41

Курсовой проект

Панель обшивки внутреннего закрылка

Содержание:

1. Конструктивно-технологический анализ композиционного изделия

1.1. Описание конструкции изделия и его взаимосвязи с другими деталями,

составляющими агрегат

1.2. Оценка технологичности конструкции

1.3. Разработка технологических условий на изделие из КМ

2. Выбор и обоснование технологической схемы производства изделия

2.1. Выбор метода придания формы изделия

2.2. Выбор метода формования

2.3. Составление номенклатуры оснастки для придания формы и процесса

формования

2.4. Выбор необходимого оборудования

2.5. Схема увязки оснастки

2.6. Расчет ожидаемой точности изготовления

3. Разработка технологического процесса изготовления изделия из ПКМ

3.1. Расчет (выбор) технологических режимов

3.2. Выбор вспомогательных материалов для реализации технологического процесса

3.3. Составление карт раскроя препрега

3.4. Разработка маршрутного и операционного технологического процессов. Заполнение маршрутных и операционных карт технологического процесса

4. Разработка технологической оснастки

4.1. Разработка эскизного проекта формозадающей оснастки (оправки)

4.2. Разработка технических условий на оснастку

4.3. Разработка сборочного чертежа общего вида оснастки со спецификацией

4.4. Разработка чертежа оной из деталей оснастки (деталировка)

4.5. Описание оснастки и способа ее изготовления

Список используемой литературы

Приложение

1. Конструктивно-технологический анализ композиционного изделия.

1.1. Описание конструкции изделия и его взаимосвязи с другими деталями, составляющими агрегат.

Крыло имеет внутренние и внешние закрылки. Внутренний закрылок расположен на центроплане между фюзеляжем и гондолой шасси, а внешний - на ОЧК между гондолой и элероном.

Рис.1.

Каждый закрылок приводится в движение двумя подъемниками, расположенными на его концах. Подъемники крепятся к кронштейнам, установленным на третьем лонжероне крыла. Каждый закрылок состоит из основного звена и дефлектора. Основное звено является главной силовой частью закрылка. Оно навешивается на крыло с помощью рельсов, перемещающихся между роликами кареток, неподвижно закрепленных на крыле. Дефлектор служит для образования двух щелей при выпущенном положении закрылка. Дефлектор перемещается по рельсам, закрепленным на основном звене. Ширина щели зависит от угла отклонения закрылка. В убранном положении дефлектор прижат к основному звену и закрыт снизу пружинной створкой с уплотнительным резиновым профилем. Отклонение закрылков на взлете и посадке увеличивает несущую способность крыла, в результате чего снижаются взлетно-посадочные скорости и соответствующие им дистанции.
Основное звено закрылка состоит из:

? верхней и нижней обшивок,

? обшивки носка,

? двух лонжеронов балочной конструкции,

? набора нервюр и диафрагм,

? кронштейнов крепления кареток и подъемников.

Нервюры по основным опорам закрылка являются силовыми. Рядовые нервюры состоят из прессованных поясов, соединенных подкрепленной стойками стенкой. Дефлектор состоит из обшивки, лонжеронов, нервюр, диафрагм и кронштейнов.

Рис.2.

Основные технические данные:

Закрылок должен соответствовать требованиям технических условий и комплекта конструкторской документации.

Условия эксплуатации:

Рабочая среда - воздух; температура поверхности от - 60^о до + 80^о С.

Выпуск закрылков влечет следующие последствия:

1. Уменьшается значение минимальной скорости горизонтального полета (скорости сваливания). Выпуск закрылков увеличивает диапазон рабочих значений коэффициента подъемной силы, или, что тоже самое, увеличивает критический угол атаки, т.е. "отодвигает" значение критического угла атаки к более высокому значению.

2. Увеличивается значение угла установки крыла для той части крыла, на которой установлены закрылки.

3. Увеличивается крутка крыла, т.к. на большинстве самолетов закрылки установлены на внутренней части и отсутствуют на внешней.

4. Увеличивается сопротивление.

5. Изменяется балансировочная скорость. Это нежелательный побочный эффект, зависящий от многих факторов и по-разному проявляющийся на разных самолетах.

6. Уменьшается максимальная допустимая скорость горизонтального полета. Так как существует ограничение скорости по прочности закрылков.

Угол отклонения внутренних закрылков - 35 градусов.

Рис.3.

1.2. Оценка технологичности конструкции.

Технологичность- свойство конструкции, заложенное в ней при проектировании и позволяющей получить наиболее рациональными способами изделие с высокими эксплутационными качествами при наименьших затратах труда, средств и материалов.

Все технологические требования, которые должны быть учтены в процессе конструирования машины, способствующие повышению её технологичности, могут быть разделены на две группы.

Первая группа требований способствует повышению производственной технологичности, связанной с улучшением производственных показателей, таких, как себестоимость, трудоёмкость, материалоёмкость и др.

Вторая группа требований способствует повышению эксплутационной технологичности, связанной с повышением надёжности, стабильности работы и ремонтопригодности машины.

Конструктивно-технические требования для деталей и подсборок из ПКМ.

Детали из ПКМ на связующем УП-2227 должны изготавливаться по ТИ - 0209 - 95. Связующее УП-2227 должно поставляться по ТУ - 6-05-241-416-90. Отсек сотовый, обшивки из ПКМ, должны изготавливаться по ТИ - 0132 - 94 на клеях ВК - 51, ВК - 51А, ВКВ - 3, ВК - 36. Сотовый заполнитель, растянутый и обработанный по толщине, поступающий на сборку, должен соответствовать требованиям чертежа и ТУ1 - 596-103-82.

