Литература

1. И. Волошин Обеспечение точности обводов клепаных агрегатов самолетов. Москва. Машиностроение. 1979г.

2. МУ 1.4.1811-87. «Методические указания. Распределение допусков на точность обводов по процессам изготовления обводообразующих деталей и сборки узлов и агрегатов» Москва. НИАТ. 1988г.

3. РТМ 1.4.1377-84. Руководящие технические материалы. Система увязки геометрических параметров и обеспечение взаимозаменяемости узлов и агрегатов летательных аппаратов. Москва. НИАТ. 1984г.

5. Обеспечение точности обводов и взаимозаменяемости клепаных агрегатов.

Отличительной чертой летательных аппаратов является особенность их геометрических форм, которые зависят от требований аэродинамики. Исходной базой при проектировании и изготовлении агрегата и планера в целом, является внешняя поверхность агрегатов. Точное выполнение аэродинамических форм агрегатов определяет получение одного из существенных параметров изделия. Разные методы сборки и обеспечения точности технологических процессов изготовления агрегатов клепаной конструкции, имеющих сложную (двойной и более высокого порядка) кривизну поверхности определяют возможность получения аэродинамических обводов с различными величинами точности, близкими к теоретическим (расчетным). Каждой скорости, грузоподъемности или другому параметру самолета соответствует своя наилучшая с аэродинамической точки зрения внешняя форма. Точность в машиностроении – это степень соответствия изготавливаемых изделий (деталей, узлов, машин) заранее установленным параметрам, задаваемых чертежом, техническими условиями и стандартами. На всех этапах изготовления деталей, сборки узлов и машин неизбежны погрешности, поэтому достижение абсолютной точности невозможно. Под точностью поверхности и аэродинамических обводов понимают степень приближения к расчетным, теоретическим данным. Обводы – это внешние очертания ЛА, планера самолета (вертолета) или его частей. Задаются они (обводы) теоретическим чертежом и с помощью плазово-шаблонного метода удается получить заданную геометрию агрегатов и соответствующие точности обводов. Отклонение формы заданного профиля (поверхности) определено, согласно ГОСТ 24642-81, как наибольшее из отклонений точек реального профиля (поверхности) от номинального профиля (поверхности), при этом не учитывается характер расположения других точек профиля (поверхности). По данной причине профили (поверхности) с различными рельефами могут иметь одинаковые значения отклонений формы. Таким образом, общемашиностроительное определение отклонений формы, приведенное в ГОСТ 24642-81, мало приемлемо для аэродинамических поверхностей. При производстве ЛА руководствуются материалами НИАТ:

МУ 1.4.1811-87

«Распределение допусков на точность обводов по процессам изготовления обводообразующих деталей и сборки узлов и агрегатов»;

ТР 1342-76

«Повышение точности увязки элементов обводообразующей оснастки»;

РТМ 1.4.1377-80

«Система увязки геометрических параметров и обеспечение взаимозаменяемости узлов и агрегатов летательных аппаратов».

Конструкция клепаных агрегатов в основном состоит из листовых и профильных деталей, для которых характерна малая жесткость и недостаточная точность изготовления. Главной задачей технологии сборки агрегатов такого типа является изготовление точных и жестких агрегатов из недостаточно жестких и менее точных входящих в них деталей. В число жестких и не жестких входят также детали, определяющие форму обводов агрегатов. К достаточно точным деталям следует отнести такие, которые после формообразования и последующей сборки агрегатов обеспечивают требуемую точность поверхности без дополнительной подгонки. Так как возможности теоретической, расчетно-чертежной взаимоувязки различных технологических процессов, влияющих на результаты точности сборки ограничены, то создаются специальные виды оборудования и средств увязки.

