Современные методы сборки летательных аппаратов

4.1 Сборка по разметке

Метод сборки по разметке требует  обязательного наличия в составе  собираемого изделия одной такой  детали,  которая могла бы выполнить  функцию основной  (базовой),  и  на поверхности которой можно  нанести линии разметки под сочленяемые  с ней другие детали. На обшивку  наносят линии разметки  (как  правило,  мягким карандашом)  для  всех деталей,  соединяемых с обшивкой  (стрингеры,  шпангоуты,  нервюры,  подкладные ленты и др.).  Линии  разметки наносят с помощью универсальных  разметочных средств (мерительных  линеек,  угольников,  штанген - циркулей,  рейсмусов и др.),  либо с помощью специальных средств таких,  как шаблоны и эталонные детали.

Сборка изделий по разметке предпочтительна при наличии  прямолинейных контуров входящих деталей.  Разметка на криволинейных поверхностях весьма затруднительна.  Сам процесс  разметки является трудоёмким и малопроизводительным.

 

4.2 Сборка с базированием по сборочным отверстиям (СО)

4.2.1 Технология сборки по сборочным отверстиям.

Сборка с базированием по СО – это процесс, при котором взаимное расположение собираемых деталей определяется положением на них СО,  в которые на период сборки вставляют фиксаторы.  Сборочные отверстия выполняются в паре конструктивно связанных деталей,  из которых одна используется в качестве базовой.  Установка остальных деталей в процессе сборки осуществляется на базовую деталь.

На рисунке  представлена сборка ложемента с базированием собираемых деталей по СО.  Каждая базовая и базируемая детали имеют сборочные отверстия,  однозначно определяющие их взаимное положение в изделии.

 

Сборочные отверстия,  как  правило,  располагают в местах установки заклёпок и болтов. Некоторые  отверстия,  предназначенные для  заклёпок или болтов,  вначале  используют как СО,  а после  сборки узла,  панели из этих отверстий  вынимают фиксаторы,  рассверливают  их до требуемого размера и ставят заклёпку или болт.

Базирование по СО возможно при образовании обводов агрегата и установке в сборочное положение элементов продольного и поперечного набора каркаса. Точность внешних обводов при сборке с базированием по СО небольшая и выдерживается в пределах ±1.5-2.0 мм,  что допустимо только для изделий,  к которым не предъявляется высоких требований по точности обводов.  Метод пригоден для вертолётов и не скоростных самолётов,  при сборке нервюр,  лонжеронов хвостового оперения,  носков рулей высоты и направления, носков элеронов, при сборке отсеков, имеющих разъёмы по хорде.  По СО выполняют установку элементов каркаса, которые не влияют на точность образования внешних обтекаемых воздушным потоком поверхностей, таких как:

-подкрепляющие элементы  шпангоутов, нервюр, лонжеронов.

-компенсаторы на стрингеры; 

-окантовки люков; 

В вертолётостроении наиболее широко применяют сборку с базированием по СО при установке в сборочное положение элементов каркаса на обшивку.

 

4.2.2 Требования, предъявляемые к схемам увязки размеров и форм.

Отличительной особенностью производства ЛА является использование  при изготовлении большинства деталей  и объектов сборки плазово-шаблонного метода воспроизводства размеров и форм изделий.  Этот метод основан на принципе связанного изготовления изделий,  при котором перенос форм и размеров с конструкторского чертежа на готовые изделия производится с помощью специальных носителей информации.  При этом размеры и формы носителей (как натурных первоисточников)  переносят на рабочую оснастку и далее на изделия различными способами копирования.  Каждый этап переноса размера или формы сопровождается образованием некоторой погрешности первоначальных размеров и форм.  Накопление погрешностей в результате их сложения или вычитания формирует в конечном счёте результирующий размер или окончательную форму изделия.

В зависимости от вида средств  увязки размеров и форм выделяют три  принципиальные разновидности схем увязки:

-  использующие в качестве  основных средств плоские специальные носители - шаблоны, полученные по теоретическим и конструкторским плазам;

-  построенные на использовании специальных объёмных носителей форм и размеров - эталонов и контрэталонов, макетов и контрмакетов,  изготовленных инструментальным способом или способом слепка;

-  основанные на применении  эталонных деталей,  узлов,  отсеков,  агрегатов и ЛА в целом, полученных  в результате контрольных сборок  изделия. 

