Глава 3. Прогрессивные методы сборки самолета

- максимальное использование ЭВМ, чертежных автоматов, станков с ЧПУ для изготовления основной номенклатуры плазово-шаблонной оснастки, влияющей на точность воспроизведения форм и размеров и сокращающей количество переходов от чертежа до готовой детали. Единым носителем геометрической информации являются: ММ сбор­ки, содержащая весь объем необходимых и достаточных данных о теорети­ческой поверхности агрегата; информационная модель пространственного или плоского конструктивного узла; графическая модель плоского конс­труктивного узла, представленная в виде плаза. Использование единых моделей резко сокращает количество неувязок и рассогласований форм и размеров деталей и узлов на ранних стадиях подготовки производства.

Применение РПМ предусматривает группирование деталей агрега­та по способам и средствам образования, согласования и переноса форм и размеров - расчетного (группа А) и плазового (группа Б) и организацию технологических процессов по последовательно-парал­лельной схеме формообразования (рис. 3.33). Особенно эффективен РПМ для производств, связанных с большим количеством сложной обводообразующей оснастки.

Сочетание расчетно-плазового метода с современными оптически­ми и лазерными системами позволяют значительно сократить затраты на изготовление и увязку эталонной и сборочной оснастки (рис. 3.34).

Расчет точности увязки геометрических параметров технологической оснастки, деталей и сборочных единиц планера

В практике производства самолетов имеет большое значение проблема обеспечения заданной точности. Обеспечение точности изготовления де­талей, сборки отдельных СЕ и в целом самолета направлено на удовлет­ворение тактико-технических требований, увеличение долговечности и надежности, обеспечение взаимозаменяемости СЧ планера самолета.

Под точностью изделия понимают степень соответствия параметров изготовленного изделия тем, что заданы в конструкторских чертежах и технических условиях. Геометрическая точность в этом случае рас­сматривается как степень отклонения геометрических параметров де­талей и СЕ планера, элементов технологической оснастки от номи­нальных значений (проектных характеристик).

Обеспечение точности геометрических размеров и форм самолетов и их отдельных частей достигается в производстве выполнением раз­личных многовариантных технологических процессов. При этом мо­жет оказаться, что равноценная точность может быть обеспечена не­сколькими вариантами технологических процессов, используемых для изготовления СЕ планера самолета. В этом случае следует отдать пред­почтение тому технологическому процессу, который требует мини­мальных затрат для осуществления.

Различные варианты технологических процессов накладывают свои специфические особенности на характер достижения точности гото­вых изделий. Специфика переноса размеров и форм исходного источ­ника (чертежа, ЧЭ, плаза, ЭМ и др.) на готовое изделие оказывает вли­яние на методику расчетов параметров точности изготовления самолетов, отличающуюся от общепринятой в машиностроении мето­дики. Существенное влияние на методику расчетов точности в авиа­строении оказывают следующие факторы.

1. В самолетостроении широко используют способы производства, пос­троенные на принципе связанного образования форм и размеров изделий и на применении специальных жестких носителей форм и размеров (шаб­лонов, эталонов, макетных элементов, калибров и др.). Принцип связан­ного образования форм и размеров характеризуется использованием ме­тода многократного повторения одного и того же размера или формы путем перенесения первоисточника увязки на технологическую оснастку и СЧ планера. Это приводит к необходимости учета производственных погрешностей, которые могут быть допущены на всех промежуточных этапах дублирования размеров и форм изделия. В общем машинострое­нии размеры, регламентированные в чертежах системой допусков и поса­док, получают как результат непосредственного изготовления изделий по чертежу на определенном виде технологической оснастки или оборудова­нии. При этом контроль геометрических размеров производят стандарт­ными измерительными средствами или предельными калибрами.

2. В окончательном формировании параметров качества готовых из­делий существенную роль играют зазоры и натяги при сопряжении де­талей и подсборок в процессе сборки, появление которых в конструкци­ях является следствием многократного переноса размеров и накопления ошибок на всех этапах технологического процесса, обеспечивающего за­данные размеры в местах сопряжений. Без учета образования зазоров и натягов невозможно определить точность сборки изделия.

Выполнение допусков, заданных в проекте (называемых первичны­ми допусками), на размеры и формы планера самолета и его СЧ осно­вывается на установлении и выполнении в производстве допусков, оп­ределяющих необходимую точность всех промежуточных носителей форм и размеров и каждой операции технологического процесса изго­товления изделия (эти допуски именуют вторичными).

Для того чтобы произвести теоретические расчеты параметров точ­ности изделий, необходимо располагать определенными исходными данными, главными из которых будут сведения о геометрических ха­рактеристиках (номинальных размерах и формах) изделия и пределах их возможного отклонения от номинальных размеров. Величина от­клонения от номинальных размеров характеризует точность готового изделия.

В производстве самолетов различают точность изготовления, а также точность увязки элементов конструкции изделия. К точности изготовления и точности увязки предъявляют неодинаковые требо­вания. Это вытекает из следующих соображений. Точность изготов­ления определяется отклонениями действительных размеров эле­ментов конструкции от их номинальных значений. Величины отклонений размеров и форм по отдельным сечениям контуров изде­лия имеют, как правило, плавный характер изменения. В силу этого такие отклонения не оказывают существенного влияния на функцио­нальные характеристики изделия. Поэтому такие отклонения вполне допустимы. В то же время отклонения скачкообразного характера, свойственные точности увязки, могут оказаться недопустимыми, так как они отрицательно сказываются на качестве сопряжений, что ве­дет к потере прочности и нарушению аэродинамической гладкости и функциональных характеристик изделий. Поэтому требования к точ­ности увязки размеров и форм выше тех, что предъявляются к точ­ности изготовления.

Сборочный процесс является завершающим этапом производства самолетных конструкций. Вне зависимости от принятых методов сбор­ки точность производства обуславливается следующим:

• заданные размеры и форма обводов самолета должны соответство­ вать техническим условиям для получения проектных летно-такти- ческих характеристик;

• должны быть обеспечены размеры, удовлетворяющие заданной про­ чности конструкции;

• должен быть обеспечен определенный уровень эксплуатационной и производственной взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов планера самолета.

Обеспечение указанных условий достигается точностью выполнения:

• размеров и форм наружной поверхности каждого агрегата в соот­ ветствии с заданным теоретическим контуром;

• сопряжений отдельных конструкций между собой по контурам, сты­ ковым узлам, разъемам коммуникаций и точностью сопряжения де­ талей в процессе сборки (взаимособираемость);

• размеров по перемычкам и зазорам в местах соединений деталей и СЕ.

Предъявляемые требования к точности изготовления и точности увязки должны обеспечивать заданное качество, но они не должны быть завышенными, так как в этом случае не обеспечивается выполне­ние требований экономичности производства. Установление опти­мальных соотношений между этими противоречивыми требованиями к производству самолетов может быть найдено из анализа и оценки основных факторов, оказывающих, с одной стороны, влияние на вы­полнение конечной точности изделия, а с другой - на затраты в произ­водстве и эксплуатации.

Геометрические свойства деталей и СЕ определяются:

• формой поверхностей и линий (осей, профилей сечения поверхнос­ ти, контуров на поверхности);

• расположением поверхностей, линий и точек (в том числе парал­ лельностью, перпендикулярностью, наклоном, соосностью, симмет­ ричностью);

• размерами линейными и угловыми (числовыми значениями, опреде­ ляющими форму и расположение поверхностей, линий и точек в единицах измерения, принятых в системе СИ).

Точность геометрических параметров деталей и СЕ характеризуется соотношением действительных и задаваемых КД величин следующих отклонений:

• шероховатости;

• волнистости;

• уступов;

• зазоров;

• местного выступания (западания) поверхности СЕ, образующегося вследствие выполнения соединения;

• отклонения (линейного или углового) действительного положения контура от его теоретического положения;

• отклонения сечения;

• отклонения линейного размера;

• отклонения шва, стыка от прямой линии, плоскости. Требования к величинам уступов, зазоров, отклонений действительного

положения контура от теоретического для агрегатов планера устанавлива­ют «Технические условия на аэродинамические предельные отклонения, форму и качество внешней поверхности самолетов». Эти требования, предъявляемые к планеру самолета RRJ, приведены ранее в этой главе.

По требованиям к точности геометрических параметров поверх­ность планера самолетов делится на две зоны, границы которых опре­делены по каждому агрегату в ТУ. Для пассажирских дозвуковых са­молетов величины отклонений действительного положения контура от теоретического не должны превышать ±2 мм - для фюзеляжа, пило­нов и мотогондол, ±1 мм - для крыла, киля и стабилизатора.

Расчет точности геометрических параметров СЕ, собираемых по от­верстиям, производится с использованием теории размерных цепей в соответствии:

• с имеющейся методикой расчета размерных цепей (решение прямой и обратной задач);

• с выбранным методом сборки по отверстиям;

• со схемой сборки СЕ;

• с выбранным методом увязки геометрических параметров и обеспе­ чения взаимозаменяемости деталей и СЕ;

• с конструкцией сборочной оснастки.

Для расчета точности геометрических параметров СЕ, собираемых по отверстиям, решаются прямая и обратная задачи.

Расчет точности увязки

1. В случае решения прямой задачи определяются требуемые (до­ пустимые) значения номинальных размеров, допусков, координат се­ редин полей допусков и предельных отклонений всех составляющих звеньев, исходя из установленных ТУ требований к геометрической точности замыкающего звена.

Проведение расчетов имеет целью обосновать выбор метода сборки по отверстиям и определить требования к точности изготовления де­талей и подсборок из условия обеспечения точности СЕ.

2. В случае решения обратной задачи производится расчет геомет­ рической точности замыкающего звена, исходя из заданных значений номинальных размеров, допусков, координат середин полей допусков, предельных отклонений составляющих звеньев.

По результатам расчетов проверяется возможность использования метода сборки СЕ по отверстиям, а в случае назначения метода сборки по отверстиям - правильность выбора метода увязки, последователь­ности сборки, схемы базирования, конструкции сборочной оснастки.

При сборке СЕ планера применяются следующие условия достиже­ния требуемой точности геометрических параметров: условие полной взаимозаменяемости и условие неполной взаимозаменяемости.

Расчет размерных цепей производится с использованием следую­щих методик:

а) методики максимума-минимума, учитывающей только предель­ ные отклонения составляющих звеньев - при условии полной взаимо­ заменяемости;

б) вероятностной методики, учитывающей явление рассеяния и ве­ роятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев размерной цепи - при условии неполной взаимозаменяемости.

Для расчетов точности с использованием условий полной и непол­ной взаимозаменяемости применяются следующие варианты назначе­ния допусков составляющих звеньев:

а) одинаковые (равные) допуски - допуск замыкающего звена равномер­ но распределяется между составляющими звеньями размерной цепи;

б) одинаковые (равные) квалитеты точности - на все составляющие звенья размерной цепи назначаются допуски одного квалитета;

в) селективные допуски (вариант попыток или пробных решений) - допуски на входящие звенья назначаются на основании практического опыта и исходя из конструктивных и технологических факторов.

Расчет точности геометрических параметров СЕ, собираемых по от­верстиям, выполняется специалистами предприятия-разработчика на этапе разработки директивных технологических материалов (ДТМ) на серийное производство соответствующих СЕ.

Классификация погрешностей, влияющих на точность сборки по отверстиям

Погрешности, накапливаемые при переносе размеров и форм с перво­источника на готовую деталь, узел, отсек, агрегат, зависят от техноло­гических процессов и средств изготовления, используемых в конкрет­ных производственных условиях. Метод сборки вносит существенные коррективы в образование погрешностей при сборке изделий, однако не во все их виды. В связи с этим имеет смысл произвести классифика­цию погрешностей для выявления степени влияния на их величину метода сборки, метода увязки и условий производства.

Первым этапом классификации является составление перечня пог­решностей, влияющих на точность сборки по отверстиям, с целью вы­явления и систематизации погрешностей, которые влияют на точность геометрических параметров СЕ и которые следует учитывать при рас­четах (табл. 3.8).

Методика расчета точности геометрических параметров типовых СЕ, собираемых по отверстиям

Здесь рассмотрены методики расчета величин уступов, зазоров, откло­нений действительного положения контура от теоретического для ти­повых СЕ соответствующих классификационных групп с учетом клас­сификации и схем образования погрешностей, приведенных выше.

Схема образования отклонения действительного положения контура от теоретического для СЕ, не выходящей на обвод самолета (классифи­кационные группы I и II), при сборке по СО представлена на рис. 3.35.