Технические характеристики модуля.

1. Габариты собираемых изделий - 4000x2000 мм;

2. Форма собираемых изделий - плоские, одинарной и двойной кривизны;

3. Максимальный вес собираемых изделий 300 кг.;

4. Производительность 4-6 закл/мин.;

5. Режимы работы - ручное, программное, смешанное габаритные размеры модуля - 5000x2000x2800 мм.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие средства механизации используются при образовании отверстий под заклепочные соединения?

2. Какой принцип работы сверлильно-зенковального агрегата?

3. Какие преимущества и недостатки имеет электромагнитная клепка перед прессовой?

4. Каковы области применения гидрорычажных переносных клепальных прессов?

5. Каков принцип работы пневмогидравлического пресса для расклепывания заклепок?

6. Каковы основные функции поддерживающее выравнивающего устройства к клепальному прессу?

7. Каковы основные контролируемые параметры заклепочного соединения?

ЛЕКЦИЯ 31. Автоматическая клепка – технологические процессы, оборудование, проблемы и перспективы развития.

Опыт внедрения клепальных автоматов подтверждает, что они эффективно эксплуатируются на предприятиях, оснащенных совершенными позиционирующими и ориентирующими устройствами, где созданы участки, объединяющие данный вид оборудования.

Технологический процесс внестапельной сборки с использованием сверлильно-клепальных автоматов построен таким образом, а его технологическое оснащение системы управления и активного контроля так обеспечивают заданные режимы сборки, что исключается необходимость в промежуточной разборке и сборке объекта производства.

На рис. 31.1 представлены существующие схемы технологических процессов образования заклепочных соединений на автоматизированном сверлильно-клепальном оборудовании.

Отличительными особенностями процесса автоматизированной клепки являются: постоянное сжатие соединяемых элементов пакета 1 с помощью втулки верхнего прижима 2 и нижнего прижимного элемента 3 в процессе выполнения всех технологических операций; образование отверстия и гнезда под потайную головку заклепки комбинированным инструментом в виде сверла-зенковки 4; идентичность выполнения всех размерных параметров соединения за счет стабильности работы элементов автоматики по операциям технологического процесса.

При автоматизированной клепке обычными заклепками типа ЗУ (рис. 31.1, а) для образования точки соединения необходимо выполнить семь операций: сжатие пакета, сверление отверстия и обработка гнезда под закладную головку, нанесение грунта или герметика на обработанную поверхность, вставка заклепки, расклепывание (образование замыкающей головки заклепки), зачистка выступающей части закладной головки, отвод прижимов.

На рис. 31.1, б показано выполнение соединений в автоматическом цикле заклепками с компенсатором 5, отличающихся от обычных заклепок наличием на торцевой поверхности головки компенсатора.

Замыкающая головка заклепки образуется за счет придания ей формы, соответствующей форме рабочей поверхности клепального пуансона 7, имеющего фасонную лунку. Для заклепок с выступающей закладной головкой поддерживающий клепальный инструмент 6 также имеет углубление, отвечающее форме закладной головки.

Процесс образования соединений стержневыми заклепками (рис. 31.1, в) заключается в создании неразъемного соединения специальным видом заклепочного соединения – цилиндрическим стержнем 5 (заклепки типа ЗУС, ЗПС и СКН).

В целях получения максимального эффекта ко всем операциям технологического процесса образования соединения предъявляются повышенные требования, связанные, в основном, с получением необходимой шероховатости и точности геометрических параметров гнезда и отверстия, а также с обеспечением необходимых механических свойств материала заклепки, его внешнего вида, состояния поверхности и т.п.

Форма зенкованного гнезда для потайного вида соединения стержневыми заклепками выполняется в виде двойного конуса и подлежит тщательному контролю.

Рис. 31.1. Схемы автоматической клепки.

Отличительной особенностью этого способа клепки является одновременное формирование закладной и замыкающей головок с обеих сторон стержня, производимое повышенным (по сравнению с обычной клепкой) давлением с применением полустесненной схемы осадки специальными клепальными пуансонами 6 и 7, имеющими профилированные рабочие поверхности.

В процессе формирования замыкающих головок обрабатываемое изделие приподнимается на глубину зенкованного гнезда (операция №5), при этом сохраняется постоянство сжатия пакета между верхним 2 и нижним 3 прижимами. Верхний пуансон 6 во время операции остается неподвижным. После окончания формирования головок изделие возвращается в первоначальное положение.

Заключительной стадией образования заклепочно-потайного соединения с высокими аэродинамическими качествами является удаление выступающей части крепежного элемента над поверхностью пакета после формообразования закладной головки не более 0,05-0,15 мм (операция №6).

Это осуществляется специальным инструментом в виде торцевой фрезы с ограниченным (чаще всего двумя) числом зубьев.

При автоматизированном технологическом процессе сборки общие технические затраты времени и стоимости будут существенно сокращены за счет исключения направляющих отверстий, операций разборки-сборки пакета и ряда других факторов.

В 60-70 годах прошлого столетия в отрасли создан целый ряд сверлильно-клепальных автоматов и автоматических установок различной мощности и целевого назначения. По этим признакам оборудование можно условно подразделять на три группы мощности, а по технологическим возможностям, связанным с установкой различного вида деталей крепления, − на клепку заклепками и клепку стержнями.

Представителями первой (малой) группы мощности (до 50 кН) являются автоматы АК-2,2-0,5; АК-2,2-0,6П; установки УКПА-1 и У2,5АК-3,4-0,8 (с базовой моделью автомата АК-3,4-0,8).

Ко второй (средней) группе мощности (от 50 до 100 кН) относятся автоматы АК-5,5-2,4; АКЗ-5,5-1,2 и установка У18-АКФ-5,5.

К третьей (повышенной) группе мощности (свыше 100 кН) относятся автоматы АК-16-3; АКД-16-2; установки У18-2АКД-16-2; УЗО-2АКД-16-2 и У18-АКД-16-2.

Таблица 31.1

Характеристика	Марка оборудования
	1-я группа мощности		2-я группа мощности		3-я группа мощности
	Автомат АК-2,2-0,5	Установка У2,5-АК-3,4-0,8	Автомат АК-5,5-2,4	Установка У15-АКФ-5,5	Автомат АК-16-3	Установка У18-АКД-16-2
Максимальное усилие расклепывания, кН	21,6	33,2	54	54	157	157
Диаметр расклепываемых заклепок из алюминиевых сплавов, мм	3-4	3-5	3-6	3-6	4-8	4-8
Вылет скобы, мм	500	800	2400		3000	2000
Число оборотов сверлильного шпинделя, об/мин	6000	6000	9000	4800	6000	6000
Скорость рабочей подачи сверла, мм/об	0,025-0,25	0,025-0,25	0,025-0,25	0,025-0,35	0,025-0,45	0,025-0,45
Перемещение ПУ (автомата), мм:
продольное	-	2500	-	15000	10000	18000
поперечное	-	800	-	2100	3000	2100
вертикальное-	-	700	-	900	1300	900
Угол поворота вокруг радиуса, градус:
продольный	-	±10	-	±10	±30	±25
поперечный	-	±25	-	±50	-	±15
Точность позиционирования по шагу, мм	-	±0,3	-	±0,3	±0,25	±0,3
Точность выдерживания перемычки, мм	-	±0,3	-	±0,5	±0,5	±0,5
Точность глубины зенкования, мм	+0,015	+0,015	+0,015	+0,015	+0,015	+0,015
Габаритные размеры, мм:
длина	1800	8570	3260	47580	30000	33500
ширина	1300	3700	810	15280	9800	17870
высота	1200	2300	2565	6440	5230	7000
Масса, кг	1700	-	4300	-	50000	-

Основными узлами сверлильно-клепальных автоматов являются: станина, сверлильный и зачистной агрегаты, силовой агрегат, устройство для ориентирования и подачи заклепок, механизм вставки заклепок, механизм смены шпинделей, бункеры, устройство настройки на точку постановки заклепки, устройства впрыска герметика и нанесения грунта, устройства электро-, пневмо- и гидроавтоматики, система управления. Кроме этих узлов могут входить еще ПВУ и приводы относительного перемещения автомата обрабатываемого изделия. В соответствии с группой мощности автоматы выпускают без поддерживающе-выравнивающего устройства (ПВУ) или в комплекте с ним.

