Проект сборочного приспособления для сборки узла «Крышка»

 

Сборка частей летательного аппарата в приспособлениях обеспечивает точность готового изделия в пределах 1,0…1,5 мм. При этом сборочное приспособление должно быть изготовлено с точностью, в 2…3 раза превышающей точность собираемого в ней изделия.

Погрешность сборочного приспособления:

 

,                                               (1)

  где - координаты середины поля допуска замыкающего звена относительно

         номинального размера, мм;

         - половина поля допуска замыкающего звена, мм;

         - погрешность, возникающая вследствие деформации СП (данная погрешность на порядок ниже остальных, поэтому мы не будем учитывать ее при расчете), мм.

Середины поля допуска замыкающего звена относительно номинального размера:

,                                          (2)

где - коэффициент передачи погрешности;

       - центр группирования погрешностей на i-ом этапе, мм;

       - коэффициент ассиметрии;

       - половина поля допуска, мм.

Центр группирования погрешностей на i-ом этапе:

,                                                    (3)

где  ВО – значение верхнего отклонения, мм;

       НО  – значение нижнего отклонения, мм.

 Половина поля допуска:

,                                                    (4)

Половина поля допуска замыкающего звена:

,                                               (5)

где - коэффициент рассеивания.

 

Значения всех необходимых коэффициентов для расчёта погрешности сборочного приспособления на независимых этапах переноса размеров сведём в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Расчет погрешности сборочного приспособления

Этап	Точность выполнения размеров
Создание ТЭМ СП	±0,01	0	1	1	0	0,01
Создание КЭМ СП	±0,01	0	1	1	0	0,01
Создание КЭМ рубильников и ложементов	±0,01	0	1	1	0	0,01
Создание УП ЧПУ	±0,01	0	1	1	0	0,01
Считывание информации с программоносителя	+0,02	0,5	1	1	0,01	0,01
Изготовление рубильников и ложементов	±0,15	0,5	1	1,4	0	0,15
Монтаж СП с помощью трекера	±0,03	0	1	1	0	0,03

 

Середины поля допуска замыкающего звена относительно номинального размера:

 

 

Половина поля допуска замыкающего звена:

 

Погрешность сборочного приспособления:

 

.     

 

С учетом того, что необходимая точность сборочного узла составляет ±2,0 мм. получается, что расчетная точность сборочного приспособления в 6 раз выше точности узла. Следовательно, данная схема СП удовлетворяет требованиям точности сборки боковой панели.

 

4 РАСЧЕТ СБОРОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ  НА ЖЕСТКОСТЬ

 

Расчет на жёсткость ведется с целью узнать наибольшие деформации каркаса  СП как от веса всех конструктивных элементов, навешиваемых на каркас и самого узла, так и от собственного веса каркаса СП.

 

4.1 Выбор расчетных схем и  нагрузок

В большинстве случаев каркас СП представляет собой сложную пространственную систему многократно статически неопределимую, что усложняет расчёт обычными аналитическими методами. Для этого реальная схема приводится к расчётной для устранения статической неопределимости. При разделении балок на отдельные пролёты величина прогиба определяется обычными методами сопротивления материалов.    

Расчет каркасов стапелей ведется на статические нагрузки, так как существенно влияющих на точность расчета динамических нагрузок в процессе сборки в стапеле не возникает.

Как правило, вес агрегата и веса рубильников считаются распределенной нагрузкой с прямолинейным или трапецеидальным законом распределения в зависимости от их конструкции. Веса отдельных фиксаторов считаются сосредоточенной нагрузкой, а веса настилов и людей, работающих на стапеле или внутри агрегата, могут быть приняты сосредоточенными или распределенными в зависимости от условий передачи нагрузок.

Нагрузка принимается распределенной по прямоугольнику или трапеции.

При определении прогиба балки приняты следующие упрощения:

• концы балки имеют жесткую заделку;
• балка работает только на изгиб;
• колонны в расчете считаются абсолютно жесткими, так как их деформация сжатия много меньше деформации балки;
• вес узла распределяется по ложементам равномерно;
• вес ложементов равномерно распределен по всей длине балки.

Рассчитаем верхнюю балку сборочного приспособления.

Масса всех ложементов и рубильников с установленными упорами и фиксаторами составляет 30 кг., масса крышки составляет  1,275 кг.

  Предельно допустимой наибольшей величиной для прогибов продольных балок следует считать 0,1 мм.

Заданная схема нагружения представлена на рисунке 4.1.

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1 – Схема нагружения

 

4.2 Расчет жесткости каркаса  сборочного приспособления

4.2.1 Определения нагрузок на  балку

На балку действуют нагрузки от навешиваемых элементов. Суммарная нагрузка, навешиваемых на раму сборочного приспособления, элементов, вызывающих деформации приспособления  равна:

,

где - масса панели;

       - масса рубильников и ложементов,

           g – ускорение свободного падения, g = 9,81 .

Робщ = (1.275+30)*9.8= 306,4Н.

Равномерно распределенная нагрузка на верхнею балку:

 

 

Сила F будет равна:

 

4.2.2 Подбор сечения балки

В данном сборочном приспособлении рама выполнена из стали, коробчатого сечения, из швеллеров стандартной конструкции, сваренных между собой шовной электросваркой.

Соответственно расчетной схеме [5] устанавливаем коэффициент k=0,75. Тогда расчетная нагрузка будет равна Pрасч.=Pобщ*k=306,4*0,75=229,8.

По диаграмме рисунок 4.3 для l=1,45м находим потребную жесткость EJ=0,2. По таблицы 4.1 выбираем номер швеллера 14.

 

 

Рисунок 4.3 – Диаграмма

 

Таблица 4.1 – Таблица швеллеров

 

4.2.3 Проверочный расчет

 

Определим прогиб балки:

 

       ;      .