Допуски на высоту сотового заполнителя ± 0,1 мм. Количество стыков сотового заполнителя - согласно схеме раскроя. В случае отсутствия схемы количество стыков определять исходя из максимальных размеров сотоблоков в поставке по ТУ - 596-103-82.

На образцах-свидетелях, изготовленных из технологического припуска деталей и подсборок из ПКМ, должны быть проведены испытания на отрыв клеевого соединения обшивки с сотами по ОСТ, для монолитных деталей на сжатие и на растяжение по ГОСТ.

Массу деталей и подсборок из ПКМ в процессе их изготовления определять с припуском (обшивки, лонжероны), обрезаемым после склейки. Контроль массы производить с технологическим припуском, превышение массы детали по сравнению с теоретической массой должно быть не более 7%. Погрешность измерения массы - 0,3%.

На первых 3х комплектах агрегатов провести проверочный контроль толщин деталей из ПКМ, на основании которого провести корректировку длин крепежа, чертежных размеров и массы детали. Проверочный контроль толщин не указанных деталей на последующих комплектах производить на каждом 10м комплекте. Измерение толщин производить для деталей площадью до 1 м² шагом 100x100 мм; более 1 м² шагом 150x150 мм.

При изготовлении детали из ПКМ на связующем УП-2227 не допускаются сквозные трещины и механические повреждения с видимым повреждением волокон наполнителя. На деталях и подсборках из ПКМ и на сотовом отсеке допускаются такие отклонения как:

- наплывы связующего с последующей зачисткой;

- расслоения; отпечатки заклепок и стыков с поверхности оснастки, стыков и нахлестов в формирующих элементах цулаг, дренажных и адгезионных слоев;

- царапины на поверхности детали;

- частичное незаполнение связующим поверхностного слоя в виде разнотонности поверхности; видимые включения смолы, наплывы связующего, высотой не более 10% от теоретической толщины;

- видимые включения волокон и кусочков препрега; выкрашивание отдельных волокон;

- коробление обшивок, устраняемое равномерно приложенным давлением не более 0,2x10⁵ Па (0,2 кгс/см²) ± 1%;

- складки на деталях в местах радиусов скругления по всей длине дуги радиуса;

- поднятие обшивки в углах, устраняемое нажатием руки;

- разнотонность деталей;

- непроклеи обшивок с сотовым заполнителем.

Применение деталей с данными отклонениями оформляются документацией, действующей на заводе изготовителе, и согласовывается с разработчиком и независимой инспекцией.

На подсборки закрылка, выходящие на наружную поверхность должны быть составлены этикетки по ГОСТ 27693-88.

Этикетки и эскиз закрылка, с указанием расположения сотового отсека, приложить к паспорту на агрегат. К этикеткам приложить оформленные карты состояния обшивок и сотового отсека, которые должны содержать:

- эскиз подсборки;

- общую площадь подсборки;

- фактическую толщину обшивки;

- координаты зон ступенчатого перехода толщин обшивок;

- марку материала обшивок (наполнителя и связующего);

- размер стороны ячейки и материал сотового заполнителя;

- размеры и координаты всех выявленных отклонений и отремонтированных участков с указанием документа, допускающего деталь в эксплуатацию;

- номер машины, на которую установлена подсборка.

1.3. Разработка технологических условий на изделие из КМ.

Материалы и полуфабрикаты, применяемые при изготовлении закрылка, должны быть подвергнуты входному контролю в соответствии с требованиями ГОСТа и технической документации, действующей на предприятии изготовителе. Форма и качество обводов закрылка должны соответствовать 74.00.0000.001. - ТУ. Основными нормативными документами на изготовление неметаллических частей закрылка являются:

- на изготовление обшивок и лонжеронов из сочетания ЭЛУР-ПА;

- на связующем УП-2227;

- на изготовление системы молниезащиты;

- окраска деталей из ПКМ;

- на механообработку сотового заполнителя и деталей из ПКМ;

- на склеивание деталей;

- на заделку торцов сот полимерными заполнителями;

- на контроль качества склеиваемых деталей из ПКМ;

- контроль неразрушающий неразъемных соединений конструкций из ПКМ.

При установке агрегатов на изделие должны быть смазаны смазкой «Эра» сферические вкладыши шарнирных подшипников, трущиеся поверхности втулок и болтов в подвижных и неподвижных шарнирных соединениях. Консервирующая смазка с подшипников должна быть удалена перед сборкой.

Масса закрылка - 121,660 ± 1 кг. На металлических деталях не допускаются трещины, забоины, вмятины, заусенцы, нарушения покрытия, следы коррозии и другие дефекты.

При закреплении заклепками деталей из полимерных композиционных материалов не допускается непосредственный контакт замыкающих головок заклепок к деталям из ПКМ. При сборке детали должны устанавливаться без напряжения, обеспечивая прилегание сопрягаемых поверхностей усилием от руки. При этом допускается местный зазор до 0,2 мм. При установке прокладок, указанных в чертежах, произвести их подгонку по месту с зазором не более 0,2 мм с последующим покрытием по чертежу. Сборку закрылка производить в стапеле, обеспечивающем жесткую фиксацию всех узлов и правильное выполнение обводов в соответствии с 74.05.0000.01. - ТУ. Смещение осей лонжеронов, торцевых нервюр и диафрагм от положения заданного чертежом 74.05.3901.300. - допускается до ± 1 мм, при условии сохранения точности обводов по 74.05.0000.01. - ТУ. Агрегат должен быть взаимозаменяемым на всех сериях основного изделия согласно перечню взаимозаменяемых узлов и агрегатов.