Широкое внедрение за рубежом средств механизации и автоматизации при производстве клепаных изделий ЛА, начатое с начала 60-х годов прошлого столетия, связано с появлением числового программного управления, лазерной и микропроцессорной техники высокоточных программно-следящих приводов и измерительно-контрольных систем и средств связи, роботов и робототехнических систем.

Создание высокоресурсных и герметичных заклепочных соединений без внутришовной герметизации привело к тому, что практически всеми ведущими авиастроительными фирмами и кампаниями за рубежом внедряются автоматизированные системы и участки сборки клепаных панелей и узлов.

Сверлильно-клепальная автоматизированная система SARDS фирмы Sikorsky Aircraft, разработанная фирмой Technologies, оснащена роботом ASEA IRB-60, управляемым от ЭВМ DEC ISI, используется при сборке стабилизаторов вертолетов. В системе может использоваться до 120 различных подпрограмм управления процессом сборки. В ближайшем будущем фирма планирует объединить робототехнические комплексы с САПР, что позволит с помощью дисплея вводить в программу координаты отверстий, которые будут автоматически трансформироваться в команды для роботов, оснащенных сверлильно-клепальными агрегатами.

Для изготовления самолетов А 300 и А 310 установлена линия автоматизированной внестапельной сборки крыльевых и фюзеляжных панелей и узлов.

Для сборки шпангоутов в США в последние годы разработаны автоматизированные скобы, устанавливаемые на промышленные роботы, которые осуществляют позиционирование и выравнивание сверлильно-клепальных головок относительно собираемого узла. Коробчатые узлы, кессон-баки собираются на сверлильно-клепальных автоматах путем ориентации и позиционирования предварительно собранных обрабатываемых узлов относительно неподвижных силовых головок автомата.

Фирма Aerospatiale (Франция) на заводе в Нанте задействовала автоматизированное оборудование с ЧПУ - пятикоординатную сверлильно-клепаль-ную машину Recoules 740 F, на которой производится автоматизированное сверление и клепка панелей обшивки крыла самолета АТР 42 и панелей отсеков фюзеляжа самолета А 320. Таким образом, в авиастроительных компаниях США, Франции, Германии автоматической сборкой охвачена большая номенклатура клепаных узлов и панелей. Как уже было отмечено, использование автоматизированной сборки в широких масштабах во многом предопределяет характеристики качества, надежности и ресурса планера самолета, а также его себестоимость.

Необходимость автоматического клепального оборудования обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к качеству заклепочных соединений современных самолетов. В первую очередь, это надежность соединений и внешний или товарный вид.

Фирмы GEMCOR являются одними из лидеров в области разработки и производства специального автоматического оборудования для установки различного вида крепежа заклепок, болтов, болт-заклепок, одностороннего крепежа. Фирма имеет сертификат ISO-9001.

Клепальные автоматы GEMCOR позволяют производить в автоматическом режиме все операции технологического цикла образования заклепочного соединения:

- сжатие склепываемого пакета;

- сверление (зенкование) отверстия;

- впрыскивание грунта или герметика в отверстие (при необходимости);

- вставку заклепки;

- расклепывание заклепки;

- фрезерование закладной головки после клепки;

- перемещение в следующую позицию.

Причем все эти операции выполняются точно в соответствии с программой, что позволяет добиться высококачественного соединения с заданными параметрами. И все это происходит при высокой производительности (4-6 заклепок в минуту), что примерно в 4 раза выше существующей технологии.

Свои автоматы GEMCOR поставляет в США, Германию, Францию, Корею, Китай, Ирландию, Россию.

К наиболее распространенным моделям сверлильно-клепальных автоматов фирмы Gemcor относятся модели G 200BHX, G 300BDH и G 900BCHV. Они различаются габаритами, мощностью и усилиями рабочих режимов клепки и сжатия пакета для автоматизированной клепки панелей и узлов малых, средних и больших габаритов.

К новому поколению автоматического сверлильно-клепального оборудования фирмы Gemcor относятся установки с пятикоординатной системой позиционирования, в состав которых входят СКА и ПВУ с единой системой ЧПУ модели G 86 и ее модификаций. Такие установки, построенные с использованием уникальных технологий низкого центра тяжести и сокращенного зазора, обеспечивают быструю подачу, высокую точность и стабильность позиционирования.

Модель G 86 выдерживает полезную нагрузку 5443 кг, включая оснастку. Модульность конструкции дает возможность обеспечить быструю сборку на месте и высокую производственную гибкость при последующем развитии системы для реализации различных проектов, требующих клепки. Конструкции с низким центром тяжести увеличивают скорость перемещения, улучшают стабильность и точность, понижают уровень высоты, на которой производится клепка, упрощают загрузку и контроль пакета.

Система ЧПУ имеет стандартные программы, а также программы с повышенной точностью позиционирования по шагу и ряду клепки и ориентации собираемой панели, инструмента в пространстве при автоматической сборке клепаных панелей и узлов.

Установки в зависимости от кривизны собираемых панелей производятся в двух компоновочных вариантах:

- установка для автоматической сборки фюзеляжных панелей (мод. 5013 ТТХ-128/G86);

- установка для автоматической сборки крыльевых панелей.

1. Установка для автоматизированной сборки фюзеляжных панелей компании Gemcor 5013 ТТХ-128/G86

Установка состоит из сверлильно-клепального автомата (СКА) и поддерживающе-выравнивающего устройства (ПВУ), объединенных системой ЧПУ (рис. 31.2).

Рис. 31.2. Установка Gemcor 5013 ТТХ-128/G86

На рис. 31.3 представлена схема установки Gemcor 5013 ТТХ-128/G86. СКА 1 размещен на подвижной опоре 15, которая установлена на рельсовых путях 17 нижней платформы 14 с возможностью перемещения и позиционирования по оси ОY. Одновременно нижняя опора 14 установлена на рельсовых путях 13, смонтированных на специальной площадке сборочного участка, по которым происходит ее перемещение и позиционирование вместе с подвижной опорой 15 и СКА 1 по координате (оси ОХ). На подвижной опоре 15 установлена площадка обслуживания с рабочим местом для оператора 3, пультом управления 2 и основными техническими устройствами системы ЧПУ.

Рис. 31.3. Структурно-функциональная схема установки Gemcor 5013 ТТХ-128/G86

На верхней силовой головке 5 СКА 1 расположен датчик 16 контроля поломки сверла и три следящие щупа 6 ориентации поверхности собираемой панели 10, которые в автоматическом режиме управляют рабочими органами ПВУ таким образом, чтобы участок панели 10, находящийся в пределах границы контакта щупов и поверхности этой панели, оставался сориентированным по нормали к оси инструментов верхней силовой головки 5 и нижней силовой головки 4 в процессе автоматической клепки.

