Файл: Колганов И.М., Дубровский П.В., Архипов А.Н., 2003 - Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Том 1.pdf

16

стадии эскизного проектирования, когда проводится проработка основных составляющих элементов оптимального варианта объекта проектирования и принципов их взаимодействия. Но и здесь игнорировать общие требования по технологичности конструкции недопустимо.

В дипломном проекте студент обязан реализовать принятые технические решения соответственно разработанному технологическому заданию (ТЗ), всесторонне проработать модели объекта, получить полное представление об устройстве, принципе работы объекта и максимально реализовать требования по ТКИ.

Уже при разработке технического задания, определяющего целенаправленность и рациональную последовательность проектирования изделия, учитываются общие требования по ТКИ с формированием его качественных характеристик.

При проектировании конструкций самолетов и вертолетов для обеспече-

ния технологичности необходимо выполнять следующие общие требования :

1. Простота форм поверхностей агрегатов. Поверхности двойной кривизны стремиться заменять поверхностями одинарной кривизны (для крыльев, оперения), круглыми цилиндрическими поверхностями (средняя часть фюзеляжа пассажирского самолета) и круглыми коническими поверхностями (хвостовая часть фюзеляжа) (рис.1.2) [6]. При этом упрощается работа по расчерчиванию плазов, расширяется степень унификации и типизации конструкции, снижается трудоемкость проектирования и изготовления технологической и контрольной оснастки, уменьшается номенклатура потребного специального оборудования. В случаях невозможности выполнения приводимых рекомендаций по соображениям аэродинамики или компоновки, поверхности двойной кривизны необходимо задавать математически.

Рис.1.2. Членение высокотехнологичного фюзеляжа на отсеки (секции)

с однородным характером поверхностей : 1,7 – поверхности вращения; 2,6 – коническая поверхность; 3,5 – поверхность двойной кривизны; 4 – цилиндрическая поверхность; 8,9 – верхняя и нижняя секции отсека 4;

10 – выгодная в конструктивно-эксплуатационном отношении, нетехнологическая конструкция отсека фюзеляжа грузового самолета

17

2.Оптимальное конструктивно-технологическое членение планера, то есть разбивка конструкции на агрегаты, секции, панели, узлы, позволяющая расширить механизацию и автоматизацию технологических процессов, но не приводящая к повышению массы ЛА за счет роста числа стыковых соединений. При этом должна быть соблюдена функциональная независимость и конструктивная законченность сборочных единиц [4].

3.Ограничение количества применяемых марок и сортамента материа-

лов, что позволит снизить объем работ по освоению процессов обработки и сборки, по проектированию технологических процессов, упростит организацию серийного производства и его материально-технического обеспечения, обслуживание рабочих мест. Необходимо максимально использовать материалы с высокими технологическими свойствами (штампуемость, способность к пластическому деформированию, свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением и др.). При этом появляется возможность интенсифицировать процессы обработки и сборки, снизить трудоемкость изготовления ЛА.

4.Использование модульного принципа создания новых изделий из уни-

фицированных узлов и агрегатов, обладающих функциональной взаимозаменяемостью с расширением применения унифицированных, нормализованных и стандартизованных деталей. Такие элементы конструкции можно производить на специализированных предприятиях, обеспечивающих высокомеханизированные и автоматизированные процессы изготовления с высоким качеством при снижении себестоимости.

5.Максимальная конструктивная преемственность, то есть использова-

ние при проектировании новых конструкций ЛА деталей, узлов и агрегатов, применявшихся или применяемых в ранее созданных изделиях, показавших высокую работоспособность. Такая преемственность конструкций позволяет сократить затраты на конструкторскую и технологическую подготовку производства, повышает качество их изготовления и технико-экономические показатели при освоении и серийном производстве.

6.Максимальное соответствие конструктивного оформления деталей и подсборок требованиям прогрессивных технологических процессов их изготовления и сборки, наличие подходов для механизированной и автоматизированной обработки и выполнения соединений, назначение оптимальных значений по точности изготовления и взаимозаменяемости, чистоте обработки поверхностей и др. Снижение на один класс точности и допустимой шероховатости позволяет примерно вдвое уменьшить затраты на механическую обработку.

