Сборка хвостовой балки мотогондолы между шпангоутами 42-45 (правый борт самолета-перехватчика)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КП.1202.03.162.03.ПЗ. ИАТ Пояснительная записка к курсовому проекту по предмету: «Технология сборки и испытаний летательных аппаратов»

Тема:

«Сборка хвостовой балки мотогондолы между шпангоутами 42−45 (правый борт самолета-перехватчика)»

Руководитель проекта: Исполнитель:

Гладков Г. А. Балмашнов Е.Г.

2007г

1. Введение

Хвостовая балка мотогондолы двигателя между шпангоутами 42−45 является важным конструктивным элементом. Она выполняет несущие функции и является узлом навески (по шпангоуту 45 узлом навески киля, по 42 — узлом крепления стабилизатора). Балка работает при высоких температурах и нагрузках, поэтому выполняется преимущественно из жаростойких и жаропрочных титановых сплавов — ОТ4, ВТ 20, также в конструкции узла применяются алюминиевые жаростойкие сплавы — В95, Д16чТ, АК4−1чТ1.

Сборка хвостовой балки производится в цехе 42 агрегатно-сборочного производства, где я проходил практику и мог наблюдать трудоемкий процесс сборки данного агрегата. Сборка предполагает собой обеспечение высокой точности и надежности всех заклепочных и болтовых соединений, а также необходимый уровень качества, так как хвостовая балка испытывает высокие физические нагрузки.

Су-30МК — двухместный истребитель дальнего перелета и барражирования, предназначен для завоевания воздушного превосходства и решения задач боевого характера по воздушным и наземным целям при ведении автономных и групповых действий в ночное и дневное время, в сложных метеорологических условиях, а так же в условиях сильного радиоэлектронного противостояния со стороны противника, обладает высокой маневренностью и тяговооруженностью, малым радиусом и временем разворота. Представляет собой дальнейшее развитие учебно-боевого истребителя Су-27УБ. Самолет впервые показан на авиасалоне в Дубае (ОАЭ) в 1993 году. Данное время в условиях научно-технического прогресса и развития компьютерных технологий, которые широко распространены, позволяет автоматизировать и роботизировать сборочные процессы, что повышает качество сборки, снижает трудоемкость, а также повышает безопасность труда работающего персонала — но применение робототехники не всегда экономически целесообразно. Наибольшую выгоду от робототехники можно получить в крупносерийном производстве. Применение новейших компьютерных технологий, станков с программным управлением, роботов-автоматов (сверлильный автомат) позволило значительно повысить качество изготавливаемой продукции и увеличить производительность труда.

Крупносерийное производство малоприменимо в авиационном комплексе, так как спрос на изделия аэрокосмической индустрии возрастает только в условиях боевых действий или в других чрезвычайных ситуациях.

2. Описание и конструктивно-технологические характеристики сборочного узла

Хвостовая балка между шпангоутами 42−45 выполняет роль крепежного переходного элемента, воспринимающего большую часть напряжений, действующих на киль и стабилизатор. Фактически является силовым элементом, передающим аэродинамические воздействия с киля и стабилизатора на фюзеляж самолета.

Хвостовая балка является важным конструктивным узлом, претерпевающим большие нагрузки, вследствие сильного нагрева, так как расположена фактически около выходного устройства, где температура потока воздуха наиболее высокая, и передачи аэродинамических воздействий на фюзеляж самолета от киля и стабилизатора. Это и привело к необходимости использовать титановые сплавы в конструкции балки, так как титановые сплавы жаростойкие, жаропрочные и сравнительно легкие (что немаловажно в авиации). Но в применении титановых сплавов есть свои недостатки (впрочем, как и в случае с другими сплавами). Любой заусенец или царапина (даже не глубокая) является концентратором напряжений, что может привести к необратимым последствиям. Поэтому при обработке изделий из титановых сплавов нужна соответствующая квалификация кадров.

