюзеляжа Ф-4. По конструктивному чертежу создается математическая модель теоретических обводов. Одновременно, для контроля деталей и оснастки, с математической моделью используются рабочие шаблоны: ШОК, ШКС. Далее по созданной математической модели мы корректируем теоретический чертеж и по нему создаем теоретический плаз. Теоретический чертеж может подвергаться корректировке, но не создаваться заново, так как по математической модели отсека Ф-4 (средней части фюзеляжа) нельзя создавать самолет. Математическая модель передается на графопостроитель для вычерчивания конструктивного плаза и на средства ЧПУ, где изготавливается оснастка для изготовления деталей самолета, сами детали и рабочие шаблоны для контроля и изготовления деталей и оснастки.

На средствах ЧПУ создается по программе шаблон приспособления ШП, который контролируется по конструктивному плазу.

Непосредственно детали, как предметы увязки изготавливаются с использованием обтяжных пуансонов и штампов.

Пуансоны и штампы изготавливаются с помощью программы обработки деталей и их изготовления контролируют с помощью шаблонов: ШКС, ШФ, ШГ.

Обшивки изготавливают на пуансонах по программе обработки деталей и контролируют шаблонами: ШОК, ШР, ШГ. Балки и обода шпангоутов изготавливаются в штампах так же по программе обработки деталей и контролируют с помощью ШОК, ШКС, ШР и шаблон кондуктор.

Детали пола изготавливаются по шаблону приспособления и контролируются: ШОК, ШР, ШФ, ШТ.

Оснастку под отсек Ф-4 изготавливаем по программе обводообразующих контуров и контролируем шаблонами ШМФ, ШП. Разметку, установку и заливку установочных элементов и вилок производим на плаз кондукторе и инструментальном стенде.

1.7 Укрупненный технологический процесс и выбор оптимального варианта

Современный уровень развития самолетостроения требует системного подхода к производству, при котором весь комплекс объектов и явлений, связанных с производством изделия, рассматриваются как производственная система, в которой реализуется производственный процесс изготовления изделия. Составной частью производственного процесса является технологический процесс, содержащий целенаправленные действия по определению состояние предмета труда. Технологический процесс выполняется с помощью средств технологического оснащения, включающих в себя технологическое оборудования и технологическую оснастку. В технологическом оборудовании размещают материалы или заготовки (обрабатываемые элементы конструкции изделия), средства воздействия на них, а так же технологическую оснастку, которая дополняет технологическое оборудование при выполнении определенной части технологического процесса. Технологическая оснастка включает в себя приспособления для установки или направления сборочной единицы или инструмента при выполнении технологического процесса. Поэтому важнейшей частью производственной системы является технологическая система совокупность функционально взаимосвязанных элементов производственной структуры предприятия, средств технологического оснащения производства и исполнителей, выполняющих в регламентных условиях технологические процессы производства изделия в соответствии с требованиями нормативно-технологической документации.

Сборочные работы являются многогранными как по возможному составу и последовательности операции технологического процесса, так и по составу применяемой оснастки и оборудования, инструмента. Проектирование оптимальных технологических процессов сборки сложных изделий требует трудоемкости вычислений связанных с выбором схемы сборки сложных изделий, состава операций и оснащения сборочных работ, с расчетом точности сборки, с нормированием трудоемкости и расчетом технологической себестоимости сборки.

Основным структурным элементом технологического процесса является технологическая операция законченная часть технологического процесса, выполненная на одном рабочем месте. Технологический процесс сборки включает в себя совокупность технологических операций, в результате выполнения которых отдельные элементы, входящие в конструкцию сборочной единицы, занимают относительно друг друга требуемое положение и соединяются способами, указанными на чертежах изделия.

Важное место пре проектирование технологического процесса занимает формирование требований к элементам конструкции сборочной единицы, поступающей на сборку. Часть этих требований должна выполняться при любых вариантах сборки, к ним относятся:

соответствие в пределах установленных допусков, фактических размеров элемента конструкции его размерам по чертежу;

воспроизведение требующей по чертежу формы всех геометрических контуров;

использование требуемых материалов;

обеспечение требуемого качества поверхностей, применение заданных антикоррозионных покрытий;

обеспечение заданной массы элемента конструкции.

