4.2 Технологические методы переноса (увязки) геометрической информации от конструкторской документации на элемент самолета

В настоящее время в авиастроении находят применение несколько основных методов переноса геометрической информации от чертежей на детали и сборочные единицы.

В основе процессов переноса геометрической информации, предназначенных для достижения заданного уровня точности и взаимозаменяемости, лежат две основные группы методов:

• методы независимого (несвязанного) переноса (образования) размеров и формы;

• методы связанного (зависимого) переноса (образования) размеров и формы;

Методы независимого (несвязанного) образования формы и размеров основан на применении в качестве первоисточника геометрической информации конструкторских документов, а в качестве средств переноса геометрии универсальных инструментов и оборудования для разметки, изготовления и измерения:

При разработке конструкции, исходя из функционального назначения того или иного сопряжения деталей, конструктор назначает номинальный размер деталей в сопряжении и посадку, а, следовательно, и допуск на этот размер сопрягаемых деталей. Если детали изготовлены по сопрягаемым поверхностям с размерами в пределах заданных допусков, то при сборке должен получиться рассчитанный замыкающий размер.

Опыт показал, что применение метода независимого образования поверхностей позволяет достичь необходимой точности и взаимозаменяемости только для жестких деталей простых форм (содержащих плоские, цилиндрические и конические поверхности) и при небольшом количестве деталей в узле, оказывающих влияние на замыкающий размер. В противном случае допуски на размеры каждой детали должны быть столь малыми, что изготовление такой детали становится длительным, дорогостоящим и, даже, невозможным на имеющемся, на предприятии, оборудовании.

Перенос геометрии при изготовлении жестких деталей, имеющих сложную форму (например, аэродинамический обвод) представляет сложную проблему. В этом случае при применении универсальных инструментов необходимо выполнение многократной процедуры независимого образования сложных поверхностей (как минимум два раза, - для изготовления одной сопрягаемой детали и для изготовления второй сопрягаемой детали); при этом закладываются несогласованные погрешности, согласовать (увязать) которые при использовании оборудования с ручным управлением практически невозможно. В результате не удается собрать сборочные единицы с требуемой точностью, без каких-либо последующих доработок.

Возможности независимо сформировать сопрягаемые сложные по форме поверхности жестких деталей с малыми допусками появились в последние пятнадцать – двадцать лет на основе трехмерных компьютерных моделей поверхностей деталей и сборочных единиц и оборудования с числовым программным управлением, позволяющие изготавливать детали сложной формы с достаточной точностью.

Особенно трудно выполнить с малыми допусками маложесткие детали из листа, профилей и труб. Из-за многократного независимого образования сопрягаемых поверхностей нескольких единиц оснастки, сложной формы самих сопрягаемых поверхностей, а также пружинения сопрягаемых элементов деталей, производство таких деталей с требуемой степенью точности становится очень дорогостоящим и трудоемким делом.

Маложесткие детали при их соединении дополнительно деформируются и еще больше снижают точность собираемого изделия.

Как способ решения проблем производства тонкостенных, маложестких, а также, сложных по форме деталей и крупных сборочных единиц появился зависимый метод переноса формы и размеров. В основе метода положен перенос геометрической информации о форме и размерах прямым копированием. Так как наибольшие погрешности вносят операции ручной разметки контуров и поверхностей оснастки и деталей, выполняемые независимо друг от друга, их разметку выполняют один раз на специальном первоисточнике геометрической информации, называемым плазом, представляющих собой чертежи плоских сечений конструкции самолета, выполненных в натуральную величину. По плазам копированием создаются копии-носители контуров - шаблоны различного назначения. С шаблонов контуры копируются на технологическую и контрольную оснастку. Шаблоны применяются и для контроля геометрии деталей и сборочных единиц. Невозможность переносить копированием поверхность привело к появлению пространственных носителей геометрии: макетов поверхностей самолета (эталонов поверхности), макетов агрегатов с расположением оборудования и коммуникаций (объемные эталоны агрегатов) в натуральную величину. Далее копированием геометрия переносится на оснастку для изготовления деталей и сборочные приспособления. С целью экономии времени, при освоении производства нового самолета, вместо макетов могут применяться сами элементы конструкции, которые не будут передаваться на испытания или заказчику (так называемый технологический самолет).