На нижней силовой головке 4 СКА 1 смонтирован датчик контроля за перемычкой, в конструкции которого лежит принцип контроля лазерным лучом расстояния от кромки профиля до оси заклепки.

ПВУ состоит из двух опор: ведомой силовой опоры 9 и ведущей силовой опоры 8, в которых смонтированы приводы и шарико-винтовые механизмы вертикального перемещения (координата OZ) расположенной между опорами рабочей рамы 7 ПВУ. На рабочей раме 7 установлена рама-спутник 11 с ложементами 12, на которых жестко фиксируется предварительно собранная панель 10 фюзеляжа с помощью специальных зажимов-фиксаторов.

Рабочая рама 7 с собираемой панелью 10 при вертикальном перемещении по координате ОZ имеет возможность разворота в пространстве (угол α) с помощью приводов и шарико-винтовых механизмов по команде от следящих щупов 6, ориентируя при этом по нормали к вертикальной оси инструментов СКА 1 зону клепки собираемой панели 10.

Рассмотрим подробнее процессы установки собираемой панели позиционирования СКА и собираемой панели относительно оси инструментов СКА при ее автоматизированной клепке на установке мод. 5013 ТТХ-128/G86 Gemcor.

Схема фиксации и выравнивания собираемой панели представлена на рис. 31.4. Изделие 1 устанавливается на ложементы 3, закрепленные на раме 2 ПВУ. По координатам Х и Y изделие фиксируется с помощью подвижных регулируемых фиксаторов 4 и 5. По координате Z изделие не имеет жесткой фиксации. После позиционирования изделия относительно 0-точки устанавливается заклепка с осью клепки , проходящей через оси клепальных инструментов втулки 6 и поддерживающего пуансона 7 верхней и нижней силовых головок СКА.

Цель выравнивания – обеспечить перпендикулярное расположение участка собираемого изделия по отношению к оси клепки (ось силовых головок СКА); 0-точка может использоваться как начало отсчета координат при программной сборке изделия от системы ЧПУ. Установка этой точки по координатам Х и Y для совмещения исходного положения изделия и рабочих органов СКА системы отсчета ЧПУ может осуществляться различными путями.

Рис. 31.4. Схема позиционирования СКА и выравнивания панели при автоматической сборке: 1 – собираемое изделие; 2 – рама ПВУ; 3 – ложемент; 4 – регулируемые фиксаторы; 5 – установочные подводные упоры; 6 – втулка верхнего прижима СКА; 7 – поддерживающий пуансон верхней головки; 8 – втулка нижнего прижима СКА; 9 – клепальный пуансон нижней силовой головки; 10 – ведущая опора ПВУ; 11 – винт привода рамы; 12 – ведомая опора ПВУ; 13 – механизм поворота рамы; 14 – винт привода поворота; 15 – датчик слежения за поверхностью; 16 – поворотный механизм датчика слежения; 17 – 19 – потенциометры; 20 – видеокамера; 21 – монитор пульта управления; 22 – механизм слежения за перемычкой

Технологом задается на изделии или на участке изделия 0-точка, которая является началом координат для позиционирования СКА на шаг и ряд клепки. К этой точке осуществляется привязка положения оси силовых головок СКА , согласованного с началом отсчета системы ЧПУ; 0-точкой могут служить оси технологических болтов, центры координатно-фиксирующих отверстий (КФО), направляющих отверстий (НО) или разметки в виде перекрестия на поверхности изделия.

При позиционировании СКА по осям ОХ и ОY на монитор 21 выводится изображение головки технологического болта, КФО, НО или перекрестия. Определяем их центры знаками оси заклепочного соединения на поверхности собираемого изделия.

Перемещая с пульта управления СКА по координатам ОХ и ОY, оператор добивается совмещения знаков осей заклепочного соединения с выведенным ранее перекрестием, фиксирующим 0-точку для начала работы установки в программном режиме (рис. 31.5). При этом в автоматическом режиме происходит процесс выравнивания изделия по нормали к оси клепки.

Рис. 31.5. Схема совмещения знаков оси заклепочного соединения и оси силовых головок СКА

Выравнивание изделия (рис. 31.4) осуществляется с помощью датчиков 15 контактного типа, представляющих собой подпружиненные сферические щупы, соприкасающиеся с поверхностью изделия. На верхних концах стоек щупов расположены механизмы 16 рычажного типа с зубчатыми секторами.

Назначение механизмов – преобразовать во вращательное движение, а также повысить в целях придания системе большой чувствительности незначительные линейные перемещения щупов до величин, улавливаемых электрическими круговыми потенциометрами с последующим преобразованием электрического сигнала в команду по управлению механизмами перемещения ПВУ.

Датчики а и б управляют поворотом рамы 2 с изделием по координатам , а датчик с выравнивает изделие по координате Z и совместно с а и б – по координате .

Слежение за перемычкой осуществляется лазерным датчиком 22, передающим соответствующие сигналы на привод по координате ОY.

Рама 2, как было указано в описании конструкции ПВУ, шарнирно закреплена между двух опор 10 и 12 вертикального перемещения (координата OZ) и автономно перемещается от приводных шариковых винтов 11.

Поворот рамы обеспечивает привод поворота, состоящий из шарикового винта 14 и поворотной люльки 13, установленной в левой стойке ПВУ и связанной с рамой 2 шарнирной осью.

Процесс выравнивания изделия крупных размеров и большой массы – сравнительно продолжительный процесс, занимающий до 30 % циклового времени сборки изделия.

Технические характеристики установки для автоматизированной сборки фюзеляжных панелей мод. 5013 ТТХ-128/G86 Gemcor приведены в табл. 31.2 и 31.3.

СКА установки выполняет в автоматическом режиме полный последовательный цикл операций по постановке заклепочного соединения:

- сверление отверстия;

- образование гнезда под закладную головку заклепки;

- впрыск герметика (грунта) в образованное отверстие;

- постановка заклепки в образованное отверстие;

- расклепывание заклепки (осадка стержневой заклепки с двух сторон);

- фрезерование выступающей части закладной головки заклепки.

При этом автоматически контролируются следующие параметры:

- поломка сверла;

- размер перемычки;

- наличие заклепки в отверстии после выполнения операции «вставка заклепки».

Таблица 31.2

Наименование показателя характеристики	Ось Х	Ось Y	Ось Z
Максимальное перемещение	14,020 мм	3480 мм	3835 мм	170*
Максимальная скорость ручного перемещения	5,08 м/мин	5,08 м/мин	1,52 м/мин	1*/с
Точность перемещения от точки к точке	±0,2 мм	±0,2 мм	±0,2 мм	±2 мин
Повторяемость	±0,127 мм	±0,127 мм	±0,127 мм	±1 мин
Скорость перемещения от точки к точке	25,4 мм/с	25,4 мм/с

Таблица 31.3

Наименование показателя характеристики	Количественный показатель характеристики
Высота, полная	6401 мм
Глубина, полная	11,811 мм
Ширина, полная	22,844 мм
Глубина зева	3251 мм
Высота зева	3132 мм
Просвет между верхним и нижним инструментом при полностью опущенном плунжере	914,4 мм
Высота рабочей плоскости (2,62 пакета)	4407 мм
Диапазон усилия осадки	от 681 до 9,090 кг
Диапазон усилий сжатия пакета	от 90,9 до 454 кг
Диапазон скоростей вращения шпинделя	от 500 до 6,000 об/мин
Диапазон скоростей подачи шпинделя сверла	от 50,8 до 2,439 мм/мин
Регулирование глубины фрезеровки	Шаг 0,0127 ÷ 12,7 мм
Отвод (подъём) верхней втулки обжатия пакета	10,2 мм
Максимальная длина заклепки	17,4 мм
Диаметр клепки	8 мм
Максимальная толщина пакета	17,4 мм

Установка управляется системой ЧПУ GE FANUC. Эта программа управляет операциями СКА и перемещениями ПВУ по командам оператора или по управляющей программе (УП). Система ЧПУ обеспечивает ввод и хранение УП, отображение ошибок и диагностических сообщений на мониторе, установленном на пульте управления. Контроллер анализирует сигналы, получаемые с интерактивного монитора (ИМ), с пульта управления, концевых выключателей, датчиков давления, датчиков силы прижима, датчика перемычки и тахометров. Контроллеры затем задействуют соответствующие соленоиды, сервоусилители и пускатели для работы СКА и ПВУ.

