Лекции или что-то типа. Бехметьев В.И. часть 1 (Методы увязки)

Посмотреть архив целиком

Основные шаблоны и конструктивные плазы

К основным относятся шаблон контрольно-контурный, сокра­щенно называемый ШКК, отпечаток контрольный (ОК.) и кон­структивный плаз.

ШКК изготавливают на плоские узлы типа нервюр, шпанго­утов, лонжеронов. Контур ШКК точно воспроизводит теорети­ческие обводы узла, а на одной из его плоскостей вычерчиваются контуры сечений деталей, лежащих в плоскости узла.


Шаблоны контрольно-контурные предназначены для:

конструктивной и геометрической увязки деталей, располо­женных в плоскости данного узла;

изготовления и увязки шаблонов, необходимых для изготовле­ния приспособлений;

изготовления и увязки узлового комплекта шаблонов, необ­ходимого для изготовления деталей, составляющих данный узел.

Конструктивная и геометрическая увязка выполняется путем вычерчивания в натуральную величину сечения всех. деталей, лежащих в плоскости данного узла.

ШКК изготавливаются по таблицам координат, теоретиче­скому плазу (откуда снимается контур и переносятся оси) и чер­тежам узлов или агрегатов. Эти шаблоны окрашиваются в красный цвет и хранятся в плазовом цехе.

Конструктивный плаз (КП) полностью повторяет шаблон контрольно-контурный с той только разницей, что КП вычерчен целиком на прозрачном пластике винипрозе.

Как и ШКК, конструктивный плаз предназначен для кон­структивной и геометрической увязки деталей, входящих в узел, воспроизведения контуров и контроля шаблонов.

При вычерчивании толщины продольных элементов следует учитывать величину малки. Под малкой понимают величину угла а отклонения от нормали к плоскости стенки (рис. 2.16). Толщина обшивки с учетом малки может быть подсчитана по формуле или определена по заранее подготовленным таблицам.

Применение КП предупреждает преждевременный износ и порчу ШКК и теоретического плаза при изготовлении шаблонов и их контроля.

Отпечаток контрольный (ОК) применяется для изготовления, увязки и контроля узлового и детального комплекта шаблонов. Он представляет копию КП и изготавливается из листовой стали методом фотокопирования.

Производственные шаблоны

Производственные шаблоны предназначены для изготовления приспособлений, оснастки и деталей. Изготавливаются они по ШКК, КП или ОК.

Номенклатура и назначение некоторых производственных ша­блонов показаны ниже.

Применяются и другие шаблоны. Все производственные шаблоны окрашиваются в черный цвет и находятся в цехах.

Номенклатура детального комплекта шаблонов определяется ее конструкцией. На рис. 2.17 показана схема увязки шаблонов, необходимых для изготовления плоской детали с бортами типа носок нервюры. На схеме показаны размеры сечений контуров шаблонов, как они образуются и увязываются между собой. Раз­мер 5,5 мм равен расстоянию между кромками шаблонов ШФ и ШРД, по которому изготавливается первый из этих шаблонов. При этом контуры обоих шаблонов эквидистантны.

Для снижения трудоемкости при вычерчивании плазов и раз­метки шаблонов применяются чертежные автоматы с программным управлением (координатографы). Эти устройства по заданной программе с большой скоростью вычерчивают теоретические и конструктивные плазы, размечают шаблоны.

Применяются автоматы с горизонтальным или вертикальным расположением стола.

Чаще всего управление координатографом автоматизируется по двум взаимно перпендикулярным осям. Таким образом, коор­динатограф образует плоскую прямоугольную координатную си­стему.

Краткая характеристика некоторых производственных шаблонов:

ШК (шаблон контура) – изотовление и увязка шаблонов ШКК, ШРД, ШОК, ШВК и других приспособлений для контроля деталей.

ШРД (шаблон развертки детали) – изготовление шаблонов ШФ и ШГР, вырубных и вырезных штампов.

ШВК (шаблон внутреннего контура) – изготовление форм блоков и пуансонов и оправок для формблоков, гибки, выколотки.

ШОК (шаблон обрезки и кондуктор для сверления) - обрезка, сверление и контроль формы сложных листовых и профильных деталей.

ШКС (шаблон контура сечения) – изготовление и контроль деталей, фасонных оправок для обтяжки и штамповки гипсомодели.