Технологический процесс сборки включает в себя операции по стыковке сборочных единиц, отсека Ф-4 ,типовыми из которых являются:

установка сборочных единиц в линию полета;

подвод стыкуемых сборочных единиц до совпадения плоскостей и стыковых отверстий;

установка стыковых болтов, их затяжка и контроль;

проверка геометрических параметров сборочных единиц после стыковки;

монтаж специального оборудования.

Процессы стыковки могут быть механизированы при использовании нивелирных стендов, на которых размещены фиксаторы реперные точек, позволяющие без специальных нивелирных средств определять отклонения от заданного положения нивелировочных точек отсека Ф-4.

Последней операцией сборки является окончательный контроль.

Укрупненные технологические процессы сборки отсека Ф-4 (базовый и предлагаемый) рассмотрены в организационно-экономической части, где и произведен их сравнительный анализ.

1.8 Нормирование технологического процесса

Технологическое нормирование есть точный и объективный метод определения меры труда. Основной задачей технологического нормирования на предприятии является установление для конкретных организационно технических условий величины затрат времени, необходимого на производство единицы продукции или для выполнения определенного объема работы.

Техническое нормирование необходимо для определения мощности производства, затрат труда на изготовления продукции для расчета потребности в оборудовании и площадях, для расчета численности рабочих, ИТР и служащих, для устранения обезлички в оплате труда.

Норма времени это время, в течение которого работник должен выполнять заданную ему работу. Операцией называется часть технологического процесса, выполняемая одним или группой рабочих на одном рабочем месте и охватывающая все последующие действия рабочего над деталью или группой деталей. Различают норму штучного времени, норму на партию деталей и норму штучно-калькуляционного времени.

При сборке агрегатов и узлов применяется в основном нормирование по штучному времени.

Норма штучного времени Т_шт определяет продолжительность времени на выполнение операций над одной деталью или сборочной единицей:

Т_шт = Т_о + Т_в +Т_об + Т_от.л, (1.8.1)

где Т_о основное (технологическое) время, в течение которого происходит изменение собираемого изделия;

Т_в время, затраченное рабочими на выполнение вспомогательных приемов;

Т_об время затраченное рабочим на уход за рабочим местом или на поддержание его в порядке и чистоте (время обслуживания);

Т_от.л время на отдых и личные дела дается во всех случаях работы.

В таблице приведены примерные (укрупненные) нормы времени на выполнения отдельных операций заклепочного соединения.

Таблица 1.8.1

Укрупненные нормы времени на выполнения отдельных операций заклепочного соединения

№	Операция	Оборудование, инструмент	Время на 1 отверстие, мин	Число отверстий, мин
1 2 3	Сверление, dз = 3,5…5,0 мм, пакет S ? 3,5dз Зенкование Сверление	Пневмодрель, радиально-сверлильный станок с ручной подачей Пневмодрель с насадкой Установка СЗУ	0,16 10 0,05 0,078	5-7 10 20 13
4 5 6	одновременно с зенкованием Образование замыкающей головки Образование отверстий, вставка заклепки, образование замыкающей головки	Установка СЗУ-Ц Пневмомолоток КМП Пресс КП-204М Пресс КП-503М с выравнивающим устройством Автоматы: АК-2,0-0,5 АК-5,5-2,4 ,,GEMCOR”	0,03 0,26 0,15 0,10 0,083 0,055 0,05	20-25 20 4 7 10 12 18 20

2. конструкторская часть

Для сокращения цикла сборки фюзеляж целесообразно расчленить по длине на несколько отсеков. Сборка каждого отсека производится в отдельном стапеле. Стыковка отсеков производится в стапеле общей сборки фюзеляжа.

Такой способ сборки требует создание рациональной схемы технологических разъемов. Технологические разъемы фюзеляжа делаются по шпангоутам. По разъему режутся все элементы продольного набора.

С эксплуатационной точки зрения число стыковых узлов в малом разъеме должно быть, возможно, меньшем. Поэтому при выборе стыковых точек стремятся найти оптимальный вариант, удовлетворяющий как эксплуатационные требования, так и требования минимальной массы.

При вычислении отсека ниши шасси, я в этом разделе рассмотрел стыковое соединение верхних панелей в зоне шпангоута № 46, выявил уменьшения цикла сборки отсека Ф-4, благодаря вычислению отсека линии шасси. Так же произвел оценку технологичности, и разработал схему поставки данного отсека.

2.1 Описание изменения конструкции

Заданием дипломного проекта является надшассийного отсека или по другому отсека основной опоры шасси с разработкой стапеля общей сборки этого отсека. Стапель общей сборки отсека рассмотрен в конструкторской части. В этом разделе рассматривается конструкция надшассийного отсека.