Применение связанного метода переноса размеров выявило его недостатки:

• значительные затраты времени и средств на производство первоисточников геометрической информации, многочисленных промежуточных копий первоисточников;

• необходимость в значительных площадях для их хранения;

• недостаточная геометрическая взаимозаменяемость сборочных единиц.

Таким образом, в качестве первоисточника геометрической информации применяются:

в независимых методах переноса геометрии:

• чертежи (Ч);

• трехмерные компьютерные геометрические модели и специальные программы (Пр);

в зависимых методах переноса геометрии:

• плазы (П);

• эталоны (Э).

В реальном производстве применяются комбинации практически всех упомянутых выше первоисточников и средств переноса геометрии в различных сочетаниях в зависимости от размера и класса самолета, объемов его выпуска и технического уровня предприятия - производителя.

В таблице 4.1 показаны основные разновидности методов достижения взаимозаменяемости и их комбинации, применимые в самолетостроении.

Таблица 4.1 – Названия и обозначения методов увязки на основе сочетания названий и обозначений видов первоисточников и средств увязки

№	Название метода увязки	Обозначение метода увязки
1	Чертежно-инструментальный метод	ЧИМ
2	Чертежно-шаблонный метод	ЧШМ
3	Чертежно-макетный метод	ЧММ
4	Плазово-инструментальный метод	ПИМ
5	Плазово-шаблонный метод	ПШМ
6	Плазово-макетный метод	ПММ
7	Эталонно-инструментальный метод	ЭИМ
8	Эталонно-макетный метод	ЭММ
9	Эталонно-шаблонный метод	ЭШМ
10	Программно-инструментальный метод	ПРИМ
11	Программно-шаблонный метод	ПРШМ
12	Программно-макетный метод	ПРММ

Чертежные методы переноса геометрии (увязки) (ЧИМ, ЧШМ, ЧММ) имеют ограниченную область применения в производстве самолетов в связи с ограниченной номенклатурой применяемых в их конструкциях жестких деталей простой геометрической формы.

Плазовые методы переноса геометрии (увязки):

- ПИМ применяется в основном при изготовлении и монтаже сборочной оснастки с использованием плаз-кондукторов, инструментальных стендов, оптических и лазерных систем, КИМ, а также при изготовлении объемной заготовительной оснастки типа обтяжных пуансонов;

- ПШМ применяется при изготовлении плоской и объемной заготовительной оснастки, оснастки для механической обработки, деталей, оснастки для сборки плоских каркасных узлов типа шпангоутов, нервюр, лонжеронов, балок, полов, стенок;

- ПММ применяется в основном при производстве оснастки для изготовления сложных обводообразующих деталей.

Эталонные методы увязки:

- ЭММ применяется при отработке технологической оснастки для изготовления обводообразующих деталей и сборных частей летательных аппаратов, имеющих наиболее сложную геометрическую форму;

- ЭИМ позволяет воспроизводить поверхность эталона или его отдельных частей на оборудовании с ЧПУ;

- ЭШМ применяется для увязки геометрических параметров на плоских участках поверхности эталона, например, элементах остекления кабины экипажа, а также для отработки оснастки по отдельным сечениям сложных обводообразующих деталей и узлов.

Программные методы увязки (называемые иногда методами бесплазовой увязки):

- ПрИМ применяется для отработки элементов оснастки и номенклатуры деталей, обрабатываемых на оборудовании с ЧПУ;

- ПрШМ применяется в тех случаях, когда непосредственное изготовление оснастки и деталей на оборудовании с ЧПУ невозможно или нецелесообразно по ряду причин (ограниченный парк станков с ЧПУ, недостаток программистов и др.) из-за сужения фронта работ и удлинения цикла технологической подготовки производства;

- ПрММ применяется для отработки крупногабаритных макетов на оборудовании с ЧПУ.

ЭИМ, ПрИМ, ПрММ называют еще бесконтактными методами увязки, т.к. позволяют отказаться от применения всей цепочки копирования по размерам, а сразу на станках с ЧПУ по программам изготавливать детали механосборочного производства и оснастки (рубильники, ложементы и т.п.).

Конечным результатом применения всех методов переноса геометрии (увязки) является:

• взаимоувязанная заготовительно-штамповочная, станочная и сборочная технологическая оснастка;

• взаимоувязанные сопрягающиеся элементы конструкции планера летательного аппарата в зоне их прилегания.