Они представляют собой группу физических носителей форм и размеров процессов изготовления деталей, получение конечных параметров геометрии в соответствии с техническими требованиями по точности обводов. Проектирование стапелей, приспособлений и других видов оснащения, которые должны обеспечивать требуемые размеры и форму агрегатов, основываются на специально разрабатываемых схемах увязки, отражающих основные условия взаимосвязи ответственных деталей и узлов. Большое значение имеет использование передовых достижений науки и техники при разработке технологических процессов, к которым относятся процессы, определяющие качественные характеристики ЛА и одновременно сокращающие или исключающие ручной труд (штамповки: взрывная, магнитная, электрогидравлическая, с высоким удельным давлением; мех обработка деталей на станках с ЧПУ; механизация и автоматизация сверления и клепки). Очень важно, чтобы технология обеспечивала, прежде всего, только требуемые условия конструкции. Например, при варианте сборки по СО (сборочным отверстиям) с использованием НО (направляющие отверстия) отпадает необходимость в приспособлениях и кондукторах. Рациональность производственных процессов определяется достигнутой взаимозаменяемостью конструктивно–технологических разъемов агрегатов, а взаимозаменяемость конструктивно–эксплуатационных разъемов агрегатов, создает условия ремонтопригодности, обеспечивая возможности быстрого, с низкой себестоимостью, восстановления поврежденных частей ЛА или их замены. Аэродинамика определяет формы агрегатов ЛА и предъявляет соответствующие требования к технологии их изготовления. Установлено, что значительная часть коэффициента сопротивления (С_х) и соответствующего падения аэродинамического качества (К) обусловлена различного рода отклонениями от заданного плавного контура поверхности. Волнистость поверхности, выступы, впадины, щели и шероховатости, превышающие допустимые величины, являются причиной понижения аэродинамического качества ЛА. Лобовое сопротивление зависит не только от аэродинамических параметров, характеризующих условия полета с заданной скоростью на данной высоте, но и от геометрических или конструктивно – технологических особенностей (форма крыла и узлов его механизации – закрылки, элероны, предкрылки и др.), а также качество состояния поверхности планера и несущих поверхностей. Шероховатость, возникающая от головок заклепок, винтов и болтов (на аэродинамической поверхности агрегата) сильно увеличивает ^*С_х крыла, фюзеляжа (особенно на поверхностях ЛА с большой скоростью полета).

^* С_х - коэффициент лобового сопротивления.

Основными причинами, вызывающими искажение формы оболочек (контур агрегата, панели), являются:

-отклонение геометрических размеров исходных и коробление листов обшивки при гибке;

- отклонения радиусов и формы шпангоутов, нервюр;

- остаточные деформации при сборке.

Устранение указанных причин достигается тщательной увязкой процессов изготовления деталей и сборки, дополнительным оснащением этих процессов специальной контрольной оснасткой.

Технические требования, сформулированные в ТУ (технические условия), направлены на обеспечение получения продукции, удовлетворяющей тактико – техническим характеристикам. Величины, определяющие качественные показатели, задаются с допускаемыми отклонениями или оговариваются как максимальные или минимальные. Проверка обводов проводится на агрегатах, до стыковки их между собой, контрольными шаблонами по определенным местам сечений нервюр (крыло) или шпангоутов (отсеки фюзеляжа).

Пример – в стыках поверхностей капота и гондолы двигателя допускается отклонение от плавного обвода в виде линии перелома величиной не более 3^х мм. (для группы ЛА со скоростью полета ≤ 400 км/час). В отличие от замеров контуров сечений контрольными шаблонами измерения обводов поперечных сечений агрегатов самолета с более высокой скоростью полета предусматриваются эквидистантными рубильниками (шаблонами) устанавливаемыми в сборочных стапелях на местах установки рабочих рубильников. В самолетостроении в отличие от общего машиностроения наиболее широко используют графическую форму отображения размерной информации. Основным размероносителем графической увязки аэродинамических обводов, геометрии и размеров агрегатов служат плазы – теоретические и конструктивные.

Плазом называется поверхность, специально подготовленная для вычерчивания на ней в натуральную величину теоретических контуров или конструкции агрегатов самолета (вертолета).

Теоретическим называется плаз, на котором нанесены координатные и конструктивные оси, а также выполнен теоретический чертеж данного агрегата или узла самолета (вертолета). Теоретический плаз служит для увязки теоретических контуров агрегатов и мест их стыковки, для изготовления и проверки шаблонов.