Система ПЛУ (программируемого логического контроля), которая управляет системой программирования осей заклепочных соединений DELTA TAU, координирует взаимодействие между ЧПУ, ИМ и ПЛУ.

2. Установка для автоматизированной сборки крыльевых панелей системы G86 компании Gemcor

Установка состоит из СКА и поддерживающего устройства (ПУ), управляемых системой ЧПУ. Собираемая панель, зафиксированная на ложементах ПУ, находится в процессе сборки в неподвижном положении.

Ориентация и выравнивание инструментальной оси СКА по нормали к поверхности собираемой панели осуществляется синхронным поворотом верхней силовой головки 1 и нижней силовой головки 2 с помощью специального механизма, управляемого по команде от следящих щупов через систему управления СКА (рис. 31.6). При этом силовые головки перемещаются в плоскости YOZ по радиусным сегментным направляющим 3, 4, расположенным соответственно в верхнем 5 и нижнем 6 порталах СКА. Передний угол разворота оси силовых головок лежит в диапазоне 0-10º, а задний в диапазоне 0-25º.

Верхний портал 5 с верхней силовой головкой 1 и нижний портал 6 с нижней силовой головкой 2, соединенные силовым механизмом, имеют возможность разворота относительно горизонтальной оси клепки в плоскости XOZ в диапазоне ±7º.

Синхронный разворот верхней и нижней силовых головок СКА в плоскостях YOZ и ХOZ позволяет ориентировать вертикальную ось силовых головок СКА по нормам к поверхности собираемой панели в процессе ее автоматической клепки.

Верхний 5 и нижний 6 портал имеют возможность синхронного вертикального перемещения в диапазоне 0 – 914 мм в процессе ориентации оси силовых головок СКА относительно поверхности собираемой панели и для выполнения операций по замене инструментов СКА, его настройки и проведения регулировочно-наладочных работ. На портале 5 верхней силовой головки 1 смонтированы подвижные механизмы и агрегаты, выполняющие операции сверления, впрыска герметика, зачистки-фрезерования выступающей части закладной головки заклепки, клепки, а также следящие щупы системы ориентации оси силовых головок СКА и видеокамера. На портале 6 нижней силовой головки 2 расположены нижний клепальный агрегат, датчик слежения за перемычкой и видеокамера наблюдения за процессом сборки панели.

Вертикальная станина 7 расположена на подвижной платформе 8 с возможностью перемещения и позиционирования по координате OY. Этот режим обеспечивает переход от одного ряда или зоны клепки к другим рядам или зоне, а также отслеживание перемычки при позиционировании на шаг клепки в процессе ручного и программного режимов сборки изделия.

Позиционирование на шаг клепки обеспечивается перемещением СКА с подвижной платформой 8 по рельсовым путям 9, смонтированным на специальной площадке сборочного участка (координата ОХ).

СКА выполняет в автоматическом режиме полный цикл постановки стержневой заклепки:

- сжатие пакета;

- сверление отверстия под заклепки с образованием гнезда под закладную головку;

- подачу герметика в просверленное отверстие;

- вставку заклепки;

- клепку;

- фрезерование выступающей части закладной головки заклепки;

- отвод прижимов.

Характеристики системы позиционирования приведены в табл. 31.4.

При этом автоматически контролируется специальными системами состояние сверла-зенковки, наличие заклепки в отверстии перед ее клепкой, усилия сжатия пакета и клепки.

Таблица 31.4

Наименование	Ось ОХ	Ось OY	Ось OZ	α	
Максимальное перемещение	25 м	3505 мм	914 мм	+10° –25°	±7°
Максимальная скорость ручного перемещения	5,08 м/мин	5,08 м/мин	1,27 м/мин	1 град/с	3 град/с
Точность перемещения от точки к точке	±254 мм	±254 мм	–	–	–
Повторяемость	–	–	±3,81 мм	±10 мин	±10 мин
Максимальная аккумулированная ошибка	±508 мм	–	–	–	–
Скорость ЧПУ	19 мм/с	19 мм

В процессе выполнения операций пошагового и порядного позиционирования автоматически осуществляется контроль и управление размером перемычки с помощью контакта датчиками перемычки 13, а также перпендикулярность поверхности собираемой панели 9 и оси силовых головок 4 и 5 СКА с помощью тактильных следящих щупов 12 системы ориентации силовых головок.

На рис. 31.7 представлена структурно-функциональная схема установки для автоматизированной сборки крыльевых клепаных панелей системы G86 компании Gemcor.

Предварительно собранная панель 9 базируется на ложементах 7 ПУ, находящихся вне рабочей позиции, и фиксируется с помощью специальных зажимных устройств, после чего перемещается вместе с ложементами 7 в вертикальном направлении (OZ) в рабочую позицию с помощью 15 синхронно срабатывающих гидроцилиндров 8. Далее с помощью пневмогидравлических механизмов 3 перемещения ложементов 7 собираемая панель 9 подается в рабочую зону СКА (координата ОХ).

После подачи панели 9 в рабочую зону клепки оператор в ручном режиме, перемещая СКА по координатам ОХ и ОY, совмещает ось силовых головок 4 и 5 СКА с 0-точкой, от которой начинается позиционирование на шаг клепки с одновременным процессом выполнения автоматического цикла постановки заклепочного соединения в программном режиме. Этот процесс осуществляется с помощью видеокамеры, передающей изображение знаков оси заклепки на монитор пульта управления. При этом СКА перемещается с оператором по координате OY вдоль подвижной платформы 10, а последняя со СКА по рельсовым путям 6 (координата ОХ).

Рис. 31.7. Структурно-функциональная схема автоматизированной установки G-86

(крыльевой)

В процессе пошагового перемещения и позиционирования СКА ложементы при подходе к рабочей зоне клепки на расстояния менее 120 мм с помощью гидроцилиндров 8 подъема панели опускаются автоматически в нижнее положение, после чего отводятся из рабочей зоны механизмами 3 перемещения ложементов 3. После окончательной сборки панели последняя синхронной работой гидроцилиндров 8 и механизмов 3 удаляется из рабочей зоны клепки СКА.

Вышеуказанные режимы работы СКА и ПУ могут осуществляться в ручном и программном режимах или их сочетанием в зависимости от конкретных условий и особенностей сборочного процесса. Операции СКА и ПУ и их последовательность управляются системой GE FANUC Programmable Logic Controller (Системой программируемого логического управления (СПЛУ) GE FANUC). Операции позиционера управляются СЧПУ GE FANUC. Эти две программы управляют операциями СКА, перемещениями ПУ по командам оператора или по управляющей программе (УП). СЧПУ обеспечивает ввод и хранение УП, отображение ошибок и диагностических сообщений на дисплее, установленном на панели управления. Два контроллера анализируют сигналы, получаемые с интерактивного монитора (ИМ), с пульта управления, концевых выключателей, датчиков давления, датчиков силы прижима, датчика контроля перемычки и тахометров. Контроллеры затем задействуют соответствующие соленоиды, сервоусилители и пускатели для работы СКА и ПУ.

Система ПЛУ (программируемого логического контроля), которая управляет системой программирования осей (ПО) DELTA TAU, координирует взаимодействие между ЧПУ, ИМ и СПЛУ.

Технические характеристики установки приведены в табл. 31.5.

Таблица 31.5

Наименование характеристики	Количественный показатель
Высота, полная	6,512 мм
Глубина, полная (с рабочей рамой)	10,109 мм
Ширина, полная (с рабочей рамой)	8,156 мм
Глубина зева	2,438 мм
Высота зева	1625 мм
Просвет между верхним и нижним инструментом при полностью опущенной нижней опоре	280,3 мм
Высота рабочей плоскости	3,251 мм
Диапазон усилия осадки	от 1,344 до 13,345
Диапазон усилия сжатия пакета	от 227,3 до 1136,4 кг
Диапазон скоростей вращения шпинделя	от 500 до 6000 об/мин
Диапазон скоростей подачи шпинделя сверла	от 50,8 до 2,439 мм/мин
Диапазон скоростей вращения фрезы	от 500 до 6,000 об/мин
Диапазон скоростей подачи шпинделя фрезы	от 50,8 до 2,439 мм/мин
Регулирование глубины сверления и фрезеровки	шаг 0,0127 мм в диапазоне 6,35 мм
Отвод (подъем) верхней втулки	от 25 до 12,7 мм
Скорость цикла	6 заклепок/мин при диаметре 4,8 мм и толщине 9,5 мм

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие существуют схемы автоматической клепки?

2. Каковы основные преимущества автоматической клепки перед прессовым?

3. Какова последовательность операций технологического процесса автоматической клепки?

4. Какие операции входят в цикл образования заклепочного соединения G68 фирмы Gemcor?

5. Как осуществляется контроль постановки заклепочного соединения при автоматической клепке?

6. Как осуществляется выравнивание и позиционирование собираемой панели при автоматической клепке?

7. Какие типы клепальных автоматов и установок существуют, их различия?

ЛЕКЦИЯ 32. Методы определения параметров позиционирования объекта сборки и оборудования при автоматической клепке

Шаг клепки t равен расстоянию от одной оси заклепки до другой – отрезок криволинейной дуги на поверхности панели АВ (рис. 32.1), а СКА при позиционировании и одновременном выравнивании собираемой панели двигается по прямолинейным направляющим и проходит расстояние . При этом возникает погрешность по шагу, равная по величине .

Рис. 32.1. Определение шага клепки.

Наиболее распространенной схемой сверлильно-клепальных установок автоматической клепки является та, при которой позиционирование на шаг и ряд клепки осуществляется с помощью перемещения СКА на соответствующие величины по координатам. Причем специальными лазерными датчиками отслеживается величина перемычки Δ путем перемещения СКА по координате соответствующей в процессе пошагового позиционирования.

Необходимость в этом возникает по двум причинам:

- небольшая жесткость по длине профилей стрингерного набора, и как следствие, отклонение от прямолинейного положения их кромок;

- погрешностей, возникающих при предварительной сборке панели в сборочном приспособлении.

В процессе пошагового и порядного позиционирования СКА поверхность панели выравнивается по нормали к оси силовых головок СКА с помощью четырех лазерных датчиков выравнивания (трассеров) установленных на верхней силовой головке СКА. Они расположены на одинаковом расстоянии от оси силовых головок СКА. Расстояние между ними регулируются в зависимости от кривизны панели, т.е. в любом случае их вертикальные оси при пересечении с горизонтальной плоскостью образуют квадрат: АВАВ (рис. 32.2).

Датчики измеряют расстояние до поверхности панели 3 и одновременно через систему управления подают команду на следящие приводы 5 и 6 ПВУ. При этом рабочая рама 1 с собираемой панелью 3 перемещается вверх-вниз по координате OZ и одновременно поворачивается вокруг оси OY (угол β) и оси ОХ (угол α). Выровненной по нормали к оси клепки поверхность панели считается в момент, когда измеренные каждым из датчиков расстояния до поверхности панели 3 равны, т.е. выполняется условие:

АС = BD = АС = BD.

На поверхности панели образуется зона перпендикулярности с границами в которой в пределах допуска на перпендикулярность оси , лежащим в реальных производственных условиях в пределах , выполняется условие перпендикулярности оси к поверхности собираемой панели 3. В этой зоне с допуском на перпендикулярность к оси клепки и устанавливается заклепка.

Рис. 32.2. Схема ориентации собираемой панели: 1-рабочая рама ПВУ; 2-ложементы;

3-собираемая панель; 4-стрингеры; 5,6-приводы ПАУ; 7-датчик слежения за

поверхностью; 8-сверлильно-клепальная головка автомата.

Шагом t между заклепками является дуга окружности , а СКА позиционируемый от одной оси заклепки до другой, перемещается по оси OX по прямой (рис. 32.3).

Задача позиционирования – совместить ось силовых головок СКА с осью заклепки (точкой пересечения оси заклепки с наружной поверхностью обшивки) при пошаговом позиционировании СКА по оси OX и одновременной ориентацией поверхности панели с помощью следящих приводов и датчиков выравнивания ПВУ для достижения перпендикулярности оси в точках (точка на поверхности панели, где совмещаются оси заклепки и оси силовых головок СКА).

Рис. 32.3. Перемещение СКА.

Ряд клепки представляет собой кривую переменной кривизны на плоскости ZOX, пересекающей перпендикулярно собираемую панель по осевой линии ряда клепки.

Необходимым условием перпендикулярности является одинаковое удаление датчиков выравнивания 7 и 8 от поверхности панели в пределах зоны выравнивания на рис. 32.2.

Эти расстояния А'С = B'D' = BD = АС = с. Для наглядности более детально рассмотрим эту зону, лежащую в плоскости ZOX. Она представляет собой дугу CD.

Проведем касательную АВ в точке постановки заклепки . Тогда из условия перпендикулярности оси клепки расстояния от касательной до в точках С и D будут равны, т.е. . Это означает, что между датчиками 7 и 8 при выровненной относительно оси клепки поверхности панели можно считать, что дуга CD ряда клепки имеет постоянную кривизну R.

Найдем R из условия, что и . Величины а и b - параметры настройки лазерных дальномеров (датчиков выравнивания) 7 и 8, закрепленных на нижней плоскости силовой головки СКА.

Проведем в равнобедренном высоту к стороне .

Как известно она является биссектрисой .

Треугольники и - подобны, как треугольники со взаимно перпендикулярными сторонами. Следовательно, имеет место равенство:

Из найдем , (32.1)

где α и b - параметры настройки датчиков дальномеров.

Далее из определим ,

Он будет равен . (32.2)

После некоторых преобразований с учетом (32.1) имеем

(32.3)

Для определения разницы между величинами шага клепки и перемещением СКА на этот шаг (отрезок ( - расстояние, которое пройдет СКА при перемещении от одной оси заклепки до другой по оси Х), увеличим схему рис. 32.3.

На рис. 32.4 и точки осей заклепок, а – шаг заклепки.

При позиционировании на шаг t панель с помощью ПВУ развернется на угол .

Тогда .

И соответственно отрезок (32.4)

Рис. 32.4. Разница между величинами шага клепки t и перемещением СКА.

Далее . (32.5)

Откуда (32.6)

Подставляя значения R из выражения (32.3), имеем

. (32.7)

Подставим значение а' из последнего выражения и значение R соотношения (32.3) в выражение (32.5) и определим значение истинного переме-щения СКА при заданном шаге t

(32.8)

Обозначим и тогда выражение (32.8) переменится в следующем виде:

. (32.9)

Определив значение перемещения СКА при его позиционировании на шаг клепки, можно найти погрешность позиционирования

(32.10)

Анализируя формулу (32.10), можно сделать вывод, что, зная параметры настройки датчиков 7 и 8 выравнивания панели (рис. 32.3) независимо от кривизны самой панели можно аналитически определить погрешность позиционирования для любых криволинейных панелей и значений шага клепки. Это дает возможность точно запрограммировать маршрут клепки всей панели, перейти от ручного режима позиционирования на программный, исключить направляющие отверстия из технологического процесса сборки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие погрешности позиционирования возникают в процессе позиционирования панелей при автоматической клепке?

2. Какие критерии выравнивания панелей относительно оси силовых головок СКА?

3. Что считается необходимым условием выравнивания панели?

4. Какие допущения вводятся при расчете погрешности позиционирования?

5. Как рассчитывается погрешность позиционирования?

6. Какие технологические устройства используются при выравнивании и позиционировании панели при автоматической клепке?

7. Каковы контрольные параметры заклепочного шва и как достигаются их необходимые значения при автоматической клепке?

ЛЕКЦИЯ 33. Методика планирования и исследования надежности сверлильно-клепальных автоматов для оптимизации режимов их эксплуатации и технического обслуживания.

Как показал опыт эксплуатации СКА, они эффективно работают на тех предприятиях, где созданы необходимые условия для их обслу­живания и эксплуатации, ремонтно-диагностические участки, соответствующие подразделе­ния технологической подготовки производства с учетом сложности и специфики автоматизированной сборки клепаных панелей и узлов.

Необходимым фактором эффективного использования СКА является проведение плановых диагностических, ремонтно-восстановительных и регламентных работ. Для решения этих задач разработана методика исследования и оценки надежности СКА.

Сверлильно-клепальный автомат представ­ляет собой семь последовательно функционирующих систем, объединенных единой системой управления: подачи заклепок из бункера в позицию вставки; сжатия пакета; сверления отверстия; вставки заклепки в цангу; вставки заклепки в отверстие; клепки; фрезерования выступающей части закладной головки заклепки.

Каждая из систем состоит из одного или нескольких исполнительных механизмов, а также имеет свою оснастку и инструмент (рис. 33.1). Функционально они соединены системой управления таким образом, что каждая после­дующая система начинает работать после окон­чания функционирования предыдущей. Время от начала работы первой системы до окончания последней является временем рабочего цикла постановки заклепки. СКА отказывает при отказе любой из указанных систем.

СКА является техническим объектом, восстанавливаемым в процессе эксплуатации. В течение заданного времени работы возможны отказы СКА и вызванные ими краткосрочные перерывы в работе. Для объектов этой группы большое значение имеет готовность (способность) находиться в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации значительную долю времени.

Отказ СКА - невыполнение функции одной или нескольких систем, входящих в его состав. Отказы можно разделить на три основные группы. К первой группе относятся отказы испол­нительных механизмов: механические повреждения и износ трущихся поверхностей, вызы­вающих заклинивание; образование люфтов, размеры которых превышают предельно допус­тимые, и ряд других.

Ко второй группе принадлежат отказы осна­стки и инструмента, связанные с их износом и отклонением от их первоначального настроен­ного взаимного положения в пространстве от­носительно базовых осей, возникающие из-за вибрации и динамических нагружений в про­цессе эксплуатации СКА. Третья группа - это отказы, вызванные погрешностями настройки и регулировки исполнительных механизмов, оснастки и инструмента, а также отказы из-за нарушения режимов эксплуатации СКА (отсут­ствие смазки на трущихся поверхностях, по­грешности при регулировке зазоров в подвиж­ных звеньях исполнительных механизмов и др.).

Рис. 33.1. Функционально-структурная схема СКА: 1-7 – системы СКА;

8-9 – исполнительные механизмы систем СКА; 15-21 – оснастка и инструмент.

Вышеперечисленные отказы СКА, в свою очередь, подразделяются на параметрические и отказы функционирования. Если устойчивые отказы и сбои в системах СКА, наблюдаемые оператором в процессе эксплуатации, приводят к отказам функционирования, то отказы и сбои, возникающие из-за износа инструмента, на­правляющих и др., а также погрешности регу­лировок (неиндикатируемые сбои) приводят к параметрическим отказам.

Интенсивность параметрического отказа λ_п возрастает в процессе эксплуатации СКА, вследствие чего увеличивается вероятность возникновения брака Р_б, и при некотором значении Р_б._кр приводит к отказу функционирова­ния (рис. 33.2).

Рис. 33.2. Вероятность возникновения брака при изменении интенсивности

параметрического отказа.

Задачей исследования является определение основных показателей надежности систем СКА при опытном или настроечном режиме эксплуатации, прогнозирование и выполнение диаг­ностических, регламентно-восстанови-тельных работ и необходимых конструктивных доработок этих систем в целях достижения необходи­мого уровня надежности СКА в серийной эксплуатации.

К основным показателям надежности СКА и его систем относятся:

- вероятность безотказной работы СКА P(t) в течение определенного времени эксплуата­ции;

- интенсивность отказов λ_i систем СКА;

- интенсивность восстановления µ_i, систем СКА;

- функции или коэффициенты готовности Г(t) и K(t) СКА;

- коэффициент технического использования β_ти.

По величине вероятности безотказной рабо­ты СКА P(t) можно судить об уровне его на­дежности. Высоким считается уровень надеж­ности при значении Р(t)>0,95 за одну рабочую смену. Допустимый уровень надежности лежит в пределах 0,35 < P(t)< 0,95. При P(t)< 0,35 необходимо проведение комплекса мероприятий по диагностике, регулировке, а иногда и доработке систем СКА. Вероятность безотказной работы СКА P(t) определяется из соотношения

_(33.1)

где P(t) - вероятность безотказной работы соответствующих систем СКА от i=1 до п=8.

Интенсивность отказов λ_i, систем СКА - характеристика надежности, равная величине, об­ратной среднему времени наработки i-й системы до отказа m_tcpi. Она определяется из со­отношения

, , (33.2)

где m - число выборок времени наработки до отказа;

K_j - число циклов i-й системы СКА до отказа в т-й выборке;

t_ц - время одного цикла СКА.

Количество выборок m в исследованиях при­нималось равным 10. Интенсивность восста­новления системы СКА µ_i - характеристика надежности, равная величине, обратной сред­нему значению времени устранения дефектов t_q, повлекших за собой сбой других систем, и времени регулировок и настроек t_рн элементов данной системы

, (33.3)

где m_tBcpi - среднее время восстановления системы между отказами;

m-1 – число выборок среди m наработок между отказами.

Величины λ_i и µ_i, полученные таким обра­зом, можно считать постоянными.

Важным показателем работоспособности и, соответственно надежности СКА, является коэффициент технического использования:

, (33.4)

где Т - календарное рабочее время;

ΣT_n - суммарное время восстановления между отка­зами за время Т;

Т_з - потери за счет простоя оборудования, связанные с его недогрузкой во время серийной эксплуатации.

В дальнейшем будем считать Т_з = 0, тогда выражение (33.4) примет вид:

, (33.5)

Подставив в последнее выражение значение

,

с учетом формул (33.3) и (33.4) получим , (33.6)

Коэффициенты готовности СКА К_гс и его систем К_гсi определяются при рассмотрении возможных с точки зрения надежности состояний СКА и его систем.

При λ_i = const вероятность безотказной работы i-й системы СКА Р_i(t) в течение наработ­ки t не зависит от накопленной наработки объекта. В этом случае в качестве теоретического распределения Р(t) может быть принято пока­зательное (экспоненциальное) распределение, при котором

_. (33.7)

Вероятность безотказной работы при после­довательном соединении систем его составляю­щих и условии λ_i = const определяется по формуле

Из формулы (33.6) определим

_.

По надежности считается оптимальной конструкция, имеющая одинаковую интенсивность отказов ее систем . Приняв это допущение, имеем . Выполнив преобразование последнего выражения, получим

.

Тогда уравнение (33.7) примет вид

. (33.8)

Из формулы (33.8) следует, что каждому значению Р_i(t) при определенном соответствует конкретное β_ти. В производственных условиях значение β_ти может быть задано с учетом загрузки оборудования, номенклатуры и программы выпуска изделий. На рис. 33.3 изображена номограмма Р(t) = f(β_ти) для различных значений интенсивности восстановления µ_i СКА в процессе его эксплуатации за 1 ч.

Каждый тип технологического оборудова­ния имеет свою группу ремонтной сложности, для которой определяется время, необходимое для проведения регламентно-восстановительных работ по поддержанию оборудования в ра­ботоспособном состоянии. Это время может быть представлено в виде суммы интенсивностей восстановления , входящих в СКА систем. Имея значения и β_ти, можно по номограмме Р(t) = f(β_ти) определить вероят­ность безотказной работы оборудования и интенсивность его отказов , где n – число систем оборудования при их последовательном соединении. Если величина , полученная при эксплуатации оборудования, меньше величины , найденной по номограмме Р(t)=f(β_ти), то необходимо доработать конструкцию систем оборудования или усовершен­ствовать регулировочно-наладочные работы.

Рис. 33.3. Зависимости и при различных значениях интенсивности

восстановления.

Исследование надежности СКА и доведение ее значения до необходимого уровня состоит из ряда последовательных этапов:

• Определение допустимой суммарной по системам СКА интенсивности отказов исходя из значений β_ти и .

• Назначение допустимых значений и по системам с учетом выполнения условий об одинаковой интенсивности отказов систем оборудования.

• Экспериментально-статистическое опреде­ление λ_i и µ_i по системам с учетом выполнения условия одинаковой интенсивности отказов систем СКА.

• Сравнение полученных λ_i и µ_i со значения­ми и . Анализ причин низкой надежности системы в случае λ_i > и µ_i < .

• Регулировочно-восстановительные работы, разработка методик и правил регулировки и настройки элементов, входящих в выделенные системы СКА.

• Повторное определение λ_i и µ_i после вы­полнения предыдущего этапа и их сравнение с и .

• Два последних этапа выполняются до дос­тижения условий λ_i ≈ и µ_i ≈ и при обязательных условиях: и .

• Определение вероятности безотказной ра­боты Р_i(t) систем и Р(t) СКА.

• Определение возможных состояний СКА и его систем во время эксплуатации до и после доработок, определение при этом коэффициен­та готовности СКА.

• Разработка методики оптимального марш­рута поиска отказов СКА при серийной экс­плуатации на основании проведенных иссле­дований надежности систем СКА.

СКА относится к оборудованию 18-й группы сложности, которая предполагает выполнение регламентно-восстановительных работ в течение 2 ч в неделю при односменном режиме работы, при этом β_ти = 0,95. Максимально допустимое время восстановления при отказе, включающее время его поиска и устранения, должно быть в пределах 0,1-0,5 ч, что соответствует . По номограмме (рис. 33.3) определяется необходимая вероятность безотказной работы СКА за 1 ч и интенсивность отказов по всем его системам.

В дальнейшем исследуется надежность систем СКА, проводятся диагностические, регламентные и восстановительные работы в целях достижения в процессе эксплуатации значений и .

Системы СКА можно рассматривать функционирующими самостоятельно, но положение рабочих органов исполнительных механизмов обусловлено их взаимной ориентацией, поэтому кинематические и динамические характерис­тики должны находиться в определенной временной зависимости в пределах рабочего цикла, настройка этих параметров также во многом предопределяет надежность СКА в целом.

Описанная методика позволяет прогнозировать показатели надежности СКА любых моделей, в том числе и зарубежных, определять оптимальное время выполнения диагностических, пуско-наладочных и регулировочно-восстановительных работ при эксплуатации СКА в сборочном производстве, что создает дополнительные условия для планирования и оптимизации технологических процессов автоматизи­рованной сборки клепаных авиационных конструкций.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое отказ СКА?

2. Какие группы отказов Вы знаете?

3. Что такое вероятность безотказной работы СКА?

4. Что такое функция готовности Г(t) СКА?

5. Каким образом параметры восстановления влияют на вероятность безотказной работы?

6. Какова зависимость безотказной работы СКА от интенсивности отказов его систем?

7. Каким образом методика определения безотказной работы СКА может быть использована на производстве?

ЛЕКЦИЯ 34. Окончательная сборка

Обработка разъемов и стыков агрегатов в разделочных стендах

После сборки отсека или агрегата в приспособлениях и выемки фактические размеры стыковых узлов и положение отверстий под стыковые болты выходят за пределы допусков. Причиной этого являются производственные погрешности в процессе сборки, а также внутренние напряжения в элементах конструкции при их фиксации.

Для обеспечения взаимозаменяемости отсеков и агрегатов по стыкам после их сборки производят обработку разъемов и стыков на специальных разделочных стендах.

Разделочный стенд представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из базирующих элементов для установки и закрепления изделия, кондукторов для обеспечения правильного положения ОСБ и механообрабатывающих станков для обработки привалочных поверхностей.

Пример 1. Обработка фланцевого стыка отъемной части крыла. В качестве примера рассмотрим обработку фланцевого стыка крыла с центропланом тяжелого самолета (Ил 62, Ан 124).

На крыле имеются реперные точки, строгое положение которых в определенной системе координат для полетного положения крыла известно. Реперная точка представляет собой

1. отъемная часть крыла;

2. реперные точки;

3. ложементы;

4. мастер-плита разделочная;

5. фрезерная агрегатная головка;

6. сверлильная агрегатная головка;

7. индикаторы положения крыла;

8. домкраты;

9. прижимы.

Тех. процесс обработки стыка

1. Наконечники индикаторов 7 выставлены по высоте “у” таким образом, чтобы установленное на них по реперным точкам крыло находилось в полетном положении.

2. Крыло устанавливают на ложементы 3 и регулируют его положение домкратами 8 до тех пор, пока циферблаты индикаторов не будут показывать “о”.

3. После этого крыло фиксируют зажимами 9.

4. Фрезеруют привалочную плоскость стыка.

5. Устанавливают разделочную мастер-плиту 4 и по кондукторным втулкам разделывают отверстия под стыковые болты (развертывают и упрочняют).

6. Удаляют крыло из стенда.

Пример 2. Обработка стыковых узлов фюзеляжа легкого самолета (Миг 31).

1 – центральный отсек фюзеляжа;

2 – узлы навески: крыльев, оперения, вооруж., шасси и т.п., всего 68 агрегатов;

3 – колонны разделочного стенда;

4 – кондукторы для разделки отверстий;

5 – сверло, развертка, дорн;

6 – сверлильные головки;

7 – ложемент;

8 – мастер-плита.

Тех. процесс обработки стыковых узлов

Центральный (баковый) отсек фюзеляжа имеет 68 узлов разъема вильчатой конструкции (узлы навески крыльев, оперения, шасси, вооружения и т.п.) и фланцевый стык с носовым отсеком.

1. Отсек устанавливают на ложементы 7 и по реперным точкам выставляют по полету.

2. К вильчатым стыковым узлам подводят кондукторные плиты 4 и через них разделывают отверстия.

3. К фланцевому стыку подводят мастер-плиту 8 и также разделывают отверстия стыка с носовой частью фюзеляжа.

Стыковка агрегатов

1 – фюзеляж;

2 – крыло (ОЧК);

3 – ложементы фюзеляжа;

4 – ложемент крыла;

5, 7 – домкраты;

6 – стойки с индикаторами;

8 – тележка;

9 – реперные точки.

Процесс стыковки отсеков

1. На ложементы стенда устанавливают агрегаты и с помощью домкратов выставляют их в полетное положение.

2. Правильность положения определяется по реперным точкам с помощью заранее отрегулированных индикаторов.

3. Затем тележки с крыльями (ОЧК), оперением и т.д. перемещают до стыковки привалочных поверхностей.

4. Агрегаты соединяют болтами.

5. Затем проводят нивелировку положения агрегатов.

Увязка сборочной оснастки при фланцевом.

Схема увязки оснастки при фланцевом стыке

1. По данным, снятым с ТП и КП изготавливают ЭМП-эталонную мастер- плиту.

2. По эталонной мастер-плите, как по кондуктору, обрабатывают рабочие мастер-плиты крыла РМПк и центроплана РМПц.

3. По рабочим мастер-плитам изготавливают

КПк, КПц – кондукторные плиты крыла и центроплана,

ПСк, ПСц – плиты стыка сборочных приспособлений крыла и центроплана,

ПРСк, ПРСц – плиты разделочных стендов крыла и центроплана.

4. По кондукторным плитам ПК сверлятся отверстия в деталях фланцевого стыка (бортовой нервюре, законцовках монолитных панелей и т.п.).

5. По плитам стыка (стапельным) детали фланцев крыла и центроплана устанавливают в приспособлении перед сборкой.

6. После сборки по ПРС разделывают отверстия в крыле и центроплане.

7. На этапе окончательной сборки стыкуют крыло и центроплан.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что представляет собой разделочный стенд?

2. В чем заключается техпроцесс обработки стыка?

3. Из каких операций состоит техпроцесс обработки стыковых узлов фюзеляжа легкого самолета?

4. Что представляет собой процесс стыковки отсеков?

5. Опишите схему увязки оснастки при фланцевом стыке?

ЛЕКЦИЯ 35. Проектирование технологических процессов сборки

Проектирование тех. процессов сборки предполагает выполнение следующих разделов:

1. описание конструкции сборочной единицы и взаимосвязи ее с другими сборочными единицами, составляющими агрегат;

2. оценка технологичности конструкции с использованием соответствующих ГОСТов;

3. разработка технических условий на изготовление сборочной единицы;

4. разработка схемы сборки;

5. разработка операционного тех. процесса;

6. разработка маршрутного тех. процесса;

7. составление технических условий на поступающие в сборку детали и узлы;

Ответы на эти вопросы можно найти в следующей литературе:

1. Технология самолетостроения, под ред. Абибов А.Л. М.: Машиностроение 1982г, 550 с.

2. Технология сборки самолетов. Ершов В.И. и др. М.: Машиностроение, 1986г, 455с.

3. Технология производства летательных аппаратов, Кононенко В.Г. и др. Киев, 1974, 221с.

Описание конструкции объекта сборки и взаимосвязи ее с другими сборочными единицами

Описание – это оценка обстановки.

Выполнение данного этапа производится на основании изучения чертежа сборочной единицы и технических условий на ее сборку. Описание производится в произвольной форме. При этом должны быть отмечены следующие моменты:

- назначение сборочной единицы

- местоположение ее в летательном аппарате

- материалы из которого выполняют и способы соединения

- отношение к аэродинамической поверхности

- охарактеризована форма конструкции в целом

- отмечена форма в плане (по периметру)

- описана конструкция стыка с другими агрегатами

- охарактеризована форма и конструкция входящих деталей

- отмечено расположение силового набора

- отмечены требования к точности, соблюдения формы, волнистости, и шероховатости объекта сборки

- требования к герметичности и прочности

- степень стандартизации, нормализации, и т.п.

При составлении описания конструкции рекомендуется придерживаться последовательности в которой находятся классификационные признаки в классификаторе сборочных единиц. Примеры описания производятся в (Григорьев В.П., Ганиханов Ш.Ф. Приспособление для сборки узлов и агрегатов самолетов и вертолетов. – М.: Машиностроение, 1977.-253с).

Оценка технологичности конструкции с использованием соответствующих ГОСТов

Под технологичностью конструкции следует понимать сложный комплекс свойств изделия, обеспечивающий его производство и эксплуатацию с наименьшими для данных условий и времени затратами освещенного и живого труда.

Технологичность определяют по ряду показателей, которые зависят от вида изделия, специфики конструкции, объема выпуска и типа производства. В тоже время ГОСТ 14203 – 73 устанавливают ряд общих требований, предъявляемых с точки зрения технологичности к сборочным единицам и входящим в них деталям.

Для оценки технологичности следует сопоставить характеристики собираемого изделия с требованиями, изложенными в ГОСТ 14203 – 73.

Приведем основные показатели применительно к процессам сборки.

1. Агрегаты должны иметь простую форму. Цилиндрическая и коническая форма предпочтительней, чем поверхность двойной кривизны.

2. Сборочная единица должна расчленяться на рациональное число составных частей – это обусловлено преимуществами, которые дает членение.

3. Сборка изделия не должна обуславливать сложного технологического оснащения. (Правда в самолетостроении редко удается собрать изделие без приспособления, поэтому при оценке данного параметра следует проводить сравнение с осредненными показателями по предприятию)

4. Компоновка сборочной единицы, должна обеспечивать общую сборку без промежуточной разборки и повторных сборок составных частей.

5. Места соединений составных частей должны быть доступны для механизации сборочных работ и контроля качества соединений.

6. Соединение составных частей не должно требовать сложной и необоснованно точной обработки сопрягаемых поверхностей.

7. Точность расположения составных частей должна быть обоснована и взаимосвязана с точностью изготовления составных частей. Для снижения требования точности увязки сопрягаемых элементов следует применять компенсаторы.

8. В конструкции должно быть как можно больше стандартных и унифицированных деталей и узлов.

9. Должно быть максимальное использование в конструкции материалов с хорошими технологическими свойствами (свариваемость, обрабатываемость резанием и т.п.).

Кроме качественной оценки, проводимой по вышеуказанным пунктам, имеются показатели, по которым осуществляется количественная оценка технологичности. Например:

- уровень механизации клепки,

где N_{з п} – количество заклепок, доступных для прессовой клепки,

N_{з. об} – общее количество заклепок;

- уровень механизации сварки,

где L_м и L_р – суммарные длины швов, выполняемых механизированной и ручной сваркой.