Изготовление и монтаж сборочных приспособлений (самолётостроение)

5.4

Изготовление и монтаж сборочных приспособлений (самолётостроение)

Все элементы сборочных приспособлений изготовляются по технологии, принятой в общем машиностроении. Исключение составляют фиксирующие и зажимные элементы (рубильники и ложементы), образующие рабочие поверхности обвода изделия /1/.

В связи с большой трудоемкостью и сложностью изготовления рабочих контуров металлических рубильников и ложементов, обусловленной точностью их окончательной подгонки по контуру собираемого изделия, в производстве широко применяют получение рабочего контура посредством слепка из карбинольно-цементной массы, снимаемого с макета поверхности изделия. Технология получения слепка следующая. На поверхность макета наносится слой технического вазелина, затем на него накладывается лента. Грубо обработанный рубильник выставляют на макете в заданном сечении с эквидистантным относительно поверхности макета зазором в 8.. .10 мм. В пространство, образованное зазором, вводится тестообразная карбинольно-цементная масса, которая, затвердевая, прочно соединяется с шероховатой поверхностью рубильника и лентой Время выдержки карбиноль-но-цементной массы — около 2 ч. Затвердевшая на поверхности рубильника масса точно воспроизводит контур обвода изделия.

В настоящее время широко применяются специальные технологические процессы монтажа сборочных приспособлений, обеспечивающие высокую точность установки его фиксирующих и зажимных элементов и устраняющие все операции подгонки и доработки деталей.

Сущность этих процессов заключается в том, что фиксирующие и зажимные элементы приспособлений монтируются не непосредственно на жестких элементах каркаса (например, балках), а на промежуточных (установочных) элементах их крепления (станках, втулках), в которых фиксирующие и зажимные элементы закрепляются при помощи специальной цементной массы. В состав цементной массы входят: глиноземистый цемент марки 500, строительный или формовочный гипс, хлористый литий и вода.

Необходимая точность установки фиксирующих и зажимных элементов достигается следующим образом. Сначала с большими допусками (±2 мм) на балках устанавливаются и привариваются установочные элементы (стаканы), затем в них при помощи специального оборудования точно выставляются фиксирующие и зажимные элементы.

Для устранения погрешностей при монтаже фиксирующих и зажимных элементов между последними и стаканами предусматривается зазор. Заливаемый в зазор заполнитель (рис. 24.18) играет роль компенсатора между недостаточно точно выставляемыми с помощью инструментального стенда фиксирующими и зажимными элементами.

Во время заливки фиксирующие и зажимные элементы поддерживаются в заданном положении при помощи инструментальных стендов и плаз-кондукторов или эталонов и макетов собираемых изделий.

Особенностью цементной массы является то, что при затвердевании она не изменяет своего объема, сохраняя заданное положение фиксирующих и зажимных элементов. Технология заливки предусматривает, чтобы поверхности, соприкасающиеся с заполнителем, обезжиривались до заливки его в стаканы. Время выдержки заполнителя с момента заливки стержней фиксирующих и зажимных элементов до освобождения их от поддерживающих средств — 7...12 мин.

Полное затвердение заполнителя происходит через 2...3 суток. До истечения этого срока стержень фиксирующего или зажимного элемента не должен подвергаться ударам, толчкам или каким-либо нагрузкам. Монтаж в залитых элементах оснастки допускается не ранее чем через 2 суток с момента заливки. Через 3 суток после заливки заполнитель приобретает прочность на разрыв до 2,2 мПа, на сжатие — до 25 МПа.

Если необходимо удалить цементную массу и освободить фиксирующие или зажимные элементы, стакан подогревают газовой горелкой до 200...250 °С и затем простукивают молотком, при этом цементная масса выкрашивается.

Изготовление отдельных элементов и монтаж сборочной оснастки производятся при помощи:

инструментального (монтажного) эталона;

плаз-кондуктора и инструментального стенда;

высокоточных оптических приборов и лазеров.

Изготовление оснастки с помощью инструментального (монтажного) эталона обеспечивает высокую точность оснастки, очень хорошую взаимную увязку оснастки и значительно упрощает периодические проверки и ремонт оснастки. Вместе с тем инструментальные эталоны агрегатов являются весьма сложным и дорогостоящим сооружением и могут быть использованы только на данном конкретном изделии.

Наиболее целесообразно изготавливать инструментальные эталоны агрегатов легких самолетов и наиболее насыщенных частей агрегатов тяжелых самолетов при серийном изготовлении самолетов. В остальных случаях целесообразней для монтажа сборочной оснастки применять плаз-кондукторы и инструментальные стенды. Инструментальный (монтажный) эталон является жестким пространственным носителем формы и размеров агрегата и его частей. Инструментальный эталон несет на себе все стыковые узлы и воспроизводит наружные обводы агрегата в местах конструктивных сечений.

Инструментальный эталон в большинстве случаев выполняется члененной конструкции и воспроизводит наиболее сложные детали и сборочные узлы, входящие в конструкцию агрегата.

