Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологического процесса сборки секции панелей фюзеляжа



Оглавление

• Введение
• 1. Краткие сведения об изделии
• 1.1 Сведения об эксплуатации изделия
• 1.2 Материал основных деталей изделия
• 2. Выбор типа производства
• 2.1 Виды машиностроительного производства
• 2.2 Характеристика выбранного типа производства
• 3. Разработка технологического процесса сборки изделия
• 3.1 Разработка технологической схемы сборки
• 3.2 Выбор метода сборки
• 3.3 Основы проектирования технологического процесса сборки
• 3.4 Разработка технологического маршрута сборки
• 3.5 Определение режимов сборки и норм времени
• 4. Выбор оборудования
• 4.1 Общие сведения об оборудовании
• 4.2 Оборудование в разработанном технологическом процессе
• 5. Выбор приспособления, инструментов для сборки
• 5.1 Общие сведения о приспособлении
• 5.2 Приспособление и инструменты в разработанном технологическом процессе
• 6. Выбор контрольно-измерительных средств
• 6.1 Общие сведения об контрольно-измерительных средствах
• 6.2 Контрольно-измерительных средств в разработанном технологическом процессе
• 7. Технологичность конструкции изделия
• 7.1 Общие сведения о технологичности конструкции
• 7.2 Анализ технологичности конструкции изделия
• 8. Производственные расчёты
• 9. Экономическая часть
• Заключение
• Список используемой литературы



Введение

МС-21 - семейство пассажирских самолетов нового поколения, ориентированных на самый массовый сегмент мирового рынка авиалайнеров. В рамках программы в настоящее время разрабатываются самолеты МС-21-300 (160-211 мест) и МС-21-200 (130-176 мест). Использование передовых технических решений в области аэродинамики, двигателестроения, установке самолетных систем последнего поколения и новых решений в области комфорта обеспечивают самолетам семейства конкурентные преимущества над существующими и модернизированными самолетами других производителей. машиностроительное производство сборка деталь

В настоящее время одним из затратных по временному признаку является сборка киля самолета МС-21 по стапельному варианту. Так как данный процесс затратный, то наиболее вероятным вариантом его автоматизации является автоматизация технологических процессов сборки. В работе выбран процесс сверление отверстий в обшивках для дальнейшей автоматизации.

Внедрение инновационных решений обеспечит МС-21 наилучшие технические характеристики среди самолетов своего класса.

Целью выпускной квалификационной работы является процесс автоматизации разделки отверстий в пакетах обшивок с каркасом в стапеле сборки киля самолета МС-21. Достижение данной цели на производстве повлечет за собой улучшение условий труда персонала, снизит стоимость оснастки и улучшит качество собираемых узлов.

Суть проекта - установить с обеих сторон стойки для сверления отверстий по ЧПУ программе, выполняющей следующие этапы:

1.сборка каркаса, установка левой обшивки, совместное сверление только 20 отверстий под технологические болты, притягивание обшивки по сборочным отверстиям на технологические болты, запуск программы сверления по ЧПУ. В результате выполнения этапа стойка сразу сверлит все отверстия до диаметра 5.1.

2.Те же самые действия проводятся с правой обшивкой.

В результате принятого решения, исключается необходимость сверлить направляющие отверстия в деталях на этапе их изготовления ( это около 1500 отверстий на один агрегат). Снижается износ инструмента и износ сверел диаметром 2,1 мм, детали сразу сверлятся под диаметр 5,1 мм.

При нынешнем способе для сверления отверстий требуется 3 слесаря и 30 рабочих часов времени, программным способом сверление будет выполняться за 6-8 часов. Таким образом, при внедрении процесса автоматизации происходит ускорение процесса сборки и сокращение затрат на оплату рабочих за этот фронт работ. При разработке выпускной квалификационной работы необходимо уделить внимание экономической эффективности и безопасности жизнедеятельности.



1. Краткие сведения об изделии

1.2 Сведения об эксплуатации изделия

На самолёте МС-21 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 киля, 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):

ѕ лента (1.002.00.01) - 1 шт;

ѕ окантовка люка (1.002.00.02) - 1 шт;

ѕ стенка (1.002.00.03) - 4 шт;

ѕ уголок (1.002.00.04) - 4 шт;

ѕ диафрагма (1.002.00.05) - 2 шт;

ѕ кромка задняя(1.002.00.06) - 1 шт;

ѕ крышка люка (1.002.00.07) - 1 шт;

ѕ 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.

Рисунок 1 - Схема членения узла:

- 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)

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

Отклонение осей заклепочных швов не более 1,0 мм;

Допускаются уступы. Стык поперек потока:

ѕ выступание 0,2 мм;

ѕ западание0,3 мм; Стык по потоку0,3 мм;

По люкам:

ѕ поперек потока 0,2 мм;

ѕ по потоку0,3 мм; Зазоры:

Стык поперек потока 0,4 мм; Стык по потоку0,6 мм;

По люкам

ѕ поперек потока 0,5 мм;

ѕ по потоку0,7 мм.

