6. Расчёт размерных цепей полей допусков при сборке агрегатов летательных аппаратов.

Размерные цепи отражают объективные размерные связи в конструкции машины, в технологических процессах изготовления её деталей, сборки и при измерении. Эти связи возникают в соответствии с условием и принятым решением конструкторской, технологической задачи или задачи измерения.

Свойства и закономерности размерных цепей отражаются системой понятий и аналитическими зависимостями, позволяющими производить расчёт номинальных размеров, допусков, координат середин полей допусков и обеспечивать наиболее экономичным путём точность изделий при конструировании, изготовлении, ремонте и во время эксплуатации. Перейдём к некоторым терминам и определениям, раскрывающим сущность размерной цепи. В соответствии с ГОСТ 16319-70:

Размерная цепь - совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур.

Номинальный размер – размер, относительно которого определяются определённые размеры и который служит также номиналом отсчёта отклонений.

Подетальной размерной цепью (рис.1) – называется цепь, определяющая точность относительно расположения осей и поверхности одной детали.

Сборочной размерной цепью – называется размерная цепь, определяющая точность относительно нахождения осей и поверхностей нескольких деталей в сборочном соединении.

Звено размерной цепи – один из размеров, образующих размерную цепь. Звенья делятся на замыкающие и составляющие.

Плоская размерная цепь – размерная цепь, звенья которой расположенной в одной или нескольких параллельных плоскостях.

Замыкающее звено – звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате её решения.

Составляющее звено – звено, функционально связанное с замыкающим звеном. Оно обозначается прописной буквой русского или строчной буквы греческого алфавита, с индексом соответствующим его порядного номера. Замыкающему звену присваивается индекс Δ (Α_Δ или β_Δ). (Рис. 2)

Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями или наибольшим или наименьшим предельными размерами. Поле допуска характеризуется своим значением и расположением относительно номинального размера.

Передаточное отношение составляющего звена ξ_Αί - коэффициент, характеризующий степень влияния отношения составляющего звена на отклонения замыкающего.

Расчёт плоских размерных цепей проводится с постоянным передаточным отношением с использованием различных методов достижения точности и практически применимы для расчёта размерных цепей механосборочного узла, состоящего из нескольких механообрабатываемых деталей (см. руководящий документ РД 50- 635-87. Цепи размерные; методы расчёта линейных и угловых цепей. Разработчик - Госстандарт СССР, 1987г.)

Под точностью изготовления понимается степень соответствия действительных размеров геометрических параметров значениям, предусмотренным чертежом.

Рис. 1. Примеры обозначения размерных цепей.

Рис.2. Примеры обозначения размерных цепей.

Степень точности определяется погрешностью:

где - производственная погрешность размера;

– действительное значение размера;

– значение размера, предусмотренное чертежом (номинальный размер).

При плазово - шаблонном методе производства использование ручного труда во всех операциях технологического процесса характеризует техпроцесс как нестабильный, зависящий от субъективных, индивидуальных качеств исполнителей.

Поэтому расчёт погрешностей производится по методу «максимума-минимума».

В качестве исходного уравнения, описывающего технологическую размерную цепь, принято уравнение вида:

где – суммарное поле рассеивания погрешностей для данного техпроцесса;

- поле рассеивания погрешностей i –того звена технологической цепи

На стадии постановки на производство вертолёта (самолёта) перед коллективом технологической службы предприятия стоит задача выбора методов подготовки производства и сборки агрегатов, обеспечивающих величины отклонений аэродинамических контуров, оговоренных в технических условиях (ТУ) на планер и другие агрегаты.

Конечная величина отклонений контура агрегата не должна превышать допустимую по ТУ.

На величину отклонений контура агрегата влияют следующие основные факторы:

1. Сумма отклонений контуров в элементах оснастки влияющих на несовпадение реального контура с теоретическим:

   • Плазовошаблонные работы (вычерчивание плазов, изготовление шаблонов, формблоков, оправок и объёмной оснастки).