 

На основании произведённых геометрических расчётов видим, что балка при заданных геометрических размерах и заданных условиях нагружения обладает необходимой  жёсткостью.

 

5 МОНТАЖ СБОРОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

 

5.1 Обоснование метода монтажа

Был выбран безэталонный метод монтажа с использованием лазерного трекера. Данный метод обеспечивает:

• высокую точность монтажа;
• автоматизацию процесса монтажа;
• отказ от жестких носителей размеров и форм;
• упрощение проведения планово-предупредительных работ (ППР).

Для монтажа используется лазерный трекер LTD-600 с набором целевых знаков.

 

5.2 Технические условия на монтаж

         Так как монтаж сборочного приспособления производится с помощью лазерного  трекера с использованием КЭМ СП то необходимо:

• монтаж производить за один установ трекера;
• окончательное крепление упоров к ложементам производить при монтаже;
• установку элементов СП производить последовательно с целью обеспечения прохода лазерному лучу к отражателям;
• для уменьшения погрешности расположения отверстий установочных и базирующих элементов применять конические штыревые фиксаторы.     

 

5.3 Применяемое оснащение

5.3.1 Описание лазерного  трекера LTD-600

Лазерный трекер – это прибор, предназначенный для измерения координат центра зеркального уголкового отражателя сферической формы путём измерения углов поворота по вертикали и горизонтали зеркала излучателя и измерения дистанции до отражателя лазерным интерферометром и абсолютным дальномером. Таким образом, прибор снимает координаты отражателя в полярных координатах относительно самого себя. Пересчёт полярных координат в прямоугольные производится в программном обеспечении прибора. Определение дистанции  производится лазерным интерферометром и абсолютным дальномером одновременно и одновременно производится уточнение дистанции до отражателя.

Дополнительно лазерный трекер укомплектован видеокамерой и электронным уровнем. Видеокамера предназначена для поиска отражателей. Применяется в случаях, когда перенос отражателя руками труден или невозможен. Уровень позволяет прибору работать, имея вертикальной ось Z.

 

5.3.2 Основные типы отражателей  при работе с LTD-600:

   1) отражатель CCR.

   2) отражатель TBR.

   3) дополнительный поверхностный отражатель. Он позволяет измерять точки непосредственно на поверхности. Поверхностный отражатель используется в основном для измерения. Координата точки определяется снятием множества точек за данный интервал времени и определением средней точки из этого облака точек.

 

5.3.3  Геометрические параметры  отражателей 

Для лазерного трекера LTD 600 геометрические параметры отражателя CCR  и TBR приведены на рисунке 5.5.  Данное основание используется для измерения положения отверстия как точки.

 

Рисунок 5.5 – Геометрические параметры отражателя CCR и TBR для лазерного трекера LTD 600

 

5.4 Последовательность монтажа

Предварительно, сваривается каркас сборочного приспособления по размерам чертежа, также  на каркас приваривают стальные пластины с точностью, обеспечиваемой разметкой ±0,3 мм. Затем каркас устанавливается в станок с ЧПУ и все пластины фрезеруются в плоскость; после сверлятся отверстия под болты крепления установочных элементов (вилки, уши, кронштейны) и под маркеры лазерного трекера. Установочные элементы выполняются с площадкой, также фрезерованной в плоскость в которой имеются ответные отверстия, но большего диаметра для смещения установочных элементов при позиционировании.Ложементы изготавливают по программе на станках с ЧПУ также с отверстиями под целевые знаки. На линейки устанавливаются на болты упоры с возможностью последующей коррекции положения.

Монтаж приспособления производится следующим образом:

• устанавливается и подготавливается  к работе лазерный трекер. Трекер должен устанавливаться перпендикулярно оси симметрии приспособления на расстоянии 3-6 м. и так чтобы замеры всех точек выполнились за один установ;
• идет определение системы координат приспособления путем замера реперных точек на каркасе приспособления и пересчет их в систему координат трекера;
• устанавливаются дальние от трекера элементы сборочного приспособления – это необходимо, чтобы последующие устанавливаемые элементы не перекрывали ход лазерному лучу трекера;
• устанавливаются целевые знаки в отверстия устанавливаемых элементов;
• производится замер реперных точек установленного элемента;
• на основе замера определяется, в каком направлении необходимо смещение устанавливаемого элемента. Перемещение производится ослабление домкратных болтов вилок или применением прокладок различной толщины;
• после перемещения производится повторный контроль положения и так до тех пор, пока координаты всех реперных точек элемента не будут лежать в заданных допусках;
• после четкой ориентации элемента крепежные болты затягиваются, в площадке установочного элемента сверлятся отверстия и запрессовываются штифты;
• аналогично устанавливаются все остальные  элементы сборочного приспособления.

После проведения монтажа  составляется карта замеров с содержание координат всех реперных точек сборочного приспособления.

 

5.5 Методы и средства контроля  приспособления и выполнение  планово-предупредительного ремонта

Контроль проводится в соответствии с принятой системой планово- предупредительного ремонта 2 раза в год. Возможны и дополнительные проверки, если устанавливаются отклонения собранных изделий, выходящих за допуск.

Контроль приспособления производится аналогичной установкой лазерного трекера и целевых знаков с последующим замером всех точек и определением их смещений.

      В случае  необходимости коррекции положения установочных элементов штифты выбиваются или высверливаются и производятся аналогичные операции   перемещения установочных элементов как при монтаже сборочного приспособления.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      В результате выполнения курсового проекта, были выработаны практические навыки самостоятельного решения частных инженерных задач в области разработки сборочных приспособлений, изучена методика разработки сборочного приспособления, что является важным этапом в освоении технологии сборки самолётостроения.