Связь конструкции и технологии сборки в ракетостроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет»

Связь конструкции и технологии сборки в ракетостроении

Припадчев А.Д., д-р техн. наук, профессор,

Хорьяков М.С., студент гр. 17РКК(м)ППЛА,

Горбунов А.А., канд. техн. наук,

Кондров Я.В., аспирант студент гр. 17ИВТ(а)САП

Современное машиностроение характеризуется повышением требований к качеству изделий, увеличением их сложности при одновременном требовании сокращения цикла производства и снижения себестоимости продукции. Для обеспечения высокой точности сборки таких изделий требуется сборочная оснастка, что приводит к увеличению трудоёмкости и длительности цикла технологической подготовки производства.

Областью технологии машиностроения как науки о сущности процессов производства является технология самолёто- и ракетостроения. Конструкция планера ЛА отличается большим количеством маложёстких деталей и сравнительно высокими требованиями к точности сборки при значительных габаритах изделия. При этом очень важной проблемой является повышение качества сборочной оснастки при снижении трудоёмкости её проектирования.

Основными особенностями ЛА как объекта производства является:

- сложные формы, которые не могут быть заданы обычной простановкой размеров;

- большие размеры агрегатов и многих деталей;

- многодетальность конструкции;

- сравнительно малая жесткость отдельных деталей, узлов и подсборок;

- высокий уровень требуемой точности поверхности агрегатов и отдельных элементов конструкций;

- малая серийность и очень большое количество изменений и модификаций.

Эти особенности существующих конструкций ЛА и их производства привели к тому, что все виды сборочных и монтажных работ занимают в общем объеме затрат труда в серийном производстве около 50 % и сравнительно мало (по сравнению с механической обработкой) механизированы и автоматизированы.

Заранее увязать формы и размеры изделия можно только в том случае, если они тем или иным методом могут быть заданы. До последнего времени использовани три метода задания и увязки форм и размеров:

- с помощью размеров, увязываемых в процессе конструирования. В этом случае задаются и увязываются в процессе конструирования простейшие формы, состоящие из плоскостей, цилиндрических и конических поверхностей;

- с помощью взаимоувязываемых в процессе подготовки эталонов (шаблонов, макетов и т.д.). Размеры и формы поверхностей определяются рядом сечений, каждое из которых задается через определенные интервалы ординатами образующих их точек либо непосредственно, либо с помощью математических функций, имеющих параметры этих точек;

- с помощью эталона, увязываемых на самом изделии в процессе производства первых изделий (эталоны трубопроводов, жгутов электропроводки и т.д.). Используется когда точность изготовления элементов конструкции и их монтажа сравнительно невелики, элементы маложестки, собираются в пределах упругих и иногда пластических деформаций, и задание их формы первыми двумя методами нецелесообразно или невозможно.

Одноко, внедрение в авиационной и ракетно-космической промышленности систем геометрического моделирования позволило модифицировать вышеперечисленные методы и автоматизировать ряд трудоемких процедур:

- геометрическая модель поверхности (ГМП) стала использоваться для построения контуров сечений при разбивке плазов и разработки программ изготовления обводообразующей оснастки на оборудовании с ЧПУ;

- для увязки и отрисовки конструктивных элементов по отдельным сечениям стали использоваться возможности 2D-моделирования и средства чертежных пакетов;

- для разработки управляющих программ при изготовлении деталей на оборудовании с ЧПУ стали разрабатываться поверхностные геометрические модели.

Появление тяжелых CAD/CAM-систем, позволяющих моделировать не только детали, но и сборочные единицы, создает предпосылки для перехода на бесплазовое производство. В основе метода бесплазовой увязки лежит возможность создания электронного макета (ЭМ) изделия, при этом процедуры увязки деталей по отдельным сечениям на плазах заменяются процедурами пространственной увязки на электронных макетах. Эта прогрессивная на первый взгляд методология, несмотря на многолетний опыт освоения тяжелых CAD/CAM-систем, не находит промышленного внедрения в силу ряда обстоятельств, характерных для большинства предприятий. Во-первых, разработка чертежей при выпуске конструкторской документации (КД) осуществляется по традиционной бумажной технологии. Методология 3D-конструирования осваивается с большим трудом в силу как объективных, так и субъективных причин. Использование чертежных пакетов для оформления и представления чертежей в электронном виде никак не затрагивает процессов геометрической увязки. Во-вторых, созданные на основе неувязанных чертежей электронные макеты содержат много ошибок и не могут служить источником информации для решения задач подготовки производства. Разработка ЭМ осуществляется, как правило, не конструкторами, а системщиками, освоившими определенную CAD-систему, но не участвующими в реальном конструировании. В-третьих, изменения, вносимые в КД в результате плазовых провязок и отработки технологичности, могут быть внесены в электронные макеты, однако следует подчеркнуть, что ЭМ при таком подходе остается средством, дублирующим хранение (эталонирование) геометрической информации, а не средством пространственной увязки.

Идеальный процесс сборки состоит из правильной взаимной установки собираемых элементов и их соединения между собой в конструкцию, без подгонки и доработки деталей в процессе сборки. Если любой экземпляр из изготовленных элементов может быть собран с другими в процессе такой идеальной сборки и функционирование конструкции будет обеспечено в пределах технических условий, то партия таких деталей будет обладать свойством взаимозаменяемости, а ссама сборка будет называться сборкой на базе полной взаимозаменяемости.