2. Отклонение контура при изготовлении эталонной и макетной оснастки.

3. Отклонение контура при изготовлении сборочной и склеечной оснастки.

4. Отклонение контура деталей заготовительно - штамповочного и механообрабатывающего производств.

5. Отклонение контура узлов и агрегатов сборочно-клёпального и склеечного производств.

Существуют в основном следующие методы увязки оснастки, каждый из которых имеет свои особенности:

• Методы, базирующиеся только на применении жёстких носителей форм и размеров;

• Методы, базирующиеся, с одной стороны, на использовании аналитических методов задания поверхностей изделия, связанных с аэродинамическими обводами и оборудования с ЧПУ для изготовления оснастки, а с другой на использовании конструктивных плазов и жёстких носителей форм и размеров (шаблонов) для увязки элементов конструкции, не связанных с аэродинамическими обводами.

• Методы, основанные на бесплазовом изготовлении обводообразующей оснастки на базе аналитического (числового) задания всех геометрических параметров деталей и узлов изделия.

Бесплазовые аналитические методы увязки являются наиболее перспективными.

Плазовая увязка (ПУ) - система, обеспечивающая собираемость узлов, панелей, агрегатов авиационных конструкций. Основой этой системы является графическое изображение теоретических контуров летательного аппарата (ЛА) на металлических листах (на подготовленной поверхности) или пластиковой основе (венипроз).

Указанные источники являются базовыми носителями контуров и размеров (габаритов) входящих деталей. С источника на пластиковой основе фотоконтактным способом переносят изображение на специально подготовленную поверхность металлических листов (сталь или дюраль, S – 2 мм), получают заготовки шаблонов. Изготовленные по отпечаткам шаблоны предназначены для изготовления различных видов заготовительной оснастки (оправки, формблоки, гибочные и вырубные штампы и др.) и заготовок деталей.

Специальные шаблоны (ШКК, ШК, ШМФ и др.) предназначены для изготовления специальной оснастки:

• сборочной (для сборки: узлов типа шпангоуты, нервюры; для панелей, агрегатов);

• сварочные (для изготовления сварочных узлов);

• контрольной.

Эта системы (ПУ) обеспечивает зависимое изготовление деталей входящих в узел, панель, агрегат в целом и стыкуемость (собираемость) их (деталей, узлов, агрегатов) в процессе сборки с требуемой точностью согласно действующих технических условий на изделие.

Изготовление шаблонов плазовых (номенклатура, назначение, методы контроля, точность) регламентировано ОСТ 1.41659 – 85.

В основе методов увязки (1-2) лежит плазово-шаблонный метод:

• Плазово-шаблонно-координатный метод, основанный на использовании плоских первоисточников увязки и универсальных плоских и пространственных координатных стендов.

• Плазово-шаблонно-эталонный метод, основанный на применении главным образом пространственных первоисточников увязки, таких, как эталон поверхности, базовый эталон (базой увязки контуров оснастки является поверхность эталона).

Плазово-шаблонные методы увязки обводообразующей оснастки обеспечивают недостаточно высокий уровень точности обводов изделий.

Аналитические методы увязки (математическая модель поверхности) имеет достаточно широкое применение и обеспечивает увязку комплекта оснастки на узел, агрегат небольших габаритов с высокой степенью точности выполнения обводов ( ±0,2...±0,6), при этом поверхность первоисточника увязки получают на оборудовании с ЧПУ.

При изготовлении ШКК на этом оборудовании точность изготовления повышается до от теоретического.

Изготовление эталона поверхности (базового эталона) на оборудовании с ЧПУ повышает точность до от теоретического.

Повышение технологической культуры процессов изготовления объёмной оснастки (для снятия слепка методом двойного перехода) обеспечивает точность копирования переходов до – 0,08мм (вместо -0,2мм) при плазово шаблонном методе увязки оснастки.

В авиастроении детали планера, изготавливаемые из листов, профилей и труб не обладают достаточной жёсткостью, что накладывает определённые особенности на формообразование и контроль размеров деталей.

В качестве жёстких носителей, форм и размеров изделий (деталей) из листового и профильного материала используют шаблоны, пескослепки, формоблоки, оправки, макеты стыков.

При методе «связанной» (зависимой) увязки особое значение имеет согласование форм и размеров эталонной и технологической оснасток.

На предприятии разработана и внедрена технологическая инструкция ТИ-107-94. «Допустимые отклонения при изготовлении и приёмке деталей заготовительно-штамповочного производства из листового материала и прессованных профилей», разработанная на основе производственной инструкции ПИ-1.4.1977-89 (НИАТ,1989 г.).

Указанная выше ТИ-107-94 регламентирует допустимые отклонения по контуру и габаритам деталей изготавливаемых по плазово-шаблонный оснастке (обрез деталей от разметки на объёмной оснастке или кромки шаблона).

Для примера:

• отклонение контура детали от шаблона (ШК, ШОК, ШРД) 0,5мм, и до при изготовлении ШКК на оборудовании с ЧПУ.

• неприлегание бортов деталей, имеющих плоские стенки, к формблокам – до 0,5мм;

• неприлегание детали (типа обшивки) габаритом 500х500 и более к контуру ПСК или болванки не более чем на 2 мм, устраняемое нажатием руки;

• неприлегание детали ( типа обшивка) габаритом до 500х500 к контуру ПСК или болванки не более чем на 1мм, устраняемое нажатием руки;

• допустимое отклонение контура профильной детали после гибки от рабочей кромки шаблона до 0,5….0,6мм в зависимости от толщины полки профиля (<3мм и >3мм) и неприлегание до 0,8мм, при гибке профилей по ПСК и болванкам, устраняемое лёгким нажатием руки.

Допуски на свободные размеры деталей изготавливаемых по чертежам регламентируются ОСТ 1.00022-80 (722 АТ).

Таблица 1.

Точностный анализ методов увязки обводообразующей оснастки *.

Наименование оснастки	Точность изготовления, мм
	Вариант метода увязки оснастки
	1		2		3		4
	границы	поле	границы	поле	границы	поле	границы	поле
Формблок	+0,25 - 0,55	0,80	+0,25 - 0,55	0,80	+0,25 - 0,55	0,80	± 0,13	0,26
Рубильник стапеля	+0,45 - 0,55	1,00	___ **	___ **	_ 0,75 _ 0,65	1,40	± 0,13	0,26

* - Варианты методов увязки обводообразующей оснастки по ТР 1342-76.

1. плазово-шаблонно – координарный метод с фиксацией контура изделия по рубильникам сборочного приспособления.

2. плазово-шаблонно – координатный метод с увязкой оснастки и узлов изделия на базе координатно-фиксирующих отверстий (КФО).

3. плазово-шаблонно – эталонный метод увязки.

4. метод комплексного использования ЭВМ и оборудования с ЧПУ для изготовления и увязки оснастки.

** - лекала с выходом на контур изделия не предусмотрены.

Из представленных в таблице 1 данных выбирается метод увязки наиболее удовлетворяющий требования, оговоренные в технических условиях (ТУ) на агрегат. Повышение точности увязки обводообразующей оснастки должно осуществляться за счёт:

1. совершенствования существующих методов изготовления оснастки;

2. внедрение новых техпроцессов изготовления и увязки оснастки.

Рекомендуется, для расчёта величин допусков на отдельные элементы изготовления шаблонов, повышения точности увязки элементов технологического оснащения и деталей изделия, руководствоваться технологическими рекомендациями ТР1342-76 разработки НИАТ (табл.5-30;32).

Во всех случаях применения при сборке одного изделия нескольких сборочных баз основным методом базирования считают тот, при котором формируется внешний обвод агрегата.

Таблица 2.