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

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

Заклепки, выступающие свыше 0,35 мм - подлежат замене;

Перезенковка гнезд под потайные заклепки - не допускается;

Западание головок потайных заклепок - не допускается;

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

Отверстия под болты обрабатывать по H9 и H11;

Шероховатость обрабатываемых поверхностей детали Ra 6.3

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.

Критерием технологичности является условие Kmax ? Kmin Показатели технологичности конструкций.



Таблица 1 - Показатели технологичности конструкции

№	Наименование показателя	Значение показателя	Уровень технологичности	Удельный вес показателя
1	Габаритные размеры, м Трехмерный узел	Максимальные размеры до 6	0,5	0,5
2	Форма обводов	плоская	1	1
3	Форма контура	прямолинейная	1	0,2
4	Уровень кривизны малая кривизна	плоская	1	0,4
5	Допуски на аэродинамический контур	0,8…1,0	0,4	1
6	Выход на обвод	Выходит	0,5	0,8
7	Расположение элементов каркаса	двухстороннее	0,8	0,7
8	Наличие узлов стыковки	Разъемное	0,7	0,8
9	Уровень панелирования	Площадь к поверхности к общей площади поверхности	0	0.5
10	Наличие проемов и люков	Есть	1	0,5
11	Конфигурация сечения деталей	Открытая	1	0,6
12	Количество разнородных материалов	4	0,7	0,6
13	Обрабатываемость материала	Алюминиевые сплавы	0,95	0,5
14	Уровень стандартизации (без крепежа)	количество стандартных деталей к общему количеству деталей	0	0.5
15	Уровень повторяемости деталей	количество повторяемых деталей к общему количеству деталей	0	0,5
16	Расположение точек силового замыкания	Продольно-поперечное	0,8	1
17	Конфигурация швов	Прямолинейные	1	1
18	Шаг точек силового замыкания	Переменный	0,5	0,8
19	Вид соединения	Заклепочное	1	0.9
		Болтовое	0,8	0.9
20	Количество типоразмеров крепежа	2	0,9	0,9
21	Подходы к точкам силового замыкания	Двухсторонний	0,8	1
22	Уровень механизации выполнения соединений	КN м	0,4	0,8
23	Уровень автоматизации выполнения соединений	КN а	0	0.8
24	Герметизация швов	нет	1	0,9

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

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 за- траты на технологическую оснастку за счет ее упрощения, широко применять средства механизации и автоматизации, повысить ресурс конструкции.

Необходимость членения определяется следующими причинами:

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

ѕ габариты и сортамент полуфабрикатов для изготовления деталей;

ѕ необходимость обеспечения хорошего доступа ко всем зонам изделия;

При разработке технологического членения необходимо придерживаться правил членения:

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

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

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

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

В самолетостроении применяют две группы методов базирования:

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

ѕ 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:

ѕ базирование обводообразующих деталей;

ѕ базирование стыковых деталей и узлов навески;

ѕ базирование силовых деталей каркаса;

ѕ базирование не силовых деталей каркаса;

ѕ 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

Задняя кромка выставляется по упору, крепится прижимами.

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

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

Стенку N3 установить по ребру диафрагмы N4. Крепить струбцинами.

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

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

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

Обшивка базируется по поверхности рубильника.

На обшивку устанавливаются диафрагма N 4.

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

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

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

Установить заднюю кромку по упору и посадочному месту диафрагм.

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.

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:

ѕ эталонно-шаблонный;

ѕ координатно-шаблонный;

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

ѕ 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.

Базирование по СО может широко применяться при сборке плоских листов с профилями, кницами и другими деталями (например, при сборке стенок лонжеронов, нервюр и шпангоутов со стойками, профилями и накладками).

Условиями для сборки по СО являются возможность соединения деталей с помощью пружинных .или винтовых фиксаторов и макетных болтов, а также возможность получения заданной точности узла. Последнее в значительной степени определяется взаимным расположением СО относительно контура детали. В связи с этим основными средствами переноса СО для плоских деталей узлов являются шаблоны. Для выполнения СО в пространственных деталях узлов используются пространственные носители -- ШОК и кондукторы.

Сборка по СО обеспечивает снижение трудоемкости и затрат на оснащение агрегатно-сборочных цехов, получение стабильных размеров. Однако этому методу сборки присущи недостатки; невысокая точность, увеличение объемов заготовительно-штамповочных работ из-за необходимости получения большого числа отверстий и обеспечения большей точности деталей, поступающих на сборку.

1.3 Материал основных деталей изделия

Киль самолета составлен из композитных материалов (КМ).

Высокие требования к качеству и технологии разделываемых отверстий в КМ и, в частности, в смешанных пакетах с применением КМ, диктуют особые условия разделки отверстий с применением специализированного стационарного оборудования, что в принципе, на этапе изготовления деталей, сложной технологической задачей не является. Серьёзные затруднения возникают на этапе стапельной сборки агрегатов, например при сборке оперения и центроплана ВС, где применение стационарного оборудования невозможно в виду ограниченного подхода к зонам разделки отверстий. Поэтому для повышения степени чистоты отверстий, классности, перпендикулярности, избежания возможных задиров на КМ и др., требуется компактное сверлильное оборудование, имеющее возможность производить сверление в местах с ограниченным подходом к месту обработки детали. Устройства, осуществляющие обработку отверстий непосредственно на деталях, составляют семейство сверлильных машин с автоматической подачей (СМАП).

