Проектирование технологического процесса сборки хвостовой части киля

Министерство образования и науки Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Самолетостроения и эксплуатации авиационной техники наименование кафедры Проектирование технологического процесса сборки хвостовой части киля ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине

«Технология сборки»

Выполнил студент группы СМзу-10−3

Д.А. Тарасенко Нормоконтроль К. А. Однокурцев Иркутск 2014 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По курсу Технология сборки Студенту Д. А. Тарасенко Тема проекта Проектирование технологического процесса сборки хвостовой части киля Исходные данные Чертеж конструкции, ТУ на сборку, каталоги типовых элементов конструкции СП Рекомендуемая литература Митрофанов А. А. Контроль сборки летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 2002, — 208 с ;

Григорьев В.П., Ганиханов Ш. Ф. Приспособления для сборки узлов и агрегатов самолета.- М.: Машиностроение, 2001. 440 с.

Графическая часть на листах.

Дата выдачи задания «» 2013 г.

Дата представления проекта руководителю «» 2014 г.

Руководитель курсового проектирования СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Конструктивно-технологическая характеристика узла

2. Технические условия на сборку узла

3. Анализ технологичности узла

4. Схема технологического членения узла

5. Выбор вариантов состава сборочных баз и составление схемы базирования

6. Выбор метода обеспечения взаимозаменяемости и составление схемы увязки оснастки

7. Расчет точности сборки узла

8. Составление схемы сборки узла

9. Составление циклового графика

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ Темой моего курсового проекта является хвостовая часть киля многоцелевого истребителя Су-30МКИ. Этот узел собирается из деталей цеховпоставщиков на участке по сборке килей в цехе агрегатно-сборочного производства № 43.

Двухместный многоцелевой истребитель Су-30МКИ создан на базе серийного самолета Су-30. Работы по его созданию начались в 1991 г., а прототип этого самолета совершил первый полет 14 апреля 1992 г.

Су-30МКИ предназначен для тактического и оперативного боевого применения, выполняя задачи по уничтожению воздушных объектов (завоевание превосходства в воздухе, противовоздушная оборона, длительное патрулирование и сопровождение), а также наземных и морских целей (подавление ПВО противника, блокирование действий противника с воздуха и непосредственная поддержка с воздуха).

Самолет обладает высокими лётно-техническими и боевыми характеристиками, не имеющими аналогов в мире.

Введение

в конструкцию самолёта новых композиционных материалов позволило при сохранении прочности уменьшить массу самолета.

В данное время в условиях научно-технического прогресса развития компьютерных и технических технологий позволило автоматизировать и роботизировать сборочные процессы, что позволяет повысить качество сборки, снизить трудоемкость, а так же повысить безопасность труда работающего персонала.

Сборочные работы занимают особое место в самолетостроении. Повышение качества сборочных работ существенно влияет на эффективность всего авиационного производства, поскольку трудоемкость сборки составляет 45 — 50% общей трудоемкости изготовления самолета.

Сборки отличается от других технологических процессов тем, что ее составными частями являются разнообразные, физически разнородные процессы установки, клепки, сварки, склеивании и т. п.

Требования к элементам конструкции, поступающим на сборку, существенно влияют на содержание технологических процессов изготовления деталей самолета, в частности, на содержание технологических процессов заготовительно-штамповочных работ, механической обработки и др.

Содержание технологических процессов сборки, принятые методы и средства обеспечения взаимозаменяемости и точности сборочных единиц оказывают определяющее влияние на состав и структуру технологического оснащения. Поэтому проектирование технологических процессов и средств оснащения сборки в ходе технологической подготовки производства должно осуществляться с учетом комплекса факторов, затрагивающих почти всю производственную систему предприятия.

1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЗЛА хвостовой киль сборка оснастка Хвостовая часть киля самолёта Су-30МКИ является одной из составляющих частей киля данного самолёта. Своей торцевой частью хвостовая часть киля крепится к средней части киля при помощи крепления вилка — ухо. Хвостовая часть киля выполняет функции обводообразующего и каркасного элемента.