В связи с принятой схемой технологического членения отсека Ф-4, мы выделили три основные части:

передняя часть отсека (шп. 33…40), собранная вместе с центропланом и бимсовой балкой;

отсек ниши шасси или отсек основной опоры шасси (ООШ) (шп. 40…46), собираемого без шассийной стенки (шассийная стенка ставится после стыковки этих двух отсеков);

задний отсек (шп. 46…60).

Отсек ниши шасси представляет собой часть балочно стрингерного фюзеляжа, овального сечения, с большей вертикальной осью. В связи с принятой конструкцией отсека, мы не рассматриваем нижнюю часть. Боковые панели заканчиваются на 22 стрингере и служат для герметичного соединения гермокабины (пассажирской) и плато герметичного. Плато герметичное отделяет шассийный отсек и пассажирскую гермокабину.

В отсеке ниши шасси присутствует продольный и поперечный силовые наборы. К продольному силовому набору относятся стрингеры, к поперечному - шпангоуты. В отсеке находятся пять шпангоутов 41…45, 43 и 44 шпангоуты - усиленные. К ободам шпангоутов крепятся оконные панели. Крепление панелей и шпангоутов осуществляется через компенсаторы. На сборку отсека оконные панели приходят полностью готовые, т.е. с установленными окантовками и с продольным силовым набором стрингерами. Стыковка ободов шпангоутов со стрингерами через кницы осуществляется непосредственно в стапеле общей сборки отсека. Плато герметичное приходит на общую сборку отсека полностью готовым к сборки с остальными элементами отсека, т.е. с приклепанным к нему продольным силовым набором - стрингерами, и в качестве поперечного силового набора- балки пассажирского пола. К балкам пола крепятся рельсы крепления кресел.

Отсек ниши шасси в стапеле сборки не накрывается верхней панелью, это сделано, для того чтобы избежать дополнительного поперечного стыка верхней панели. Установка верхней панели производится в стапеле стыковки передней части отсека Ф-4 (шп. 33…40) и отсека ниши шасси (шп. 40…46). Из принятой схемы членения видно, что по верхней панели есть стык в зоне 46 шпангоута, но этот стык серьезно не меняет конструктивно силовой схемы всего отсека Ф-4.

Следует обратить внимание на то, что оконная панель стала единой. В базовом варианте она делилась на две панели: оконную и надшассийную. Вследствие, чего исчез стык между этими панелями, что дает некоторые преимущества. Во-первых, уменьшается число продольных стыков, что ведет за собой уменьшение массы отсека, уменьшение клепальных работ производимых в стапеле сборки отсека. Во-вторых, поперечный стык надшассийной и надкессоной панели сдвигается с 41 шпангоута на 40 и делает поперечный стык оконных панелей единым до стрингера 22, что упрощает процесс стыковки панелей в частности и отсеков переднего (шп. 33…40) и надшассийного (шп. 40…46) в общем. Объединение оконной и надшассийных панелей, а так же сдвиг поперечного стыка панелей на 40 (усиленный) шпангоут позволяет повысить прочность конструкции. В связи с исчезновением продольного стыка панелей и объединением их в одну увеличивается коэффициент монолитности, а значит, конструкция надшассийного отсека стала более технологичной.

Благодаря вычленению надшассийного отсека и сборку его в отдельном стапеле, мы уменьшим цикл сборки отсека Ф-4 в целом.

2.2 Оценка технологичности измененной конструкции

Вопросами оценки технологичности объектов сборки, придается особое внимание при выполнении большинства сборочных работ.

Технологичность совокупность свойств конструкции позволяющих оптимизировать трудовые и материальные затраты в установленные сроки подготовки производства, изготовления, эксплуатации и ремонта изделия при обеспечении установленных показателей качества.

Не случайно отработка конструкции изделия на технологичность является одной из составных частей технологической подготовки на авиационном предприятии. При оценке технологичности объекта сборки исследуется следующие параметры технологичности:

простота геометрических форм сборочной единицы (панели, шпангоуты и т.д.);

рациональность членения на узлы и подузлы;

вид и конструкция стыковых узлов, способ соединения элементов конструкции;

номенклатура используемых материалов, их технологические свойства;

унификация параметров деталей, входящих в сборочную единицу;

оцениваются с позиций технологичности требования по точности сборки.