Поперечный набор жесткости (в местах установки стенок) фактически является продолжением шпангоутов 43−44, что позволяет создать замкнутый контур более слабых по конструкции шпангоутов, и более быструю и точную передачу действующих нагрузок на основную конструкцию с малым коэффициентом потерь. Для большей жесткости конструкции самой балки в конструкцию поперечного набора жесткости включены диафрагмы, косынки и фитинги, а также профиля жесткости.

Хвостовая балка представляет собой коробчатую замкнутую конструкцию несложной формы, в которую входят:

— поперечный набор: стенки, диафрагмы, косынки, профиля и фитинги;

— продольный набор ограничивается верхней и нижней стенками Несущими продольного набора являются цельнофрезерованные нижняя и верхняя стенки с приваренными к ним ребрами, для установки стенок, диафрагм и фитингов. В поперечном наборе соответственно стенки с приклепанными к ним профилями жесткости являются основными несущими элементами. Так как стенки выполнены из листового материала, на них по углам со стороны шпангоутов установлены косынки, для придания им большей жесткости и стойкости на изгиб. По углам со стороны стабилизатора установлены фитинги.

Стенки, склепанные на клепальном прессе с профилями, крепятся заклепочными соединениями к нижней стенке, кроме мест постановки фитингов, в тройном пакете нижняя стенка — стенка — фитинг (по верхней стенке аналогично) устанавливают болтовые соединения по Н9.

Фитинг-стенка — заклепочное соединение заклепками ОСТ1.34 076−85.

Нижняя и верхняя стенки крепятся к шпангоутам болтовыми соединениями по Н9.

Диафрагмы крепятся к верхней и нижней стенкам заклепочными соединениями ОСТ1.34 075−85, к ребрам стенок болтовыми соединениями по Н9.

Фитинги на верхней и нижней стенках с наружной стороны устанавливаются болтовыми соединениями по Н9.

Хвостовая балка имеет следующие габаритные размеры:

— длина — 962 мм;

— ширина — 456 мм;

— высота — 320 мм;

К хвостовой балке также крепится подбалочный киль двумя узлами навески.

Задний узел навески стыкуется с хвостовой балкой самолета при помощи кронштейна (предусмотренного в конструкции балки), у которого имеется специальное гнездо под лонжерон киля подбалочного. Крепление осуществляется болтом 5−64кд. ОСТ1.31 103−80 с самоконтрящейся гайкой 5кд. ОСТ1.33 055−80 и набором компенсирующих шайб.

Передний узел навески представляет собой соединение «ухо-вилка», которое крепится специальным болтом (ф10мм, угол конусности 20`, L=55мм) и гайкой 8кд. ОСТ1.33 042−80, гайка контрится шплинтом 2,5*25.026 ГОСТ 397–79.

Характеристика форм обводов хвостовой балки — плоская, форма контура — прямолинейная, узлы стыка — разъемные.

Вид соединений при сборке — заклепочные, болтовые.

Конфигурация швов — прямолинейные, в шахматном порядке в соответствии с направляющими отверстиями.

Расположение точек силового замыкания — продольно-поперечное, шаг точек силового замыкания — постоянный.

Основным материалом для изготовления деталей хвостовой балки являются жаростойкие и жаропрочные титановые сплавы ОТ4 иВТ20.

3. Технические условия

3.1 Проектирование сборочной оснастки Сборочное приспособление. Стапель сборки хвостовой балки мотогондолы между шпангоутами 42−45

1.Назначение стапеля (приспособления).

Предназначено для обеспечения взаимного расположения, фиксации и_соединения сборочных единиц Хвостовой балки заданной точностью и обеспечение соосности отверстий по узлам навески киля и стабилизатора

2.Положение агрегата (подсборки) в стапеле (приспособлении), направление закладки и выемки.

Хвостовая балка расположена в приспособлении по направлению горизонтального полета. В таком же положении производится ее сборка. Закладка осуществляется подетально. Выемка производится вертикально.

