I. По взаимозаменяемости:

1) Соответствие в пределах установленных допусков фактических размеров детали её размерам по чертежу;

2) Воспроизведение требующихся по чертежу рельефа и формы (обводы, подсечки и малки);

3) Правильность положения сборочных, направляющих и базовых отверстий относительно базовых осей контура;

II. По прочностным и эксплуатационным характеристикам:

1. Использование материалов требующихся марок, выполнение условий термообработки, обеспечение требуемого качества поверхности и заданной массы;

2. Применение заданных антикоррозионных и декоративных покрытий;

III. По специальным требованиям, оговариваемых в чертежах, технических и технологических условиях:

1. Выдерживание заданных зазоров между склеиваемыми или герметизируемыми поверхностями;

2. Сохранение перпендикулярности осей отверстий для стыковых болтов к торцам стыковых шпангоутов;

3. Наличие припусков на обработку после сборки в разделочных стендах отверстий и торцовых стыковых гребенок.

11.3 Взаимозаменяемость и увязка размеров между собой в самолетостроении

Взаимозаменяемость – свойство конструкции составной части изделия, обеспечивающее возможность её применения вместо другой такой же части без дополнительной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав которого она входит.

Точность какого–либо размера – степень соответствия его действительного значения значению, заданному проектом.

Взаимозаменяемость и точность являются основными показателями качества и количественными показателями технологичности.

Производственная погрешность () – количественное значение точности, измеряемое разностью действительных и заданных величин размеров изделия.

При этом, точное изготовление деталей, узлов и агрегатов предусматривает не только точное выполнение линейных размеров, но также и точное выполнение заданной формы изделия.

Увязка – согласование сопрягаемых размеров между собой.

Точность увязки определяется не точностью каждого из размеров, а величиной разности этих погрешностей, т.е. согласованностью между собой.

Производственная погрешность увязки размеров () – модуль разности двух любых сопрягаемых размеров по разностям их действительных и заданных проектом размерами.

Поля (границы рассеяния) производственных погрешностей () определяется их наибольшими и наименьшими значениями.

Первичный размер – размер, которым начинается процесс переноса размера с чертежа изделия.

Технологические размеры – размеры приспособлений, инструмента, оборудования и заготовки, которые возникают на промежуточных этапах получения конечного размера изделия.

В самолетостроении используются три метода увязки:

I. Принцип связанного образования форм и размеров. Основное достоинство в том, что он позволяет обеспечить взаимозаменяемость изделий малой жесткости, сложной формы и больших габаритных размеров. Этот принцип связанного образования форм и размеров является теоретической основой плазово - шаблонного метода увязки заготовительной и сборочной оснастки, применяющегося в самолетостроении;

II.Принцип независимого образования размеров и форм изделий. Не содержит общих этапов переноса каждого из размеров, а перенос размеров осуществляется независимо друг от друга при разном в общем случае числе индивидуальных этапов. Имеет самую меньшую точность, т.к. содержит самое большое число индивидуальных этапов;

III.Принцип компенсации. Увязка состоит из одного этапа переноса размера с объекта на объект и осуществляется или силовым замыканием, или заполнением зазора, возникающего при сборке между собираемыми элементами, специальным компенсатором. В качестве компенсаторов используются или твердые пасты, или металлические прокладки. Метод компенсации обеспечивает наибольшую точность увязки по сравнению с другими, т.к. содержит всего один этап переноса размеров.

Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

Звенья – отдельные размеры, составляющие размерную цепь (составляющие звенья, замыкающее звено). Размер замыкающего звена получается автоматически при решении поставленной задачи.

Составляющие звенья бывают:

- уменьшающие, т.к. с их увеличением уменьшается размер замыкающего звена;

- увеличивающие, т.к. с их увеличением увеличивается размер замыкающего звена.

Таким образом, образование размеров изделий описывается с помощью аппарата теории размерных цепей.

Технологические размерные цепи – размерные цепи, с помощью которых решаются задачи обеспечения точности изделия в процессе его изготовления.

Принцип кратчайшего пути Б.С.Балакшина – проектирование такого ТП, который имеет самую короткую технологическую размерную цепь путем правильного выбора баз. Т.к., чем длиннее размерная цепь, тем больше величина погрешностей, влияющих на точность образования размера замыкающего звена.