По отношению к нашему отсеку, мы можем сделать некоторые выводы. С точки зрения номенклатуры использования материалов отсек является технологичным, так как в основном используется материал Д16 (панелированные конструкции, обода шпангоутов, стрингеры и т.д.) и В95 элементы каркаса.

Практически все панелированные конструкции надшассийного отсека переведены на автомат „GEMCOR”, что тоже позволяет сделать вывод, что отсек технологичен.

Вследствие, того, что мы убрали стык по стрингеру №18, и объединили надшассийную и оконную панель в единую, повысился коэффициент монолитности конструкции.

Из рассмотренных выше пунктов можно сделать вывод, что отсек линии шасси вполне технологичен.

2.3 Условия поставки на сборку отсека ниши шасси (ООШ)

В технологической части в пункте 1.5. описаны условия поставки на сборку отсека Ф-4, в которой в соответствии с принятой схемой членения, две части: переднюю (шп. 33…46) и заднюю (шп. 46…60). В переднею часть входит отсек ООШ, описанный выше в пункте 3. В данном пункте я рассматриваю условия поставки деталей и узлов на сборку отсека основной опоры шасси, эти условия приведены в табл. 2.3.1

Таблица 2.3.1

Условия на поставку узлов и деталей на сборку отсека ООШ

Эскиз детали или узла	Наименование	Степень законченности
1	2	3
	Плато герметичное	Приклепанные балки пола, вместе с рельсами
	Панели оконные (правая и левая)	Припуск по обшивке 2 или с каждой стороны, припуск на стрингеры 2мм
	Обода шпангоутов 43, 44 (усиленных)	По чертежу
	Обода шпангоутов 41-45 (верхняя часть)	По чертежу
	Клыки шпангоутов	По чертежу
	Кронштейны крепления шпангоутов	По чертежу

2.4 Проектирование стыкового соединения верхних панелей в измененной конструкции

Стыковка листовых обшивок или продольных швов стрингерных панелей, как правило, не представляет сложности. В местах стыка обшивка подсекается или фрезеруется на необходимую толщину. Возможна стыковка обшивок на подкладку. Крепление производится заклепками, болтами или ТЭС, при этом шаг крепежа t связан с действующими растягивающими или сдвигающими усилиями q выражением:

P = qt, (2.4.1)

где Р разрушающее (расчетное) усилие среза крепежных элементов (заклепки, болта) или ТЭС.

В случае если растягивающее и сдвигающее усилия действуют по обшивке панели совместно, то q векторная сумма действующих распределенных нагрузок.

Недостатком соединений подсеченных, фрезерованных и обшивок стыкуемых подкладным листом, является изгиб обшивок, возникающий вследствие эксцентриситета при передаче сил. К плоскости среза заклепок сила растягивающая обшивку, приходит с дополнительным моментом М = Р_е. Эта пара сил, изгибая нижний лист или подкладной лист в месте стыка, передается через заклепки на верхний лист. В случае абсолютно жесткой конструкции величина изгибных напряжений в обшивках может быть в пять шесть раз больше, чем напряжение от растяжения. При наличии упругих деформаций величина изгибных напряжений уменьшается до 30-50% напряжений от растяжения обшивки.

Для повышения сопротивления усталости соединения целесообразно стык обшивок производить на силовых элементах (шпангоутах и стрингерах).

Стрингеры, в основном, работают на растяжение - сжатие, в отличие от обшивки. Поэтому в местах поперечного стыка панелей необходимо передать нагрузки, идущие как по стрингеру, так и по обшивке. Это может быть выполнено с помощью усиливающих накладок, подсечки стрингера и заделки его на полку силового элемента или фитингов. При этом следует учесть, что площадь сечения накладки, в общем случае, должна быть не меньше площади стрингера, а усилие, передаваемое фитингом и болтом, должно соответствовать нагрузке, действующей на стрингер.

В некоторых случаях роль стрингера сводится к повышению критических напряжений сдвига, передаваемых обшивкой. Тогда стрингер только разбивает панель на более меньшие клетки, повышая ф_кр. За счет уменьшения размера клетки в по формуле:

(2.4.2)

где , (2.4.3)

а также за счет увеличения k при изменении соотношения короткой в и длиной а сторон сдвигаемой пластины. В этом случае стрингеры могут не перестыковаться на силовом элементе между собой и не включаться в работу на растяжение сжатие панели.