3.Порядок сборки в технологической последовательности с указанием фиксируемых в стапеле (приспособлении) узлов и деталей.

1.Шпангоут 42 — установить по нижнему обводу на ложемент, повторяющий контур обшивки, закрепить кронштейном по заднему узлу навески киля, крепить двумя откидными фиксаторами по БО, крепить откидным прижимным фиксатором.

2.Шпангоут 45 - установить по нижнему обводу на ложемент, повторяющий контур обшивки, крепить откидным фиксатором по БО (наружный борт), фиксировать прижимным откидным фиксатором (наружный борт), поджать ложементами повторяющими контур изделия в местах крепления нижней арки. фиксировать двумя рубильниками. Съемными упорами верхними зафиксировать шпангоуты 42−45 между собой.

3.Нижняя стенка — фиксировать откидными упорами для хвостовой балки и макетом полуоси стабилизатора.

4.Верхняя стенка — установить по СО.

5.Стенки - установить по осям шпангоутов по СО в ребрах стенок нижней и верхней.

6.Фитинги - установить по СО в верхней и нижней стенках.

7. Диафрагмы — установить по СО в ребрах нижней и верхней стенок

8. Профиль — установить по СО в верхней стенке.

4.Перечень взаимозаменяемых элементов и сопрягаемых деталей, агрегатов, средств увязки, а также точность их изготовления (указать увязочные средства других технологических отделов).

Увязка сборочного приспособления производится при помощи эталона мотогондолы двигателя. Точность исполнения 0,01 мм.

5.Средства механизации и необходимое оборудование:

кронштейн крепления по узлу навески киля;

макет полуоси стабилизатора;

6.Особые требования:

Обеспечение точного расположения макета полуоси стабилизатора и кронштейна фиксации узла навески киля.

3.2 Технические условия на сборку хвостовой балки

1. Шероховатость обрабатываемых поверхностей БЧ деталей.

2. Отклонение осей заклепочных швов не более — 1 мм.

3. Допустимые отклонения на шаг заклепок — 2 мм.

4. Заклепки ОСТ1.34 076−85 и ОСТ1.34 076−85 ОСТ1.34 075−85 клепать по ПИ-249−74.

5. Болты и заклепки ставить на сырой грунтовке ЭП-0215.

6. Болт-заклепки устанавливать по ОСТ-1.42 392−88. Высокосрезные заклепки устанавливать по ОСТ-1.42 222−85.

7. Под головками болтов в деталях снять фаску 0,6?45? для болтов o6мм; 0,8?45? для болтов o6мм.

8. Отверстия под болты и болт-заклепки выполнять по Н9.

9. Разрешается попадание заклепок и болтов в центр сварного шва.

10. Разрешается устанавливать прокладки (клиновидные) Из материала ОТ-4 ОСТ 1 90 218−76 толщиной от 0,3 до 1,0 между фитингами и ребрами (полками), верхней, боковой и нижней панелей, шп.42, шп.45.

11. В случае выступания гладкой части стержня болт-заклепок из пакета свыше 1.4мм, разрешается устанавливать шайбы толщиной от 0,5 мм до 1,0 мм ОСТ 1 34 509−80 под кольца болт-заклепок, соответствующего диаметра.

12. разрешается зазор до 1,0мм:

— между шп.42, шп.45 и верхней и нижней панелями;

— между верхней полкой боковой балки и верхней панелью;

— между фитингами поз.005,.006, и верхней, нижней панелями

поз.001,.006.

Зазор заполнять заполнителем ЗП-3 по РТМ 1.4.1334−84.

13. Замыкающие головки заклепок покрыть грунтом ЭП-0215 в 2 слоя.

14. Болтовые соединения выполнять по РТМ 1.4.1941;89.

15. Выступание болтов с потайной головкой — не более 0,15 мм. Западание болтов с потайной головкой не допускается.

16. Головки болтов, выступающие резьбовые части с гайками и шайбами покрыть грунтом ЭП-0215 и эмалью ЭП-140 серой в 2 слоя.

