Современные методы сборки летательных аппаратов

- сократить почти в 10 раз цикл и трудоемкость изготовления элементов некоторых видов оснастки, связанных с обводами;

-избежать изготовления при запуске изделия большого числа специальных средств увязки;

-расширить фронт работ;

-повысить точность изготовления и увязки оснастки;

-объединить разрозненные цепи изготовления и сборки деталей, узлов и агрегатов планера на единой расчетно-координатной основе;

- создать предпосылки для унификации  технологических процессов изготовления оснастки;

-создать в сфере подготовки производства  систему расчета и записи управляющих программ для всего оборудования с ЧПУ.

7.1.2 Электронное описание – основа бесплазовой увязки размеров.

В течение последнего десятка  лет информационные технологии в  своем развитии проделали путь, на который в областях промышленного  производства потребовались столетия. Появление «тяжелых» интегрированных систем позволяет инженерам авиационной техники выполнять электронное описание объекта производства с высочайшей точностью, с применением принципа трехмерной параметризации. Под электронным описанием объекта обычно принято понимать представление конструкции изделия в виде плоской (двухмерной — 2D) или объемной (трехмерной — 3D) графики, выполненной в определенной программной среде с использованием ЭВМ и хранящейся в оперативной памяти или на магнитных носителях информации. В настоящее время в России нормативная база для выполнения процессов создания электронного описания только создается, в то время как на Западе существует более 280 стандартов, задающих требования к каждому отдельному процессу создания математических моделей и их производных. Сущность параметризации состоит в том, что деталь выполняется в компьютерной сборке как объект не с конкретно заданными габаритными размерами, а с взаимосвязанными параметрами, при изменении одного из которых происходит перестроение всей детали. Применение принципа параметризированной модели позволяет выполнять модифицирование огромных сборок объекта производства в течение нескольких часов и ограничивается только возможностями компьютерной техники. Такие возможности присущи только электронному описанию объекта и полностью исключаются при использовании традиционных методов. При использовании компьютерных методов процесс моделирования самолета начинается, как и при использовании традиционных методов, с создания математической модели поверхности или геометрической модели изделия. Под геометрической моделью (ГМ) поверхности понимают совокупность математического описания поверхности данного типа и полного набора координат и геометрических характеристик элементов, однозначно определяющих принадлежность данной поверхности точке пространства. Геометрические модели могут быть представлены как в виде жесткой неизменяемой модели, так и в параметризованном виде. В зависимости от выполняемых функций описание поверхности может быть представлено в виде каркасной или поверхностной модели либо в виде твердого тела. Как правило, на геометрической модели изделия наносится конструктивно-силовая схема (КСС), представляющая реальную разбивку осей шпангоутов, стрингеров и других силовых элементов планера. В реальном производстве применение электронной геометрической модели позволяет отказаться от изготовления дорогостоящих макетов поверхности, использования метода слепков для изготовления рабочих болванок и штампов и перейти к выполнению обводообразующей и плазово-шаблонной оснастки методами с использованием стан-ков с числовым программным управлением. В этом случае цикл подготовки производства сокращается на три-шесть месяцев, улучшается увязка и точность оснастки.

Пример геометрической модели головной части фюзеляжа, выполненной  на основе программного комплекса Unigraphics.

 

 

Выполнение математических геометрических моделей при подготовке производства самолетов стало одним из первых применений вычислительных машин. И только по мере роста производительности быстродействующих персональных ЭВМ и графических станций появилась возможность выполнения трехмерных электронных макетов сборок и агрегатов. Электронный макет (ЭМ) — это электронное представление элемента конструкции, предназначенное для решения позиционных, топологических и других задач, возникающих при проектировании и производстве. ЭМ является носителем геометрических параметров детали изделия и определяет их взаимное расположение между собой в сборке и привязку к базовым осям и плоскостям.

Электронный макет представляет собой увязанную в пространстве виртуальную конструкцию, выполняемую с точностью, как правило, 0,001—0,003 мм в одной из систем компьютерного проектирования и хранящейся в памяти ЭВМ или на магнитных носителях. Принято выделять электронные макеты деталей и сборок. Очевидно, что использование электронного макета детали для следующих операций технологического цикла целесообразно после увязки детали в окружении сборки. Только в этом случае существует гарантия правильности и собираемости сборки. Поэтому большинство современных систем компьютерного проектирования ориентировано именно на выполнение сборок. Электронные макеты принято разделять на конструкторские (собственно ЭМ) и технологические (ТЭМ). Конструкторский электронный макет обычно создается разработчиком изделия и точно отражает все нюансы конструкции. Технологический электронный макет детали отражает условия ее поставки на сборку (стыковочные отверстия выполнены предварительно, даны технологические отверстия, учтены припуски на подгонку детали в сборке и т.п.) и, как правило, создается конструктором-разработчиком специальной технологической оснастки. Аналогично принято выделять технологические макеты отливки, поковки, штамповки, так как данные заготовки имеют значительные отличия от аналогичных деталей: наличие припусков, базовых элементов для фиксации в приспособлениях для последующей обработки. ТЭМ подсборки отражает принцип технологического членения агрегата для удобства и сокращения цикла сборки и может не соответствовать конструктивному макету. Главное назначение технологического макета — проектирование специальной оснастки, подготовка программ ЧПУ для выполнения рабочих элементов приспособлений и т.п.