В нашем случае мы принимаем стыковку обшивки с помощью подкладной ленты, перестыковки стрингеров с помощью усиливающих накладок и последующим соединением стрингеров с ободом силового шпангоута №46 посредством книц. Такое соединение позволяет нам обеспечить достаточную прочность соединения и приблизить его к единой конструкции панели.

2.5 Разработка циклового графика сборки отсека Ф-4

Важным документом для планирования всех работ в цехе, а так же исходным документом для разработки графиков поточной сборки является цикловой график, характеризующий длительность процесса сборки агрегата.

В цикловом графике сборки отсека дается краткий перечень выполняемых работ, приводится трудоемкость и количество единовременно работающих, а так же длительность выполнения операций. Суммируя длительность последовательно

выполненных операций, определяем технологический цикл всего процесса сборки, а так же цикл сборки отсека в стапеле - Ц_ст. Продолжительность выполнения операций определяем по формуле:

(2.5.1) где Т - трудоемкость операции;

n - количество одновременно работающих на данной операции;

k - коэффициент переработки норм k = 1,05;

2 - число смен;

8 - число часов в одной смене.

Ц₄ = 0,32см; Ц₁₀ = 1,12 см;

Ц₅ = 1,48см; Ц₁₁ = 1,11 см;

Ц₁₂ = 1,04 см;

Ц₁₃ = 1,11 см

Цикл сборки отсека Ф-4 будет составлять 7,11 смены или с учетом двухсменного режима работы и транспортных операций около четырех дней.

За счет запараллеливания работ по сборке передней части (шп. 33…40), надшассийного отсека и задней части (шп. 46…60) в отдельных стапелях, цикл сборки сокращается примерно на две смены. Так же на значительное снижение цикла сборки повлиял перевод большинства панелей на автоматическую клепку с применением клепального автомата „GEMCOR”.

3. специальная часть

3.1 Разработка технических условий на проектирование стапеля

В предыдущем разделе был разработан технологический процесс сборки отсека Ф-4. На основании, которого появилась необходимость создать приспособления (стапель) для общей сборки отсека ниши шасси Ф-4 (шп. 40…46), наиболее полно удовлетворяющее требованиям сборки данной конструкции. Исходными документами для проектирования стапеля являются чертежи изделия, описание технологического процесса сборки и технические условия на проектирования, изготовление и монтаж СП.

Технические условия на разрабатываемое приспособления содержат следующие указания:

стапель предназначен для общей сборки отсека линии шасси отсека фюзеляжа Ф-4 стыковки панелей, установки плато герметичного;

положение собираемого отсека в стапеле соответствует положению отсека в собранном изделии, то есть горизонтальное;

базами для сборки отсека являются ложементы и рубильники, представляющие собой теоретический контур фюзеляжа;

метод увязки заготовительной и сборочной оснастки расчетно-плазовый;

монтаж сборочного приспособления производится с использованием инструментального стенда, плаз кондуктора и лазерных оптических приборов;

установка сборочных элементов в стапель и выемка собранного отсека проводится при помощи крановой системы „DEMAG”;

сборочные единицы должны подаваться в стапель без подгонки в стапеле, т.е. должны быть полностью отработаны стыковые поверхности и соединения;

в связи с тем, что собираемый агрегат имеет большие габаритные размеры, необходимо предусмотреть настилы, стремянки, поручни, которые должны соответствовать требованиям техники безопасности при работе на высоте и при выполнении работ стоя.

3.2 Выбор конструктивной схемы стапеля

Одним из главных вопросов, решаемых при проектировании, является вопрос о положение изделия в сборочном приспособлении. Это положение должно обеспечивать удобные подходы для работы, наиболее простую и надежную фиксацию деталей и узлов, удобство выемки готового изделия. Кроме того положение агрегата в стапеле и условие его выемки в значительной мере влияют на величину площади занимаемой стапелем. При сборке отсеков фюзеляжа, агрегаты в стапеле располагают так, чтобы строительными осями приспособления являлись строительные горизонтали агрегатов, а в вертикальном положении оси шпангоутов.

В графической части показан стапель сборки отсека ниши шасси (основной опоры шасси) отсека фюзеляжа Ф-4.