4. Анализ технологичности сборочного узла Технологичными называются конструкции, которые при обеспечении эксплуатационных качеств изделия позволяют в условиях данного типа производства достигать наименьшей трудоемкости изделия. Технологичность конструкции зависит от типа производства. Одна и та же конструкция может иметь разную степень технологичности применительно к мелкосерийному производству.

Таблица № 2

Суммарный показатель технологичности определяется как сумма произведений показателя уровня технологичности параметра на удельный вес этого показателя технологичности. Ктехн=11,9

Вывод: оценка уровня технологичности киля подбалочного — конструкция технологичная.

5. Анализ заводского технологического процесса сборки узла Заводской технологический процесс сборки хвостовой балки выполнен на операционных, комплектовочных картах и ведомостях оснастки. Выбор заводского технологического процесса зависит от вида производства и выбираемого метода сборки.

Принятый метод сборки — сборка в приспособлении — сущность метода состоит в использовании единой системы жестких носителей форм и размеров, взаимосопрягаемых элементов конструкции для изготовления и геометрической увязки их между собой.

В основе этой единой системы лежит теоретический плаз агрегата летательного аппарата.

Анализируемый технологический процесс состоит из двух частей

— сборки хвостовой балки,

— клепки хвостовой балки.

К достоинствам анализируемого технологического процесса следует отнести совмещение операций и их высокая точность и взаимозаменяемость.

К недостаткам относятся не обоснованные технологические припуски и переходы по разметке, применение ударной клепки.

При сборке хвостовой балки применяются следующие виды оборудования и оснастки:

— приспособление для сборки хвостовой балки — ДП.1202.99.153А.13.02.00;

— пневмодрель СМ-21−9-2500 ГОСТ 19 543–74;

— клепальный молоток КМП-14; КМП-24 ГОСТ 8055–73;

— пресс переносной ОМ-3490−52;

— пресс пневмогидравлический — 1СПГ-5;

— прибор КЗС-2;

— инструмент пневматический — 1ВП-8П;

— инструмент для контровки сердечника 5091/5427;

— машина пневматическая — ПФ-12М;

— насадка-ограничитель 7461.01−02

— обжимка 7421.34 -3,5; - 4,0; -5,0

— поддержка 63 410−41 Р = 2 кг;

— сверла o 2,7; o 3,1; o 4,1; o 5,0 ГОСТ 17 275–71;

— сверло-развертка o 4,05; o 5Н11; o 6Н9 ГОСТ 12 122–77;

— зенкер o 5,0; o 6,0; o 8,0 ГОСТ 21 540–76 ГОСТ 21 540–76;

— зенковка o2,6 <90⁰ o 5<90⁰ o 6<90⁰ o 8<90⁰ ГОСТ 14 953–80;

— развертка o 10Н9; o 8Н9; o 6Н9 ГОСТ 7722–77;

— ключ гаечный S=7×8, S=10×12; S=12×14 ГОСТ 2839–80;

— ключ торцевой 7472.79;

— кисть КФК-4 ГОСТ 10 597–87;

— карандаш ТМ;

— молоток слесарный ГОСТ 2310–77;

— напильник плоский 1−150, 1−250 ГОСТ 1465–80;

— отвертка L=200, L=470 ГОСТ 17 199–88;

L=193 Мкр 6 кгс см2 4 ГОСТ 17 199–88;

1−0,6−160 3,0 ГОСТ 17 199–88;

1−0,6−200 4,0; 1−2-250 ГОСТ 17 199–88;

— приспособление индикаторное 311.10МК.6372.0035;

— фиксатор пружинный ФПЦ-1 o 3,1; o 4,0;

— шпатель неметаллический 7480.38;

— щетка ЩТ-1, ЩТ-2 ГОСТ 10 597–87;

— щуп № 2 ТУ2−034−225−87;

— эталон шероховатости Ra3,2 ЭИ 322.125−01;

