РЕФЕРАТ

Пояснительная записка 96 с., 21 источников, 8 рисунков.

Ключевые слова: интегральные конструкции, композиционные материалы, технология, трудоёмкость, эффективность, оснастка, каркас.

Объект разработки – технология и приспособление для выкладки каркаса руля высоты.

Цель работы – совершенствование технологии и технологического оснащения изготовления каркаса руля высоты, достижение экономической эффективности изготовления оснастки и технологии изготовления, повышение объёмов производства.

Метод и аппаратура исследования – аналитический метод.

Полученные результаты и их новизна – в результате выполнения дипломного проекта разработана технология изготовления интегральной конструкции, каркаса руля высоты, из композиционного материала. Технология отличается от базовой процессом раскроя препрега на лазерном станке с ЧПУ, увеличение скорости нагрева изделия в автоклаве. Спроектирована оснастка из материала Ст3. Детали для оснастки изготавливаются на фрезерном станке с ЧПУ.

Рекомендации по внедрению – технология рекомендуется использовать для серийного производства аналогичных деталей.

Экономическая эффективность – годовой экономический эффект от совершенствования технологии изготовления при серийном производстве составляет порядка 1,2 млн. рублей. В свою очередь снижение стоимости изготовления оснастки составляет около 10 %, а стоимость изготовления изделия уменьшается примерно на 25 %. Срок окупаемости проекта 2 года.

Содержание

Задание на выпускную квалификационную работу 2

Реферат 4

Введение 7

1 Конструктивно технологический анализ интегральных конструкций 9

1.1 Требования, предъявляемые к интегральным конструкциям 11

1.2 Технологический классификатор 16

2 Анализ технологического процесса и оснащения изготовления каркаса

руля высоты 21

3 Разработка технологии изготовления каркаса руля высоты 35 3.1 Технические условия на технологию изготовления 35 3.2 Базирование заготовки каркаса руля высоты 37

3.3 Расчёт точности 39

3.4 Технологический процесс изготовления каркаса руля высоты 40

4 Проектирование технологической оснастки 48 4.1 Технические условия на проектирование приспособления для

выклейки 48 4.2 Схема приспособления 49 4.3 Тепловой расчёт 50 4.4 Изготовление приспособления 51 4.5 Описание приспособления 52 5 Безопасность и экологичность 54 5.1 Анализ условий труда 54

5.2 Меры защиты от опасных и вредных факторов 58 5.3 Расчёт и проектирование общеобменной вентиляции 58 5.4 Экологичность технологии изготовления интегральных конструкций 60

5.5 Пожарная безопасность 62

6 Организационно экономическая часть 64

6.1 Организация и планирование разработки оснастки 64

6.2 Расчёт сметной стоимости проекта 67

6.3 Расчёт инвестиционных вложений в проект 69

6.4 Расчёт сметной стоимости оснастки 69

6.4.1 Расчёт сметной стоимости базовой оснастки 79

6.4.2 Расчёт сметной стоимости предлагаемой оснастки 71

6.5 Расчёт технологической себестоимости изготовления каркаса руля

высоты 78

6.5.1 Расчёт базовой технологии изготовления каркаса руля высоты 78

6.5.2 Расчёт предлагаемой технологии изготовления каркаса руля

высоты 83 6.6 Расчёт показателей экономической эффективности проекта 90

Заключение 93

Список источников 95

Введение

Темой дипломного проекта является «Технология и технологическое оснащение интегральных конструкций из композиционных материалов». Актуальность данной работы заключается в том, чтобы изготавливать изделия необходимого качества по минимальной стоимости и несёт в себе как научный, так и практический (производственный) эффект. Несмотря на то, что данным вопросом занимаются на протяжении десятилетий, существуют проблемы. В связи с вышесказанным необходимо заниматься данным вопросом по совершенствованию технологии изготовления интегральных конструкций.

Объектом разработки является технология и приспособление для выкладки каркаса руля высоты.

Целью данного дипломного проекта является совершенствования технологии и технологического оснащения интегральных конструкций, а именно каркаса руля высоты, достижение экономической эффективности изготовления оснастки и технологии изготовления, а также повышение объёмов производства.

Методом исследования является анализ и детальное изучение применяемого приспособления, применяемой технологии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

– провести конструктивно технологический анализ интегральных конструкций, определив необходимость совершенствования;

– провести анализ технологического процесса, изготовления каркаса руля высоты;

– разработать технологию изготовления каркаса руля высоты;

– спроектировать технологическую оснастку для выкладки;

­­– провести анализ условий труда, оценить безопасность и экологичность проекта;

– рассчитать стоимость базовой и предлагаемой оснастки;

– рассчитать себестоимость изготовления каркаса руля высоты;

– произвести расчёт экономической эффективности.