На горизонтальных ложементах базируется плато герметичное. Продольные балки (левая и правая) предназначены для навески кронштейнов с фиксаторами для установки в рабочее положение рубильников, ложементов, а также для установки макетных шпангоутов 40, 46. Осевая балка предназначена для навески макетных шпангоутов 40, 46, для установки оконных панелей. Так же эта балка съемная, что обеспечивает удобство выемки конструкции из стапеля. Эта балка служит для базирования ободов шпангоутов 41, 45, для этого на нее крепятся фиксаторы. Транспортировка отсека на место стыковки с другими отсеками осуществляется вместе с данной балкой, что обеспечивает жесткость конструкции так как отсек собирается без верхней панели.

Данный стапель разработан на основе базовой конструкции стапеля сборки отсека фюзеляжа Ф-4, что позволяет не менять в своей сущности технологию изготовления стапеля и его элементов.

3.3 Расчет элементов стапеля на жесткость и прочность

3.3.1 Расчет на жесткость несущих конструкций

В практических расчетах пользуются упрощенными расчетными схемами, расчленяя весь каркас стапеля на простейшие элементы: балки, рамы. Для которых можно заранее разработать расчетные таблицы и графики.

В данном расчете произведен расчет на жесткость балок стапеля общей сборки отсека ниши шасси отсека фюзеляжа Ф-4.

Для определения расчетной деформации элементов каркаса приспособления было проведено обследования действительных деформаций у большого числа существующих и нормально работающих стапелей, при этом было установлено, что для нормальной работы стапеля допустима величина изгибной деформации от переменной нагрузки, равная 0,1 мм. В данном случае концы балки следует считать защемленными.

Для расчета необходимо определить величину переменной нагрузки Р_пер в зависимости от характера распределения переменной нагрузки и расчетной схемы определяется значение коэффициента К.

Для определения К необходимо определить отношения а/? и по табличным данным в методических указаниях а/? = 0,5, следовательно, К = 0,25.

Определим переменную нагрузку, действующую на балку. Она составляется из массы балки, навешиваемых на нее рубильников и макетных шпангоутов.

Масса самой балки 120 кг. (швеллер 18а длина м).

Масса рубильников и макетных шпангоутов составляет 400 кг.

Общая переменная нагрузка:

Р_пер = 520 кг.

Исходя из этих данных, определяем потребную жесткость балки:

где Р_пер переменная нагрузка;

? длина балки;

ѓ допустимый прогиб, 0,1;

ЕJ жесткость балки.

Зная ѓ = 0,1мм определим ЕJ:

По данному значению выбираем сечение балки:

№ швеллера 30

Н = 300 мм

В = 200 мм

Ejx = 2,44 10№є кгсмІ

Ejy = 1,08 10№є кгсмІ

q = 63,6 кг/м.

3.3.2 Проверка прочности крепления кронштейна к колонне

Кронштейн закреплен восьмью болтами: 4 нижних, 4 верхних. Для расчета учитываем работу только двух верхних и двух нижних болтов, работающих на растяжение под действием момента

М = R?, (3.3.2.1)

где R = 500 кг реакция балки кронштейна;

? = 500 мм плечо этой силы.

Из равенства моментов:

R? = 2Рбh, (3.3.2.2.)

где h1 = 300 мм расстояние между болтами по высоте.

Определим усилие, приходящееся на 1 болт:

q_дог = 2,2 кг/смі; при глубине заложения М = 350 - 400

Условия прочности имеет вид: Р_болта ? [Р_болта]

Допустимое усилие берем, принимая двукратный запас прочности:

[Р_болта] = Р_б/2 = 2010/2 = 1005 кг

где Р_б усилие, при котором напряжение в болте равны пределу текучести.

Приняв у_доп = у_т/2 = 3,69/2 = 1,84 кг/мІ получим необходимое сечение болта:

F_болта = Р_болта/у_доп = 416,6/1,84 = 226,4 ммІ

Это соответствует диаметру болта 16 мм, сталь 30ХГСА.

Условия прочности выполняются.

3.4 Описание конструкции стапеля, выбор метода базирования узлов и деталей

Стапель для сборки отсека линии шасси представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из балок и вертикальных колонн. Колонны состоят из блоков, которые расположены друг на друге и закрепленные между собой болтами. Нормализованные блоки позволяют изменять высоту колонн согласно чертежу. Колонны расположены по углам стапеля. К ним крепятся кронштейны, на которые устанавливаются поперечные и продольные балки (расчет балок и кронштейнов приведен выше в пункте 3.3). Стапель имеет 4 колонны, и в сборе с набором балок образует прямоугольную форму.

...