Приводом СМАП может быть пневматический или электрический двигатель. Наиболее приемлемым в рамках авиационной промышленности является пневмопривод. По типу механизма автоматической подачивозврата режущего инструмента СМАП делятся на два вида:

ѕ сверлильные машины спостоянной подачей;

ѕ сверлильные машины с импульсной («клюющей») подачей.

Выбор подходящего механизма для сверлильной задачи зависит от:

ѕ толщины пакета;

ѕ свойств материалов пакета;

ѕ диаметра отверстий; наличия зенкования;

ѕ размеров пространства для размещения СМАП;

ѕ условий подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ).

Для сверления глубоких отверстий в легкообрабатываемых металлических материалах используются СМАП с постоянной подачей. Для сверления же пакетов из труднообрабатываемых материалов или пакетов, состоящих из слоев различных материалов, включая труднообрабатываемые, лучше всего подходят СМАП с импульсной («клюющей») подачей.

В зависимости от размеров свободного пространства для размещения сверлильного устройства и глубины сверления, подбирается соответствующая конфигурация СМАП продольная или угловая.

Рисунок 3 - ST1200 с концентрическим цанговым механизмом крепления в кондукторе

Рисунок 4 - Система подачи СОЖ в зону сверления через режущий инструмент



Кроме названных характеристик, при выборе необходимой СМАП должны учитываться сложность и стоимость оснастки для крепления машин, производительность операции в соотношении с объемом доступных для данной задачи средств.

В виду вышесказанного, в рамках выполнения опытно-конструкторских работ (ОКР) по перспективному самолёту МС-21 была предложена автоматизация разделки отверстий в пакетах обшивок с каркасом в стапеле сборки киля самолета МС-21.

Модульный принцип построения СМАП и подбор соответствующего режущего инструмента позволяют получить устройство, настроенное на конкретную сверлильную задачу и режим обработки. В Таблице ниже приведены справочные данные режимов обработки для основных авиационных материалов.

Таблица 2 - Справочные данные по соединениям

Материал и скорость обработки (м/мин)	Показатель	Диаметр сверла (мм)
		3	5	6	8	10	11	13
Алюминий (90)	Скорость (об/мин)	9000	6000	4600	3600	3000	2600	2300
	Подача (мм/оборот)	0.05	0.08	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
	Мощность (ЛС)	0.2	0.3	0.6	1.0	1.5	1.8	2.0
Мягкая сталь (27)	Скорость (об/мин)	2700	1800	1300	1100	900	750	650
	Подача (мм/оборот)	0.13	0.13	0.13	0.15	0.15	0.15	0.15
	Мощность (ЛС)	0.2	0.3	0.6	1.0	1.5	1.8	2.0
Высокопрочная или нержавеющая сталь (9)	Скорость (об/мин)	900	600	450	375	300	250	220
	Подача (мм/оборот)	0.025	0.025	0.025	0.025	0.025	0.025	0.025
	Мощность (ЛС)	0.2	0.3	0.6	1.0	1.5	1.8	2.0
Титан, инконель (6)	Скорость (об/мин)	600	400	300	250	200	175	150
	Подача (мм/оборот)	0.05	0.08	0.08	0.08	0.1	0.1	0.13
	Мощность (ЛС)	0.2	0.3	0.6	1.0	1.5	1.8	2.0
Композиционные материалы	Композиты представляют широкий спектр материалов: углепластик, стеклопластик, кевлар, керамика. При выборе оптимальных режимов резания учитываются тип волокна, связка, режущий инструмент. Усилие подачи может быть небольшим, но скорость подачи должна быть обязательно постоянной. Используется режущий инструмент из твердого сплава или алмазный
Комбинированные пакеты	При обработке пакетов из различных материалов, режим подбирается по самому труднообрабатываемому материалу. На этом этапе используем предложенную методику автоматизации процесса.

В настоящее время процесс происходит следующим образом:

1. В стапеле собирается силовой набор (скелет киля) из нервюр и лонжеронов

2. В каждой нервюре и лонжероне на этапе изготовления сверлятся направляющие отверстия.

3. После сборки Силового набора в стапеле, с левой стороны устанавливают на прижимы обшивку, с правой стороны по заранее заготовленным отверстиям в нервюрах сверлят совместные отверстия в обшивках, потом со стороны левой обшивки совместно просверленные отверстия сверлятся до необходимого диаметра (направляющие отверстия в нервюрах диаметр - 2,1 мм, диаметр совместно просверленных отверстий 3,2 мм, необходимый диаметр под заклепки 5,1 мм)

4. Левая обшивка снимается, таким же образом надевается правая и проводятся те же самые действия со сверлением отверстий для крепления правой обшивки.