1. Выклейку изготавливать от теоретического контура. Выклейку изготавливать на связующем автоклавным методом.

2. Систему молниезащиты изготавливать по конструкции (теоретическому контуру), с точностью расположения медных прокладок ±15 мм.

3. * - размеры для справок.

4. Предельные отклонения размеров, полученных механообработкой после формования по ОСТ.

5. Пайку производить по ПИ. Припуск для вырезки образцов - свидетелей допускается располагать в других зонах, имеющих ту же укладку препрегов. При этом ориентировка образцов - свидетелей относительно направления укладки препрегов должна быть сохранена.

6. Произвести контрольные испытания образцов - свидетелей, вырезанных из технологического припуска, на растяжение (5 шт.) и на сжатие (5 шт.).

7. Технический припуск для вырезки образцов - свидетелей изготавливать без сетки молниезащиты и клеевой пленки ВК - 36.

2. Выбор и обоснование технологической схемы производства изделия.

2.1. Выбор метода придания формы изделия.

Наиболее простым способом по аппаратурно-техническому оформлению является выкладка, которая применяется для изготовления малонагруженных изделий различных габаритов и конфигураций. Процесс выкладки в большинстве случаев осуществляется вручную, особенно при получении деталей со сложной поверхностью. Он состоит из следующих основных операций (рис.4):

а) подготовка формы для выкладки 1 - удаление загрязнений, остатков отвержденного связующего, ремонт поверхностных дефектов;

41

Рис.4. Структура технологического пакета при выкладке:

1 - форма; 2 - ограничитель; 3 - антиадгезионный слой; 4- формуемое изделие; 5 - разделительная перфорированная пленка; 6 - впитывающий слой; 7 - цулага; 8 - дренажный слой; 9 - вакуумный мешок; 10 - клапан вакуумной системы; 11 - герметизирующий слой.

б) нанесение на поверхность формы разделительного антиадгезионного слоя 3;

в) послойная упорядоченная укладка заранее раскроенного и расшлихто-ванного наполнителя в виде тканей, лент или ровинга на поверхность фор-мы с нанесением и пропиткой связующим каждого слоя 4 и прикаткой неже-стким валиком с целью уплотнения пакета и удаления воздушных включений;

г) формирование технологического пакета, заключающееся в последова-тельной укладке следующих слоев:

- перфорированная разделительная пленка 5,

- впитывающий слой из ткани объемного плетения 6,

- перфорированная цулага 7,

- дренажный слой 8;

д) на последнем этапе на технологический пакет устанавливается вакуум-ный мешок 9 (если последующее формование предполагает создание избыточ-ного давления на формуемое изделие) и герметизируется жгутом 11.

В качестве антиадгезионного слоя используются полимерные пленки и специальные смазки.

Нанесенные напылением или полированием парафиновые покрытия явля-ются превосходными антиадгезионными смазками для композитов, отверждающихся при температурах ниже 121°С. При более высоких температурах парафин вызывает разрушение и обесцвечивание слоистого пластика. В этих случаях рекомендуется применять фторированные углеводороды.

Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена, используемый в ка-честве антиадгезионной смазки, образует на поверхности формы сплошную пленку. Условием эксплуатации такого покрытия является поддержание темпе-ратуры отверждения не выше 177°С; при более сильном нагреве оно разруша-ется, выделяя высокотоксичный корродирующий фтор.

Политетрафторэтилен ("тефлон") - стабильное полимерное вещество, ко-торое часто вводят в состав антиадгезионных смазок, работающих при темпе-ратуре выше 260°С, Такая смазка не образует на поверхности формы сплошной пленки, но частички "тефлона" обеспечивают надежное сухое смазывание, га-рантирующее отделение от нее отвержденного изделия.

Силиконовые смазки используются до 204°С, однако следует избегать их применения, поскольку они способствуют отслаиванию от КМ вторичных по-крытий и слоев, являясь при этом устойчивыми загрязнителями.

За рубежом выпускается антиадгезионная смазка на базе силановой смолы, которая стабильна до 482°С.

Из полимерных пленок для этих целей применяются пленки из целлофана, лавсана, ПВС, полиэтилена, полиэтилентетрофталата "Майлар", найлона и фторопласта. Использование этих пленок в качестве антиадгезионных и разделительных слоев допускается только с одним изгибом или плоских.

Раскрой наполнителя производится согласно карте раскроя, обеспечивающей максимальный КИМ.

Послойная укладка выкроек должна производиться в строгом соответствии со схемой выкладки, определяющей расположение каждой выкройки на по-верхности формы и направление армирования в каждом слое. При укладке с перекрытием его величина определяется из условия равной прочности одно-слойного ПКМ и соединительного шва на сдвиг.

При выборе материала для изготовления формы одним из основных крите-риев является соответствие температурных коэффициентов линейного расши-рения этого материала и ПКМ.

По значению этого коэффициента ближе всех к композитам стоит сталь. Она обладает и другими ценными свойствами: превосходной износостойкостью, способностью работать при повышенных температурах и хорошей теплопроводностью.

Наиболее благоприятными для изготовления форм свойствами характеризуется керамика. Она имеет самый низкий коэффициент теплового расширения, а по теплостойкости почти не отличается от закаленной инструментальной ста-ли. Однако при температуре окружающей среды керамика хрупкая. Она должна быть защищена от повреждений в процессе обработки - например, стальным кожухом.