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Осуществляется при проектировании заготовки, изделии и ТП, а также при их изготовлении и сборке.

База – поверхность или сочетание поверхностей, а также ось или точка, принадлежащие заготовке или изделию и используемые для базирования.

Проектная база – база, выбранная при проектировании изделия, ТП изготовления или его ремонта.

По назначению базы подразделяются следующим образом:

1. Конструкторская. Определяет положение детали или сборочной единицы в изделии;

2. Технологическая. Используется для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта:

а)Установочная. Определяет положение заготовки в приспособлении относительно инструмента на плоскости;

б)Направляющая. Определяет направление заготовки в приспособлении относительно инструмента по линии;

в)Упорная. Предохраняет от смещения заготовку в приспособлении относительно других инструмента в точке;

г)Сборочная. Определяет положение в приспособлении относительно других деталей при сборке. Совокупность сборочных баз деталей образует сборочную базу узла или агрегата;

3. Измерительная. Используется для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

Базисный размер - расстояние между конструкторской и технологической базами. При совмещении этих баз базисный размер равен «0».

Правило единства баз – совмещение конструкторской, технологической и измерительной баз.

Правило постоянства баз – использование одной и той же технологической базы.

Производственные погрешности, образующиеся при выполнение ТП, разделяются следующим образом:

1. Систематические. Регулярно повторяются при выполнении ТП. Прогнозируются с высокой степенью точностью расчетно-аналитическим методом:

- постоянные;

- переменные;

- закономерно-изменяющиеся;

2) Случайные. Возникновение предсказать невозможно, определяются только статистическим методом.

При изготовлении деталей и сборке изделий образуются погрешности их размеров, форм, характеристик поверхностного слоя, массы и т.п.

Производственные погрешности размеров и формы изготовления деталей возникают вследствие неточности оборудования, приспособлений, инструмента, недостаточной жесткости ТС ПШЗ или СПИД, колебаний ФМС материала, из которого изготавливаются или собираются изделия, температурных деформаций, неточностей настройки оборудования и др.

11.4 Плазово – шаблонный метод увязки форм и размеров изделий

Сущность плазово - шаблонного (ПШМ) метода состоит в использовании единой системы жестких носителей форм и размеров взаимносопрягаемых элементов конструкции для изготовления и геометрической увязки их между собой. В основе этой единой системы лежит теоретический плаз агрегата самолета (вертолета).

По теоретическому плазу изготавливаются основные шаблоны, которые несут в себе необходимую информацию для изготовления производственных шаблонов, а по ним создаются приспособления для изготовления деталей и сборки изделий. Производственные шаблоны содержат в себе всю необходимую информацию для изготовления деталей, сборки узлов и агрегатов.

С помощью ПШМ производится увязка контуров плоских сечений каждого агрегата и межагрегатных стыков, деталей, лежащих в плоскости одного сечения, а также деталей бортовых систем самолета.

Увязка технологической оснастки, необходимой для изготовления деталей, входящих в размерные сечения агрегата, решается созданием комплекта взаимосвязанных шаблонов на агрегат:

1)Узловой комплект шаблонов. Позволяет изготовить и увязать между собой сборочные приспособления для узлов, входящих в агрегат;

2) Детальный комплект. Входят шаблоны, необходимые для изготовления отдельной детали.

Взаимозаменяемость по межагрегатным стыкам обеспечивается калибрами разъема. Калибры воспроизводящие форму, размеры стыка и крепежных элементов в нем изготавливаются по шаблонам, снятым с плаза, и чертежу стыка. Отдельно изготавливается калибр стыка центроплана и отдельно - ОЧК. Затем производится отстыковка калибров разъема - подгонка обоих калибров до совпадения обводов и стыковочных элементов.

При этом ПШМ обладает и существенными недостатками:

1. Высокая трудоемкость и недостаточная точность изготовления сборочных приспособлений и объемной оснастки;

2. Длительный цикл изготовления сборочной и заготовительной оснастки вследствие необходимости изготовления плазов и шаблонов, по которым будет изготавливаться эта оснастка.

Теоретический плаз – чертеж агрегата, выполненный в натуральную величину, и на котором показываются теоретические контуры, отдельные сечения и конструктивные базы агрегата.