Идея проекта - установить с обеих сторон стойки для сверления отверстий по ЧПУ программе

1. Собирается каркас, устанавливается левая обшивка, совместно сверлится только 20 отверстий под технологичесике болты, обшивкапритягивается по сборочным отверстиям на технологические болты, запускается программа сверления по ЧПУ, стойка сразу сверлит все отверстия до диаметра 5.1.

2. Те же самые действия проводятся с правой обшивкой.

По свойствам материала и требованиям к качеству отверстий определяются такие характеристики машины, как скорость и мощность привода, скорость подачи режущего инструмента. Определение хода и длины шпинделя зависит от толщины пакета материалов. Конструкция шпинделя должна соответствовать конструкции хвостовика режущего инструмента, которая может различаться в зависимости от диаметра режущего инструмента, наличия зенковальной части и каналов подачи СОЖ.

В работе рассматривается этап сборки киля в части разделки отверстий.

После установки обшивки киля поступает на участок агрегатных станков для разделки стыковых отверстий. Фанеровка каркаса и разделка стыковых отверстии. Элементы киля передвигаются по монорельсу.

После отделки консоль поступает на агрегатный станок для разделки стыковых отверстий консоли с центропланом.

Поскольку консоли изготовляются комплектно, то и станки для разделки стыковых отверстий в консолях устанавливают комплектно для правой и левой консолей, одинаковых по конструкции.

Для разделки стыковых отверстий стабилизатора установлены две сверлильные головки, приводимые в движение отдельными электродвигателями.

Число проходов и инструмент применяют те же, что и для разделки стыковых отверстий килевой части киля.

Разделка сборочных единиц на разделочных стендах является единственным из перечисленных методов, который предполагает обработку стыковых элементов-отверстий и привалочных плоскостей -- на специальных стендах. Классической иллюстрацией его может служить разделка стыковых узлов фланцевого разъема с килем самолета. Сущность метода состоит в том, что обработка стыков агрегата в окончательный размер производится на разделочном стенде после выемки агрегата из сборочного стапеля. Метод разделки узлов на стендах применяется лишь в тех случаях, когда обеспечение взаимозаменяемости другими методами не представляется возможным.

Стыковой узел фиксируют по стыковым отверстиям штырями через переходные втулки. Так как при разделке стыковых узлов штыри вынимают и переходные втулки меняют, то для предотвращения сдвига установленного стабилизатора и согласования его наружного контура со стыковыми отверстиями его дополнительно крепят в тисках, стягиваемых винтом. Каждая лапка тисков в установленном положении фиксируется стопором.

Заложенный в стапель стабилизатор должен фиксироваться без напряжений. Зафиксированный с напряжением стабилизатор после разделки примет несвойственную ему форму, чем нарушится правильное расположение стыковых отверстии.

Ленточные разъемы применяются для крепления силовых и несиловых агрегатов. Сборочными базами являются отверстия стыковых болтов и поверхности сечений агрегатов. Для таких разъемов характерны высокие требования к точности увязки агрегатов по обводам. Такие разъемы нетехнологичны при техническом обслуживании и ремонте из-за невозможности применения компенсаторов. При сборке в серийном производстве и замене при ремонте требуется совместная разделка отверстий стыкуемых сборочных единиц (агрегатов).

Фиксация по всем стыковым отверстиям киля должна производиться с небольшим усилием от руки, чту обеспечит разделку стыковых отверстий в агрегатном станке и стыковку агрегата с другими агрегатами. После установки и окончательного крепления в гнездах шпангоутов верхних лонжеронов в каркасе типа полумонокок ставят нижние лонжероны, передние концы которых винтовыми зажимами крепят в фиксаторах. Затем лонжерон по всей длине ставят в гнезда шпангоутов. Когда верхние и нижние лонжероны поставлены на клей и запрессованы струбцинами, устанавливают все стрингеры точно так же, как у килевого отсека. Для запрессовки стрингеров в гнездах шпангоутов применяют такие же струбцины, как в килевом стапеле. Последовательность сборки каркаса в стапеле может меняться в зависимости от его конструкции. --

Стыковые киля разделывают до номинального размера в следующем порядке сначала разделывают и фиксируют штырями стабилизаторные узлы последовательно с правой и левой стороны затем разделывают верхние передние стыковые отверстия одновременно с обеих Сторон, чтобы исключить возможность появления усилий, которые приводят к появлению перекосов. После этого разделывают нижние передние стыковые отверстия-узлы аналогично-разделке верхних узлов. Во. время работы на станке все отверстия должны быть зафиксированы соответствующими штырями, кроме разделываемых. Последними сверлятся (электродрелью) сборочные отверстия.

Таким образом, автоматизация разделки отверстий в пакетах обшивок с каркасом в стапеле сборки киля самолета МС-21 является актуальной и своевременной задачей.



2. Выбор типа производства

2.1 Виды машиностроительного производства

Машиностроительное производство включает в себя следующие виды:

1. Металлообработка - производство деталей и узлов из металла, включая сверление, фрезерование, токарную обработку, шлифование, гибку и термическую обработку.