Стальные формы с керамическими вставками и без них наиболее широко применяются в производстве высококачественных композиционных материа-лов. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения керамические вставки обеспечивают высокую точность укладки в форме компонентов слои-стого пластика. Такие формы очень удобны для производства больших партий соотверждаемых конструкций, в которых клеевой шов отверждается одновре-менно с пластиком. Однако дороговизна этой оснастки требует достаточного объема производства изделий, при котором амортизация ее стоимости сохранит конкурентоспособной цену на выпускаемую продукцию. В противном случае для изготовления форм желательно использовать менее дорогие материалы.

Алюминиевые формы относятся к наименее дорогой оснастке, изготовляе-мой из литых и ковких металлов. Несмотря на то, что алюминий имеет луч-шую теплопроводность, чем сталь, полученные из него формы менее долго-вечны и, кроме того, обладают слишком большим температурным линейным расширением.

Получаемые гальванопластикой никелевые формы, используемые более 20 лет, представляют собой плотную конструкцию без пор, с хорошо отполиро-ванной формующей поверхностью. Температурный коэффициент линейного расширения никеля того же порядка, что и у стеклопластиков. Такие формы ус-пешно применяются для формования различных деталей самолетов.

Для успешного применения форм из сталистого чугуна требуется, чтобы толщина всех стенок была почти одинаковой, иначе при термообработке форм, конфигурация и поперечное сечение которых резко изменяются, литой металл может растрескаться или покоробиться. Теплопроводность сталистого чугуна сравнительно низка. В местах изменения толщины стенок формы температура может колебаться в широких пределах, что затрудняет контроль процесса от-верждения формуемого композита.

Легкоплавкие сплавы, фазовые изменения которых происходят выше тем-ператур отверждения ПКМ, обычно отливают в заранее подготовленные корковые формы и гальваноформы.

Для изготовления оснастки из слоистых пластиков может быть использо-ван любой из описанных материалов.

2.2. Выбор метода формования.

Формование - это этап технологического процесса, при котором происходит отверждение связующего. В этот период создается конечная структура материала, формируются его свойства, и фиксируется форма изделия.

Отверждение связующего является результатом роста молекул и образования полимерной сетки под воздействием катализатора (отвердителя) и соответствующих внешних условий. При этом выделяют две характерные стадии отверждения:

- начальную - до формирования полимерной сетки;

- конечную - в процессе формирования полимерной сетки.

Эти две стадии отделены друг от друга так называемой фазой гелеобразования.

Фаза гелеобразования соответствует такому моменту, когда связующее утрачивает способность переходить в текучее состояние и растворяться, т.е. теряет свою жизнеспособность и технологические качества. Это одна из наиболее важных технологических характеристик процесса отверждения.

На определенном этапе отверждения вязкость связующего увеличивается до уровня, соответствующего вязкости твердого тела.

Все свойства его резко меняются:

- уменьшается удельный объем,

- увеличивается твердость,

- возрастает сопротивление деформации.

Жидкое связующее переходит в стеклообразное состояние. Температура, при которой происходит это явление, называется температурой стеклования. Стеклование не является фазовым переходом, т.к. матрица сохраняет аморфную структуру и с термодинамической точки зрения может рассматриваться как переохлажденная жидкость.

Характерным параметром связующего является также точка деструкции, при которой начинается заметное разложение матрицы, сопровождающееся разрывом молекулярных связей. Устойчивость к деструкции характеризуется термостойкостью, которую следует отличать от теплостойкости, отражающей способность полимера к размягчению.

Параметры формования.

Для того чтобы обеспечить нужные качества композиту, необходимо создать определенные условия для отверждения свя-зующего и его сцепления с армирующим материалом.

Температурный режим обеспечивает необходимые условия для полимери-зации связующего. Повышенное давление необходимо для плотной укладки слоев армирующего материала, удаления излишков связующего и для более прочного сцепления связующего с арматурой.

К основным технологическим параметрам относятся: давление, темпера-тура, скорость их изменения по времени и степень отверждения.

Конкретной комбинации связующего и арматуры будут соответствовать свои параметры. В процессе производства их величину необходимо строго вы-держивать.

Классификация способов формования.

В настоящее время существует много различных способов формования изделий из ПКМ. Это объясняется разнообразием свойств исходных компонентов композитов, а также различными требованиями к прочности и другим параметрам изделий.

Рис.5. Классификация схем формования.

Для получения нашей детали мы выбрали пневмо-гидрокомпресснонные методы формования, а именно автоклавное формование.

Пневмо-гидрокомпрессионное формование объединяет группу методов, в которых рабочей средой, осуществляющей давление на поверхность препрега, является газ или жидкость. Другими характерными признаками являются нали-чие эластичной герметичной диафрагмы и создание вакуума под диафрагмой со стороны препрега.

Автоклавное формование - формуемое изделие поме-щают в специальное оборудование - автоклав, где создается избыточное давление.

Рис.6. Формирование в автоклаве:

1 - форма; 2 - препрег; 3 - эластичная мембрана; 4 - уплотнители;

5 - тележка; 6 - рельсы; 7 - корпус автоклава; 8 - крышка.

Автоклав (рис.6.) представляет собой герметичную емкость в виде проч-ного, цилиндрической формы корпуса 7 с открывающейся крышкой 8.

В автоклаве может создаваться избыточное давление до 15 атмосфер и температура до 300°С. Давление создается или с помощью насосов, или за счет испарения жидкого азота; температура - с помощью электрических нагрева-тельных элементов или аэродинамическим нагревом специально спрофилиро-ванных мощных вентиляторов.

