Нервюра (франц. nervure, от лат. nervus - жила, сухожилие) элемент поперечного силового набора каркаса крыла, оперения и других частей летательного аппарата, предназначенный для придания им формы профиля. Нервюры закрепляются на продольном силовом наборе (стрингерах, лонжеронах) и служат основой для крепления обшивки.

В данной работе рассматривается нервюра №2. Данная нервюра входит в состав крыла самолета.

Внешние контуры как силовых, так и типовых нервюр должны точно соответствовать выбранному профилю крыла.

Конструкция как силовых, так и типовых нервюр может быть самой различной. Однако в любом случае нервюра должна иметь полку, воспринимающую изгиб. Роль такой полки в отштампованных нервюрах может выполнять отбортовка.

При небольших удельных нагрузках на крыло нервюры могут быть бесстеночными. Изготовление заготовок для таких нервюр, а также заготовок полок силовых нервюр при неизменном профиле крыла можно существенно упростить, сохраняя высокую точность изготовления, при использовании приспособления.

Сборка нервюр производится в стапеле с обязательной фиксацией внешнего контура.

Конструктивно нервюра представляет собой верхние и нижние пояса, соединяемые стенками. Также в состав нервюры входят стойки и компенсаторы. Для соединения всех деталей используются болты. Все детали нервюры №2 выполнены из авиационного алюминия марки Д16Т.

1.2. Оценка технологичности конструкции с использованием соответствующих ГОСТов

Под технологичностью конструкции следует понимать сложный комплекс свойств изделия, обеспечивающий его производство и эксплуатацию с наименьшими для данных условий и времени затратами овеществленного и живого труда.

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.

Технологичность определяют по ряду показателей, которые за-висят от вида изделия, специфики и сложности конструкции, объема выпуска, типа производства и т.д.

Таким образом, показатели технологичности для каждой конструкции могут быть своими. Технологичность определяется рядом факторов в соответствии с ГОСТ 18831-73 и ГОСТ 14201-14205-73:

- формой деталей, узлов и агрегатов,

- панелированием и рациональность членения,

- точностью изготовления агрегатов,

- конструкцией стыков,

- способами соединений,

- материалом и точностью изготовления деталей,

- степенью стандартизации и нормализации и т.д.

Так же для технологических процессов сборки конструкции узлов должны обеспечивать максимальную механизацию сборочных работ. Это возможно при условии, если узлы имеют открытые двухсторонние подходы к месту сборки, размеры узлов соответствуют параметрам высокопроизводительного оборудования - клепальных прессов, сварочных машин, сверлильного оборудования и т.д., расположение швов на панелях прямолинейно, без закрутки по длине, шаг соединений стандартизирован, заклепки, сварные точки одного размера, пакет постоянной толщины.

Оценивая технологичность конструкции нервюры №2, и учитывая требования ГОСТов, можно отметить следующее:

1. нервюра №2 может быть расчленена на рациональное число конструкций, а именно: верхние и нижние пояса, стойки, стенки, компенсаторы.

2. в собираемой конструкции верхние и нижние пояса, стойки, стенки, компенсаторы и детали крепежа изготовлены из стандартных профилей и листа.

3. сборка изделия требует применение сборочного приспособления, т.е. сложного технического оснащения.

4. при сборке нервюры можно использовать средства механизации и автоматизации образования клепаных швов; шаг между заклёпками постоянный, доступ к соединениям двухсторонний. Такие швы можно получить с помощью автоматического прессового оборудования.

5. подконструкции, входящие в состав сборочной единицы, имеют незначительный вес, поэтому отпадает необходимость в специальных конструктивных элементах для захвата грузоподъёмными средствами.

6. конструкция тонкостенная, состоит из нежестких деталей, поэтому в качестве баз при сборке используются базовые поверхности приспособления.

7. нервюру можно собирать без промежуточных разборок.