Основные шаблоны:

1) Шаблон контрольно-контурный (ШКК);

2) Отпечаток контрольный (ОК);

3) Конструктивный плаз (КП).

ШКК изготавливается на плоские узлы типа нервюр, шпангоутов, лонжеронов. Контур ШКК точно воспроизводит теоретические обводы узла, а на одной из его плоскостей вычерчиваются контуры сечений деталей, лежащих в плоскости узла окрашиваются в красный цвет и хранятся в плазовом цехе.

ШКК предназначен для:

- конструктивной и геометрической увязки деталей, расположенных в плоскости данного узла;

- изготовления и увязки шаблонов, необходимых для изготовления приспособлений;

- изготовления и увязки узлового комплекта шаблонов, необходимого для изготовления деталей, составляющих данный узел.

КП полностью повторяет ШКК, только КП вычерчен целиком на прозрачном пластике- винипрозе. Как и ШКК, КП предназначен для конструктивной и геометрической увязки деталей, входящих в узел, воспроизведения контуров и контроля шаблонов. Применение КП предупреждает преждевременный износ и порчу ШКК и теоретического плаза при изготовлении шаблонов и их контроле.

ОК применяется для изготовления, увязки и контроля узлового и детального комплекта шаблонов. ОК представляет копию КП и изготавливается из листовой стали методом фотокопирования.

Производственные шаблоны предназначены для изготовления приспособлений, оснастки и деталей. Изготавливаются по ШКК, КП и ОК. Окрашиваются в черный цвет и находятся в цехах. Номенклатура детального комплекта шаблонов определяется её конструкцией.

Номенклатура основных производственных шаблонов:

1) Шаблон контура (ШК). Предназначен для изготовления и увязки шаблонов ШКК, ШРД, ШОК, ШВК и других приспособлений для контроля деталей;

2) Шаблон развертки детали (ШРД). Предназначен для изготовления шаблонов ШФ и ШГР, вырубных и вырезных штампов;

3) Шаблон внутреннего контура (ШВК). Предназначен для изготовления форм-блоков, пуансонов и оправок для формовки, гибки и выколотки;

4) Шаблон обрезки и кондуктор для сверления (ШОК). Предназначен для обрезки, сверления и контроля формы сложных листовых и профильных деталей;

5) Шаблон контура сечения (ШКС). Предназначен для изготовления элементов и монтажа сборочных приспособлений;

6) Шаблон монтажно-фиксирующийся (ШМФ). Предназначен для изготовления элементов и монтажа сборочных приспособлений.

11.5 Классификация методов обеспечения взаимозаменяемости и увязки форм и размеров изделий

Таким образом, в самолетостроении применяются следующие методы обеспечения взаимозаменяемости и увязки:

I. Метод допусков и посадок (МДП). Применяется для изготовления плоских и объемных жестких деталей (детали шасси, систем управления и др.). Метод переноса размеров – независимый. Первоисточник размеров - чертеж детали. Местами увязки являются поверхности в пространстве и отдельные сечения. В качестве средств переноса форм и размеров используются стандартныйуниверсальный измерительный инструмент и предельные калибры;

II. Плазово – шаблонный метод (ПШМ). Применяется для изготовлений нежестких деталей планера (диафрагмы, стенки пояса, полки и т.п.), изготовленные из листов, профилей и труб. Метод переноса размеров – зависимый. Первоисточниками размеров являются теоретические таблицы, теоретический и конструктивные плазы, шаблоны. Места увязки – обводы по отдельным сечениям и плоские узлы. В качестве способа переноса форм и размеров используется последовательный перенос с шаблона на шаблон, а средствами переноса являются плаз-кондуктор (ПК) с плоской системой координат и инструментальные стенды (ИС) с пространственной системой координат;

III. Координатно-шаблонный метод (КШМ). Применяется также для изготовления нежестких деталей планера. Метод переноса размеров – также зависимый. Первоисточниками размеров являются теоретический и конструктивный плазы, ПК и ИС. Увязка осуществляется по отдельным сечениям в пространстве. В качестве средств переноса форм и размеров используются ПК и ИС;

IV. Эталонно- шаблонный метод (ЭШМ). Применяется для деталей обшивки и силового каркаса планера, изготовленных из листов, профилей и труб. Метод переноса размеров – также зависимый. Первоисточниками размеров являются эталоны и макеты. Увязка осуществляется по поверхности в пространстве. В качестве способа переноса форм и размеров используется копирование методом слепков;

