Анализ методов увязки и обеспечения взаимозаменяемости в самолетостроении - Конструкция самолетов

Многие технологические процессы в самолетостроении основаны на необходимости задания, переноса и воспроизведения геометрической информации о формах и размерах деталей, узлов и агрегатов конструкции планера самолета. Весь комплекс этих процессов определяется понятием "формообразования изделия". При этом под формообразованием понимается не только собственно воспроизведение форм и размеров отдельных деталей и сборочных единиц, но и их взаимное расположение в пространстве с обеспечением заданных взаимосвязей, то есть задание структуры изделия.

В процессе формообразования изделия решаются две основные задачи: увязка геометрических параметров изделия и обеспечение взаимозаменяемости в процессе его производства и эксплуатации. Под увязкой понимается взаимное согласование форм и размеров элементов конструкции при заданных условиях их взаимного расположения и сопряжения. Обеспечение взаимозаменяемости подразумевает создание производственных условий воспроизведения форм и размеров элементов конструкции на всех этапах изготовления изделия при сохранении заданных условии их сопряжения между собой без выполнения подгоночных или доводочных работ.

В связи с этим определяющую роль в процессе формообразования играет принятый на данном предприятии метод задания, переноса и воспроизведения форм и размеров элементов конструкции планера самолета.

На сегодняшний день в практике самолетостроения существуют следующие методы формообразования изделия: чертежно-инструментальный; чертежно-шаблонный; чертежно-макетный; плазово - инструментальный; плазово - шаблонный; плазово - макетный; эталонно-инструментальный; эталонно-шаблонный; эталонно-макетный; программно-инструментальный; программно-шаблонный; программно-макетный.

При всем разнообразии методов их можно укрупненного подразделить на три основные группы: независимый метод, связанный метод и комбинированный - сочетающий возможности первых двух. Эволюция процессов формообразования в самолетостроении развивалась таким образом, что на заре авиастроения в России использовался независимый метод, принципиальная схема которого приведена на рисунке 1а. При независимом методе этапы переноса форм и размеров для образования конечных сопрягаемых размеров А и Б осуществляются независимо и параллельно, используя единый источник информации - чертеж и единый носитель информации - эталон метра и принятую систему задания допусков и посадок.

А) независимый метод; б) связанный метод; в) расчетно - плазовый метод; г) бесплазовый метод

Рисунок 1 - Эволюция методов формообразования в самолетостроении

Поле погрешности увязки размеров А и Б при независимой схеме запишется в виде:

, (1)

Где i, j - поля погрешности i-того и j-того этапов переноса размеров, 1<i<n; 1<j<m, где n и m - количество индивидуальных этапов переноса размеров А и Б соответственно; АБ - поле погрешностей увязки размеров А и Б.

Независимый метод позволит значительно сократить сроки и материальные издержки производства за счет использования универсальных средств изготовления и контроля и распараллеливания работ. Однако, при возрастании габаритных размеров, повышении сложности форм и структуры изделия погрешности переноса информации увеличивались, что при одновременном возрастании требований к точности воспроизведения форм и размеров изделия привело к необходимости выбора иного метода формообразования - связанного.

Схема увязки сопрягаемых размеров А и Б по связанному методу приведена на рисунке 1б. Сущность его состоит в том, что перенос информации о формах и размерах изделия производится непосредственным копированием от одного источника информации к другому, создавая таким образом связанные этапы переноса информации. При переносе информации существует Р общих для двух размеров этапов и q и r раздельных.

Поля производственных погрешностей одного из размеров и увязки двух размеров между собой могут быть описаны следующими уравнениями:

, (2)

, (3)

, (4)

Где А, Б - поля производственных погрешностей размеров А и Б соответственно;

АБ - поле производственной погрешности увязки размеров А и Б;

K, E, T - поля производственных погрешностей общего k и индивидуальных e и t этапов.

Как видно из этих уравнений, на точность увязки сопрягаемых размеров А и Б не влияет погрешность общих этапов переноса форм и размеров. Поэтому этапы, дающие большие погрешности переноса информации в каждой из индивидуальных ветвей, нужно перенести в общие для обоих размеров этапы.

Связанный метод формообразования реализован на предприятиях авиастроения в различных вариантах: плазово - шаблонный, плазово - макетный; эталонно - шаблонный и другие. Такой метод формообразования позволяет получить приемлемую точность воспроизведения форм и размеров изделия. Однако обладает рядом недостатков, среди которых можно отметить высокую материалоемкость, трудоемкость, стоимость и длительность цикла подготовки производства, что в условиях возрастающих требований к сокращению цикла производства изделия и ограниченных материальных и трудовых ресурсах становится существенным фактором снижения конкурентоспособности предприятия.

Развитие современных технических средств автоматизации производства и компьютерных технологий позволило вновь вернуться к использованию независимого метода формообразования, но на принципиально новом уровне (рисунок 1г). Сущность этого метода состоит в том, что первоисточником геометрической информации о формах и размерах изделия служит его полная твердотельная математическая модель. Создание математической модели изделия производится в процессе конструкторско-технологического проектирования изделия, что позволяет задачи объемной увязки элементов изделия осуществить непосредственно на стадии проектирования. Обеспечение взаимозаменяемости элементов изделия в условиях серийного производства производится на основе независимого переноса информации о форме и размерах изделия на всех этапах путем использования технических средств автоматизации и программных систем обработки информации. Такой метод носит название бесплазового метода увязки (БМУ) или метода автоматизированного формообразования (МАФО).

Реализация независимого метода автоматизированного формообразования в полном объеме позволит значительно повысить эффективность производства по сравнению со связанным методом.

Невозможность в полном объеме реализации независимого метода формообразования приводит к необходимости выбора эволюционного подхода к его внедрению на предприятии. Такой подход называют расчетно - плазовым методом. Сущность расчетно - плазового метода (РПМ) состоит в том, что на предприятии параллельно используются независимый и связанный методы формообразования с постепенным вытеснением связанного метода из производства (рисунок 1в).

На начальном этапе эволюции такого комбинированного метода создается математическая модель поверхности агрегата - аналог теоретического плаза. На его основе создается конструктивный плаз, но выполненный на машинном носителе - конструктивный плаз компьютерный (КПК). КПК на начальном этапе внедрения РПМ в полном объеме используются по традиционной технологии увязки и обеспечения взаимозаменяемости, то есть служит для плоской увязки конструктивных элементов агрегата планера самолета, изготовления основных и производственных шаблонов. Как известно, при плазово-шаблонном методе последовательная схема увязки и изготовления шаблонов требует значительных затрат времени на подготовку производства и высокой точности выполнения ручных операций. Эти недостатки можно устранить, если плазовое прочерчивание выполнить не ручным способом на металлических заготовках, а с помощью "плоских" систем компьютерного проектирования среднего или низкого уровня по правилам, характерным для ручного прочерчивания. В этом случае выполнение плазов в металле теряет всякий смысл, так как электронный плаз позволяет выполнить работы гораздо быстрее и точнее.

Контроль изготовленных шаблонов возможен с использованием координатно-измерительных машин (КИМ) на основе исходного файла шаблона.

Похожие статьи




Анализ методов увязки и обеспечения взаимозаменяемости в самолетостроении - Конструкция самолетов

Предыдущая | Следующая