Полная взаимозаменяемость обеспечивается соответствующей конструкцией, методами увязки форм и размеров и высоким уровнем точности производства. Значение полной взаимозаменяемости велико как в сфере производства, так и в сфере эксплуатации. Полная взаимозаменяемость позволяет заменить в эксплуатации при необходимости одни элементы другими без применения обработки соединяемых поверхностей и с сохранением свойств конструкции в пределах технических условий. Полная взаимозаменяемость существенно сокращает расходы в эксплуатации и позволяет увеличить полный (технический) ресурс и надежность конструкции. Она может существенно обеспечить улучшение (модернизацию) конструкции, если модернизированные элементы конструкции будут взаимозаменяемые с элементами старой конструкции. Таким образом, взаимозаменяемость может быть обеспечена и между элементами изменяющейся конструкции. В этом случае можно улучшить качество конструкций ЛА, находящихся в эксплуатации, без сложных работ по замене, что чрезвычайно важно в ракетостроении.

Для правильного понимания процесса сборки и изготовления деталей необходимо четко представить себе, что в сборочный процесс можно перенести некоторую часть процесса изготовления деталей, т.е. доработать детали в процессе сборки, например, после того, как они взаимно установлены, сверлить в них отверстия, производить запиловку их поверхности и т.д. В то же время часто бывает необходимость оставить в процессе изготовления припуски н деталях, чтобы за счет их обработки в процессе сборки правильно установить их друг относительно друга.

В общем случае сборочный процесс состоит из четырех состовляющих:

а) подгонка элементов для обеспечения правильной их взаимной установки;

б) взаимная установка (координация) собираемых элементов;

в) соединение элементов конструкции;

г) доработка деталей в процессе сборки.

Трудоемкость всего сборочного процесса (Т_сб, ч.) вычисляют по формуле

сборочный проектный конструкторский летательный

, (1)

где -- трудоемкость подгонки, ч.;

-- трудоемкость взаимной координации, ч.;

-- трудоемкость соединения, ч.;

-- трудоемкость доработки, ч.

Для определения качества технологического процесса сборки используют понятие коэффициента взаимозаменяемости, представляющего собой отношение трудоемкости сборки при полной взаимозаменяемости к фактической трудоемкости сборки.

При полной взаимозаменяемости сборка состоит только из взаимной установки элементов с трудоемкостью и соединения элементов , а фактическая трудоемкость технологического процесса сборки включает в себя подгонку или доработку или то и другое. В результате трудоемкость сборочного процесса на базе полной взаимозаменяемости (Т_вз, ч.) вычисляют по формуле

. (2)

Коэффициент взаимозаменяемости (К_вз) вычисляют по формуле

. (3)

Из формулы (3) следует, что К_вз ? 1 и только в случае отсутствия подгонки и доработки, т.е. при полной взаимозаменяемости, К_вз = 1. Коэффициент взаимозаменяемости можно определить из подробного технологического процесса с достаточно деталированными нормами времени, однако, поскольку затраты на подгонку существенно зависят от качества изготовления собираемых элементов, то более надежно определить его методом контрольных сборок.

Метод контрольных сборок является одним из самых действенных средств для анализа состояния взаимозаменяемости и для разработки мероприятий по ее увеличению. Однако практически этот метод применяется чрезвычайно редко из-за направильно понимаемых соображений экономики (необходимо некоторое количество изделий собрать дважды).

В производстве ракетной техники часто бывает необходимость обеспечить возможность сборки деталей без подгонки и доработки даже при наличии неразъемных видов соединений, например клепки, сварки, склейки. В этом случае возможность замены в эксплуатации исключается, но все преимущества взаимозаменяемого производства остаются.

Из выше сказанного следует, что в отличии от всех процессов изготовления деталей сборочные процессы имеют достаточно четкое предельное (по качеству) состояние в виде полной взаимозаменяемости, поэтому возможна оценка их качества по отношению к предельному, что дает технологам и организаторам-экономистам мощное средство по управлению качеством сборочного производства и производства в целом.

Список литературы

1. Абибов, А.Л. Технология самолетостроения: учебник для авиац. спец. вузов / А.Л. Абибов, Н.М. Бирюков, В.В. Бойцов и др.; под ред. А.Л. Абибова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 551 с.

2. Ахатов, Р.Х. Автоматизация проектно-конструкторских работ и технологической подготовки производства: учеб. пособие / Р.Х. Ахатов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 104 с.

3. Бойцов, В.В. Сборка агрегатов самолета: учеб. пособие для вузов по спец. «Самолетостроение» / В.В. Бойцов, Ш.Ф. Ганиханов, В.Н. Крысин. - М.: Машиностроение, 1988. - 148 с.

4. Злыгарев, В.И. Бесплазовое производство авиационной техники: проблемы и перспективы // САПР и Графика. - М.: Издательский дом КомпьютерПресс, 2000. - № 9.

5. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / под ред. А.Г. Братухина. - М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. - 608 с.

6. Сагдиев, Т.А. О компьютерном моделировании узловой сборки при подготовке производства самолётов / Т.А. Сагдиев // Информационные технологии в проектировании и производстве. - 2008. - № 2. - С. 51-54.

Размещено на Allbest.ru