2. Литейное производство - производство деталей и узлов из металлических сплавов методом литья под давлением или изготовления отливок.

3. Сборочное производство - сборка деталей и узлов в единую конструкцию, включая сварку, клепку и склеивание.

4. Производство инструментов - изготовление пресс-форм, штампов, приспособлений и других инструментов для производства деталей и узлов.

5. Электронное производство - производство электронных компонентов, печатных плат и других электронных устройств.

6. Производство оборудования - производство различных видов оборудования, включая станки, насосы, компрессоры, транспортные средства и другое.

7. Авиационное производство - производство самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов, включая сборку, испытания и сертификацию.

2.2. Характеристика выбранного типа производства

Сборочное производство является одним из видов машиностроительного производства и включает в себя сборку деталей и узлов в единую конструкцию. В случае секции панелей фюзеляжа самолета МС-21, сборка происходит на специализированном производстве, где происходит сборка всех деталей и узлов, необходимых для создания секции панелей фюзеляжа. Это включает в себя сварку, клепку и склеивание различных элементов, а также установку всех необходимых систем и оборудования. Сборочное производство является важным этапом производства, так как от его качества зависит безопасность и надежность летательного аппарата.



3. Разработка технологического процесса сборки изделия

3.1 Разработка технологической схемы сборки

Предлагаемая технологическая схема выглядит следующим образом:

1. Подготовка материалов и инструментов:

- Панели фюзеляжа (готовые или изготавливаемые на месте)

- Рамы и каркасы для установки панелей

- Набор инструментов для монтажа (гайковерты, отвертки, ключи, плоскогубцы и т.д.)

- Крепежные элементы (болты, гайки, шайбы и т.д.)

- Клеевые составы и герметики

- Специальное оборудование для подъема и перемещения панелей

2. Подготовка рам и каркасов:

- Установка рам на специальные стойки или на полу

- Проверка точности установки рам и их геометрии

- Установка каркасов на рамы с помощью крепежных элементов

3. Установка панелей на каркасы:

- Подъем панелей на нужную высоту с помощью специального оборудования

- Установка панелей на каркасы с помощью крепежных элементов

- Проверка точности установки панелей и их геометрии

4. Монтаж дополнительных элементов:

- Установка дверей, люков, окон и других элементов на панели

- Установка крепежных элементов для дополнительных элементов

5. Завершение монтажа:

- Закрепление панелей на каркасах и рамах с помощью крепежных элементов

- Применение клеевых составов и герметиков для уплотнения соединений

- Проверка качества монтажа и герметичности соединений

- Завершение сборки секции панелей фюзеляжа.

3.2 Выбор метода сборки

Метод сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 зависит от многих факторов, таких как доступность материалов и инструментов, требования к точности и качеству монтажа, сроки выполнения работ и другие. В общем случае, для сборки секции панелей фюзеляжа МС-21 можно выбрать следующие методы:

1. Метод сборки на полу. Этот метод предполагает сборку панелей на специальной рабочей площадке, которая может быть установлена на полу или на стойках. Панели соединяются между собой с помощью крепежных элементов и клеевых составов, после чего секция панелей поднимается на нужную высоту и устанавливается на каркас.

2. Метод сборки в вертикальном положении. Этот метод предполагает сборку панелей в вертикальном положении, при этом панели соединяются между собой с помощью крепежных элементов и клеевых составов. После сборки секция панелей поднимается на нужную высоту и устанавливается на каркас.

3. Метод сборки в горизонтальном положении. Этот метод предполагает сборку панелей в горизонтальном положении, при этом панели соединяются между собой с помощью крепежных элементов и клеевых составов. После сборки секция панелей поднимается на нужную высоту и устанавливается на каркас.

Выбор метода сборки секции панелей фюзеляжа МС-21 зависит от конкретных условий производства и требований к качеству монтажа. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор оптимального метода должен быть основан на комплексном анализе всех факторов, включая технические, экономические и организационные.

3.3 Основы проектирования технологического процесса сборки

Для проектирования технологического процесса сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 необходимо учитывать следующие факторы:

1. Выбор оптимального метода сборки, который будет соответствовать требованиям качества монтажа, доступности материалов и инструментов, срокам выполнения работ и другим факторам.

2. Разработка схемы сборки, которая должна учитывать последовательность операций, необходимые инструменты и оборудование, требования к точности и качеству монтажа.

3. Определение необходимых ресурсов, таких как рабочая сила, материалы, инструменты, оборудование и другие ресурсы.

4. Разработка технологических карт, которые должны содержать информацию о каждой операции сборки, необходимых ресурсах и требованиях к качеству монтажа.

5. Определение контрольных точек, которые позволяют контролировать качество монтажа на каждом этапе процесса.

6. Разработка системы управления качеством, которая должна обеспечивать контроль качества на всех этапах процесса сборки.

7. Определение мер безопасности и охраны труда, которые должны обеспечивать безопасность работников на всех этапах процесса сборки.

Важно отметить, что проектирование технологического процесса сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 должно проводиться с учетом требований стандартов качества и безопасности, а также опыта производства и инновационных разработок в данной области.