— калибр-заклепка ЭИ.311−138−01 ф2,6; ф4,0; ф4,05;

— калибр-пробка 311.8325.0013 — o 2,6; o 3,0; o 3,1; o 4,0; o 4,05; o 4,1; ф5Н11; o 6Н9; o 8Н9;

— калибр-фаска 311.832.0006−08

— лупа 4-х кратная ГОСТ 25 706–83;

— линейка L=300 ГОСТ 427–75;

— шаблоны замыкающих головок заклепок 311.8384.0768−04 ф2,6; ф4,0;

— емкость под ЛВЖ 325.10КИ.9742.0002.0000;

— технологические прокладки;

— технологические нормали;

При проектировании технологического процесса следует избежать разметок и необоснованных технологических припусков, припиловок, подгонок. Необходимо применять сверла-развертки и сверла-зенковки для снижения трудоемкости и ускорения процесса сборки.

6. Выбор и обоснование проектируемого технологического процесса сборки узла Выбор технологического процесса — это, прежде всего, выбор метода сборки, которая зависит от конструкции узла. Наиболее экономичным является метод сборки по СО, но для сложной пространственной конструкции хвостовой балки, которая включает в себя большое количество деталей, невозможно обеспечить собираемость по СО и заданную точность. Поэтому, при проектировании технологического процесса выбираем метод сборки в приспособлении с базированием по СО.

Проектируемый технологический процесс является операционным, как и заводской технологический процесс, так как тип производства — мелкосерийный, не меняется, а выбранный метод сборки удовлетворяет требованиям к точности. Он будет содержать последовательность сборки, переходы контроля, необходимые материалы, детали, оснастку, оборудование и инструмент с суммарной трудоемкостью и разрядом выполняемый работ.

Так как в заводском варианте большой процент клепальных работ осуществляется ударным методом, то следует в доступных местах ввести прессовую клепку и применять пневмоскобу, что значительно снизит себестоимость продукции, не только за счет снижения трудоемкости, но и за счет снижения квалификации исполнителя, а также увеличит производительность труда.

Очень большим преимуществом клепки пневмоскобой является снижение возможности возникновения у рабочих профессиональных заболеваний, от вибрации — что приведет к росту экономического эффекта.

Необоснованные переходы по разметке и отрезки технологического припуска следует убрать и внедрить в проектируемом технологическом процессе поступление деталей на сборку с направляющими отверстиями, что так же снизит трудоемкость работ и приведет к росту производительности труда.

7. Выбор методов сборки, базирования и обеспечения взаимозаменяемости (увязки оснастки) В агрегатно-сборочном производстве применяются следующие методы сборки:

— по базовой детали;

— по разметке;

— по сборочным отверстиям;

— в приспособлении.

Сборка по базовой детали — это сборка, при которой одну из деталей принимают за базовую и к ней в определенной последовательности присоединяют другие детали. Этот метод применяется для сборки жестких изделий, которые сохраняют под действием собственного веса свои формы и размеры. Этот метод не подходит для сборки хвостовой балки.

Сборка по разметке — это процесс, при котором взаимное положение деталей входящих в узел определяют непосредственно измерением расстояний между ними по рискам на детали. Этот метод не целесообразен, так как больше подходит к опытному производству, и его даже следует избегать из-за большой трудоемкости.

Сборка по отверстиям — это процесс, при котором взаимное расположение собираемых деталей определяется положением имеющихся на них сборочных отверстий, в которые на период сборки вставляются фиксаторы. Он наиболее экономичен, применяется как в «чистом» виде, так и в сочетании со сборкой в приспособлении.

Сборка в приспособлении — это процесс, при котором взаимное расположение собираемых деталей определяется конструкцией приспособления. Этот метод позволяет собрать узел любой сложности с самыми высокими требованиями к точности. Сборочное приспособление обеспечивает требуемое взаимное расположение собираемых деталей, придает форму недостаточно жестким деталям при сборке, и одновременно поддерживает их. Эта сборка имеет следующие преимущества: ускоряется и облегчается процесс сборки, достигается взаимозаменяемость собираемых узлов, а также, что немаловажно, появляется возможность механизации процессов сборки. Этим объясняется широкое применение приспособлений на серийных заводах.

