2.1.2 Обзор конструкций сборочных приспособлений

В общем виде, конструкция сборочного приспособления может быть представлена принципиальной схемой входящих в неё элементов, приведённой на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Схема конструктивных элементов сборочного приспособления

Основные элементы обеспечивают стабильность положения соединяемых элементов, а вспомогательные технологичность выполнения сборки. Несущие элементы образуют каркас сборочного приспособления, который связывает все элементы приспособления в единое целое. От жесткости каркаса зависит жесткость и, вместе с тем, и точность расположения всех узлов приспособления. Обеспечивая необходимую жесткость, каркас не должен закрывать собой рабочие зоны, оставляя свободными подходы к ним во время сборки изделия. Поэтому каркас должен иметь сравнительно небольшое количество прочных деталей, по возможности вынесенных в стороны от собираемого узла. Каркасы приспособлений представляют собою сочетание отдельных составляющих элементов. Главные составляющие элементы каркасов сборочных приспособлений имеют следующие основные виды:

а) основания или фундаментные плиты;

б) колонны или стойки;

в) балки.

Типовые конструкции каркасов сборочных приспособлений приведены на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Типовые конструкции каркаса сборочного приспособления

Основания являются опорными элементами СП (сборочного приспособления), служащими для передачи нагрузок на фундамент или пол цеха, если он достаточно прочен и выдерживает нагрузку без специальной подготовки. Как правило, имеют стандартное исполнение в виде пустотелых призм (пяти типов) с точно обработанными рабочими поверхностями.

Изготавливаются основания из серого чугуна СЧ 14 – 20, для исключения поводок с течением времени подвергаются старению. К основаниям закрепляют колонны, кронштейны, нижние продольные балки и другие элементы. Крепление этих элементов к основаниям осуществляется посредством болтов диаметром 20мм. В тех случаях, когда не требуется использовать, основания для крепления балок, а также при необходимости уменьшения общей высоты приспособления, вместо оснований используют фундаментные плиты. Размеры фундаментных плит регламентируются ОСТ 1.51636-83, ОСТ 1.51638-83, ОСТ 1.51640-83, ОСТ 1.51641-83.

Колонны являются основными несущими элементами каркасов приспособлений. Их используют главным образом как вертикальные элементы каркасов приспособлений, но в некоторых случаях применяют и в качестве горизонтальных элементов и тогда колонны работают как балки. Имеются несколько стандартных конструкций колонн. Усиленные колонны подкреплены треугольными рёбрами. Размеры усиленных колонн регламентируются ОСТ 1.51661-83, ОСТ 1.51662-83, ОСТ 1.51656-83.

Колонны без подкрепления треугольными рёбрами называются призматическими. Размеры призматических колонн регламентируются ОСТ 1.51654-83. Важным преимуществом стандартных конструкций колонн является возможность набора их по высоте (до 6 метров) путём соединения по торцевым поверхностям.

Балки являются важнейшими элементами каркасов приспособлений, служат для размещения и крепления всех базовых и зажимных узлов. Балки несут сложные переменные, а иногда и ударные нагрузки, поэтому их изготавливают из стального проката (профилей и листового материала).

Балки могут быть составлены из двух швеллеров, сваренных непосредственно по кромкам полок, или усиленные, сварены из двух разнесённых швеллеров, соединённых полосами листовой стали толщиной 10мм.

Наряду с такими конструкциями могут использоваться и другие, чаще всего трубчатые. Размеры и сечения балок выбирают в зависимости от длины пролёта, нагрузки и количества опор, на основании расчётов. В зависимости от числа применяемых балок приспособления делятся на:

а) однобалочные приспособления, применяются при сборке лонжеронов, носков крыла и других узлов подобного типа;

б) двухбалочные приспособления, применяются при сборке лонжеронов тяжёлых самолётов, панелей крыла, панелей центроплана;

в) трёх- и четырёхбалочные приспособления используются при сборке сложных агрегатов, например, отсеков фюзеляжей, центропланов, крыльев, мотогондол.