Электронная сборка — упорядоченный набор ЭМ, описывающий конструктивный состав изделия.

Создание трехмерного  виртуального макета изделия требует  значительных затрат труда инженеров-конструкторов. Практические работы по созданию ряда макетов агрегатов показывают, что затраты времени на их создание примерно в 1,9 раза выше, чем на выпуск чертежей. Но это и понятно, ведь компьютерный макет изделия несет на порядок больше информации, чем чертеж. Трехмерный электронный макет позволяет добиться результатов, в принципе невозможных при использования плазово-шаблонного метода и частично достигаемых при использовании дорогостоящих объемных плазов. К основным преимуществам использования виртуального макета следует отнести возможности:

-увязки в пространстве сложных сборок с  высокой точностью, увидеть и исправить неувязки до выпуска чертежей и изготовления первого изделия;

-компьютерного моделирования технологических процессов изготовления деталей (литье, штамповка, гибка, сборка и т.п.);

-инженерного анализа созданной сборки: выполнение проверки на прочность, кинема- тики движения рабочих органов;

-применения специальных методов контроля на основе координатно-измерительных машин и других методов объективного контроля;

-избавиться от дополнительных затрат на изготовление увязочной оснастки, такой как плаз, макет поверхности, эталон.

 

2. Бесстапельная и стапельная сборки.

Стапельная сборка – это сборка летательного аппарата или его агрегатов, отсеков, при помощи подсобных сооружений для сборки, а также каждых отдельных составных  частей  этих  сооружений.

 

Самолеты на стапелях.

 

Бесстапельная сборка — сборка летательного аппарата или его агрегатов, отсеков, секций и узлов без применения стационарной сборочной оснастки. Бесстапельная сборка является продолжением стапельной сборки. Для установки деталей и подсборок на бесстапельной сборке используются базовые поверхности деталей. 

Такой вид сборки широко применяется для установки подвижных частей (створки, двери, крышки люков, рули, шасси и др.) на агрегаты летательного аппарата, а также для стыковки крыла, киля и стабилизатора с фюзеляжем. На бесстапельной сборке  для выполнения соединений применяют: стационарное и переносное оборудование — сверлильные машины, клепальные прессы, сверлильно-клепальные автоматы, сварочные машины и автоматы, установки для склеивания и др.; переносную оснастку — струбцины, ручные тиски, пружинные фиксаторы и др. для закрепления деталей, шаблоны для разметки и сверления отверстий, кондукторы для разделки отверстий; вспомогательную оснастку — поддерживающие приспособления, помосты, стремянки и др. 

Бесстапельная сборка  позволяет уменьшить количество стационарной сборочной оснастки на стапелях и создать наилучшие условия для доступа в рабочую зону сборки и монтажа бортового оборудования.

 

 

                                       

Бесстапельная стыковка отсеков самолета на стыковочном стенде.

 

 

 

 

Также стыкуется и крыло.

 

 

 

Вывод

                 В наше время производство и сборка летательных аппаратов практически полностью механизированы, что позволяет значительно сокращать затраты труда, материалов и топлива, время процесса производства, а так же позволяет получать высококачественные детали для самолетов.

                 В процессе проектирования приходится решать трудные, как правило, противоречивые задачи. С целью снижения затрат и степени риска конструктору и производителям приходится использовать все новейшие достижения науки и техники, в том числе имеющийся в смежных отраслях промышленности.

                 Изготовление самолета начинается с изготовления деталей и завершается сборочными работами узлов, агрегатов, проведением стыковочных и монтажных работ на готовом изделии.

                 В настоящее время один из главных элементов производительного процесса изготовления авиационной техники считается сборочное производство.

                 Методы сборки постепенно развивались  и развиваются до сих пор.   Технологические процессы в самолетостроении с введением новых материалов, с внедрением усовершенствованных машин меняют свой характер, совершенствуются и улучшаются с основной целью: производить самолеты, в наибольшем количестве и наилучшего качества при минимальных затратах.

 

 

 

Литература

1.  Бабушкин А.И.  Методы  сборки самолетных конструкций.  М.:  Машиностроение, 1985.

2.  Крысин В.  Н.  Слоистые  клееные конструкции в самолетостроении-  М.: Машиностроение, 1980, 228с..

3.  Панин В.Ф.  Конструкции с сотовым заполнителем.  М.:  Машиностроение, 1982. 

4. Современные технологии  авиастроения. Коллектив авторов:  под   ред. А.Г. Братухина, Ю.Л. Иванова. –832с.  М: Машиностроение, 1999.

5.  Справочник технолога-машиностроителя.  Коллектив авторов:  под    ред.  А.Г.  Косиловой и Р.К.  Мещерякова.  В 2-тт    М:  Машиностроение, 1986.

6.  Абибов А.М.  Технология самолетостроения.  М: Машиностроение, 1980.

7.  Технология выполнения высокоресурсных заклепочных и болтовых соединений. М: Машиностроение, 1975.

8.  Технология сборки  самолётов:  Учебник для студентов авиационных специальностей вузов-456с.  В.И.  Ершов,  В.В.  Павлов,  М.Ф. Каширин, В.С. Хухорев. М.: Машиностроение, 1986.

9. В.В. Павлов, В.А.Медведев, В.С. Хухорев. Технология сборки самолётов и вертолетов. Т1 – Теоретические основы сборки. М., МАИ,  1993.