Конструктивно эталон представляет собой жесткий каркас с реперными опорами для установки его в стапель или на монтажную плиту. На каркасе эталона устанавливают заполнители (ложементы) и монтируются стыковые узлы агрегата и его элементов.

Монтаж сборочной оснастки с применением инструментального эталона выполняют в следующей последовательности: собирают каркас сборочной оснастки из стандартных вертикальных чугунных блоков и продольных сварных балок. На каркасе выполняют реперные площадки, на которые устанавливается эталон. По эталону производится установка рубильников с крепежными элементами к продольным балкам. Затем производят установку фиксаторов стыковых и других узлов, упоры, кондукторы и другие элементы оснастки.

После снятия эталона производится установка прижимов, домкратов, сверлильных и фрезерных головок, гидроподъемников и других элементов механизации оснастки.

Для обеспечения требуемой точности монтажа в приспособлении фиксирующих и зажимных элементов применяются инструментальные стенды и плаз-кондукторы. Инструментальный стенд служит для точной установки в приспособлении фиксирующих и зажимных элементов и удержания их в заданном положении во время заливки заполнителя в компенсирующие зазоры между фиксирующими и установочными элементами. Необходимое положение фиксирующих элементов определяется в инструментальном стенде посредством координатных линеек. Пространственные сборочные приспособления могут быть смонтированы в них с точностью до 0,1 мм.

Инструментальные стенды, отличающиеся надежностью в эксплуатации, позволяют решить основные технологические задачи по обеспечению высокой точности монтажа и увязки сборочных приспособлений. Кроме того, применение инструментальных стендов сокращает трудоемкость монтажа приспособлений и общий цикл подготовки производства.

На рисунке 5.17 приведена конструктивная схема инструментального стенда. Основание 1 представляет собой литую чугунную станину с параллельными направляющими. По направляющим перемещается стол 2, на котором устанавливаются каркасы монтируемых приспособлений. По бокам станины установлены две литые чугунные стойки 3, свя-занные сверху поперечной балкой 7. Стол может перемещаться электродвигателем со скоростью 2,5 м/мин или вручную.

Рисунок 5.17 - Конструктивная схема инструментального стенда:
1 — станина; 2 — передвижной стол с продольной линейкой; 3 — стойка; 4 — вертикальная линейка, закрепленная на стойке; Б — поперечная линейка; 6 — ролик троса противовеса для установки поперечной линейки; 7 — поперечная балка, связывающая стойки; 8, 10 — щитки управления; 9 — штурвал ручного
передвижения стола; 11 — концевой выключатель

Система координатных линеек инструментального стенда состоит из двух продольных линеек, укрепленных на боковых плоскостях стола и передвигающихся вместе с ним, двух вертикальных линеек, смонтированных на стойках стенда и двух поперечных линеек

5, передвигающихся вдоль вертикальных линеек. Поперечные координатные линейки уравновешиваются противовесами, помещенными во внутренней полости стоек, и закрепляются на требуемой высоте болтами, скользящими в Т-образных пазах вертикальных линеек. Такие же пазы имеются и в других координатных линейках стенда. Вдоль всех координатных линеек с шагом 200 ± 0,01 мм расточены и занумерованы калиброванные отверстия, в которые установлены закаленные шлифованные втулки с внутренним диаметром 12 мм. При помощи этих отверстий можно установить линейки на любой размер, численное значение которого должно быть кратным 200.

Размеры между калиброванными отверстиями на координатных линейках в пределах 200 мм определяются при помощи универсальных микрометрических или специальных дистанционных калибров.

Монтаж приспособления на инструментальном стенде производят следующим образом. Собранные каркасы приспособлений или их отдельные элементы (например, балки) устанавливают на столе инструментального стенда так, чтобы их координатные оси были параллельны координатным линейкам стенда, а начало отсчета установочных размеров крепления фиксирующих элементов приспособлений совмещалось с началом отсчетов координатных линеек.

Координаты положения фиксирующих элементов в каркасе приспособления определяются по координатным линейкам, микрометрическим и дистанционным калибрам.

Фиксирующие элементы закрепляются в заданном положении переходными фитингами, которые, в свою очередь, крепятся в пазах координатных линеек.

Для увязки положения осей крепежных отверстий фиксирующих и зажимных элементов с их рабочим контуром применяют плаз-кондукторы (рисунок 5.18).

Плаз-кондуктор представляет собой горизонтальный стол с жестко закрепленными продольными координатными линейками, имеющими отверстия, расстояние между цен-

трами которых равны 50 мм. На столе могут свободно перемещаться также поперечные координатные линейки с отверстиями, размещенными с шагом 50 мм.

Передвигая поперечные линейки вдоль стола, можно совместить центр одного из ее отверстий с любой точкой на плоскости стола, численное значение координат которой кратно 50. Таким образом, плаз-кондуктор представляет собой систему прямоугольных координат. Рядом с плаз-кондуктором располагают один-два сверлильных станка.