V. Метод объемной увязки (МОУ). Применяется для силовых агрегатов и деталей пневмо- и гидросистем, деталей системы спасения пилота, шасси, систем управления, для прокладки и изготовления электрожгутов. Метод переноса размеров – также зависимый. Первоисточниками размеров являются плазы, шаблоны, эталоны элементов систем, объемный плаз, технологический и эталонный самолеты. Увязка осуществляется по местам разъемов и стыков систем. В качестве способа переноса форм и размеров используется отработка систем по чертежам и технологическому самолету, а производство сложной пространственной оснастки осуществляется на станках с ЧПУ.

VI. Метод бесплазовой увязки (МБУ). Применяется для нежестких крупногабаритных деталей планера. Метод переноса размеров – также зависимый. Первоисточником размеров является математическая модель поверхности. Увязка осуществляется по местам обводов по отдельным сечениям и плоским узлам. В качестве способа переноса форм и размеров используется автоматизированная увязка и воспроизведение поверхностей. Производство оснастки осуществляется на станках с ЧПУ. Визуальное отображение электронной модели поверхности планера на компьютере представляет собой средство контроля формы и размеров этой поверхности.

11.6 Методы базирования при сборке самолетов

На выбор методов базирования влияют конструктивно – технологические свойства изделий:

- требования точности и взаимозаменяемости изделий;

- пространственная взаимосвязь элементов конструкций;

- относительная жесткость деталей;

- вид соединений;

- доступ к зоне выполнения операций при установке, фиксации и соединении собираемых изделий.

Методы базирования при сборке ЛА отличаются друг от друга характером средств обеспечения определенного положения и фиксации базируемых элементов изделия. Основные методы базирования в самолетостроении условно разделяются на две большие группы:

I. Базирование по поверхности собираемого изделия:

1. Метод базирования по базовым поверхностям (поверхностям сопряжения, по месту данного элемента в конструкции). Применяется, когда собираемые детали обладают большой пространственной жесткостью, а размеры готового изделия обеспечиваются системой допусков и посадок. Положение базируемого элемента полностью определено и зафиксировано с помощью других элементов конструкции. Роль сборочной базы выполняют сами элементы изделия. Фиксация осуществляется прижатием базируемого элемента к другим элементам изделия. В конструкциях ЛА по данному методу собираются узлы шасси, элементы гидро-газовой аппаратуры, тяги управления, узлы системы управления и т.п.;

2. Метод базирования по разметке (базирование по базовым линям на детале). Требует обязательного наличия в составе собираемого изделия базовой детали, на поверхности которой наносятся линии разметки. В качестве сборочных баз используются специально нанесенные с чертежа на базовую деталь линии или точки с размерами. Разметка базовых линий и точек осуществляется фотоконтактным способом с конструктивного плаза, по шаблонам ШР или вручную с помощью универсальных измерительных средств. Наиболее точной и наименее трудоемкой является разметка фотоконтактным способом. Базирование по разметке является наиболее трудоемким и не обеспечивающим высокой точности методом базирования (). Однако метод не требует специального оборудования и оснастки, потому разметка применяется в случаях, когда к изделиям не предъявляются высокие требования взаимозаменяемости и точности;

3. Базирование по сборочным отверстиям (СО). Взаимное положение собираемых элементов определяется системой сборочных отверстий, расположенных в паре конструктивно связанных деталей, одна из которых используется в качестве базовой. Установка остальных деталей в процессе сборки осуществляется на базовую деталь, совмещая отверстия в базовой и присоединяемой деталях. Положение сборочных отверстий определяется при изготовлении деталей с использованием увязанных комплектов ШОК. Базирование по СО позволяет снизить трудоемкость сборки, уменьшить затраты на оснастку. При этом метод достаточно прост. Однако его применение приводит к увеличению объема заготовительно-штамповочных работ из-за необходимости выполнении СО, росту числа заготовительной и контрольной оснастки. Базирование по СО целесообразно в тех случаях, когда точность сборки, например, внешнего обвода, удовлетворяет заданным требованиям (). Разновидностью базирования по СО является базирование по базово-фиксирующим отверстиям, выполненным в узлах: направляющие отверстия (НО) и установочные отверстия (УБО);