8. компоновка конструкции обеспечивает доступ ко всем местам, требующим контроля, регулировки и проведения других работ.

9. места соединения составных частей отвечают требованиям минимума соединительных швов.

10. точность, указанную в технических условиях на собираемую нервюру, можно обеспечить только при сборке в приспособлении.

11. сборочная единица не содержит деталей, для изготовления которых необходимо использовать нестандартные технологические процессы.

Таким образом, анализируя все факторы технологичности конструкции, можем сделать вывод, что нервюра №2 технологична.

1.3. Разработка технологических условий на изготовление сборочной единицы

Все детали, идущие на сборку нервюры, должны соответствовать конструкторской документации.

Допускается плавное отклонение от теоретического контура нервюры не более 1,5 мм.

Технические требования:

1. требуемая точность изготовления и увязки составляет: д = ± 2 мм;

2. контролировать сборочную единицу по чертежам;

3. для получения заданного взаимного расположения деталей используется сборочное приспособление с фиксаторами;

4. в паспорт заносится порядковый номер и вес нервюры.

2. Выбор и обоснование метода сборки, схемы сборки узла, панели, секции и увязки оснастки

2.1. Выбор и обоснование метода сборки и схемы сборки

Технологическая схема оборки - это документ, укрупнено пока-зывающий порядок выполнения работ по подсборкам и последователь-ность поступления в них деталей на каждом этапе; порядок подачи подсборок, а также отдельных деталей при окончательной сборке
изделия.

При выборе метода сборки определяющей величиной является точность изготовления агрегата, которая задаётся конструктором и рассчитывается технологом для этапов сборки секций и узлов.

Вторым критерием выбора варианта сборки сборочной единицы является её конструктивно - технологические особенности: жесткость обшивки и элементов каркаса, наличие компенсации, возможность подхода при сборке и т.д.

И только третьим критерием выбора метода сборки является экономическая эффективность, оцениваемая по расчету затрат сравниваемых вариантов сборки.

От метода сборки в значительной степени зависит возможность обеспечения точности собираемого объекта, сложность оснастки и трудоёмкость сборки.

Для нервюры №2 наиболее рациональными методами сборки, являются сборка в приспособлении и сборка по сборочным отверстиям.

При сборке в сборочном приспособлении координация деталей осуществляется по базовым элементам приспособления. Конечный размер сборочной единицы образуется как результат переноса на нее размера сборочного приспособления. Приспособление позволяет: правильно и быстро расположить детали в пространстве и зафиксировать их; придать заданную форму недостаточно жестким деталям; широко использовать при сборке принцип компенсации погрешностей изготовления деталей.

По сборочным отверстиям собираются плоские элементы конструкции или устанавливаются детали, не влияющие на точность обводов агрегата. В данном случае такими элементами являются стойки и компенсаторы.

Рис. 1. Схема сборки.

2.2. Составляющие номенклатуры сборочной оснастки и схемы увязки оснастки

Для сборки нервюры №2 необходимо использование специального приспособления. Характерным его признаком является то, что оно позволяет собирать группу однотипных узлов. Наладку на конкретный типоразмер узла производят в соответствии с паспортом СП и информацией о его элементах.

В СП выполняют сверление всех отверстий под заклепки и предварительную сборку -- соединение деталей между собой, а затем передают узел для клепки на клепальный пресс.

Номенклатура

На сборку поступают следующие детали: верхние и нижние пояса, стойки, стенки, компенсаторы.

Сборка верхнего и нижнего поясов и стенки происходит по поверхности каркаса.

Стенки нервюры поступает на сборку обработанной по обводам и торцам.

Пояса - верхний и нижний, поступают на сборку окончательно обработанными.

Стойки и компенсаторы подаются на сборку с изготовленными в них отверстиями для сборки.

По сборочным отверстиям устанавливаются стойки и компенсаторы для придания жесткости конструкции.

Схема увязки

Увязка представляет собой согласование размеров сопрягаемых элементов конструкции и оснастки на различных этапах изготовления и сборки изделия. Она нужна для обеспечения точности изготовления и получения взаимозаменяемых конструкций.

Увязка - это соответствие одних и тех же размеров у двух или нескольких объектов. Способы увязки делятся на две большие группы, характери-зующиеся зависимым и независимым образованием размеров. К первой группе относятся инструментально-шаблонный и эталонно-шаблонный методы. Инструментально-шаблонный метод предусматривает использо-вание плоских шаблонов и специальных координирующих средств плазкондуктора и инструментального стенда. Метод наиболее прост и дешев, однако наименее точен при увязке приспособлений для сбор-ки агрегатов, применяется в производстве самолетов тяжелого и сред-него класса преимущественно средних скоростей полета.

Эталонно-шаблонный метод основан на использовании объемного первоисточника формы и размеров - эталона поверхности. Перенос раз-меров на оснастку осуществляется методом слепка. Данный метод обеспечивает самую высокую точность увязки оснастки по стыкам и обводам, однако цикл подготовки производства и затраты при нем оказываются наибольшими. Используется главным образом для неболь-ших скоростных машин, требующих высокой точности изготовления по аэродинамической поверхности.

Ко второй группе относятся машиностроительный метод, основан-ный на использовании системы допусков и посадок, а также универ-сальных измерительных средств, и метод, основанный на математиче-ском задании поверхности агрегатов с последующим пересчетом раз-меров на оснастку с помощью специального математического обеспечения и ЭВМ.

Предпочтение следует отдавать методам второй группы, так как они имеют очевидные преимущества: освобождают производство от трудоемких и дорогостоящих в изготовлении шаблонов и эталонов; сокращают цикл подготовки производства; органично сочетаются с использованием оборудования с ЧПУ; повышают точность изготовления объекта за счет резкого сокращения количества этапов переноса размеров.

Для увязки расположения элементов сборочных приспособлений на плоскости или в пространстве используются плазкондуктор или ин-струментальный стенд, а также оптические и лазерные системы.

В данной работе используется инструментально-шаблонный метод. В качестве первоисточника размеров принимается теоретический плаз. Промежуточными материальными носителями являются шаблоны (плоские металлические узлы), имеющие определенный контур. Для создания пространственных объектов используются инструментальные средства: плаз-кондуктор и инструментальный стенд.

Теоретический плаз - плаз совмещенных сечений теоретического контура, выполненный, как правило, на металлическом листе.

Конструктивный плаз - плаз, соответствующий одному какому-либо сечению и в нем прочерчиваются все входящие в сечение детали для последующей увязки.

Рабочий шаблон - металлические листы, обработанные по контуру.

Рис. 2. Схема увязки.

2.3. Расчет точности сборки по принятому варианту

В данной работе используется сборка в приспособлении при инструментально-шаблонном методе увязки.

1 - пояс нервюры;

2 - стенка нервюры;

3 - упор приспособления.

В данном сечении строим размерную цепь, в которой замыкающее звено - это размер погрешности, которую хотим определить, а составляющие звенья - это размеры, точность которых влияет на погрешность искомого размера.

LСЕ = LП - LБ,

Здесь LCE - замыкающее звено;

LП - размер приспособления;

LБ - величина зазора между поясом узла и фиксатором приспособления, характеризующая погрешность базирования.

Погрешность узла определяется формулой

дСЕ = дП + дБ.

Погрешность базирования величина очень малая и из статистики дБ = -0,05±0,1 мм.

Для того, чтобы найти дП, необходимо знать как настраивается приспособление. приспособление настраиваем с помощью шаблонов приспособления, где шаблон приспособления - это лист с контуром, выполненным по заданной поверхности.

Погрешность приспособления дП находиться из рассмотрения его схемы увязки:

±0,1 мм ±0,1 мм ±0,1 мм -0,1 мм

Тогда дП мм;

дСЕ мм.

Расчеты показывают, что собранная нервюра будет иметь погрешность меньше мм.

Поле допуска 0,9 мм.

Далее сравниваем получившийся допуск с ранее заданным допуском, а именно требуемая точность изготовления и увязки составляет: [д] = ± 2 мм, полученный результат д = 0,9 мм.

2.4. Выводы, заключения по принятому методу сборки и составление технических условий на поступающие в сборку детали и узлы

Выбранный метод сборки и схема увязки обеспечивает сборку конструкции с заданной точностью.

Технические условия на поступающие в сборку детали:

Верхние и нижние пояса, стойки, стенки, компенсаторы - подавать на сборку согласно чертежу.

Стенка нервюры поступает на сборку обработанной по обводам и торцам и с СО по стойкам. Пояса поступают на сборку окончательно обработанными.

При ручном управлении перемещением сверлильного агрегата в поясах и стойках сверлят направляющие отверстия, а при автоматическом управлении его перемещением направляющие отверстия не сверлят.

Стойки имеют СО для установки их на стенку нервюры.

2.5. Разработка маршрутного технологического процесса

Маршрутный технологический процесс содержит перечень операций с указанием их наименования и краткое содержание используемого на каждой операции оборудования, нормы времени, количество специализаций и разряд рабочих для выполнения каждой операции, номер цеха, где она производится. Маршрутный технологический процесс служит для организации, планирования и оценки работы; он определяет маршрут и последовательность прохождения сборочной единицы по цехам и участкам, потребное оборудование, количество и квалификацию рабочих, а также нормы и расценки на выполнение операций.

Многообразие сборочных работ можно условно разделить на следующие виды:

1) входной контроль деталей и узлов;

2) установка деталей в заданное чертежом положение и их закрепление;

3) подготовка к соединению (сверление и обработка отверстий под клепку, зачистка швов под сварку, подготовка к оклеиванию, пайке и т.п.);

4) операции скрепления деталей (клепка, сварка, пайка и т.п.);

5) выемка объекта из приспособления;

6) заключительные работы;

7) контроль точности обводов и качества соединений.

Маршрутный технологический процесс

1. Контроль деталей.

2. Подготовка деталей.

3. Подготовка сборочного приспособления.

4. Установка стенки нервюры в заданное чертежом положение.

5. Закрепление стенки фиксаторами.

6. Установка поясов в заданное чертежом положение.

7. Закрепление поясов фиксаторами.

8. Установка стоек по СО.

9. Закрепление стоек техническими болтами.

10. Установка компенсаторов по СО.

11. Закрепление компенсаторов техническими болтами.

12. Сверление и обработка отверстий под клепку в местах согласно чертежу.

13. Клепка деталей.

14. Сверление и обработка отверстий под клепку в торцевых концах нервюры.

15. Выемка сборочной единицы из приспособления.

16. Заключительный контроль точности обводов и качества соединений.

3. Разработка операционного технологического процесса сборки

Технологический процесс сборки - это последовательность установки в сборочные положения деталей, их фиксация и соединение между собой способами, указанными конструктором, выбор необходимого инструмента и оборудования, определение необходимого количества рабочих требуемой специальности и разряда, а также расчет норм времени.

Весь технологический процесс делится на операции, которые, в свою очередь, состоят из переходов.Операция - законченная часть технологического процесса, выполненная на одном рабочем месте; технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных режимах и установке.Операционный процесс представляет собой подробное раскрытие каждой операции по переходам с указанием содержания каждого перехода, технологических режимов, используемой оснастки и инструмента.

Для каждой операции (перехода) указывают базовые поверхности деталей и приспособления, средства фиксации деталей, применяемый инструмент и оборудование.Операционный технологический процесс является руководством рабочего, он регламентирует способ выполнения работ, оснастку, инструмент и режим работы.

3.1. Составление техпроцесса по операциям и переходам на основании маршрутной технологии, типовых технологических процессов и нормалей операции

Заполнение карт процесса сборки, нормирование рабочих операций

(См. технологический процесс.)

Процесс сборки: Сборку нервюры производят в следующем порядке. На опорные поверхности 5 и поверхности откидных фиксаторов 6, 7 устанавливают стенку нервюры. При этом торец стенки в продольном направлении ориентируют по базовой плите 8 и прижимают к ней подвижным прижимом-фиксатором 9, а в поперечном направлении стенку ориентируют на базовые поверхности нижних откидных фиксаторов 6. Затем на стенку устанавливают пояса и прижимают к рабочим контурам фиксаторов 6, 7 зажимами 10. Стойки устанавливают на стенку по СО и фиксируют технологическими болтами. После этого, как при ручном, так и при автоматическом режимах управления сверлильной головкой сверлят все отверстия под заклепки.

В СП производят предварительную сборку -- соединение деталей заклепками.

Клепку производят переносными прессами и клепальными молотками. При этом устанавливают 15 ... 20 % заклепок, входящих в узел.

Затем сверлят по два отверстия СО в торцах нервюры. Сверление СО производят сверлильной головкой 11 при ручном управлении перемещением сверлильного автомата и траверсы 12.

Указанные СО в торцах нервюры согласованы с СО в стойках лонжеронов крыла и оперения и служат базой для сборки секции крыла.

4. Разработка технологической оснастки

4.1. Разработка схемы базирования сборочной единицы

Детали в сборочное положение устанавливают по базам - поверхностям на деталях и элементах сборочного приспособления. Точность изготовления деталей изделия, образование на них базовых поверхностей и точность изготовления сборочного приспособления является важнейшим условием получения требуемой формы и размеров узлов, отсеков и агрегатов. В самолетостроении детали, узлы, отсеки и агрегаты базируют по: СО, КФО, ПК, НП, ВП, ОСБ, УБО. В ряде случаев вместо УБО используют ТСО.

Схемы базирования указывают, какие точки, линии или поверхно-сти деталей приняты в качестве сборочных баз, как и в каком количестве они располагаются на деталях, в какой последовательности изменяются по этапам сборки. Графическое изображение сборочных баз на схеме базирования осуществляется с помощью условных обозначе-ний, отвечающих различным конструктивным решениям базовофиксирующих элементов приспособления.

Схемы базирования дают конструктору информацию о размещении базовых элементов приспособления и их конструкции в зависимости от вида реализуемых баз.

При разработке схемы базирования необходимо стремиться к соблюдению трех основных принципов: единства, постоянства и совпадения баз.

В целях соблюдения принципа единства баз следует за базовые оси приспособления, относительно кото-рых координируются базовые элементы, принимать конструктивные оси изделия.

Принцип постоянства баз заключается в соблюдении общности ос-новных базовых осей для узловых, панельных, секционных сборочных приспособлений, относящихся к данному агрегату.

Принцип совпадения баз предполагает, что при изготовлении, детали и ее установке в сборочное приспособление попользуются од-ни и те же ее поверхности в качестве баз. Соблюдение этих принципов обеспечивает наиболее высокую точность сборки.

В данной работе в качестве базы приняты поверхности деталей каркаса, опорные поверхности СП и СО.

Рис. 3. Схема базирования.

4.2. Разработка ТУ на проектирование приспособления

Сборочное приспособление - устройство, обеспечивающее определенное взаимное расположение, фиксацию и соединение деталей и сборочных единиц (панелей, узлов, секций, отсеков) самолета с заданной точностью. Оно позволяет: собрать из нежестких элементов конструкции жесткую сборочную единицу самолета с заданной точностью и с учетом конструктивно - технологических требований к ним; обеспечить взаимозаменяемость сборочных единиц, как по контуру, так и частично по разъемам; повысить производительность труда на сборочных работах.

Приспособление проектируется на основании технического задания.