Для крупных агрегатов сложной формы возможно применение приспособлений с большим количеством балок, однако, увеличивать без необходимости количество балок нецелесообразно, так как это усложняет конструкцию приспособления и ухудшает условия подхода к рабочим зонам. Поэтому наибольшее распространение получили двухбалочные приспособления. В зависимости от формы собираемого агрегата балки располагаются как параллельно горизонту, так и под углом к нему.

Основания, колонны, фундаментные плиты, балки используют обычно в каркасах приспособлений для сборки крупных агрегатов самолётов различных типов. Такие приспособления обычно называют стапелями. Для мелких узловых приспособлений каркас выполняется в виде плоских сварных или сболченных рам, а иногда в виде отдельных кусков швеллера или плит.

Базовые элементы сборочных приспособлений предназначены для обеспечения требуемой точности собираемых элементов относительно базовых осей приспособления.

Основные требования:

а) точность рабочих поверхностей должна соответствовать точности изделия;

б) минимально необходимое количество базовых элементов;

в) стабильность положения, быстродействие, отсутствие повреждений тонкостенных деталей.

Фиксация производится с использованием системы отверстий, либо рабочих поверхностей, соответствующим обводам. Соответственно, базовые элементы подразделяются на:

а) фиксаторы, использующие систему отверстий;

б) рубильники, выполняющие фиксацию по обводу.

Фиксаторы являются элементами приспособлений, достаточно точно определяющими взаимное расположение деталей и узлов собираемого агрегата относительно сборочных баз в виде системы отверстий. Для обеспечения требуемой точности установки в приспособлениях фиксаторов и других устройств, определяющих положение собираемых деталей и узлов, применяются специальные технологические процессы монтажа приспособлений и высокоточное оборудование: инструментальные стенды, плаз-кондукторы, эталоны, макеты. Конструкция фиксаторов и их крепление в приспособлениях должны обеспечивать возможность применения указанных измерительных устройств и установочных приспособлений для получения наиболее высокой точности приспособлений. Особенностью стандартизованных фиксаторов является то, что они обычно крепятся к балкам приспособлений через специальный заполнитель, которым является цемент марки НИАТ-МЦ, состоящий из: цемента марки 500, гипса, хлористого лития и воды. К балкам сначала приваривают или ставят на болты, соблюдая размеры с большим допуском (5 мм), промежуточные кронштейны и стаканы, в которых устанавливают уже с требуемой точностью основные фиксаторы. Между вспомогательными кронштейнами и фиксаторами в конструкции приспособления предусматриваются специальные монтажные зазоры. Эти зазоры заполняются упомянутым заполнителем, который после затвердевания становится прочным для жёсткого и надёжного крепления фиксаторов. Срок затвердевания заполнителя предварительно 8 часов, окончательно сутки. Цилиндрические отверстия в кронштейнах и стаканах крепления имеют внутри прерывистые рёбра для увеличения прочности крепления в них вилок и втулок. Внутренний диаметр цилиндра стакана должен быть на 10мм больше наружного диаметра хвостовика вилки.

Научно-технический прогресс, развитие технологии в последнее время позволяет внедрять в промышленность новое современное оборудование и применять более точные методы и средства изготовления и монтажа сборочной оснастки. Современные технологии изготовления каркасов сборочных приспособлений с применением станков ЧПУ и монтажа каркасов СП с применением лазерных трекеров позволяют значительно уменьшить погрешность монтажа каркасов, что позволяет отказаться от компенсации неточности изготовления и монтажа в виде цементного заполнителя. Изготовление и монтаж СП с применением современных технологий будет рассмотрен ниже на примере проектируемого приспособления. На рисунке 2.4 показан ряд типовых узлов фиксаторов.

Рисунок 2.4 Типовые узлы фиксаторов

1 - фиксатор с винтовым поджимом; 2 - выдвижной фиксатор с тангенциальным зажимом; 3 - выдвижной фиксатор, с винтовым стержнем; 4 - неподвижный фиксатор, закреплённый на кронштейне; 5 - неподвижный фиксатор, закреплённый в стакане; 6 - откидной фиксатор, закрепляемый в рабочем положении штырём.

Фиксатор типа 1 применяется для крепления и поджатия рубильников приспособления, являющихся в первую очередь фиксаторами обводов собираемого агрегата.