Применение технологических компенсаторов для снижения требований точности увязки сопрягаемых элементов конструкции и обеспечения возможности сборки без подгоночных работ повысит технико-экономические показатели серийного производства, в том числе цикл освоения изделия при запуске.

7.Ориентация конструкций на определенный метод сборки, обеспечи-

вающий заданные показатели качества при относительном повышении техникоэкономических показателей. Конструктор при проектировании сборочных единиц должен приспосабливать их к оптимальному методу сборки, широко использовать

18

базирование по координатно-фиксирующим и базовым отверстиям (КФО, БО), возможности автоматизации сборки и т.д. В местах расположения КФО (БО) в монолитных конструкциях необходимо предусматривать усиления для компенсации ослабления отверстиями и удобства фиксации в сборочной оснастке.

8. Возможность применения объективных и высокопроизводительных методов контроля точности размеров и геометрических форм поверхности, элементов конструкции и качества соединений, испытаний на функциональное назначение агрегатов бортовых систем и др.

Конструкцию ЛА, в данном случае самолета, нельзя рассматривать как арифметическую сумму технологичных деталей и узлов (подсборок). Нередко стремление на практике повысить технологичность и уменьшить затраты на каждой стадии производства без анализа влияния на других этапах технической подготовки производства не дает общего повышения технико-экономических показателей изготовления изделий. Поэтому создание технологичных конструкций требует комплексного подхода, учитывающего требования всех стадий производства изделий.

1.4.Решение задач технологичности на различных стадиях проектирования и изготовления

Работы по технологичности проводятся на всех стадиях проектирования летательного аппарата. Наибольшее значение в обеспечении высокой технологичности имеют этапы первоначальной работы над конструкцией изделий : техническое предложение, эскизный проект, когда решаются принципиальные вопросы выбора конструктивной схемы, конструктивно-технологического членения, проводятся проектировочные расчеты, ведутся сравнительные анализы существующих конструкций.

На стадии разработки технического задания прорабатывают новейшие достижения в области конструирования и технологии и устанавливают возможность их использования в проектируемом изделии, анализируют данные о технологичности аналогичных конструкций, сравнивают задаваемые изделию технические характеристики с соответствующими характеристиками аналогов, определяют состав и значения базовых показателей, которые необходимо реализовать при проектировании ЛА.

На следующей стадии проектирования при разработке технического предложения имеют несколько вариантов принципиальных схем проектируемого изделия, проводят сравнительный анализ технологичности с позиций осуществления рационального членения, возможности расширения использования унифицированных и стандартизированных деталей, узлов и агрегатов, применения типовых технологических процессов и средств их обеспечения, возможности ограничения номенклатуры материалов.

На стадии эскизного проекта разрабатывают директивные технологические материалы (ДТМ), в которых приведены подробно разработанная схема конст- руктивно-технологического и эксплуатационного членения, обоснование выбора материалов, схема базирования основных элементов конструкции и последова-

19

тельность их установки при сборке, директивные технологические процессы на новые виды обработки и сборки, укрупненная схема сборки и т.д. Приведенные в ДТМ требования к конструкции изделия являются основополагающими при разработке технического проекта.

Технический проект содержит окончательные решения по конструкции изделия. При этом выполняется количественная оценка технологичности по большому количеству основных и вспомогательных показателей, ведется тщательный технологический контроль и корректировка разработанного при эскизном проектировании чертежа общего вида ЛА, подробно разработанной компоновки, а также сборочных чертежей агрегатов и узлов, после чего ведется разработка рабочей конструкторской документации.

На этапе разработки конструкторской документации узлов и деталей во-

просам технологичности придается первостепенное значение, ибо им необходимо придать такие геометрические параметры, выполнение которых не встретит затруднений в производстве. Если учесть, что количество деталей у широкофюзе-

ляжных самолетов большого тоннажа доходит до 120 тысяч, то выполнить для каждой из них требования технологичности очень не просто. Необходима оценка по трудоемкости изготовления, коэффициенту использования материала, себестоимости и т.д.