ШМФ (шаблон монтажнофиксирующий) – для изготовления элементов и монтажа сборочных приспособлений.






Схема устройства одного из видов координатографа показана на рис. 2.18. Он имеет чугунный стол /, на который укладывается и крепится по базовым отверстиям 7 панель заготовки плаза или шаблона. По рейкам 2 перемещается портал 3 с помощью двига­телей 4, 8, несущий на себе поперечную каретку 6 с чертежной головкой 5. С помощью оптического устройства 9 по линейке 10 производится визуальный отсчет положения портала. Перемеще­ние поперечной каретки осуществляется двигателями 11. С помощью двигателей 4, 8, 11, которые управляются с пульта 12, чертежная головка может быть выставлена с точностью ±(0,05... ...0,1) мм в любую точку поверхности стола.

Программа записывается на магнитную ленту в виде сигналов, модулированных по фазе. Для типовых случаев разработаны стан­дартные программы.






Обработка контуров шаблонов на станках с программным управлением также существенно снижает трудоемкость и повы­шает точность их изготовления, особенно при автоматизации про­цессов программирования.

МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАГОТОВИТЕЛЬНО-ШТАМПОВОЧНОЙ ОСНАСТКИ

На основе технологических процессов проектируются техноло­гическая и контрольная оснастка: штампы, формблоки и др.

Следует учитывать, что в производстве летательных аппаратов на большинство деталей из листового материала отдельные чертежи не выполняются. При изготовлении в цехах технологической и контрольной оснастки пользуются шаблонами, снятыми с плазов.

Проектированием заготовительно-штамповочной оснастки за­нимаются специальные конструкторские группы, находящиеся в ведении главного технолога. Группы разрабатывают конструк­цию штампов, оправок, формблоков, копиров, обтяжных пуансо­нов, контрольных приспособлений и другой оснастки по техниче­ским заданиям технологических групп цехов основного производ­ства, которыми оснастка уже определена и указана в разработан­ном технологическом процессе.

При многооперационной штамповке детали очень важно иметь надежную фиксацию заготовки на всех операциях. Если в конст­рукции детали не предусмотрены элементы фиксации, то необхо­димо применять какие-либо искусственные приемы. Наиболее просто эта задача решается введением технологических отверстий. Их целесообразно размещать в зоне припуска на обрезку, удаляе­мого после формообразования. При отсутствии припуска технологи­ческие отверстия размещают на поверхности детали; их коорди­наты, форму и размеры задает конструктор изделия по согласова­нию 'с технологом.

Введение технологических отверстий, пазов или вырезов иногда вызывает излишний расход металла. Но это окупается тем, что ликвидируется брак вследствие надежной фиксации.

В процессе проектирования заготовителыю-штамповочной оснастки пользуются ГОСТами, ведомственными нормалями и ру­ководящими техническими материалами, а также справочной и спе­циальной литературой.

Далее для примера перечислены основные этапы проектирова­ния наиболее сложной оснастки — штампа:

а) расчет усилий прижима, съемника, выталкивателей и выбор приводов (пружинные, резиновые, полиуретановые буферы, пнев­матические устройства);

б) определение габаритных размеров матриц, пуансонов и вы­бор по ним нормализованного блока штампа (верхние и нижние плиты, соединенные направляющими колонками);

в) вычисление величины зазора между пуансоном и матрицей;

г) определение исполнительных размеров пуансона и матрицы, назначение допусков на размеры;

д) подбор из гостированных и нормализованных элементов деталей штампа;

е) проверка на прочность и жесткость основных рабочих эле­ментов штампа;

ж) вычерчивание общего вида штампа в двух или трех проек­циях, определение размеров закрытой и открытой высоты штампа и проверка по этим размерам правильности выбора пресса.




ПЛАЗОВО-ШАБЛОННЫЙ МЕТОД УВЯЗКИ ФОРМ И РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ

Сущность метода

Сущность метода состоит в использовании единой системы жестких носителей форм и размеров взаимно сопрягаемых элемен­тов конструкции для изготовления и геометрической увязки их между собой (рис 2.10.). В основе этой единой системы лежит теоретический плаз агрегата самолета (вертолета).








. Принципиальная, схема увязки форм и размеров агрегатов при использовании плазово-шаблонного метода увязки.














По теоретическому плазу из­готавливаются основные шаб­лоны, которые несут в себе всю необходимую информацию между собой. В ос­нове этой единой системы ле­жит теоретический плаз агре­гата для изготовления производственных шаблонов, а по ним создаются приспособления для изготов­ления деталей и сборки изде­лий. Производственные шаб­лоны содержат в себе всю необ­ходимую информацию для изго­товления деталей, сборки узлов и агрегатов.

С помощью плазово-шаблонного метода производится увязка контуров плоских сече­ний каждого агрегата и межагрегатных стыков, деталей, лежащих в плоскости одного сечения, а также деталей бор­товых систем самолета.

Увязка технологической ос­настки, необходимой для изго­товления деталей, входящих в размерные сечения агрегата, решается созданием комплекта взаимоувязанных шаблонов на агрегат. Узловой комплект шаблонов позволяет изготовить и увязать между собой сбороч­ные приспособления для узлов, входящих в агрегат. В детальный комплект входят шаблоны, необходимые для изготовления отдель­ной детали.

Взаимозаменяемость по межагрегатным стыкам обеспечивается калибрами разъема.(рис. 10). Калибры, воспроизводящие форму, размеры стыка и крепежных элементов на нем (в данном случае стык типа ухо-вилка) изготавливается по шаблонам, снятым с плаза, и чертежу стыка. Отдельно изготавливается калибр стыка центроплана (рис. 10, б) и отдельно — ОЧК (рис. 10, в). Затем оба калибра подгоняются друг к другу так, чтобы совпадали обводы и стыковочные элементы. Этот процесс называется отстыковкой калибров разъема.

Оснастка (шаблоны, приспособления) для другого завода, выпускающего ту же машину, изготавливается путем дублирова­ния оснастки головного завода.


Рисунок 10. Увязка межагрегатного стыка и ОЧК:

а - конструкция стыка; б – калибр разъема центроплана А; в – калибр разъема ОЧК Б; г- отстыкованные калибры разъема центроплана и ОЧК.



Плазово-шаблонный метод обладает и существенными недо­статками:

высокая трудоемкость и недостаточная точность изготовления сборочных приспособлений и объемной оснастки;

длительный цикл изготовления сборочной и заготовительной оснастки вследствие необходимости изготовления плазов и шабло­нов, по которым будет изготавливаться эта оснастка.

Теоретические плазы

Теоретическим плазом, называют чертеж агрегата, выполненный в натуральную величину. На этом чертеже показываются теорети­ческие контуры, отдельные сечения и конструктивные базы агре­гата.

При вычерчивании теоретического плаза за координатные оси принимаются ось симметрии и строительная горизонталь (рис. 11). Плоскости, проведенные через них, называются соот­ветственно плоскостью симметрии (V) и плоскостью строительной горизонтали (Н). Плоскость Р называется плоскостью нулевой дистанции.

Теоретический плаз агрегата вычерчивается в трех проекциях, увязанных между собой в соответствии с правилами начертатель­ной геометрии.

Плаз боковой проекции образуется как проекция теоретиче­ского контура на плоскость V симметрии самолета.


Плановая проекция образуется проектированием контуров на плоскость Н строительной горизонтали.

Плаз совмещенных сечений образуется проектированием сече­ний теоретического контура на плоскость Р нулевой дистанции.

В целях снижения трудоемкости и повышения точности плазовых работ принято на теоретическом плазе показывать в боковой и плановой проекциях только правый по направлению полета борт самолета. С этой же целью на левой части плаза совмещенных сечений показывают проекции сечений от носка до миделевого сечения, а на правой — от миделевого сечения до конца хвостовой части.

Рис. 11. Расположение основных координатных осей и плоскостей самолета

Методы задания и построения на плазе контуров агрегата самолета

Используются два метода задания и построения контуров агрегатов самолета: графический и аналитический.

Графический метод основан на увязке методами начертатель­ной геометрии контуров агрегата по трем плазовым проекциям.

Этот метод также называется методом батоксов и горизонталей.

Аналитические методы объединяют способы задания и по­строения контуров кривыми второго порядка, степенными уравне­ниями, интерполяционным расчетом дискретно-заданных плоских кривых с представлением интерполирующей функции в виде поли­нома Ньютона 4-го порядка и др.