Рисунок 5.18 - Плаз-кондуктор:
1 — передвижные поперечные координатные линейки; 2 — стол плаз-кондуктора; 3 — неподвижные продольные координатные линейки; 4 — установочные отверстия

На плаз-кондукторе через переходные втулки поперечной линейки сверлят и развертывают крепежные отверстия в фиксирующих и зажимных элементах приспособлений. В эти отверстия по шаблону или макету устанавливают втулки, фиксируют их при помощи штырей, пропущенных через две поперечные линейки плаз-кондуктора, и закрепляют специальной цементной массой.

Точность сборки приспособлений контролируют специальными оптическими приборами, проверяя горизонтальность, взаимную параллельность и перпендикулярность плит, соосность осей и отверстий узлов фиксации, расположенных под любым углом к горизонту. В комплект выпускаемых отечественной промышленностью оптических приборов, применяемых при контроле приспособлений, входят: прецизионный нивелир, автоколлиматор с отражающими зеркалом, теодолит, квадрант с зеркалом, центропризма, стойка с маркой и пр.

Нивелир представляет собой зрительную трубу, устанавливаемую при помощи точного горизонтального уровня и имеющую возможность вращаться вокруг вертикальной оси, сохраняя строго горизонтальное положение оптической и совмещенной с ней визирной осей трубы. Визирная ось трубы отмечена сеткой нитей, которая хорошо видна через окуляр в поле зрения. Оптическая система нивелира дает перевернутое изображение, что важно учитывать при проведении отсчетов.

Нивелир позволяет определять разность высот любых заданных точек путем измерения высоты каждой из них относительно горизонтальной плоскости, в которой находится визирная ось зрительной трубы нивелира. Высота заданной точки относительно визирной оси трубы измеряется с помощью приставляемой к этой точке вертикально какой-либо масштабной линейки и отсчетом видимого через трубу нивелира деления, совмещенного со средней горизонтальной линией сетки нитей.

Для проверки соосности трех и более отверстий нивелир предварительно устанавливают по общей оси двух крайних отверстий. После этого трубу нивелира закрепляют неподвижно и переставляют целевой знак в промежуточные отверстия, соосность которых проверяют. Если центры этих отверстий не смещены от установленной осевой линии, то видимый в нивелир крест нитей целевого знака, установленного в промежуточное отверстие, совместится с сеткой нитей нивелира. В комбинации с прибором, называемым «квадрантом с зеркалом», нивелир используют для проверки соосности отверстий фиксирующих элементов, когда их общая ось находится под углом к горизонту.

Автоколлиматор представляет собой оптическую трубу, в которой имеется сетка нитей, освещаемая низковольтной лампой (рисунок 5.19). Оптическая система автоколлиматора направляет лучи света лампы из трубы таким образом, что они выходят параллельным пучком.

Если на своем пути лучи встретят зеркало, расположенное под прямым углом к направлению пучка лучей, то, отразившись от зеркала, они вернутся в трубу автоколлиматор, а по тому же направлению. Это свойство автоколлиматора используют для проверки положения плит и других элементов приспособлений. Автоколлиматор устанавливают горизонтально по имеющемуся в нем точному уровню.

Теодолит представляет собой оптический прибор, используемый для угловых измерений. Он состоит из зрительной трубы, установленный на специальной подставке, позволяющей вращать трубу в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Положение трубы в обеих плоскостях определяется точным лимбами. Теодолитом проверяют положение фиксирующих узлов, оси которых должны находится в одной вертикальной плоскости.

При монтаже и контроле крупногабаритного сборочного приспособления применяют оптико-телевизионную установку (ОТУ) с комплектом целевых знаков. Установка позволяет контролировать с высокой точностью положение горизонтальных и вертикальных плоскостей, а также расположение фиксирующих и зажимных элементов.

Передающая камера установки 1 (рисунок 5.20) и нивелир 2 расположены на одном основании 3, позволяющем поднимать их на необходимую высоту и вращать вокруг общей вертикальной оси. Видеоприемное устройство 4 выполнено быстросъемным, поэтому в процессе работы его можно располагать отдельно от ОТУ в удобном для наблюдения месте.

Рисунок 5.19 - Схема проверки автоколлиматором вертикальности плиты сборочного приспособления:
1 — автоколлиматор; 2 — отражающее зеркало; 3 — верхняя балка приспособления; 4 — плита узла разъема собираемого агрегата; 5 — нижние балки приспособления

Рисунок 5.20 - Схема контроля установки плиты приспособления при помощи оптико-телевизионной установки: 1 — передающая камера; 2 — нивелир; 3 — основание; 4 — видеоприемное устройство

Описанными примерами далеко не исчерпываются встречающиеся на практике случаи применения точных оптических приборов для контроля сборочных приспособлений. В частности, оптические приборы можно использовать не только для контроля точности уже смонтированных приспособлений, но и для их монтажа.