3.4 Разработка технологического маршрута сборки

Описание технологического маршрута сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 может включать следующие этапы:

1. Подготовка материалов и инструментов. На этом этапе производится проверка и подготовка всех необходимых материалов, инструментов и оборудования для сборки секции панелей фюзеляжа.

2. Сборка каркаса. На этом этапе производится сборка каркаса из металлических профилей и других элементов. Каркас должен соответствовать заданным параметрам и требованиям качества.

3. Установка элементов обшивки. На этом этапе производится установка элементов обшивки на каркас. Элементы обшивки должны быть установлены с высокой точностью и соответствовать заданным параметрам.

4. Установка системы электропроводки. На этом этапе производится установка системы электропроводки на секцию панелей фюзеляжа. Электропроводка должна быть установлена с высокой точностью и соответствовать заданным параметрам.

5. Установка системы вентиляции и кондиционирования. На этом этапе производится установка системы вентиляции и кондиционирования на секцию панелей фюзеляжа. Система должна быть установлена с высокой точностью и соответствовать заданным параметрам.

6. Установка системы гидравлики. На этом этапе производится установка системы гидравлики на секцию панелей фюзеляжа. Система должна быть установлена с высокой точностью и соответствовать заданным параметрам.

7. Контроль качества. На каждом этапе производства секции панелей фюзеляжа необходимо проводить контроль качества. Это может включать проверку размеров, геометрии, соединений, электрических и гидравлических систем и других параметров.

8. Завершение сборки. После прохождения всех этапов сборки и контроля качества производится завершение сборки секции панелей фюзеляжа.

Такой технологический маршрут сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 может быть уточнен и дополнен в зависимости от конкретных требований и условий производства.

3.5 Определение режимов сборки и норм времени

Для расчета режимов сборки и норм времени секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 необходимо провести анализ всех этапов производства и определить время, необходимое для выполнения каждого из них. Для этого можно использовать методы трудоемкости и стандартизации производства.

На первом этапе подготовки материалов и инструментов необходимо определить список всех необходимых материалов и инструментов, а также время, необходимое для их проверки и подготовки. На этом этапе также можно определить нормы расхода материалов.

На втором этапе сборки каркаса необходимо определить время, необходимое для сборки каждого элемента каркаса, а также время на монтаж и сварку. Для этого можно использовать стандартные технологические карты.

На третьем этапе установки элементов обшивки необходимо определить время на подготовку элементов обшивки, время на их установку и фиксацию на каркасе.

На четвертом, пятом и шестом этапах установки систем электропроводки, вентиляции и кондиционирования, а также системы гидравлики необходимо определить время на установку и подключение каждой системы.

На седьмом этапе контроля качества необходимо определить время на проведение всех проверок и испытаний, а также время на устранение выявленных дефектов.

После определения времени на каждый этап производства можно определить общее время сборки секции панелей фюзеляжа самолета МС-21 и установить нормы времени для каждого этапа. Эти нормы могут использоваться для планирования производства и контроля за выполнением производственных задач.

Рассчитаем нормы штучного времени по операциям, используя формулу:

(1)

Где =- основное (машинное) время;

- вспомогательное время = 5-25% от , в зависимости от особенностей технологического процесса;

- время на отдых и личные надобности = 5% от ;

- время обслуживания рабочего места = 8% от .

Сведем данные по 2 вариантам в таблицу ниже.

Таблица 3 - Нормы штучного времени (1 вариант)

Операции
Заготовительная
Сборочная
Сверление
Обработка и окончательная сборка
Контрольная
Итого:	5,2	0,26	0,26	0,42	6,14



Таблица 4 - Нормы штучного времени (2 вариант)

Операции
Заготовительная
Сборочная
Сверление
Обработка и окончательная сборка
Контрольная
Итого	2,37	0,05	0,05	0,08	2,55

Выбираются только те операции, по которым меняется длительность выполнения работ.

Остальные операции, длительность выполнения работ на которых одинакова как в базовом, так и в проектном варианте, не рассматриваются.



4. Выбор оборудования

4.1 Общие сведения об оборудовании

Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) - это автоматизированные станки-роботы, которые могут производить операции по заданной программе без непосредственного участия человека. Такие станки являются важной частью современной автоматизации, применение которой необходимо для сохранения рентабельности и получения прибыли предприятиями, так как является важным условием обеспечения качества и скорости производства.

Станок с ЧПУ - это сложная программно-аппаратная система, которая может преобразовать блок сырьевого (исходного) материала в сложную деталь для дальнейшего использования в более крупном механизме или машине. Аббревиатура ЧПУ обозначает числовое программное (компьютерное) управление. В ЧПУ-станке обрабатывающий инструмент и заготовка исходного материала управляются с помощью компьютерной программы.

Полный процесс обработки с ЧПУ зависит от CAD и CAM. CAD означает автоматизированное проектирование, а слово CAM -- автоматизированное производство.

С помощью CAD-программы создается трехмерный дизайн объекта, который станок должен изготовить, и с помощью CAM-программы эта виртуальная модель превращается в реальный трехмерный объект.