Все перечисленные схемы  могут быть использованы для любого объекта сборки.  Это позволяет  в зависимости от конструктивно- технологических особенностей сборки и производственных условий выбрать  наиболее рациональную схему процесса увязки.

Основными требованиями,  предъявляемыми к проектированию процессов  увязки,  являются:  обеспечение  взаимособираемости деталей, узлов, отсеков,  агрегатов и обеспечение взаимозаменяемости их по основным геометрическим параметрам – контурам,  стыкам и

разъёмам. Проектируемая  схема процесса увязки должна обеспечивать точность изготовления и согласованность  размеров и форм (особенно сопрягающихся  поверхностей)  на всех этапах сборки.  Детали,  приходящие на сборку,  и  узлы,  идущие на последующие сборки,  должны удовлетворять условию собираемости без принудительного деформирования их в процессе сборки. 

При сборке по СО необходимо обеспечить лучшую увязку оснастки для изготовления базовой детали.

 

4.3 Сборка по базовым поверхностям деталей

Сборка по базовым поверхностям деталей -  процесс,  при котором определённость базирования деталей изделий может быть достигнута путем их сопряжения с ранее установленными деталями.

Возможность базирования детали по базовым поверхностям деталей определяется следующими условиями:

-обеспечением заданной  точности установки очередной детали взаимным положением ранее установленных деталей;

-отсутствием ограничения для приложения фиксирующей нагрузки;

-достаточной жесткостью  базовых элементов и их способностью воспринимать фиксирующие и другие нагрузки, возникающие при сборке.

 Точность установки детали определяется точностью сборочной базы,  образованной поверхностями ранее установленных деталей.  Базирование деталей по базовым поверхностям деталей можно осуществлять также путем   ориентации их относительно кромок,  вырезов,  подсечек и т.п.,  если обеспечивается фиксация базируемой детали относительно базы.

Конструктивное оформление чертежа изделия, при сборке которого может быть использовано базирование  по базовым поверхностям деталей,  должно предусматривать фиксацию устанавливаемой  детали одним из следующих способов: 

струбцинами;  прижимными фиксаторами, макетными болтами и заклепками, прихваткой сварными точками.

 

5. Сборка совмещением сборочных элементов конструкций и приспособлений

5.1 Сборка с базированием по отверстиям

При сборке по сборочным  отверстиям необходимость обязательного  изготовления общесборочного приспособления диктовалась получением эталонных деталей и корректировкой оснастки для их изготовления,  с целью обеспечения точности и их полной взаимозаменяемости. Сборка агрегатов при базировании деталей и узлов по поверхностям отверстий,  выдвигая специфические требования к состоянию поставки деталей и узлов на сборку,  оказывает существенное влияние на конструктивные схемы сборочных приспособлений и объём оснащения сборочного производства.

Технологическая оснастка для  изготовления деталей в заготовительно-штамповочном и механообрабатывающем производствах  кроме своих основных функций  по образованию контуров деталей  должна выполнять роль кондуктора для сверления в деталях: 

сборочных отверстий  (СО),  координатно-фиксирующих отверстий (КФО) и базовых отверстий (БО).

КФО –  координатно-фиксирующие  отверстия,  задаваемые в поперечных сечениях вдоль строительной оси  вертолёта в строгом соответствии с шагом расположения шпангоутов,  нервюр,  элементов стыковых сочленений агрегатов,  отсеков и т.д. 

Положение КФО с высокой  точностью выверяется по конструкторским  документам на координатно-инструментальных стендах.

БО -  базовые отверстия  предназначены для ориентации деталей  в сборочном приспособлении при  сборке.  В отличие от КФО базовые  отверстия (БО) определяют местоположение базовых и других деталей в  пределах отдельно взятого отсека, агрегата или панели.

Сборка по БО осуществляется установкой входящих деталей и сборочных  единиц на базовый узел по БО, расположенный  в обводах и плоскостях соединяемых  сборочных единиц.  Базовые отверстия  являются технологическими и могут  быть не связаны с другими отверстиями,  имеющими конструктивный характер,  и впоследствии заглушаются.

 

5.1.1 Сборка с базированием по КФО

Базирование по КФО используется    при сборке узлов,  панелей,  отсеков,  агрегатов вертолёта панелированной конструкции.  Наиболее широко этот метод применяют в производстве средних,  тяжелых и сверхтяжелых вертолётов.