II. Базирование по внешней поверхности специально вводимых жестких носителей (в сборочных приспособлениях):

1. Базирование по координатно-фиксирующим отверстиям (КФО). Производится совмещением специальных отверстий в деталях и фиксаторов сборочного приспособления. Метод является развитием базирования по СО, только более точный. Например, для внешнего обвода, . Вследствие простоты приспособлений целесообразно использование этого метода в мелкосерийном производстве и для машин больших габаритов. При сборке по КФО положение отверстий строго соответствует конструктивным базам. Что достигается использованием ПК и ИС. Для увязки контуров деталей и КФО используются ШК и ШОК. В отличие от СО, КФО могут располагаться не в тех местах деталей, где по чертежу должно быть отверстие по болт или заклепку, а в специально отведенных местах, удобных с технологической точки зрения: простоты и удобства увязки технологической оснастки, упрощения конструкции приспособления и самого процесса сборки. КФО обычно располагают в одной плоскости на расстояниях кратным 50 мм. Положение КФО в деталях и приспособлениях увязывается с базовыми осями изделия, за счет чего обеспечивается взаимная увязка положения собираемых элементов относительно друг друга. Точность базирования по КФО выше, чем точность по СО, т.к. размеры между осями КФО определяются размерами сборочного приспособления, точность которого выше точности детали изделия. Кроме того, КФО располагают в наиболее жестких деталях конструкций. Разновидностью базирования по КФО является базирование по отверстиям подстыковые болты (ОСБ);

2. Базирование по поверхности каркаса. Элементы каркаса прижимаются к базовым поверхностям сборочного приспособления и, таким образом, осуществляется взаимная координация деталей. Затем на собранный каркас устанавливается обшивка, при этом на замыкающий размер оказывает влияние погрешность толщины обшивки. Точность внешнего обвода мм;

3. Базирование по поверхности обшивки. Базовые элементы сопрягаются с изделием по наружному контуру аэродинамических обводов агрегатов. Сборку начинают с установки обшивки в приспособлении, затем устанавливают элементы каркаса, базируя их на обшивку. Этот метод обеспечивает наибольшую точность аэродинамических обводов, т.к. погрешности входящих деталей не влияют на окончательный размер собранного изделия, что достигается компенсацией погрешностей в процессе установки их в приспособлении. Разновидностью метода является базирование по внутренней поверхности обшивки. В этом случае обшивка устанавливается в сборочное положение по поверхности макетных деталей и прижимается к ним на период соединения обшивки через компенсаторы деталями каркаса. Точность по наружной поверхности обшивки внешнего обвода , по внутренней поверхности обшивки (при замкнутой нервюре)

Базирование в приспособлении широко используется для сборки нежестких узлов и панелей, при сборке секций и агрегатов планера. Базами в приспособлении служат базовые элементы: рубильники, стапельные плиты, упоры, которые в процессе сборки непосредственно сопрягаются с базируемыми изделиями. Сопрягаемые с изделиями поверхности базовых элементов образуют контуры, представляющие собой отраженный вид контуров сечений. Сборочное приспособление обеспечивает требуемое взаимное положение сопрягаемых деталей и определенное положение обрабатываемого инструмента, относительно деталей, придает заданную форму нежестким деталям и узлам в процессе сборки, позволяет использовать принцип компенсации погрешностей изготовления деталей.

Однако сборочные приспособления имеют ряд недостатков:

1) Дороги и сложны по конструкции;

2) Точность изготовления приспособления в 3-10 раз выше точности собираемого изделия;

3) Возникает возможность появления значительных погрешностей при сборке агрегатов в разных приспособлениях;

4) Использование жестких приспособлений может вызвать внутренние напряжения в результате остаточных упругих деформаций и др.

11.7 Виды, применяемые в самолетостроении соединений

Соединение деталей, узлов, панелей и агрегатов самолетов и вертолетов при сборке производится различными способами. При этом, принимаемые в самолетостроении соединения подразделяются следующим образом:

I.Неподвижные:

1. Неразъемные:

а) Клепка;

б) Сварка;

в) Пайка;

г) Склеивание;

2. Разъемные:

а) Болтовые;

б) Винтовые;