Современные станки с ЧПУ отличаются высокой точностью воспроизведения и могут значительно сократить сроки поставок.

Обычно, когда речь заходит о станках с ЧПУ, имеются в виду станки используемые в сфере промышленного производства. Эти машины создают вещи которые мы используем каждый день. Примеры станков с ЧПУ многочисленны -- сюда входят фрезеры, лазерные резаки, граверы, станки электроэрозионной резки, токарные станки, плазмотроны, водорезы и многие другие.

Рисунок 5 - Гидроабразивный станок (водорез) с ЧПУ

Формально в их число входят и 3D-принтеры, но аддитивное и экстрактивное производство принято разделять, потому -- когда мы говорим о станках с ЧПУ, то имеем в виду механизмы, создающие деталь вычитанием лишнего материала из заготовки, а не добавлением нового. Экстрактивные процессы в производстве принято называть механической обработкой, сокращенно -- механобработкой. Наряду с 3D-печатью обработка на станке с ЧПУ является наиболее распространенным методом для создания прототипов из файла цифрового программного обеспечения.

Подобно 3D-печати, ЧПУ использует цифровые модели объектов из файла Computer Aided Manufacturing (CAM) или Computer Aided Design (CAD). Станок с ЧПУ работает, как робот, которому необходимо предоставить инструкции, которые он анализирует и выполняет.

Сначала создается двухмерная или трехмерная цифровая модель будущего объекта из файла CAD (автоматизированное проектирование), затем кодируется компьютерная программа, которую станок с ЧПУ сможет понять.

Рисунок 6 - Работа программы CAD станка с ЧПУ

Когда код загружен, оператор станка выполняет тест, чтобы убедиться что в коде нет ошибок. Этот процесс известен как «пневматический подвод инструмента». Выполнение этой процедуры имеет большое значение, поскольку любая ошибка, которая теоретически может снизить скорость или точность обработки заготовки, будет обнаружена и исправлена.

Как только отладка завершена, программа вводится в постпроцессор, который преобразует ее в G-код (код, понятный машине -- набор инструкций). G-код управляет всеми параметрами производимой операции, такими как координация, скорость подачи, местоположение и скорость инструмента.

Любой станок с ЧПУ, по существу, состоит из следующих компонентов:

Программа обработки деталей. Программа обработки деталей представляет собой серию закодированных инструкций, необходимых для изготовления объекта. Программа управляет движением станка и включением/выключением вспомогательных функций, таких как вращение валика и подача охлаждающей жидкости. Закодированные инструкции состоят из букв, цифр и символов.

Устройство для ввода данных. Устройство для ввода данных является средством ввода программы обработки детали в систему управления ЧПУ. Три наиболее часто используемых устройства ввода данных -- это устройство ввода с перфоленты, устройство для считывания с магнитной ленты и компьютер при помощи стандартного интерфейса последовательной передачи данных (порт RS-232-C).

Устройство управления станком. Блок управления станком (MCU) является сердцем системы ЧПУ. Он используется для выполнения следующих функций:

Чтение закодированных инструкций.

Расшифровка закодированных инструкций.

Реализация интерполяций (линейных, круговых и спиральных) для генерации команд перемещения по осям.

Передача команд движения оси в схемы усилителя для управления механизмами оси.

Получение сигналов обратной связи положения и скорости для каждого привода оси .

Реализация вспомогательных функций управления, таких как включение / выключение подачи охлаждающей жидкости, смена инструмента и т. д.

Механизм привода. Механизм привода состоит из схем усилителя, приводных двигателей и шарико-винтовых передач. Основной блок управления подает управляющие сигналы (положение и скорость) каждой оси в цепи усилителя. Сигналы управления усиливаются для приведения в действие приводных двигателей, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи для правильного расположения стола станка.

Машина-орудие. Числовое программное управление регулирует различные типы станков. Станок как правило имеет подвижный стол или рабочую голову с инструментом, положение которых друг относительно друга управляется по осям X и Y в плоскости и по оси Z по вертикали.

Система обратной связи. Система обратной связи также называется измерительной системой. Она использует датчики положения и скорости для постоянного мониторинга положения, в котором находится режущий инструмент в конкретный момент обработки. Главный блок управления использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации управляющих сигналов, чтобы исправить ошибки положения и скорости.

Станки с ЧПУ обычно подразделяются по способам обработки материала.

1. Сверлильные устройства: работают путем вращения и перемещения сверла вокруг и в контакте с блоком исходного материала.

2. Токарные станки: в противоположность сверлильным устройствам, токарные станки вращают блок сырьевого материала против головки бура.

3. Фрезерные станки: предусматривают использование вращающихся режущих инструментов для удаления материала из заготовки.

4. Электрическая и химическая обработка. Существует ряд новых технологий, в которых используются специальные методы резки материала. Примерами являются электронно-лучевая обработка, электрохимическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка.