Автоклавы имеют числовые системы управления, позволяющие изменять и поддерживать давление и температуру в соответствии с заданным законом. Типовые автоклавы для авиационного производства имеют диаметр до 3 метров и длину 10-12 метров. Наибольший по размерам автоклав (производство Фирмы Scholz (ФРГ)) установлен на УАПК. Его диаметр около 6 метров, а дли-на рабочей камеры 21 метр.

Автоклав является универсальным оборудованием. Он позволяет осуществлять формование изделий различного конструктивного исполнения, в том числе больших размеров и сложной конфигурации. При этом давление на лю-бой части поверхности изделия одинаково.

К недостаткам следует отнести большую стоимость автоклава и большие энергетические затраты в пересчете на одну деталь. Особенно в случае, если за-грузка объема автоклава неполная. Кроме того, автоклав является взрывоопасным объектом. Мощность взрыва пропорциональна объему и давлению в емкости.

Тем не менее, автоклавное формование является наиболее распространенным в авиационной промышленности.

2.3. Составление номенклатуры оснастки для придания формы и процесса формования.

Для обеспечения необходимой геометрии детали из полимерного композиционного материала и условий формования к материалам для изготовления формообразующей металлической оснастки предъявляют следующие требования:

- легкость механической обработки;

- низкая стоимость и недефецитность;

- хорошая свариваемость.

1. Выклеечная оснастка.

2. Автоклав.

3. Вакуумная трубка.

4. Вакуумный чехол.

2.4. Выбор необходимого оборудования.

Необходимо использовать такие средства индивидуальной защиты, как х/б халаты, косынки, тапочки, х/б перчатки, фартуки и полиэтиленовые нарукавники.

Пресс гидравлический должен быть снабжен системой регулирования и контроля температуры, давления и времени выдержки. Разъем съемных пресс-форм должен быть механизирован.

Автоклав. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается с помощью затвора. Затвор должен быть герметичным и надежным, он должен позволять многократно, быстро и безопасно открывать крышку. Обычно автоклавы снабжают механизмом для поворота и открывания в паре с электродвигателем. Должно быть предусмотрено блокирующее устройство с целью исключения впуска пара в аппарат при незакрытой крышке, также для исключения открывания крышки при давлении в аппарате.

Станки для раскроя препрега для получения пакетов заготовок деталей. На станках должны быть надежно закреплены формы и оправки для намотки и выкладки. Конструкция вакуумной системы станка выкладки должна исключать засорение всасывающих концов вакуумных трубок, попадание масла от насосов в секции вакуумного стола. Должно быть исключено повреждение электропневматического и гидрошлангов.

2.5. Схема увязки оснастки.

Обеспечение заданной точности обводообразующего элемента конструкции требует: применения единой системы базовых плоскостей и осей для координации положения всех взаимосвязанных элементов и оснастки в процессе их изготовления и сборки; применения единых способов базирования всей технологической цепочки.

2.6. Расчет ожидаемой точности изготовления.

Расчет ожидаемой точности сводится к прогнозированию погрешности, которая возникает в результате изготовления изделия. В процессе расчета определяем разницу между Т.К. и Д.К. Разница - погрешность, которая характеризует ожидаемую точность. Т.К. - это номинальный размер, задается мат. моделью агрегата, Д.К. - то, что получилось в результате нашей работы. Оценка погрешности изделия осуществляется на основе знаний о техпроцессе изготовления конструкции.

Погрешность изготовления обшивки.

При оценке погрешности изготовления обшивки ?_о все об-шивочные детали удобно разделить на три типа, отличающиеся конст-руктивным исполнением и жесткостью:

- обшивки малой толщины с линейчатой поверхностью (цилиндри-ческой или конической формы), которая разворачивается на плоскость;

- обшивки малой толщины, представляющие собой оболочки слож-ной формы (но разворачивающиеся на плоскость);

- обшивки в виде монолитных панелей.

1. Обшивочные детали первой группы, как правило, могут быть прижаты к обводообразующим элементам приспособления практически без зазора (рис.7), поэтому под погрешностью изготовления обшивки здесь следует понимать толь-ко допуск на изготовление листа при прокате его на металлургическом заводе. Для тонкой обшивки с линейчатой обра-зующей:

?о = [?листа] ? ± 0,15 мм.

2. Детали второй группы, имея слож-ную форму, даже при незначительной тол-щине листа, могут иметь значительную жесткость. При этом дефект отклонения формы такой детали от заданной поверх-ности не всегда удается исключить пу-тем более частого расположения прижимов приспособления. Поэтому погрешность изготовления такой обшивки ?_о можно представить как сумму допуска на катаный лист ?_л и погрешность формообразования оболочки ?_ф.

?_o = ? _л + ?_ф.

Для определения ?_ф необходимо рассмотреть цепь переноса размера с первоисточника на отформованную оболочку. Например, при инструментально-шаблонном методе увязки и изготовлении обшивки об-тяжкой по пуансону (рис.8.) схема будет следующей:

погрешность формообразования будет складываться из погрешностей на каждом этапе переноса размера:

3. Для третьей группы обшивочных деталей (монолитных панелей) ?_о будет зависеть от технологии изготовления плоских заготовок ?_з (механическим фрезерованием и т.п.) и от метода пластического формообразования ?_ф (свободной гибкой, гибкой - прокаткой, гибкой дробеударным методом и т.п.):

?_о = ?_з + ?_ф

Наиболее распространенный метод получения плоских панелей - механическое фрезерование, точность определяется возможностями станка (?_з ? ± 0,15 мм).