Метод батоксов и горизонталей позволяет увязать и построить контуры агрегатов с помощью ряда взаимно-перпендикулярных плоскостей, которые рассекают агрегат.

Вертикальные плоскости, параллельные плоскости симметрии самолета, называются плоскостями батоксов. Проекция линий пересечения этих плоскостей с поверхностью фюзеляжа на пло­скость симметрии называется линией батоксов или просто батоксом. Плоскость симметрии образует линию нулевого батокса (Бат. 0). Все последующие плоскости батоксов проводятся на рас­стояниях, кратных 50 или 100 мм, влево или вправо от плоскости нулевого батокса. Номер батокса одновременно указывает и рас­стояние (дистанцию) от нулевого батокса (например Бат. О 5 Бат. 1 означает, что эти плоскости отстоят от Бат. О соответственно на 50 и 100 мм).

Плоскости горизонталей параллельные плоскости строительной горизонтали и также располагаются на расстояниях, кратных 50 или 100 мм. Отсчет этих плоскостей идет вверх от нижней пло­скости. Эта плоскость нумеруется как Гор. 0. Все последующие

имеют порядковый номер, указывающий их расстояние (дистанцию) от Гор. 0.

Рассмотрим построение плаза агрегата этим методом. В случае, если координаты точек сечения заданы таблицей по лучам, то построение начинают с плаза совмещен­ных сечений. По лучам откладываем координаты точек, взятых по каждому из лучей и для каждого шпангоута.

Затем с плаза совмещенных сечений снимаются и отклады­ваются по осям шпангоутов на боковой проекции величины y1, y2, ..., ув, определяющие расстояние от строительной горизонтали до точки, расположенной на каждом из шпангоутов по оси симметрии.

На плановой проекции по осям шпангоутов откладываются величины X1, Х2, ..., Хв, определяющие расстояние от оси сим­метрии до точки контура.

По нанесенным точкам выкладывается гибкая рейка и по ней проводится линия всех контуров (шпангоутов, батоксов и гори­зонталей),

Основным достоинством графического метода батоксов и гори­зонталей является его сравнительная простота и наглядность Существенным недостатком его является высокая трудоемкость и недостаточная точность увязки.

Методом кривых второго порядка задаются и воспроизводятся на плазе контуры самолета, имеющие двойную кривизну.

Кривая контура может быть построена по координатам полу­ченным расчетом либо путем специального графического постро­ения, Учитывая эту вторую возможность, этот метод иногда называют также и графоаналитическим.

Сущность метода состоит в том, что произвольная кривая образующая поверхность агрегата, заменяется набором отрезков кривых второго порядка (эллипсов, гиперболы, параболы).

В большинстве случаев кривая второго порядка задается тремя точками и двумя касательными. Этим определяются пять условий, необходимых и достаточных для определения кривой Обозначаются эти точки: крайняя левая — начальной, а крайняя правая — конечной. Точка между ними называется промежуточ­ной. Касательные задаются в начальной и конечной точках. Обозначения этих точек показаны на рисунке.

Промежуточная точка Е задается как точка пересечения ме­дианы DB треугольника AВС с кривой.

Отношение величины отрезка DE к величине всей медианы DB называется дискриминантом кривой второго порядка и обозна­чается буквой f:

f= DE/DB

Значение f определяет вид кривой. При f <0,5 кривая является частью эллипса; при f = 0,5 — частью параболы, а при f >0,5 — частью гиперболы. С ростом значения / увеличивается выпуклость кривой. Для обеспечения хорошей плавности кривых


Рис. 12. Построение кривой второго Рис. 13. Графическое построение порядка промежуточных точек кривой


рекомендуется применять дискриминанты в пределах 0,3...0,7 с шагом 0,005 и 0,01.

Аппроксимация заданной кривой кривыми второго порядка выполняется в следующем порядке. Заданная кривая разбивается на участки. На каждом из них описанным способом (заданием трех точек и двух касательных) строятся кривые второго порядка. При необходимости повышения точности совпадения кривой вто­рого порядка с заданной число участков увеличивают.

Графическое построение кривой второго порядка выполняется следующим образом. По табличным данным строят точки А, В, С и Е (рис. 13). Затем через точки А и Е проводят луч 1, а через С и Е—луч 2. Из точки В проводится произвольная прямая, которая пересечет луч 1 в точке М, а луч 2 - в точке К. Далее через точки М и С и точки Л и К проводят прямые, которые пересекутся в точке Р, лежащей на искомой кривой. Таким же образом отыскиваются другие точки искомой кривой.

В настоящее время создано большое число вариантов метода кривых второго порядка, разработаны другие методы аналити­ческого и графоаналитического задания и воспроизведения кон­туров.

При наличии достаточно эффективных аналитических методов задания и увязки форм и размеров агрегатов самолетов можно будет полностью отказаться от плазово-шаблонного метода и перейти к независимым автоматизированным на базе ЭВМ методам увязки форм и размеров.


Методы и средства повышения точности объемной увязки

Увязка фасонных поверхностей деталей, образующих обводы крыла, фюзеляжа, оперения с помощью набора плоских шаблонов, не обеспечивает необходимой точности, требует больших затрат труда. Это объясняется малой точностью и высокой трудоемкостью взаимной ориентации набора плоских шаблонов, необходимого для изготовления сложных поверхностей обтяжных пуансонов, штам­пов, обводообразующих элементов сборочных приспособлений.

Задача повышения точности и снижения трудоемкости взаим­ной ориентации обводообразующих элементов сборочных при­способлений с помощью плоских шаблонов была решена путем создания плоских и пространственных координатных стендов, получивших названия соответственно плаз-кондукторов и инстру­ментальных стендов.






Рис. 14. Схема устройства инструментального стенда:

а — инструментальный стенд; 1 — станина; 2 — стол; 3 — портал; 4 — поперечная координатная линейка; 5 — вертикальная координатная линейка; 6 — подвижный узел;

7 — продольная координатная линейка; б — универсальный микрометрический ка­либр; 1 — корпус; 2 — микрометр; 3 — подвижная линейка со штоком


Плаз-кондуктор представляет собой монолитную плиту, по бокам которой укреплены координатные линейки с базовыми от­верстиями. По этим отверстиям выставляется поперечная коорди­натная линейка. Боковая и поперечная линейки образуют плоскую прямоугольную систему координат. На них размечают коорди­натную сетку теоретических плазов, сверлят базовые отверстия в плазах, шаблонах, рубильниках.

Инструментальный стенд представляет собой материализован­ную пространственную систему координат (рис. 14). В продоль­ной, поперечной и вертикальной линейках стенда имеются отвер­стия с шагом 200 ± 0,01 мм. По этим линейкам с отверстиями выставляются элементы стапельной оснастки (рубильники, вилки, фиксаторы) при монтаже сборочного приспособления и шаблоны при изготовлении объемной заготовительной оснастки по трем координатным осям.

Расстояния, не кратные 200 мм, определяются с помощью универсального микрометрического калибра (рис. 14, б). В пос­леднее время для монтажа стапелей используются лазерные устройства. С помощью позиционно-чувствительных целевых зна­ков (ПЧЦЗ) и лазерных излучателей создаются лазерные измери­тельные системы, называемые ЛЦИС (лазерные центрирующие измерительные системы). Для позиционирования элементов осна­стки применяются механические, гидравлические или комбиниро­ванные устройства. Суть этих систем состоит в создании с помощью лазерных лучей базовых координатных осей и плоскостей. От них и ведется отсчет координат точек, определяющих положение эле­ментов стапельной оснастки в пространстве .

Эталонно-шаблонный метод повысил точность увязки оснастки, снизил ее трудоемкость. Сущность этого метода состоит в создании и использовании для увязки эталонов и контрэталонов по­верхностей агрегатов как единых источников для изготовления заготовительной и обводообразующих элементов сборочной осна­стки (рис. 15). Применяется этот метод при изготовлении не­больших и средних размеров машин, так как изготовление точных крупногабаритных эталонов поверхностей весьма затруднительно.

Сначала изготавливаются по шаблонам контуров весьма же­сткие каркасы. Затем эти каркасы облицовываются деревом или специальными пластмассами. Поверхности эталонов до заданной формы дорабатываются вручную или на копировальных станках.

Основная идея введения этих эталонов состоит в объединении многих плоских шаблонов в единую жестко связанную систему. Так, монтажный эталон отъемной части крыла (рис. 15) объеди­няет в единую жестко связанную систему все шаблоны сечений крыла, калибры разъема и навески элерона.