Техническое задание должно содержать следующие сведения:

- назначение приспособления;

- основные требования к приспособлению (метод сборки, освещение, оборудование, температура, давление, в которых будет работать приспособление);

- указания на основные технологические базы и фиксирующие элементы с перечислением узлов и деталей, фиксируемых в приспособлении;

- краткая последовательность технологического процесса сборки;

- указание на взаимозаменяемые элементы и сопрягаемые поверхности и степени точности их изготовления;

- вид механизации приспособления (пневматика, механические зажимы, противовесы и т. д.);

- указание по единству баз, в приспособлениях и стапелях для сборки смежных узлов и агрегатов;

- указания: передвижная, вращающаяся, стационарная и т.д.

- для разъемного приспособления способ разъема (ручной, механизированный, другой).

При проектировании приспособления конструктор обязан руководствоваться:

- технологическим заданием на данное приспособление;

- чертежами на собираемые узлы, агрегаты, на входящие в их состав детали и ТУ к ним;

- перечнем средств увязки к данному приспособлению (эталоны, макеты, шаблоны и т.д.);

- перечнем готовых изделий;

При изготовлении приспособления:

- руководствоваться конструкторской документацией;

- к изготовлению сборочного приспособления допускаются рабочие, имеющие квалификационный разряд не ниже разряда работы;

- для контроля изготовления и приемки деталей и узлов приспособления применять только аттестованные средства контроля.

Технические требования:

Сборочное приспособление состоит из элементов каркаса (стойки 13, направляющих рам 14 и 15 и опоры 16). На направляющих рамах 14 и 15 установлена траверса 12, а на траверсе установлена сверлильная головка 11.

Движение траверсы и сверлильного агрегата осуществляется вручную маховиками 17 или автоматически по программе с помощью приводов 18 и 19. На дополнительных поперечных рамах 20 и 21 установлены пакеты пластинчатых откидных фиксаторов 6 и 7. Базовые поверхности фиксаторов выполнены в соответствии с внешними контурами поясов 2 и 3 и стенки 1 нервюры, собираемой в данном СП. На каждом откидном фиксаторе указан номер нервюры, соответствующий фиксатору.

Пакет откидных пластинчатых фиксаторов снабжен эксцентриковым зажимом 22, предназначенным для закрепления требуемого фиксатора в рабочем положении.

Перенастройка СП для сборки следующей нервюры осуществляется заменой одного комплекта фиксаторов 6 и 7 на другой комплект соответствующего типоразмера нервюры в соответствии с указанной на них информацией.

4.3. Разработка чертежей общего вида приспособления со спецификацией

4.4. Разработка конструкций фиксатора

Фиксаторы и прижимы являются элементами приспособления, с помощью которых собираемые детали устанавливают и закрепляют в сборочном положении.

Список используемой литературы

1. Бабушкин А.И. Методы сборки самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1985.

2. Григорьев В.П., Ганиханов Ш.Ф. Приспособления для сборки узлов и агрегатов самолетов и вертолетов. М.: Машиностроение, 1977.

3. Курс лекций по дисциплине: «Сборка металлических и композиционных конструкций».

4. Лысов М.И., Васильев Г.Н. Проектирование технологического процесса сборки. Методическое руководство к курсовому проектированию. Казань: КАИ, 1980.

5. Лысов М.И., Кузнецов А.М. Проектирование сборочной оснастки. Методическое руководство к курсовому проектированию по технологии сборки самолетов. Казань: КАИ, 1980.

6. Расчёт ожидаемой точности сборки узлов и отсеков: Учебное пособие. Казань: КАИ, 1993.

7. Халиулин В.И. Проектирование технологических процессов и оснастки для сборки отсеков летательных аппаратов. Учебное пособие. Казань: КАИ, 1988.

8. Халиулин В.И., Шапаев И.И. Технология производства композитных изделий. Казань: КАИ, 2004.