5. Другие режущие инструменты. Существует ряд других новых технологий, в которых для обработки заготовки используются различные материалы. Примеры включают станки для лазерной резки, машины для кислородной резки, станки для плазменной резки и машины водоструйной резки.

Станки с числовым программным управлением могут работать практически с любым сырьем: алюминий, латунь, медь, сталь, титан, дерево, стекловолокно, пластмассы, полипропилен.

Для некоторых станков (например, сверлильных, буровых, гайкорезных) необходимо, чтобы режущий инструмент и обрабатываемая деталь были размещены относительно друг друга в определенных зафиксированных позициях, в которых они должны оставаться, пока резак выполняет свою работу. Эти станки известны как машины с позиционной обработкой, а аппаратура контроля, которая регулирует работу станка, осуществляет управление по принципу «от точки к точке».

Скорости подачи не нужно программировать. В этих станках каждая ось приводится в движение отдельно. В системе движения «от точки к точке» информация о размерах, которая должна передаваться станку, будет представлять собой последовательность требуемых положений двух шпинделей.

Другой тип ЧПУ-станков подразумевает движение заготовки относительно режущего инструмента во время обработки. Эти станки включают фрезеровальные, фрезерно-модельные станки и т. д. и известны как станки с контурным типом движения, по-английски так и называются -- CNC router, буквально -- «ЧПУ-маршрутизатор», что говорит о том, что маршрут инструмента в них полностью задается программой. Механизм регулирования, необходимый для их управления, называется устройством контурного управления.

Контурные станки также могут использоваться в качестве станков с точечным типом движения, но их использование будет выгодным, если только заготовка также не требует выполнения контурной операции. Эти машины требуют одновременного управления осями. В контурных станках относительно расположение заготовки и режущего инструмента должно постоянно контролироваться. Система управления должна быть способна принимать информацию о скоростях и положениях шпинделя машины. Скорости подачи должны быть запрограммированы.

Запрограммированные инструкции подаются в блок управления через устройство ввода данных. Затем блок управления преобразует эти инструкции в электрические импульсы (сигналы) и отправляет их в сервоусилитель для пуска сервомоторов.

Основным недостатком ЧПУ-станков с разомкнутой системой управления является отсутствие системы обратной связи, которая бы проверяла точность и скорость режущего инструмента. Если производительность системы зависит от нагрузки, температуры, влажности или смазки, то фактическая мощность может отличаться от требуемой. По этим причинам разомкнутая система управления обычно используется в точечных ЧПУ-станках, где требования к точности не являются критическими. Очень немногие машины с контурным типом движения с непрерывным движением используют разомкнутое управление.

Системы с разомкнутым контуром обычно устанавливаются в бурильных станках.

ЧПУ-станки с замкнутым контуром оснащены системой обратной связи для контроля фактической производительности и исправления расхождений с запрограммированными данными. Система обратной связи может быть либо аналоговой, либо цифровой. Аналоговые системы измеряют изменение физических переменных, таких как положение и скорость, с точки зрения уровней напряжения.

Цифровые системы контролируют изменения производительной мощности с помощью электрических импульсов. Различные датчики контроля положения используются для управления динамическими характеристиками и координатным положением шпинделя станка. Большинство систем ЧПУ работают от сервомеханизма, то есть, по принципу замкнутого контура. Если обнаруживается несоответствие между тем, где должен быть инструмент машины согласно заданной инструкции, и тем, где он на самом деле находится, датчик-измеритель подает сигнал приводному блоку для исправления, переводя передвижной компонент станка в нужное место.

Станки с замкнутым контуром -- очень мощные и точные, потому что они способны контролировать рабочие параметры с помощью систем обратной связи и автоматически вносить нужные исправления в процесс обработки в режиме реального времени.

Токарные станки являются идеальным примером ЧПУ-машин с двумя осями.

То есть, такая машина имеет две оси, вдоль которых происходит движение. Шпиндель будет двигаться в продольном направлении по платформе станка (ось Z), а поперечный суппорт будет перемещаться перпендикулярно к шпинделю (вдоль оси X). В трехосных станках будет еще одна ось, перпендикулярная двум указанным осям. Благодаря одновременному управлению всеми 3 осями, ЧПУ-станки способны обрабатывать геометрически сложные поверхности.

ЧПУ-станки с 4 и 5 осями обеспечивают многоосевые возможности обработки заготовки помимо стандартных 3-осевых траекторий перемещений режущего инструмента. 5-осевой фрезерный центр включает в себя три оси: X, Y, Z, в то время как ось A, является поворотным наклонным механизмом шпинделя, а ось B служит многопозиционным поворотным столом ЧПУ-станка.

Важность многоосных ЧПУ-станков заключается в том, что они позволяют сократить производственный цикл за счет обработки сложных деталей с одного установа. В дополнение к экономии времени может быть достигнута и повышенная точность обработки сырьевого материала, поскольку ошибки позиционирования автоматически устраняются между установами.

Кроме того, многоосные ЧПУ-станки обеспечивают улучшенную обработку поверхности изделия и имеют высокий срок эксплуатации благодаря тому, что способны поддерживать оптимальный контакт режущего инструмента с деталью.