В свою очередь киль — это часть хвостового оперения самолёта, рассположеная в вертикальной (или наклонной) плоскости и предназначенная для обеспечения путевой устойчивости.

На самолёте Су-30МКИ двукилевое вертикальное оперение, стреловидное (угол стреловидности по передней кромке 40°, площадь 15,4м2). Каждый киль оснащён рулём направления (площадь двух рулей 3,5 м², углы отклонения +25° в каждую сторону). Кили имеют трапециевидную форму и выполнены по двухлонжеронной схеме. Они крепятся к силовым шпангоутам хвостовых балок, которые совпадают с силовыми шпангоутами 38 и 42 мотогондол.

Поперечный набор основной части киля образован десятью нервюрами, в корневой части киля установлена силовая нервюра. Верхние части килей снабжены стеклопластиковыми законцовками, и по их передней кромке радиопрозрачными обтекателями. В конструкцию киля входят два лонжерона, первый располагается позади носка киля, а второй перед передней кромкой руля направления. Первый лонжерон необходим для крепления киля к хвостовой части фюзеляжа, здесь используются шарнирные узлы крепления, которые устанавливаются на поясах лонжеронов. На втором лонжероне расположены узлы навески руля направления.

Хвостовая часть киля воспринимает внешние аэродинамические нагрузки от набегающего потока воздуха, а также является каркасным элементом.

Состав узла (см. рисунок 1):

лента (1.002.00.01) — 1 шт;

окантовка люка (1.002.00.02) — 1 шт;

стенка (1.002.00.03) — 4 шт;

уголок (1.002.00.04) — 4 шт;

диафрагма (1.002.00.05) — 2 шт;

кромка задняя (1.002.00.06) — 1 шт;

крышка люка (1.002.00.07) — 1 шт;

обшивка (1.002.00.08) — 2 шт.

Основные размеры хвостовой части киля: длина — 1200 мм, ширина — 330 мм.

Поверхность хвостовой части киля плоская и прямолинейная. Каркас хвостовой части киля образован продольным и поперечным набором. Соединение деталей каркаса заклепочное, крышка люка крепится к каркасу болтами. Швы прямолинейные, продольно поперечные.

1- лента 1.002.00.01(Лн) 2 — окантовка люка 1.002.00.02(Ол) 3; 4; 5; 6 -стенка 1.002.00.03(Ст) 7;8 — диафрагма 1.002.00.05 (Дф) 9 — кромка задняя 1.002.00.06 (Кз) 10;11 — обшивка 1.002.00.08(Об) 12 — крышка люка 1.002.00.07 (Кл) Рисунок 1 — Схема членения узла

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА СБОРКУ УЗЛА

1. Допускаемые предельные отклонения от теоретического контура ±1,0 мм;

2. Отклонение осей заклепочных швов не более 1,0 мм;

3. Допускаются уступы. Стык поперек потока:

— выступание 0,2 мм;

— западание 0,3 мм; Стык по потоку 0,3 мм;

По люкам:

— поперек потока 0,2 мм;

— по потоку 0,3 мм; Зазоры:

Стык поперек потока 0,4 мм; Стык по потоку 0,6 мм;

По люкам

— поперек потока 0,5 мм;

— по потоку 0,7 мм.

4. Клепку производить ПИ-249−78 на сырой грунтовке ЭЛ-0215;

5. Заклепочные соединения выполнять в соответствии с требованиями КД. Во всех доступных местах клепка — прессовая;

6. Заклепки, выступающие свыше 0,35 мм — подлежат замене;

7. Перезенковка гнезд под потайные заклепки — не допускается;

8. Западание головок потайных заклепок — не допускается;

9. Утяжка обшивки по заклепочным швам не более 0,3 мм;

10. Отверстия под болты обрабатывать по H9 и H11;

11. Шероховатость обрабатываемых поверхностей детали Ra 6.3

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ УЗЛА Технологичными принято называть конструкции, которые при обеспечении эксплуатационных качеств изделия позволяют в условиях данного производства достигать наименьшей трудоемкости изготовления.