Благодаря плазово – шаблонному методу открылась широкая возможность параллельного и независимого ведения технологических процессов изготовления деталей и сборки.

Конструктивным называется плаз, на котором нанесены координатные, конструктивные оси, теоретический контур узла и произведена конструктивная увязка узла или детали и служит для геометрической и конструктивной увязки всех входящих в узел деталей. Графические построения обладают определенными преимуществами по сравнению со всеми другими видами информации. Полученная информация переносится на жесткие носители размеров, начиная от шаблонов до технологической оснастки, которая является физическим носителем размеров и форм; оснастка второго порядка является носителем размеров и формы для изготовления и контроля производственной оснастки. Макет поверхности представляет собой выполненную в натуральную величину узла или агрегата трехмерную конструкцию, которая определяет все наружные, внутренние поверхности деталей узла (теоретический контур). Взаимозаменяемость элементов конструкции самолета (вертолета) обычно включает следующие требования:

- идентичность размеров и формы;

- возможность сборки, т.е. соединения элементов конструкций самолета, без дополнительной обработки;

- идентичность по ряду таких физических параметров, как вес, центровка, прочность и жесткость;

- идентичность выполняемых функций.

В самолето - вертолетостроении для обеспечения взаимозаменяемости, применяют, как правило, зависимое изготовление деталей, узлов и агрегатов. Согласование форм и размеров деталей, узлов и агрегатов производится при помощи плоских и пространственных носителей форм и размеров агрегатов и их стыков. Жесткими носителями в этом случае являются плазы, шаблоны, эталоны поверхности, мастер – плиты и макеты стыков. Размеры с жестких носителей переносятся на рабочую технологическую оснастку. Соответственно применяют две системы обеспечения взаимозаменяемости:

1. взаимозаменяемость при независимом изготовлении агрегатов и элементов разъемов и стыков.

2. взаимозаменяемость при зависимом изготовлении агрегатов и элементов разъемов и стыков.

К первой группе относятся:

- метод увязки при применении стандартных посадок и универсальных средств измерения.

Преимущества:

возможность изготовления деталей и технологической оснастки независимо друг от друга, с выполнением расчета допусков на размеры элементов узла, разъема и стыка;

применение для измерения и контроля размеров агрегатов универсальных измерительных средств и приборов;

использование в процессе производства универсальных станков и приспособлений.

• метод увязки расположения отверстий в стыковых узлах при применении кондукторов, шаблонов, на станках с ЧПУ.

В связи с внедрением новых математических методов проектирования поверхностей изделия и созданием новых компьютерных систем программирования на предприятии применяется система UNIGRAPHICS (в отдельных случаях AUTOCAD), позволяющая локально создавать поверхности отдельных узлов изделий Ми 28Н и Ми 24 (в процессе их модификации).

Программой взаимодействия ОКБ им. М.Л. Миля и ОАО «Роствертол», математическая модель поверхности новых типов вертолетов будет создаваться в системе UNIGRAPHICS на стадии проектирования, с последующей передачей математической модели на серийное предприятие. Указанный метод позволяет на экране монитора получать графику конструктивных элементов проектируемого изделия, максимально совмещая изображение различных конструктивных систем расположенных в данном сечении. Внедрение системы UNIGRAPHICS в полном объеме требует наличия на предприятиях высококвалифицированных специалистов по созданию математических моделей сложных контуров планера и систем вертолета.

• метод проектирования сложных поверхностей методом математического моделирования.