Сборку хвостовой балки целесообразнее проводить в приспособлении вкупе с методом базирования по сборочным отверстиям и по базовой детали.

Состав баз для сборки хвостовой балки представлен в таблице № 3.

Состав баз для сборки хвостовой балки.

Таблица № 3

Метод обеспечения взаимозаменяемости определяет характер технологической подготовки производства. При этом выявляются методы изготовления деталей, контроль их контуров и размеров, метода изготовления элементов сборочных приспособлений и их монтаж. Все этапы переноса форм и размеров с первоисточника на заготовительную, механосборочную, сборочную, контрольную оснастку и детали отражаются в схеме увязки.

В настоящее время в самолетостроении применяют три метода взаимозаменяемости (увязки оснастки):

— плазово-шаблонный

— эталонно-шаблонный

— бесконтактный метод увязки В чистом виде в современном самолетостроении ни одни из трех методов увязки не применяется. Как правило, применяется все три метода с преобладанием того или иного.

Плазово-шаблонный метод — в качестве жесткого носителя формы и размеров применяются шаблоны, инструментальные стенды, плаз — кондукторы.

Эталонно-шаблонный — в качестве исходного носителя форм и размеров используются эталоны поверхности агрегатов, которые полностью воспроизводят агрегаты по размерам и формам. По эталону поверхности при помощи контр эталона изготавливается монтажный эталон. Монтажный эталон обрабатывается по поверхности лекал и несет на себе все стыки и разъемы. При мелкосерийном и опытном производстве контр. эталоны и монтажные эталоны не изготавливаются.

Для сборки хвостовой балки применяется эталонно-шаблонный метод обеспечения взаимозаменяемости с преобладанием плазово-шаблонного метода.

8. Технические условия (ТУ) на поставку деталей для сборки узла Таблица № 4

9. Описание конструкции сборочного приспособления Приспособление предназначено для сборки и клепки хвостовой балки. По технологическому признаку оно относится к агрегатно-сборочным приспособлениям, а по конструктивному признаку классифицируется как неразборное, нерегулируемое приспособление.

Конструкция рамы прямоугольной формы выполнена из швеллеров № 10 методом электродуговой сварки — ЭДС.

Сборка хвостовой балки производится в вертикальном положении. Балка расположена в приспособлении в горизонтальном положении, ориентация по полету. Сборка ведется на высоте — 90 мм от пола.

Закладка и выемка хвостовой балки осуществляется вертикально.

Увязка оснастки производится при помощи эталона мотогондолы двигателя между шп.38−45.

Элементы фиксации собираемого киля в приспособлении:

Механизация на приспособлении отсутствует.

Рама и стойки выполнены из стали обыкновенного качества — сталь 3 ГОСТ 14 637–69

Чтобы защитить приспособление от коррозии на все стальные части наносится краска ЭП-140 голубая Дюралюминовые части покрывают оксидной пленкой.

Список используемых источников

(технической литературы)

1. Абибов А. Л. «Технология самолетостроения» изд. «Машиностроение» 1982 год. 551 с.

2. Григорьев В. П. «Взаимозаменяемость агрегатов в самолетостроении» изд. «Машиностроение» 1969 год. 258 с

3. Ершов В. И., Павлов В. В. и др. «Технология сборки самолетов «изд. «Машиностроение» 1986 год. 456 с.

4. Бабушкин А. И. «Методы сборки самолетных конструкций» изд. «Машиностроение» 1985 год. 248 с.

5. Войт Е. С. и др. «Проектирование конструкций самолетов» изд. «Машиностроение» 1987 год. 415 с.

6. Шульженко М. Н. «Конструкция самолетов» изд. «Машиностроение» 1971 год. 417 с.