Точность определения формообразования, например, гибкой (рис. 9.), может быть определена из рассмотрения схемы увязки размеров:

Погрешность базирования обшивки.

При рассмотрении вопроса базирования обшивки следует выделить три случая: базирование по рубильникам, по макетным элементам и по деталям каркаса.

Во всех случаях погрешность базирования - это зазор между ус-тановочной базой и обшивкой. Величина зазора определяется рассо-гласованием их увязки, т.е. суммой погрешностей, возникающих на несвязанных этапах переноса размеров при изготовлении объекта, ре-ализующего установочную базу (рубильник, деталь каркаса), и обшив-кой.

1. При установке обшивки по рубильникам (рис. 10,а) с ис-пользованием ИШМ схема увязки может быть представлена в виде:

Верхняя ветвь схемы увязки относится к изготовлению рубильника, а нижняя - к изготовлению обшивки обтяжкой по пуансону. Погрешность базирования ?_БО определяется по формуле:

,

где к - коэффициент, учитывающий поджатие обшивки к рубильни-ку.

Если поджатие осуществляется в нескольких точках, то к приблизительно может быть определен по таблице. Если же обшивка прижимает-ся по всему контуру рубильника, например, упругой прокладкой ло-жемента, то к стремится к нулю.

2. При установке обшивки по макетным элементам (рис.10,б) схема увязки может быть следующая:

Верхняя ветвь относится к изготовлению монолитной панели на прессе свободной гибкой, нижняя ветвь показывает перенос размера на ма-кетный элемент с помощью инструментально-шаблонного метода увязки.

3. Определение величины погрешности базирования при установ-ке обшивки на каркас (рис.10,в) может быть осуществлено с помощью схемы:

Верхняя ветвь характеризует накопление погрешностей при изготовле-нии пояса каркаса, на который будет устанавливаться обшивка, ниж-няя ветвь показывает возникновение погрешностей при изготовлении обшивки обтяжкой по пуансону. Погрешность базирования можно рас-считать по формуле:

,

где к₁ - коэффициент, учитывающий поджатие обшивки к каркасу, может быть определен по таблице;

к₂ - коэффициент, учитывающий способ базирования деталей кар-каса при сборке непосредственно самого каркаса.

3. Разработка технологического процесса изготовления изделия из ПКМ.

3.1. Расчет (выбор) технологических режимов.

Технологический процесс разработан на основе технологических инструкций ТИ - 02909-02 «Изготовление деталей из стекло - угле - органопластика и гибридных материалов на связующем УП - 2227». Изготовление деталей из ПКМ проводить в сухом чистом помещении при температуре воздуха 15-25 ^оС и относительной влажности не более 75%. помещение должно быть оборудовано общей приточно-вытяжной вентиляцией и местными отсосами. Замер температуры рабочей зоны и относительной влажности производит мастер производственного участка и контролирует БТК перед началом работы. Результаты заносятся в журнал. При отклонении параметров производственной среды от предельно-допустимого значения необходимо сообщить руководству СП «КАПО - Композит» и принять следующие меры:

- мастеру остановить изготовление деталей;

- контролеру БТК принять меры, исключающие возможность попадания деталей на дальнейшую сборку, выписать ведомость замечаний и акт об анализе и устранении отклонений. Комиссии по качеству произвести оценку ситуации и определить ее влияние на продукцию и принять решение об оформлении «Акта извещения на устранение отклонений».

- комиссии по качеству провести анализ причины отклонения параметров, составить мероприятия для предупреждения повторного возникновения сбоя параметров производственной среды;

- при достижении параметров соответствующих предельно-допустимым значениям работу восстановить с записью в журнале параметров среды.

Уборку рабочего места проводить ежедневно в конце рабочего дня влажным способом или пылесосом.

Все оборудование и оснастка должны быть исправны, заземлены и защищены от статического электричества. Обработка деталей из ПКМ ручным механизированным инструментом (зашкуривание, сверление) работа должна проводиться пневматическими ручными машинами, оборудованными местными отсосами. Для работы использовать только исправный и замаркированный инструмент.

Правила работы с эпоксидными смолами.

Работа с растворителями, клеями, эпоксидными смолами и герметиками относятся к категориям пожароопасных, оказывающих токсическое действие на организм. Во избежание случаев загорания запрещается: работать при отключенной вентиляции; кружки с клеем, герметиком и растворителями ставить вблизи нагревательных устройств; держать открытыми без надобности кружки с клеем, растворителем; выкручивать салфетки и опускать в растворитель сразу после обезжиривания; загромождать проходы к передвижным средствам пожаротушения, согласно нормам.

К работе с растворителями, клеями, эпоксидными смолами и герметиком допускаются лица имеющие спецодежду и индивидуальные средства защиты.

Охрана окружающей среды.

Отходы ЛВЖ по мере накопления сдавать в цех 61 с последующей утилизацией. Протировочная ветошь собирается в специальную тару и сдается в цех 61. Отходы препрегов, пленочных клеев, связующих паст - складывать в герметически закрываемые бидоны и вывозить в цех 61 на специальную площадку. Тара должна быть замаркирована.

3.2. Выбор вспомогательных материалов для реализации технологического процесса.

Наименование вспомогательных материалов:

1. Стеклоткань Т - 13 - для дренажа;

2. Лента мягкая ЛТ - 19;

3. Антиадгезионная смазка К - 21;

4. Уплотнительный жгут 51Г - 27;

5. Пленка полиэтиленовая;

6. Пленка полиамидная ППНТ - для вакуумного чехла;

7. Пленка фторопластовая шириной 300 мм;

8. Пленка пропиленовая;

9. Бумага;

10. Нефраг с присадкой «Сигбол»;

11. Салфетки;

12. Ацетон технический;

13. Шпагат;

14. Ткань, фильтрованная из синтетических нитей (лавсановая) арт.56208;

15. Нефрас чистый;

16. Перчатки х/б - 1 пара на 1го человека.