Перед началом выполнения работы были выдвинуты два предположения: стоимость изготовления предлагаемой оснастки ниже стоимости используемой оснастки, увеличение массы приспособления для выкладки и невозможность транспортировки.

Новизна работы заключается в разработке технологии изготовления интегральной конструкции, каркаса руля высоты, из композиционного материала. Также будет спроектирована оснастка из другого материала для изготовления интегральной конструкции каркаса руля высоты.

1 Конструктивно технологический анализ интегральных конструкций

Интегральная конструкция из полимерных композиционных материалов представляет собой конструкцию, которая формируется (собирается) из неотверждённых или частично отверждённых компонентов с возможностью присоединения к ним так же и отверждённых элементов и последующим совместным формованием всей конструкции за один технологический цикл. Процесс формования за один технологический цикл нескольких заранее полученных элементов, например, прессованием, намоткой или выкладкой, как правило, неотверждённых или частично отверждённых в едином конструкционном узле с последующим совместным отверждением под давлением, можно назвать интегральным [1]. Технологическая оснастка многокомпонентна и сложна.

Использование принципа интегральности при создании конструкций из ПКМ в общем случае повышает несущую способность конструкции, снижает себестоимость и сокращает технологический цикл изготовления. При создании конструкций интегрального типа этапы проектирования, разработки технологии, изготовления и конструирования многокомпонентной технологической оснастки слиты воедино. Конструкция и материалы технологической оснастки непосредственно влияют на качество и стоимость изготовленных в ней деталей из композиционных материалов. Поэтому недостаточно тщательно разработанные процесс и оснастка могут привести к низкой прочности соединений элементов конструкций, расположенных под прямым углом (обшивка – лонжерон, обшивка – нервюра, пояс лонжерона – стенка), из – за недостаточной прочности ПКМ на сдвиг и отрыв, технологических дефектов и концентраторов напряжений в местах соединений.

Примером интегральной конструкции является каркас руля высоты, выполненный из углеродной ткани УТ – 900 [2]. Руль высоты ближнемагистрального самолёта представляет собой интегральную конструкцию из композиционных материалов и входит в состав горизонтального оперения. Схема расположения рулей высоты представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема расположения рулей высоты

Каркас руля высоты состоит из верхней и нижней обшивки, а также стенок нервюр, которые располагаются на определённом расстоянии, узлов навески руля высоты и других элементов конструкции. Схема каркаса руля высота представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема каркаса руля высоты

1.1 Требования, предъявляемые к интегральным конструкциям

Процессы изготовления интегральных конструкций должны производиться в отдельных специализированных помещениях, с обеспечением всех требований технологии, техники безопасности, пожарной безопасности, культуры производства и качества работ, в соответствии с действующей на заводе – изготовителе НД, КД и ТД.

Оснастка, поступающая на участок выкладки из цехов изготовления оснастки или с участка подготовки оснастки, должна завозиться на специальных тележках (автотранспорт на участок не допускается). Предварительно перед въездом в корпус колёса тележки должны быть очищены от грязи и органических веществ (масла и т.п.).

Форма и качество поверхности деталей и агрегатов после лакокрасочного покрытия должны соответствовать техническим требованиям (Ra не более 0,8 при базовой длине 2,5 мм).

Поверхности интегральных конструкций выходят на теоретический контур, поэтому они должны быть ровными, гладкими, без сколов и вмятин.

Конструкции должны удовлетворять заявленным требованиям прочности.

Масса изделий должна соответствовать массе, согласно чертежу, при этом отклонения не должны превышать установленных норм.

Конструкция и материал оснастки для изготовления интегральных конструкций должны обеспечивать многократное формование при температуре до 200 ⁰С.

Коэффициент теплового расширения формы должен быть близок к коэффициенту теплового расширения формуемой детали.

Все отклонения от требований КД и ТИ должны быть оформлены документами в установленном порядке.

В ходе изготовления интегральных конструкций используются материалы [3] для ближнемагистрального самолёта, показанные в таблице 1.