Тип 2 представляет собой выдвижной фиксатор с гладкой поверхностью стержня и тангенциальным зажимом, закрепляющим фиксатор в рабочем положении.

Тип 3 – выдвижной фиксатор с винтовым стержнем, выдвигаемым в рабочее положение посредством штурвала. Выдвижные фиксаторы в случае необходимости могут быть зафиксированы в рабочем положении цилиндрическим стержнем, пропускаемым сквозь корпус и тело фиксатора.

Типы 4 и 5 представляют собой неподвижные фиксаторы.

Тип 6 – откидной фиксатор, закрепляемый в рабочем положении штырём.

Рубильники являются главными элементами фиксации внешних форм агрегатов. На рисунке 2.5 показаны типовые рубильники, изготовленные из стандартизованных заготовок со сменными законцовками.

Рисунок 2.5 Типовые рубильники со сменными законцовками

1 – законцовка, 2 - корпус рубильника;

Рубильники имеют две возможности повторного использования:

а) замена законцовок и небольшие доработки рабочего контура рубильника;

б) доводка рабочей поверхности рубильника путём применения дополнительных элементов, укрепляемых на корпусе рубильника.

Рубильники изготавливают из вторичного алюминия Д-16, АЛ-9 для исключения температурных погрешностей при сборке изделия. Для повышения износостойкости поверхности отверстий в законцовках в них устанавливают закалённые или цементированные стальные втулки. На рисунке 2.6 показаны рубильники различных типов.

Тип 1- рубильник, корпус которого непосредственно соприкасается с фиксируемой поверхностью агрегата. Этот тип менее рационален, потому что требует сложной механической обработки и доводки корпуса рубильника по контуру и форме фиксируемого сечения агрегата.

Тип 2 – рубильник, в котором точность формы по контуру и сечения достигается специальным карбинольным цементом, который заливается в промежуток между корпусом рубильника и телом макета поверхности агрегата.

Тип 3 – рубильник, собранный из стандартизованной заготовки корпуса и металлической накладки.

Тип 4 – рубильник с накладками, установленными по отдельным участкам обвода.

Тип 5 – рубильники с прямым накладным ножом

Тип 6 – рубильники со скошенным накладным ножом .

Тип 7 – прижимной рубильник с резиновой лентой.

Тип 8 – прижимной рубильник с отдельными резиновыми пальцами.

Последние два вида рубильников не могут обеспечить контроля точности формы и осуществляют только прижим обшивки собираемого агрегата.

Рисунок 2.6 Типы рубильников

Зажимные элементы сборочных приспособлений осуществляют фиксацию собираемых деталей или узлов, относительно сборочных баз. Для обеспечения необходимой точности зажимы дополняются каким – либо устройством, определяющим точное положение зажимаемой детали, например, ограничителем, упором, контрольной площадкой. Установленный по упору узел изделия или прижатая зажимом к контрольной площадке деталь должны оказаться жёстко закреплёнными в данном положении по заданным размерам и в соответствии с требуемой точностью. Основные требования, предъявляемые к зажимам – надёжное прижатие без повреждения конструкции, компактность, удобство и быстрота пользования. На рисунке 2.7 приведены типовые конструкции зажимов из стандартных деталей

Рисунок 2.7 – Типовые конструкции зажимов из стандартных деталей

1 - быстродействующий пружинный; 2 - винтовой; 3 - рычажно-винтовой;

4 - рычажный; 5 - винтовой двусторонний; 6 - винтовой лёгкого типа; 7 - рычажно-винтовой для одновременного зажатия в двух точках.

К вспомогательной оснастке сборочных приспособлений относятся элементы обслуживания и хранения – рабочие площадки, помосты, лестницы, стремянки и стеллажи, а также элементы энергоснабжения – электропровода и воздушные трубопроводы, по которым подаётся энергия для инструмента. Элементы обслуживания и хранения стандартизированы, что позволяет быстро их монтировать и демонтировать. Все элементы обслуживания и хранения должны обеспечивать удобство и безопасность сборочных работ и создавать условия для повышения производительности труда.