Наименование основных материалов:

1. Стеклоткань Т - 1080 - препрег;

2. Лента углеродная ЭЛУР - П - А - препрег;

3. Связующее УП - 2227;

4. Клеевая пленка ВК - 36;

5. Сетка медная вязанная СВ - 2;

6. Стеклоткань - Т - 10/2 - 80.

3.3. Составление карт раскроя препрега.

1. Перед раскроем выдержать препрег при температуре цеха не менее 2х часов (в случае хранения его в холодильнике).

2. Обрезать кромки шириной 15 - 20 мм с 2х сторон.

3. Произвести раскрой препрега на заготовки (полиэтиленовую пленку не снимать) по шаблону, учитывая направление армирования ткани, согласно схеме раскроя.

3.4. Разработка маршрутного и операционного технологического процессов. Заполнение маршрутных и операционных карт технологического процесса.

Маршрутная карта. Наименование и содержание операций.

1. Комплектовочная.

2. Контроль материалов.

3. Подготовка термостатирования оснастки.

4. Контрольная.

5. Подготовка молниезащитной системы.

6. Контроль раскроя молниезащитной системы.

7. Пайка.

8. Контрольная.

9. Окончательный контроль молниезащитной системы.

10. Раскройная для деталей 1го перехода.

11. Выкладка для деталей 1го перехода.

12. Контрольная.

13. Изготовление вакуумного чехла.

14. Автоклавное формование.

15. Контроль параметров формования.

16. Распрессовка.

17. Контрольная.

18. Раскройная для деталей 2го перехода.

19. Окончательная выкладка для деталей 2го перехода.

20. Контрольная.

21. Изготовление вакуумного чехла.

22. Автоклавное формование для деталей 2го перехода.

23. Контроль параметров формования.

24. Распрессовка.

25. Контрольная.

26. Раскройная для деталей 3го перехода.

27. Выкладка окончательная для деталей 3го перехода.

28. Контрольная.

29. Изготовление вакуумного чехла.

30. Окончательное автоклавное формование.

31. Контроль параметров формования.

32. Распрессовка.

33. Вырез образцов - свидетелей.

34. Контрольная.

35. Механическая обработка.

36. Неразрушающий контроль.

37. Контроль внешнего вида и геометрических размеров.

38. Определение массы.

39. Покрытие.

40. Окончательная маркировка.

41. Окончательный контроль.

42. Предъявление деталей по форме 21.

43. Упаковка.

44. Хранение и транспортировка.

4. Разработка технологической оснастки.

4.1. Разработка эскизного проекта формозадающей оснастки (оправки).

4.2. Разработка технических условий на оснастку.

1. Форму детали 1 предварительно обработать на СПУ, окончательно по шаблонам.

2. Все острые кромки притупить R 1…3.

3. На плите нанести контур обшивки (чистовой), контур обшивки с припуском с информацией, с учетом КТЛР - 0,2%. Нанести все указанные риски с информацией. Разметку контуров обшивки производит цех 31. Риски нанести глубиной 0,5х60^о с заполнением несмываемой тушью.

4. * - размеры для справок.

5. ¦ - заземление. Выбить знак.

6. Маркировать ударным способом, шрифт № 5 вне рабочей зоны.

Правое - изображено; левое - зеркальное отражение.

4.3. Разработка сборочного чертежа общего вида оснастки со спецификацией.

4.4. Разработка чертежа оной из деталей оснастки (деталировка).

Переходник 2725А-12-14

4.5. Описание оснастки и способа ее изготовления.

В процессе изготовления основным фактором, определяющим размеры и форму детали из полимерных композиционных материалов, является выклеечная оснастка, на которой осуществляется выкладка и автоклавное формование детали.

Наибольшее распространение получила металлическая оснастка, используемая как для формообразования обшивок, так и для склейки трехслойных элементов конструкции, в том числе и с сотовым заполнителем.

При проектировании, выборе типа формообразующей, выклеечной оснасток необходим грамотный подход к работе. Для каждой детали необходимо спроектировать необходимую оснастку, исходя из многих данных: материала заготовок, материала каркаса и обшивок оснастки, температурного коэффициента линейного расширения детали и оснастки, ориентации формообразующей поверхности относительно базовой плоскости.

В зависимости от размеров и кривизны деталей применяются три типа формообразующей металлической оснастки:

монолитная,

литая,

каркасная.

Формообразующая металлическая оснастка состоит из собственно оснастки и вспомогательных элементов, вакуумных трубок, штуцеров для подключения вакуумтрубопровода, такелажных узлов.

Для выклейки нашей детали применяем монолитную оснастку.

Монолитной оснасткой считается оснастка, не имеющая соединений в рабочей зоне и изготавливаемая из алюминиевых плит. В зависимости от габаритных размеров и кривизны деталей из полимерных композиционных материалов оснастка имеет различную конструкцию. Для изготовления деталей, имеющих преимущественно плоскую форму и габаритные размеры, не превышающие 2000 миллиметров.

Рабочая поверхность монолитной оснастки обрабатывается па станках с числовым программным управлением.

Требования к оснастке.

Конструкция и материал оснастки должны обеспечивать многократное формование деталей из полимерных композиционных материалов при температуре до 200 градусов Цельсия и давлении до 20 кгс/кв.см.