Сборка осуществляется установкой и фиксацией сборочных единиц (деталей или узлов)  по базам-отверстиям в узлах -  фиксаторах сборочных  приспособлений. Ответные базы - отверстия  выполняются в устанавливаемых  сборочных единицах. Установка остальных деталей производится на ранее образовавшийся жёсткий каркас изделия.

Количество КФО выбирается из условия допустимой деформации сборочной  единицы под действием собственного веса и возможных внешних нагрузок,  возникающих в процессе сборки. 

Процесс сборки следующий:  шпангоуты отсека устанавливают  в вилки сборочного приспособления и фиксируют по КФО. Затем части  шпангоутов соединяют между собой  накладками при помощи заклёпок   или болтов;  на подготовленный каркас устанавливается панель с продольным набором.  Панель прижимается к  каркасу двумя-тремя наружными  рубильниками  (или лентами),  а  затем по НО в полках шпангоутов сверлят отверстия в обшивках панелей и клепают.

Точность обвода агрегата зависит от точности обвода каркаса,  расположения КФО в деталях и  элементах приспособления,  а  также точности обшивки по толщине.

5.1.2 Сборка с базированием по БО

Сборка с базированием по БО применима для объектов сборки типа отсеков крыла и оперения,  состоящих из жестких лонжеронов, соединяющихся непосредственно с нервюрами и листами обшивки панелей. БО для сборки выполняют в стенках (или поясах) и стойках лонжеронов,  ответные отверстия располагают в узлах-  фиксаторах приспособления и стенках нервюр. В этом случае лонжероны,  установленные и зафиксированные по БО приспособления,  а также нервюры,  установленные и зафиксированные по БО в полках лонжеронов,  образуют жесткую систему,  служащую основой для последующего наслоения всех остальных деталей.

 

Сборка может осуществляться с установкой и фиксацией базового узла в сборочном приспособлении  (любым из известных способов,  в том числе и по БО).  Установка на базовый узел входящих узлов и деталей осуществляется по БО базового узла и ответным БО в устанавливаемых узлах и деталях.

При сборке агрегатов, состоящих  из отдельных секций или отсеков, БО  располагают в местах стыковки секций. Так,  для отсеков крыла БО сверлят в полках лонжеронов и в обшивках носков.

Для сборки секций фюзеляжа БО сверлят в обшивках панелей. Окончательную  сборку фюзеляжа производят,  как  правило,  в сборочном приспособлении.  Это объясняется тем,  что секции фюзеляжа не обладают достаточной собственной жесткостью и могут деформироваться под действием собственного веса.

 

Схема расположения БО в  отсеках крыла и фюзеляжа.

 

Базовые отверстия используются в качестве установочной базы для базирования обшивки или панели с    продольным набором на рубильниках приспособления.

 

5.1.3 Сборка с базированием по отверстиям стыковых болтов (ОСБ)

К деталям,  входящим в  стыковые соединения, предъявляются высокие требования,  так как малейшие их неточности приводят к большим доводочным работам и нарушают всю систему взаимозаменяемости деталей и нарушают точность воспроизведения аэродинамических обводов ЛА.  При базировании стыковых узлов и узлов крепления оборудования к элементам планера в качестве баз используют поверхности отверстий под стыковые болты.  При сборке агрегатов ОСБ в деталях совмещают с базовыми поверхностями приспособления и соединяют детали, образующие стык с элементами каркаса собираемого изделия.

 

На рисунке  показана сборка агрегата планера с базированием в приспособлении стыкового шпангоута (5) по ОСБ. Болты вставляютсяв отверстия стыкового шпангоута и отверстия стапельной плиты(4), определяя тем самым его положение относительно агрегата планера

(1), который базируется рубильниками (3) сборочного приспособления. После чего соединяют заклёпками стрингеры (7)  и обшивку(6)  со стыковым профилем.

5.2 Сборка с базированием по поверхности деталей и узлов в

конструкции  ЛА

При сборке с базированием по поверхности каркаса листы обшивки или панели базируются на предварительно собранный каркассекции.  Элементы каркаса при его сборке могут базироваться различными способами.

 

Сборка с базированием по наружной поверхности обшивки  отличается тем, что исполнительные звенья контура аэродинамических обводов  (листы обшивки или панели)  базируются на рубильники сборочного приспособления;  базовый контур рубильников является отражённым видом контура аэродинамических обводов агрегата.