Таблица 1 – Основные материалы для ближнемагистрального самолёта

Наименование материала	Наименование нормативного документа	Назначение
Лента углеродная ЭЛУР – ПА	ГОСТ 28006 – 88	Армирующий наполнитель согласно КД
Лента углеродная УОЛ – 300 – 1А	ТУ 1916 – 167 – 05763346 – 96	Армирующий наполнитель согласно КД
Лента углеродная УОЛ – 300 – 2А	ТУ 1916 – 167 – 05763346 – 96	Армирующий наполнитель согласно КД
Стеклоткань Т – 10 – 80 Т–10 – 14	ГОСТ 19170 – 2001	Армирующий наполнитель согласно КД
Стеклоткань ЭЗ – 100 – (90)	ГОСТ 19907 – 83	Армирующий наполнитель, подложка для изготовления синпрега МСТ – С
Компаунд КДА	ТУ 6 – 05 –1380 – 76	Компонент связующего ЭДТ – 69Н
Смола эпоксидная ЭТФ	ТУ 6 – 05 – 1885 – 80	Компонент связующего ЭДТ – 69Н
Смола бромэпоксидная УП – 631 У	ТУ 6 – 05 – 1689 – 79	Компонент связующего ЭДТ – 69Н
Отвердитель № 9	ТУ 6 – 14 – 22 – 159 – 83	Компонент связующего ЭДТ – 69Н
Спирт этиловый ректифицированный	ГОСТ 18300 – 87	Растворитель (компонент) связующего ЭДТ – 69Н
Ацетон	ГОСТ 2603 – 79	Растворитель (компонент) связующего ЭДТ – 69Н

Продолжение таблицы 1

Наименование материала		Наименование нормативного документа		Назначение
Микросферы стеклянные полые марки МС – А9 группа А – 1		ТУ 6 – 48 – 108 – 94		Компонент для изготовления синпрега МСТ – С
Плёнка клеевая ВК – 41		ТУ 6 – 41 – 1499 – 89		Устранение дефектов на деталях из синпрега
Сетка молниезащитная СМ – 0, 08, СМ – 0,12		ТУ У28.7 – 05416930 – 002 – 2002		Слой металлизации
Ткань углеродная УТ – 900		ТУ 1916 – 167 – 05763346 – 95		Армирующий наполнитель согласно КД
Нити углеродные УКН – П		ТУ 1916 – 167 – 05763346 – 96		Армирующий наполнитель согласно КД
Ткань техническая СВМ арт. 56313 «Н»		ТУ 17 ВНИПХВ – 350 – 88		Армирующий наполнитель согласно КД
Плёнка SynSkin HC.9837.1.030.PSF OST	Производство фирмы «Loctite Aerospase»		Выравнивающая плёнка для внешней поверхности агрегатов

Для магистрального самолёта основными материалами являются, представленные в таблице 2.

Таблица 2 – Основные материалы для магистрального самолёта

Наименование	Нормативная документация	Назначение
Препрег углепластика КМУ – 11ТР марки А	ТУ 1 – 595 – 11 – 573	Для изготовления деталей конструкционного назначения
Связующее ЭДТ – 69Н	ТУ 1 – 595 – 12 – 584	Для пропиткиуглеродных нитей УКНП – П/5000 – А
Нити углеродные УКН – П/5000 – А	ТУ 1916 – 169 – 05763346	Для заполнения зазоров между стенками
Полотно молниезащитное из медной микропроволки марки ПМ – 0,08	ТУ У 28.7 – 24377962 – 005	Защита конструкций из ПКМ от воздействия молнии
Нить стеклянная ЕС6 – 14 х 2 Z 100	ГОСТ 8325	Фиксация слоёв при выкладке
Аэросил А – 300	ГОСТ 14922	Наполнение связующего ЭДТ – 69Н
Выравнивающая композиционная плёнка RRJ – 481 – 171 RRJ – 481 – 220	RRJ0000 – RE – 314 – 481	Для заделки поверхностных микротрещин, повышает качество покраски поверхности, совместима с молниезащитнымии сетками и препрегами на основе эпоксидных связующих

Ведётся активное внедрение интегральных конструкций. По результатам многолетних исследований полимерных композиционных материалов выявились достоинства и недостатки таких конструкций. В виду снижения массы летательных аппаратов стали применяться интегральные конструкции каркасов по причине отсутствия механического крепежа, что является большим достоинством. По результатам исследований в НИИ было выявлено снижение массы интегральной конструкции на 25 % по сравнению с другими способами получения таких же деталей [2]. Наряду с достоинствами, существуют недостатки, связанные с дефектами в результате воздействия оснастки и ПКМ, большая трудоёмкость.