Контуры поверхностей находящихся на производстве изделий – вертолетов Ми 26 и Ми 28Н выполнены методом кривых 2^го порядка. Метод является весьма распространенным в автомобиле – и судостроении. Этот метод позволяет при наименьших затратах, по сравнению с другими, обеспечить выполнение графических работ на пленке FOLARECS – HS (листовой пластик толщиной 0,2…0,25мм) с помощью графопостроителей типа ARISTO (размеры столов 1800×3000мм и 1800×4000мм) в автоматическом режиме; толщина контурных линий 0,1…0,2мм; достигаемая точность положения наносимой линии ±0,1мм от теоретической. После нанесения графики на пленку – астролон является базовым носителем контуров, пригодным для последующего изготовления различных шаблонов. На ОАО «Роствертол» дополнительно существуют системы программного обеспечения в проектных работах:

AUTOCAD – 2002 – технологические планировки;

КОМПАС – 3Д – проектирование штампов, прессформ и станочных приспособлений;

CATIA – 6,0 – для крупных моделей .

Применение одновременно указанных программных систем у разработчика и на серийном предприятии позволяет обеспечить:

- необходимую точность сборки

- избежать промежуточных погрешностей

-значительно сократить сроки выполнения плазовых работ и в целом своевременно обеспечить фронт работ для подготовки производства нового изделия.

Ко второй группе относятся:

- метод зависимого изготовления узлов разъемов и стыков агрегатов;

- метод применения эталонно-шаблонной оснастки;

- метод применения координатных стендов и методики проектирования;

- метод монтажа технологической оснастки с применением оптических приборов.

В ряде случаев для обеспечения взаимозаменяемости разъемов и стыков агрегатов могут применяться дополнительные средства – жесткие носители элементов разъемов и стыков.

К группе эталонно – шаблонной оснастки и жестких носителей разъемов и стыков относятся шаблон или калибр стыка, позволяющие форму и размеры переносить непосредственно с одного жесткого носителя на другой и затем на оснастку; при этом носители могут быть связаны и не связаны с обводами агрегатов.

Применение монтажного эталона при монтаже сборочного приспособления позволяет одновременно получить взаимную координации стыковых узлов в плоскости стыка и положение их относительно поверхности обводов агрегата за одну установку монтажного эталона в сборочном приспособлении. Увязка разъемов и стыков при помощи эталонно – шаблонной оснастки имеет следующие преимущества:

- высокая степень взаимозаменяемости разъемов и стыков агрегатов;

-низкая стоимость технологической оснастки при малых габаритах агрегатов;

- упрощение системы кооперирования в производстве самолетов.

Однако имеются и недостатки:

- увеличение срока подготовки производства при запуске в серию нового ЛА из-за длительности изготовления жестких носителей;

- высокая стоимость эталонов для разъемов и стыков агрегатов больших габаритов;

- необходимость в спец. оснастке (контр макеты для хранения жестких носителей).

К преимуществам метода взаимозаменяемости и увязки технологической оснастки при помощи координатных стендов следует отнести:

- универсальность координатных стендов и независимость их от типов и размеров агрегатов;

- малые сроки подготовки производства;

- отсутствие дорогостоящих и громоздких эталонов собираемых агрегатов.

К недостаткам этого метода по сравнению с методом при помощи эталонно – шаблонной оснастки является большое число этапов переноса размеров от первоисточников увязки до стыка на собранном агрегате. Для монтажа сборочной технологической оснастки с помощью оптических приборов не требуется дорогостоящих и громоздких приспособлений и оборудования. Приспособления, собранные при помощи оптических приборов, обеспечивают требуемую точность установки калибров стыка и высокую степень взаимозаменяемости агрегатов по разъемам и стыкам. Подробно методика расчета размерных цепей, полей допусков, построение схем увязки размеров, технологические рекомендации по обработке на станках с ЧПУ, методика и средства обеспечения взаимозаменяемости для различных способов увязки изложены в книге: автор В. Григорьев «Взаимозаменяемость агрегатов в самолетостроении» 1969г.

Примеры технологических схем увязки и последовательности изготовления оснастки, эскизы калибров приведены на рис. 1 и 2.

Необходимо так же отметить, что для выполнения увязки оснастки при запуске нового изделия, ОГТ (бюро взаимозаменяемости) разрабатывает каталог схем увязки. При планировании работ по изготовлению оснастки в «нулевую» очередь включают именно эту оснастку, взятую из указанного каталога.