При анализе технологичности различных вариантов конструкции могут использоваться два метода :

а)в качестве критерия оптимизации используют один наиболее важный для данных условий показатель технологичности. Предпочтение отдают варианту с наилучшими значениями этого показателя при условии, что остальные не выходят за установленные пределы;

б) технологичность оценивают по комплексному показателю К, который учитывает ряд дополнительных k1, k2 … kn и их различную значимость η1, η2 и т.д. в составе комплексного показателя

где η1 ,η2 ...ηn - коэффициенты удельного влияния (доли значимости) дополнительных показателей

Создание нового самолета, вообще летательного аппарата, ведется на основе широких теоретических и экспериментальных исследований, сопровождается отработкой его форм в аэродинамических лабораториях, работоспособности новых приборов, систем, аппаратуры в технически хорошо оснащенных лабораториях. Причем, опытные конструкторские бюро (ОКБ) обслуживаются рядом отраслевых научно-исследовательских институтов. Решением вопросов технологичности занимается «Национальный институт авиационных технологий (НИАТ)».

Отработка конструкции на технологичность [7,8] ведется не только при проектировании самолетов, но и при изготовлении его опытных образцов и первых серий, даже в процессе освоения серийного производства. Только в результате

20

выполнения этих работ обеспечивается требуемый уровень технологичности конструкции.

1.5. Решение задач технологичности в учебном процессе

Вопросы технологичности рассматриваются при изучении всех учебных дисциплин технологической направленности. В учебной программе, например, по технологии сборки самолетов при изучении темы «Технологическое проектирование сборочных работ» прорабатывается : директивные технологические материалы, порядок их разработки, применение; порядок отработки технологичности конструкции; оценка эффективности технологических процессов [9]. Анализ и оценка технологичности объекта сборки ведутся при проведении большинства лабораторных работ в условиях производства.

Например, содержание лабораторной работы «Технологический процесс сборки панели. Исследование метода базирования, качества соединения и точности сборки» включает при бригадном методе ее проведения одно из индивидуальных заданий «Изучение конструкции панели, ее эскизировка, анализ технологичности». Нельзя обойтись без оценки технологичности объектов сборки и при проведении лабораторных работ «Исследование методов клепки различными способами с применением механизированного инструмента», «Изучение и исследование технологических процессов постановки спецзаклепок» и др. Именно технологичность конструкции определяет, какие и почему применяются инструмент и оснастка.

До проведения всего комплекса лабораторных работ со студентами проводится практическое занятие «Методика проведения и отчетности по лабораторным работам. Анализ и оценка технологичности объекта сборки» [10]. Если панель можно изготовить с заданной точностью по аэродинамическим обводам, с высоким качеством клепки, в установленные сроки, с наименьшей стоимостью, значит, она высокотехнологична.

Известно, что отработка конструкции на технологичность является одной из основных частей технологической подготовки производства. Это сту-

денты, готовящиеся стать технологами авиационного производства, прекрасно понимают и при прохождении производственных практик, обязательно проводят анализ технологических возможностей производственной системы предприятия, имея индивидуальные задания подобно следующим : «Исследование возможности сборки передней секции Ф-3 (шп.13-18) самолета Ту-204-100 с повышением технологичности, обеспечением взаимозаменяемости по багажной двери», «Повышение технологичности сборки шп.104 самолета Ан-124-100 при расширении механизации и автоматизации, совершенствовании оснастки», «Совершенствование технологического оснащения изотермической штамповки с повышением технологичности деталей типа «Лопатка» реверса Д-90А» и т.п.

Такие задания определяют содержание курсовых проектов, для выполнения которых и проводятся производственные практики.

При оценке технологичности объекта сборки, в том числе в ходе курсово-

го и дипломного проектирования, исследуются [10]: