Проектирование сборочных приспособлений

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………..…..3 

Глава 1. Конструктивно-технологическая характеристика объекта сборки………..4

    1. Описание конструкции изделия………………………………………………...4
    2. Описание материалов узла………………………………………………………5
    3. Соединения элементов узла………………………………………………….….6
    4. Технические условия на сборку…………………………………………….…..9
    5. Оценка технологичности конструкции………………………………………..10

Выводы…………………………………………………………………………………15 

Глава 2. Технологический процесс сборки…………………………………………..16

    1. Методы базирования при сборке………………………………………………16
    2. Выбор способа базирования и сборочных баз………………………………..17
    3. ТУ на поставку входящих узлов и деталей…………………………………18
    4. Описание технологического процесса………………………………………...18
    5. Описание оборудования и инструмента………………………………………20

Выводы…………………………………………………………………………………22 

Глава 3. Сборочное приспособление…………………………………………………23

    1. Назначение и ТЗ на проектирование приспособления………………………23
    2. Выбор конструктивной схемы приспособления……………………………24
    3. Описание конструкции сборочного приспособления………………………26
    4. Расчет основных элементов приспособления………………………………30
    5. Изготовление (монтаж) приспособления……………………………………33
 

Заключение…………………………………………………………………………….34

Список  литературы……………………………………………………………………35 
 
 

Введение

     Целью работы является изучение и проектирование сборочного приспособления для определенного узла. В данном случае переходной системы. Следует подробно описать его конструкцию, виды соединений и дальнейшую сборку узла, спроектировать и описать сборочное приспособление для него. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Глава 1. Конструктивно – технологическая характеристика объекта сборки

     1.1. Описание конструкции изделия

      Переходный отсек (рис.1) служит основным силовым элементом между космическим аппаратом (КА) и разгонным блоком (РБ). Конструкция переходного отсека содержит не большое количество деталей сложной конфигурации. Изготовление деталей может быть осуществлено на универсальном оборудование и станках с ЧПУ. Он состоит из следующих частей: шпангоут верхний (поз.1), шпангоут нижний (поз.2), обшивка (поз.3), фитинг (поз.4), балка (поз.5), полка (поз.6), стрингер (поз.7), стрингер (поз.8), кронштейн (поз.9).

      Детали данного изделия выполнены из профилей алюминиего сплава Д16АТ и листового материала Д16 толщиной 5мм. Данные материалы обладают хорошей пластичностью и удовлетворительной обрабатываемостью резаньем. Конструкция крупных размеров, не имеет сложных геометрических форм.

      Используемый материал и полуфабрикаты в достаточном ассортименте выпускаются промышленностью, просты в обработке и не требуют изготовления специального инструмента.

Рис.1 Переходный отсек. 

     1.2. Описание материалов узла

     Детали переходной системы изготовлены из алюминиевых сплавов Д16 и Д16АТ.

     Характеристика материала Д16.

     Классификация: Алюминиевый деформируемый сплав.

     Применение: для силовых элементов конструкций самолетов, кузовов автомобилей, труб и т.д.; для деталей работающих при температурах до -230град.

     Химический состав в % материала д16 (Таблица 1). 

                                  Таблица 1

    Си Mg Мл А1 Fe Si Zn Ti Ni Прочие примеси
       
         		               каждая сумма
           
        не более
    3,8-4,9 1,2-1,8 0,3-0,9 Основа 0,5 0,5 0,3 0,1 ОД 0,05 0,1
 
 

     Механические свойства при Т=20◦С материала Д16:

Sв=470МПа – предел кратковременной прочности.

St=300МПа – предел пропорциональност (предел тякучести для остаточной деформации);

Εр=19% - относительное удлинение при разрыве;

     Твердость материала Д16, сплав отожженный НВ=42МПа;

     Твердость материала Д16 после закалки и  старения НВ=105МПа;

       Термическая обработка: закалка с 495-505°С в воде, естественное старение не менее четырех суток.

    

     Физические  свойства сплава Д16

d=2.78г/ -плотность

p=0.057 ом  /м-удельное электросопротивлени [4] 
 
 
 

     1.3. Соединения элементов узла

     При сборке переходного отсека соединение элементов конструкции между собой осуществляется при помощи заклёпочного, болтового и клеевого соединений.

     Заклепочное соединение (рис.2) относится к неразъемному типу соединений.

     Рис.2 Заклепочное соединение. 

     Соединение обшивок со стрингерами, фитингами, шпангоутами и балками осуществляется при помощи заклепок с плоской головкой ГОСТ14797-85 из алюминиевого сплава В65.

     Соединение деталей , узлов, панелей и агрегатов летательного аппарата клёпкой, является наиболее надёжным и в настоящее время самым распространённым способом .

     Клепкой называют способ получения неразъемного неподвижного соединения с помощью заклепок.

     Клепанные соединения надежно работают в условиях вибраций и ударных нагрузок., при высоких и низких температурах и давлении.

      Клепка разделяется на холодную, т.е. выполняемую без нагрева заклепок, и горячую, при которой перед постановкой на место стержень нагревают до 1100◦С. При диаметре заклепок до 8мм применяют только холодную клепку, при диаметре заклепок от 8 до 12мм – смешанную, т.е. как горячую, так и холодную; при диаметре более12мм – горячу. Образование замыкающей головки может происходить при быстром (ударная клепка) и медленном (прессовая клепка) действии сил.

      Виды заклепок. Основной деталью заклепочного соединения является заклепка. Заклепка представляет собой металлический стержень с головкой на конце, которая называется закладной и по форме бывает полукруглой, потайной и полупотайной.

      Другая головка образуется во время клепки из части стержня, выступающего над поверхностью склепываемых деталей. Наиболее распространенные заклепки со сплошным стержнем, трубчатые и полутрубчатые. Отверстия для заклепок сверлят сверлом, имеющим диаметр больший, чем диаметр стержня заклепки.

      Материалом заклепок для горячеклепанного соединения является углеродистая сталь 30, 35, 45. Заклепки для холодного соединения изготавливают из более пластичных сталей 10 и 20. [2] 

     Болтовое соединение (рис.3) относится к разъемному виду соединений.

Применяется в местах крепления фитинга со шпангоутом, обшивкой и балкой. Болтовое соединение, распространённый тип резьбового соединения болтом и гайкой. Обычно в отверстие соединяемых деталей болт вставляется с зазором, и соединение осуществляется затяжкой гайки, что создаёт давление между деталями, препятствующее их расхождению (раскрытию стыка) под действием осевых сил и относительному сдвигу под действием поперечных сил, благодаря возникающему между деталями трению. Реже болт плотно входит в отверстие соединяемых деталей и препятствует относительному их сдвигу под действием поперечных сил, работая на срез; в этом случае стержень болта и отверстие детали обрабатываются с высокой точностью и при той же поперечной силе болт получается тоньше.

      Рис.3 Болтовое соединение. 

      Клеевое соединение (рис.4) относится к типу неразъемных соединений.

В данном контексте имеет смысл усиления болтовых соединений. Клеевое соединение, неразъёмное соединение деталей машин, строительных конструкций, осуществляемое с помощью клея. К. с. позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений. К. с. используют при изготовлении изделий из стали, алюминия, латуни, резины и др. материалов, которые можно соединять в различных сочетаниях. При монтаже оборудования и строительстве сооружений К. с. могут заменять сварку, клёпку и др. (см. Клеёные конструкции). Для К. с. применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и др. клеи. Толщина клеевой прослойки обычно 0,01—0,1 мм. Чаще всего с помощью клея выполняют соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв. Такие соединения для стальных изделий обеспечивают предел прочности на сдвиг 20—35 Мн/м2(200—350 кг/см2), а в ряде случаев значительно выше. Недостатками К. с. являются их меньшая долговечность, например, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями (особенно при резких колебаниях температуры), и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв (т. н. отдир). В этих случаях хорошие результаты даёт применение комбинированных соединений — клеезаклёпочных и клеесварных.  

Рис.4 Клеевое  соединение. 
 

1.4. Технические условия на сборку

      ТУ на изготовление переходного отсека.

     Изготовленный переходный отсек должен соответствовать всем требованиям чертежа и настоящих технических условий:

  • БЧ детали изготавливать по шаблонам снятым с плаза.
  • Допуск на шаг заклепки +-1 мм.
  • Клёпку производить по инструкции предприятия.
  • Склейку производить по инструкции предприятия.
  • Неуказанные предельные отклонения размеров БЧ дет : H12;h12.
  • Неуказанные на поле чертежа шаг заклепок 20мм.

     Сборка  переходного отсека должна производиться в сборочном приспособлении, принятом ОТК. 
 

      Технические условия на сборку переходной системы:

      При сборке Переходной системы должны выполняться следующие требования:

  1. Все детали и узлы должны быть изготовлены в строгом соответствии с чертежами и шаблонами.
  2. Все детали должны быть изготовлены из материалов, указанных в чертежах. Качество материалов должно отвечать требованиям, соответствующих ТУ на поставку входящих деталей и материалов.
  3. Все детали должны иметь клеймо и быть проверенными ОТК.
  4. При изготовлении деталей и сборке узла должны выполняться все требования и производственные инструкции.
  5. Сборка узла должна обеспечить взаимную увязку (стыковку) с другими агрегатами.
  6. При сборке в стапеле должны быть удалены все посторонние предметы и стружка.
  7. Допуск предельного отклонения от теоретического контура ±1,0мм.
 
 

     1.5. Оценка технологичности конструкции

     Понятие технологичности

     Под технологичностью конструкции летательного аппарата и его агрегатов понимают комплекс ее свойств, позволяющих при сохранении заданных эксплуатационных показателей, включая и ремонтопригодность, изготовлять рассматриваемую конструкцию с меньшими производственными затратами и в наиболее короткие сроки.

tify">     Технологичность конструкции является важной характеристикой совершенства изделий, так как она в значительной мере предопределяет уровень технико-экономических показателей производства.

Технологичность конструкции - условная характеристика совершенства изделия. Она приобретает определенность лишь применительно к конкретным условиям производства. Например, технологичность одной и той же конструкции обычно резко различна по отношению к мелкосерийному и крупносерийному производству. Поэтому и конструкция, хорошо приспособленная для изготовления ее с применением процессов, характерных для мелкосерийного производства, является высокотехнологичной лишь при мелкосерийном изготовлении; при освоении в крупносерийном производстве та же конструкция может оказаться весьма нетехнологичной. Напротив, конструкция, ориентированная на применение технологических процессов крупносерийного производства, может оказаться технологичной лишь при массовом ее изготовлении; при изготовлении мелкими сериями она может проявить себя как нетехнологичная.

     В практике ракетостроения ожидаемый масштаб выпуска проектируемых изделий часто заранее известен. Так обычно обстоит дело при проектировании изделий под долгосрочные программы. Во всех таких случаях основной принцип обеспечения высокой технологичности конструкций состоит в том, что конструкция разрабатывается с расчетом на применение при ее изготовлении процессов обработки и сборки, наиболее рациональных при ожидаемом масштабе выпуска данного изделия и конкретные особенности предприятия, на котором предполагается организовать производство изделий данного типа.

     Технологичность конструкции закладывается в процессе проектирования изделия и может быть улучшена в процессе внедрения и производства. Однако выбор наиболее экономичных и производительных технологических процессов изготовления конструкции изделия представляет довольно сложную задачу.

     Для обеспечения технологичности конструкции при проектировании летательного аппарата необходимо учитывать ряд общих требований предъявляемых к конструкции:

     а) Простота форм частей изделия.

В общем случае обработка линейчатых (плоских, цилиндрических, конических) поверхностей проще, чем поверхностей двойной кривизны. Поэтому желательно максимальное использование в конструкции линейчатых поверхностей.

     б) Рациональное членение конструкции на элементы. 
Конструкция должна быть расчленена на агрегаты, узлы и детали таким образом, чтобы при изготовлении и сборке всех ее элементов можно было широко использовать имеющиеся средства механизации технологических и вспомогательных процессов и обеспечить удобство выполнения ручных работ.

     в) Максимальное использование в конструкции изделия 
легкообрабатываемых материалов.

     г) Отсутствие чрезмерно высоких требований к точности размеров, 
формы, расположения и к чистоте обработки поверхностей элементов 
конструкции. В общем случае обработка и сборка элементов конструкции значительно усложняется при повышении требований к их точности.

     д) Наличие подходов для контроля качества всех элементов 
конструкции непосредственно в изделии.

     е) Возможно более широкое применение в конструкции. 
нормализованных и стандартных деталей и узлов. В процессе стандартизации и нормализации элементы конструкции подвергаются тщательному всестороннему анализу, отработке и практической проверке. В результате стандартные элементы аккумулируют в себе широкий коллективный опыт конструкторов, технологов и потребителей. Поэтому их применение в конструкциях значительно облегчает получение изделий высокого качества.

     ж) Возможно большая унификация элементов конструкций.

Унификация приводит к увеличению повторяемости отдельных элементов в конструкции и, следовательно, к увеличению масштаба производства этих элементов при неизменном масштабе выпуска собранных изделий.

     з) Возможно большая преемственность конструкции.

     Преемственность конструкции, это, возможно более широкое использование в конструкциях отдельных элементов ранее созданных, освоенных в серийном производстве и проверенных в эксплуатации изделий. Это создает возможность широкого применения в производстве хорошо отработанных, уже освоенных процессов обработки и сборки, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели. [3] 

     Количественная оценка технологичности узла

1. Коэффициент применяемости унифицированных деталей КУД.

Куд = DуН/D = 0/93 =0,

где Dу- количество унифицированных деталей, DyH=0; D - количество деталей шпангоута, D=93

2. Коэффициент применяемости стандартных деталей (кроме крепежа).

KCT = DCT/D = 0/93=0,

Dст – количество стандартных деталей в шпангоуте, Dct=0;

3.      Коэффициент повторяемости элементов конструкции;

Кпов = NH/NK,

где Nk - общее число составных частей конструкции; Nh - количество одинаковых деталей;

- Шпангоут верхний Кпов =1/93= 0,013;

- Шпангоут нижний Кпов =1/93= 0,013;

- Обшивка  Кпов =2/93= 0,021;

- Фитинг  Кпов =8/93= 0,086;

- Балка Кпов = 18/93= 0,193;

- Полка Кпов = 6/93= 0,064;

- Стрингер Кпов = 46/93= 0,494;

- Стрингер Кпов = 8/93= 0,086;

- Кронштейн Кпов = 3/93= 0,032;

4. Коэффициент повторяемости элементов в узле:

Кпов = п/Д ,

где п - количество повторяющихся деталей; Д - общее количество деталей

КповД= 9/93 = 0,097;

5. Коэффициент повторяемости материала:

Кпов.мат. = 1 - Qm*/Qm ,

где Qm*- количество марок материала;

Qm — количество наименований материала(по кол-ву деталей)

Кповмет= 1- Qm*/Qm = 1- 2/93= 1-0,013= 0,987

6. Коэффициент использования материала:

КИМ = Мд/Мз,

 где Мд - масса детали, кг; Мз - масса заготовки, кг

- Шпангоут верхний КИМ = 9,2/8,3 = 0,82

- Шпангоут нижний КИМ = 10,9/9,1 = 0,81;

- Обшивка  КИМ = 3,5/3,7= 0,91;

- Фитинг  КИМ = 2,6/2,1= 0,79;

- Балка КИМ = 1,9/1,5= 0,78;

- Полка КИМ = 1,1/0,9= 0,81;

- Стрингер КИМ = 0,7/0,6= 0,82;

- Стрингер КИМ = 0,7/0,6= 0,81;

- Кронштейн КИМ = 0,6/0,5= 0,83; 

     Качественная оценка технологичности узла

     Все детали переходного отсека имеют простую геометрическую форму. В стенке адаптера имеется вырезы под кронштейны.

     В конструкции переходного отсека применяется три вида соединений –заклепочное, болтовое и клеевое. Это позволяет сократить номенклатуру применяемого инструмента.

     Подходы ко всем клепаным швам шпангоута имеют открытые зоны и не требуют специализированного оборудования.

     Наличие в конструкции адаптера одинаковых и однотипных деталей позволяет применять для их изготовления типовые техпроцессы или изготавливать их пакетами, и снизить затраты на оборудование и приспособления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выводы

     Технологичность конструкции закладывается в процессе проектирования изделия и может быть улучшена в процессе внедрения в производство.

     Переходный отсек имеет рациональное технологическое членение; свободный подход к соединениям любого вида; возможность автоматизации выполнения соединений; возможность применения типовых технологических процессов.

     В целом его можно отнести к категории изделий средней степени сложности и обладающей высокой степенью технологичности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Глава 2. Технологический процесс сборки

     2.1. Методы базирования при сборке

     В производстве летательных аппаратов применяют следующие способы базирования:

     Базирование по месту (по базовой детали).

     Применяется при опытном производстве.

«+» Не нужна дополнительная оснастка.

«-»   Точность зависит от соседних деталей, неоднозначная взаимозаменяемость.

     По  разметке.

     Ориентация  базируемых деталей по разметке на базовой детали применяется при запуске серийного производства. Таким образом, собираются детали внутреннего контура.

«+»  Нет специальной оснастки.

«-» Большая трудоёмкость, очень сильно влияет квалификация рабочих.

     Базирование по СО.

     Ориентация  базируемых деталей производится по отверстиям в базовой детали (по СО), вскрываются по взаимно увязанным шаблонам.

«+» Хорошие подходы, простота сборки, не требуется специальной оснастки, не важна квалификация рабочих, легко механизировать сборку.

«-»  Не всегда высокая точность, требуются взаимно увязанные шаблоны.

     Применяют для внутреннего набора.

     Базирование по КФО.

     Ориентация  базируемых деталей по отверстиям в  деталях и сборочном приспособлении. Увязка КФО производится по координатным стендам, кондуктором с шагом между отверстиями кратным 50мм. КФО только для базирования. Применяется в серийном производстве для внутренних и наружных обводов, а также конструкции больших габаритов.

«+» Высокая точность, приспособление менее металлоёмкое чем БЭСП.

       Недолго изготавливать.

«-» Требуется специальная оснастка для увязки отверстий -дополнительные шаблоны, кондукторы. Повышение требований к точности изготовления детали.

     Базирование по БЭСП.

     СП  имеет сопряжённую поверхность  с базируемой детали

«+» Самая высокая точность сборки, хорошо подходит для деталей малой жёсткости, квалификация рабочих не важна.

Проектирование сборочных приспособлений