Жесткость оснастки должна быть достаточной, во всем диапазоне температур, для получения деталей, заданной формы и размеров с заданной точностью.

Тепловой коэффициент линейного расширения материала оснастки должен быть близок к тепловому коэффициенту линейного расширения формуемой детали, а в случае различия должен учитываться при проектировании оснастки.

Оснастка должна иметь минимальную массу с целью сокращения времени прогрева и экономии материала при обеспечении требуемой жесткости.

Площадь проекции формообразующей поверхности на базовую (горизонтальную) поверхность оснастки должна быть максимальной, с целью повышения качества оснастки и удобства в работе.

Точность формообразующей поверхности оснастки по отношению к теоретическому контуру изделия в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, должна соответствовать от ± 0.5 до ±1.5 миллиметров.

Рабочие поверхности оснастки должны обеспечивать качество поверхности деталей в соответствии с техническими условиями на изделие.

Царапины, забоины, вмятины и другие дефекты на рабочих поверхностях форм и поверхностях для выклейки вакуумного мешка не допускается.

Шероховатость поверхности оснастки должна быть в пределах: от 2.5 до 0.63 мкм.

Оснастка должна обеспечивать постоянство и равномерность распределения давления по всей поверхности детали, равномерность прогрева детали, возможность монтажа ограничительной рамки.

Обшивка оснастки должна иметь припуск по периметру 120 - 150 миллиметров для установки дренажных трубок, штуцеров и вакуумной диафрагмы (вакуумного мешка).

Формообразующая обшивка оснастки должна сохранять герметичность при режимах формования деталей из полимерных композиционных материалов.

Разметка на формах должна быть четко выполнена в соответствии с требованиями чертежа изделия и обеспечивать возможность переноса её на деталь путем отпечатка. Разметку оснастки производить по чертежам изделия, шаблонам, конструктивным плазам, по программе ЭВМ, чертежам оснастки.

Разметка должна включать: линию обреза детали; линию технологического припуска по ведомости подготовки шаблонов и оснастки; оси установки дополнительных элементов (усиливающих накладок, вкладышей); оси шпангоутов, стрингеров, лонжеронов, нервюр; оси установки шаблонов контура сечения (ШКС).

14. Разметка линии обреза сот, проекции линии (плоскости) пересечения плоскости скоса сот с поверхностью сотоблока выполнять рисками глубиной 0,3 - 0,5 миллиметров. Остальную информацию наносить шириной и глубиной 0,8 - 1,0 миллиметров. Риски заливаются несмываемой тушью.

15. Оснастка для изготовления деталей из полимерных композиционных материалов должна быть безопасной и удобной в работе.

16. Размеры оснастки должны быть согласованы с рабочими размерами станков для ее обработки, автоклавов, термопечей и эргономическими возможностями рабочего персонала, который в дальнейшем будет производить детали на этой оснастке.

Список использованной литературы:

Гребеньков О.А. Конструкция элементов системы управления самолетом: Учебное пособие, - Казань: КАИ, 1984 - 36с.

2. Гребеньков О.А., Матяж А.И. Конструкция самолетов: Учебное пособие, - Казань: КАИ, 1976 - 50с.

3. Халиулин В.И., Шапаев И.И. Технология производства изделий из КМ; Подготовка производства и формирование структуры изделий из ПКМ; Конспект лекций. Казань: Изд-во КГТУ, 1998 - 63с.

4. Композиционные материалы: Справочник - В.В. Васильев, В.Д. Протасов, B.В. Болотин и др.; Под общей редакцией В.В. Васильева, Ю.М. Тарпопольского. М.: Машиностроение, 1990 - 512с.

5. Методическое пособие «Расчет ожидаемой точности сборки узлов и отсеков», В.И. Халиулин, КГТУ им. А.Н.Туполева, Казань, 1993.

6. Алексеев Г.В., Технология изготовления композиционных конструкций из ПКМ.

7. Крысин В.Н., Слоистые композиционные конструкции в авиастроении.

Приложения.

Приложение 1.

Связующее эпоксидное марки УП - 2227. Технические условия.

Настоящие технические условия распространяются на связующее эпоксидное марки УП - 2227, представляющее собой 44 - 50 %-й спирто - ацетоновый раствор композиции, состоящей из смеси эпоксидных смол, отвердителя и модификатора.

Связующее эпоксидное марки УП - 2227 предназначено для получения через препрег высокопрочных теплостойких композиционных материалов (органо-, стекло- и углепластиков) методами прессования, намотки, контактного и вакуумно-автоклавного формования. Пропитка наполнителя связующим эпоксидным УП - 2227 осуществляется при комнатной температуре, а отверждение композиционных материалов - при температурах 120-180 ^оС. Композиционные материалы на основе связующего УП - 2227 применяются в авиастроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Внешний вид: прозрачная, окрашенная жидкость. Допускается незначительный осадок, исчезающий при перемешивании. Плотность при температуре 25±2 ^оС - 956,0 - 980,0 кг/м³. Время желатизации при температуре 140±2 ^оС, не менее 30 мин.

Приложение 2.

Эскиз нижней обшивки внутреннего закрылка.

Приложение 3.

Рым-болт с буртиком и канавкой ГОСТ 4751 / DIN 580

Марка стали: А2, А4, Zn
Стандарт: ГОСТ 4751 / DIN 580

 

Болт с шестигранной головкой, полная резьба ГОСТ 7798 / DIN 933

Марка стали: А2, А4, Zn
Стандарт: ГОСТ 7798/ DIN 933 / ISO 4017