Оценка технологичности является сложной задачей. Для этого разработаны различные методы. В методическом указании предлагается применить метод экспертных оценок.

Показатель технологичности определяется как сумма произведений показателя уровня технологичности параметра на удельный вес этого показателя технологичности:

где ni — значение показателя уровня технологичности; mi — удельный вес показателя технологичности;

t — порядковый номер показателя.

Критерием технологичности является условие Kmax? Kmin Показатели технологичности конструкций Таблица 1- Показатели технологичности конструкции

Вывод: Показатель технологичности находится в диапазоне 10…15 (Ктехн = 12,415), т. е конструкция узла является технологичной.

4. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЧЛЕНЕНИЯ УЗЛА Конструктивно — технологическое членение укрупнено назначается при проектировании самолета, так как назначение стыков и разъемов на этапе серийного производства может привести к перекомпоновке систем и оборудования. В силу этого обстоятельства на этапе разработки рабочего технологического процесса сборки необходимо разрабатывать процесс сборки в условиях точного соблюдения предписаний чертежей и технических условий, схемы членения и других директивных документов, переданных из КБ на серийный завод. Однако в серийном производстве в некоторых случаях может возникнуть необходимость изменения членения конструкции, назначенного в КБ.

Рациональное членение конструкции позволяет, как правило, использование параллельных схем сборки, следовательно — сократить цикл сборки, снизить трудоемкость, выполнить разделение труда, расширить фронт работ, снизить затраты на технологическую оснастку за счет ее упрощения, широко применять средства механизации и автоматизации, повысить ресурс конструкции.

Необходимость членения определяется следующими причинами:

— технологические возможности и особенности существующего оборудования и конкретных технологических процессов производства;

— габариты и сортамент полуфабрикатов для изготовления деталей;

— необходимость обеспечения хорошего доступа ко всем зонам изделия;

При разработке технологического членения необходимо придерживаться правил членения:

— соединение сборочных единиц следует производить непосредственно друг с другом, без включения промежуточных элементов (за исключением компенсаторов);

— соединение агрегатов должно производиться по поверхностям простых форм; продольные соединения панелей должны быть компенсирующими;

— соединение торцов панелей должно быть нежестким (по кромкам панелей отсутствуют жесткие элементы набора);

— отдельный агрегат или отсек должен быть после сборки максимально жестким.

Схема технологического членения представлена на рисунке 1

5. ВЫБОР ВАРИАНТОВ СОСТАВА СБОРОЧНЫХ БАЗ И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ В самолетостроении применяют две группы методов базирования:

— базирование по базовым деталям, которые имеют базовые поверхности, линии разметки или СО;

— базирование по базовым поверхностям сборочных приспособлений (по КФО, по поверхности каркаса, по поверхности обшивки).

На данном этапе разработки КП необходимо определить возможные варианты базирования всех деталей, входящих в собираемый узел (т.е. определить состав баз).

Первоначально устанавливают метод базирования для тех деталей, которые задают наиболее важный параметр конструкции (размер или форму) в следующем порядке:

— базирование обводообразующих деталей;

— базирование стыковых деталей и узлов навески;

— базирование силовых деталей каркаса;

— базирование не силовых деталей каркаса;

— базирование остальных деталей узла.

Выбранные варианты базирования всех деталей (варианты состава баз) изображают в виде схемы с использованием специальных обозначений. Если изделие состоит из отдельных подсборок и узлов, то и для них указываются возможные составы сборочных баз.

Оптимальным считается тот состав баз, который удовлетворяет требованиям точности наружных обводов. При равной точности сборки для различных составов баз выбор производится по технико-экономическим показателям. После выбора оптимального варианта состава баз разрабатывается схема базирования.

Варианты базирования Вариант 1 (основной) — Сборка всего узла осуществляется по поверхности каркаса

1. Задняя кромка выставляется по упору, крепится прижимами.

2. Диафрагму N4 устанавливается в приспособление по посадочному месту лонжерона N2 и задней кромке. Установить ложемент.

3. Установить уголки на стенку диафрагмы N5. Крепить техн. нормалями.

4. Стенку N3 установить по ребру диафрагмы N4. Крепить струбцинами.

5. Стенка N4 N5 N6 соединяется с уголком, с диафрагмой N4.

6. Диафрагму N5 устанавливается в приспособление по ребру лонжерона N2 и задней кромке согласно чертежу, крепить прижимами. Установить ложемент

7. Обшивку базировать по поверхности стенок N 3, N 4, N 5, N 6, диафрагм и поверхности задней кромки.

Вариант 2 (основной) — Сборка всего узла осуществляется по наружной поверхности обшивки

1. Обшивка базируется по поверхности рубильника.

2. На обшивку устанавливаются диафрагма N 4.

3. Установить стенки N3 N4 N5 N6 по ребру диафрагмы N4по СО.

4. Установить уголки на стенку диафрагмы N5. Крепить техн. нормалями по СО.

5. Диафрагму N5 установить в СП, к стенкам N3 N4 N5 N6 по СО.

6. Установить заднюю кромку по упору и посадочному месту диафрагм.

7. Обшивку установить по поверхности рубильника.

Рисунок 2 — Вариант базирования № 1

Вариант 3 — Сборка всего узла осуществляется вне СП Каждую деталь данного узла можно базировать по СО. Но т.к. узел включает в себя обводообразующие детали, а к ним предъявляются очень жесткие требования по отклонению от ТК, то данный вариант базирования является нецелесообразным.

Исходя из выше перечисленного, самым подходящим является первый вариант базирования.

6. ВЫБОР МЕТОДА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ УВЯЗКИ ОСНАСТКИ Метод обеспечения взаимозаменяемости определяет характер технологической подготовки производства. При этом выделяются методы изготовления деталей, контроль их контуров и размеров, методы изготовления элементов сборочных приспособлений и их монтаж. Все этапы переноса форм и размеров с первоисточника на заготовительную сборочную оснастку, детали и контрольную оснастку отражаются в схеме увязки.

В самолетостроении в настоящее время находит применение четыре метода обеспечения увязки:

— эталонно-шаблонный;

— координатно-шаблонный;

— эталонно-шаблонный с применением элементов бесплазовой увязки (расчетно-плазовый);

— бесплазовый.

В первом случае в качестве исходного носителя форм используются эталоны поверхности агрегатов, которые полностью воспроизводят агрегаты по размерам и формам.

Во втором случае в качестве жесткого носителя форм и размеров применяют шаблоны, инструментальный стенд и плаз-кондуктор. В ряде случаев возможно применение частичных эталонов поверхности.

Эталоны поверхности изготавливаются на отдельные агрегаты, как правило, двойной кривизны и увязываются между собой через систему плоских шаблонов и инструментальный стенд. Для деталей, которые выходят на аэродинамический контур, по эталону изготавливают оправки и обтяжные пуансоны. По эталону поверхности при помощи контрэталона изготавливают монтажный эталон. Монтажный эталон обрабатывается по поверхности лекал и несет на себе все стыки и разъемы. При мелкосерийном и опытном производстве контрэталон и монтажный эталон не изготавливают.

В тех случаях, когда обшивки отдельных агрегатов имеют одинарную кривизну и для их изготовления не нужны обтяжные пуансоны. Эталоны поверхности не изготавливаются. Монтажный эталон в этом случае делают по шаблонам приспособления.

Эталонно-шаблонный метод обеспечивает наиболее точную увязку всей технологической оснастки, особенно по стыкам, а также межзаводскую взаимозаменяемость. Однако этот метод обладает недостатками: сложность и большая трудоемкость для изготовления эталонов крупногабаритных агрегатов и отсеков, узкий фронт работ, длительный цикл подготовки производства. Поэтому, когда его использование затруднено или невозможно, для обеспечения взаимозаменяемости агрегатов по стыкам применяют разнообразные калибры разъемов и стыков.

Развитие вычислительной техники и оборудования с ЧПУ позволяет отказаться от применения всей цепочки копирования размеров и сразу изготавливать шаблоны, а также отдельные детали и оснастку.

Оптимальный вариантом метода обеспечения взаимозаменяемости является тот, который обеспечивает требуемую точность сборки при минимальных затратах.

Полная схема увязки представлена в приложении на рисунке 3.

7. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ СБОРКИ УЗЛА Задачей студента при выполнении КП является определение ожидаемой точности сборки, характеризующей качество технологической оснастки и технологического процесса, сравнение ее с заданной, а также анализ тех технологических решений (метод сборки, состав сборочных баз, метод обеспечения взаимозаменяемости), которые необходимы для обеспечения точности сборки в соответствии с техническими условиями.

Для определения точности сборки необходимо придерживаться следующего порядка:

— выделить расчетное сечение, где необходимо определить погрешность;

— установить состав баз всех деталей в узле в расчетном сечении;

— выделить детали, определяющие погрешность замыкающего размера;

— выделить из общей схемы увязки те элементы и этапы, которые определяют погрешность в расчетном сечении в соответствии с выбранным составом сборочных баз;

— выполнить расчет погрешности сборки, используя теоретико-вероятностный метод;

— по результатам расчета сделать заключение об оптимальности принятого состава сборочных баз и выбранного метода обеспечения взаимозаменяемости.

Определение погрешности детали Таблица 2 — Определение погрешности изготовления детали

Определение погрешности сборочного приспособления Таблица 3 — Определение погрешности изготовления сборочного приспособления

Определение погрешности сборки Т.к. метод базирования по поверхности каркаса с компенсацией прижимом, следовательно, расчет производится по формуле:

Вывод: Полученная при расчете погрешность сборки 0,948 мм лежит в интервале допускаемых отклонений ± 1,0 мм. Следовательно, выбранный вариант сборки данного узла может обеспечить требуемую точность.

8. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ СБОРКИ УЗЛА Схема сборки определяет порядок поступления на сборку входящих в узел деталей, последовательность сборки, позволяет в первом приближении назначить необходимое оборудование. Окончательное решение о применимости схем сборки принимается после экономического анализа приведенных затрат.

Основу схем сборки составляет граф сопряжения деталей узла, определяющий возможные комбинации и порядок установки деталей.

Общий подход при составлении схем сборки следующий:

— на основании схемы базирования с учетом выбранного метода сборки (последовательного, параллельного, последовательно-параллельного) устанавливается последовательность соединения деталей и узлов в процессе сборки;

— установленную последовательность сборки отражают в виде графической схемы с указанием номеров деталей и подсборок.

Лн — Лента (1.002.00.01); ОлОкантовка люка (1.002.00.02); Ст — Стенки (1.002.00.03); Уг — Уголки (1.002.00.04); Дф — Диафрагмы (1.002.00.05); Кз;

Кромка задняя (1.002.00.06); Кл — Крышка люка (1.002.00.07); Об — Обшивки (1.002.00.08).

Рисунок 5 — Матрица сопряжения

Лн — Лента (1.002.00.01); ОлОкантовка люка (1.002.00.02); Ст — Стенки (1.002.00.03); Уг — Уголки (1.002.00.04); Дф — Диафрагмы (1.002.00.05); Кз;

Кромка задняя (1.002.00.06); Кл — Крышка люка (1.002.00.07); Об — Обшивки (1.002.00.08).

Рисунок 6 — Граф сопряжения Схема сборки хвостовой части киля.

На основе графа и матрицы сопряжений необходимо составить схему сборки хвостовой части киля.

Таблица 4 — Обозначение операций на схемах сборки и цикловых графиках

Таблица 5 — Обозначение оборудования и инструментов на схемах сборки

УП-ПР

ПР-ЛЖ ПД ПД

Линейка ПД-ТБ ПД-ТБ

ТБ Струбцины ПД-НО-ТБ

ПД-ТБ Линейка ПД-ТБ

ПД Линейка ПД Очистка деталей Контроль БТК и рабочей зоны Щетка Снятие уголков, стенок, Снятие заусенцев Очищение рабочей диафрагм с СП зоны ТБ-ПР ПД-Зенковка Щетка Нанесение защитного Установка Зенкование покрытия диафрагмы№ 4

Грунтовка ЭП-0215 ТБ Клепка диафрагмы№ 4 Установка уголков Установка задней кромки на стенку диафрагмы№ 5

КМП-143,0 КП-204М КМП-143,0 — ТБ Зенкование Клепка диафрагмы№ 5 Установка задней кромки стенки № 3

КМП-143,0 — ТБ ОМ-4206М Установка Установка Сверление стенок № 4№ 5№ 6 обшивки отверстий ОМ-4206М РБ ПД Разобрать, Установка Сверление очистить обшивки отверстий Щетка РБ ПД

Щетка КМП-143 КМП-143

Нанесение защитного Контроль БТК покрытия Таблица 6 — Технические условия на поставку деталей на сборку

Таблица 7 — Укрупненный технологический процесс

9. СОСТАВЛЕНИЕ ЦИКЛОВОГО ГРАФИКА Цикловой график является основным документом поточной линии сборки. В нем содержатся:

— краткий перечень и последовательность выполняемых операций (согласно схемы сборки);

— длительность выполнения каждой операции;

— количество одновременно работающих;

— трудоемкость выполнения задания;

— цикловое время.

Руководствуясь схемой сборки, таблицей норм времени, определяем длительность каждой операции (укрупненной).

Длительность цикла по каждой операции определяется по формуле:

где: T — трудоёмкость (норма времени на выполнение операции);

k — коэффициент перевыполнения норм (1,05 — 1,15), принимаем k=1,1; n — количество одновременно работающих, человек.

Количество одновременно работающих по каждой операции определяется по опыту из расчёта, что на каждой операции должно быть максимально возможное количество рабочих, параллельно выполняющих сборку и не мешающих друг другу в работе.

Цикловой график выполняется в виде таблицы.

Цикловой график представлен в приложении на рисунке 7.

Рисунок 7 — Цикловой график сборки СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бабушкин А. И. Методы сборки самолетных конструкций/А.И. Бабушкин. — М.: Машиностроение, 1985. — 248 с.

2. Бойцов В. В. Сборка агрегатов самолета: Учеб. пособие для авиац. ВУЗов/В.В. Бойцов, Ш. В. Ганиханов, В. Н. Крысин. — М.: Машиностроение, 1988. — 152 с.

3. Григорьев В. П. Взаимозаменяемость агрегатов в самолетостроении/ В. П. Григорьев. — М.: Машиностроение, 1969. — 258 с.

4. Григорьев В. П. Приспособления для сборки узлов и агрегатов самолетов: Учеб. пособие для авиац. ВУЗов/В.П. Григорьев, Ш. В. Ганиханов. — М.: Машиностроение, 1977. — 140 с.

5. Григорьев В. П. Сборка клепаных агрегатов самолетов и вертолетов/ В. П. Григорьев. — М.: Машиностроение, 1975. — 344 с.

6. Технология производства летательных аппаратов: Учеб. пособие для авиац. ВУЗов/В.Г. Кононенко (и др.). — Киев: Высш. школа, 1974. — 224 с.

7. Технология самолетостроения: Учебник для авиац. ВУЗов/А.Л. Абибов (и др.). — М: Машиностроение, 1982. — 551 с.

8. Технология сборки самолетов: Учебник для авиац. ВУЗов/В.И. Ершов (и др.). — М.: Машиностроение, 1986. — 456 с.

9. СТО ИрГТУ. 005 — 2009. Общие требования к оформлению текстовых и графических работ студентов. — Иркутск.: Изд-во ИрГТУ, 2009. — 34 с.