Проектирование сборочных приспособлений

 
 

3.2 Выбор компоновочной схемы приспособления

      Компоновочная схема приспособления определяется формой и размерами изделия, принятыми  способами базирования входящих узлов и деталей, заданным в ТУ на проектирование положением изделия в стапеле, способом выема собранного изделия.

      Наиболее  полное представление о будущем  приспособлении дает технологический  процесс сборки, определяющий порядок закладки узлов и деталей, способы соединения деталей в процессе сборки, методы и средства контроля качества собираемого изделия.

      При разработке компоновочной схемы  вычерчивают контуры изделия в масштабе, принятом для проектирования приспособления. Фактически это технологический чертеж изделия, разработанный на основе его конструктивно-силовой схемы. На контурный чертеж объекта сборки наносят базовые оси, относительно которых координируют положение всех узлов проектируемого сборочного приспособления.

     В целях соблюдения принципа единства баз за базовые оси приспособления следует принимать оси агрегатов, оси симметрии, строительные горизонтали, оси лонжеронов, хорд и т.д., так как каждый агрегат в зависимости от геометрической формы и положения его в обшей схеме планера самолета может иметь несколько осей, в качестве базовой следует принимать ту, которая обеспечивает наиболее простое геометрическое построение сборочного приспособления.

     Основной  задачей компоновки сборочного приспособления является выбор состава, количества и расположения базовых элементов. Выбор производят на основе схемы базирования, принятой при разработке технологического процесса сборки.

     Стыковые  узлы, кронштейны, узлы навески и  другие подобные элементы базируют в  приспособлении по фиксаторам, выполненным  в виде контрузлов с фиксацией их по отверстиям стыковых болтов (ОСБ). Эти же отверстия принимают за базы при установке в приспособление лонжеронов, нервюр, шпангоутов и других узлов, несущих стыковые узлы и кронштейны. Количество такого вида точечных фиксаторов определяется в большинстве случаев количеством устанавливаемых узлов. При оформлении фланцевых стыков торцевые нервюры, шпангоуты, стыковые профили и фитинги базируют на стапельные плиты с фиксацией их болтами по ОСБ.

     Количество  и положение рубильников для установки в стапель нервюр, шпангоутов определяется расположением узлов поперечного набора собираемого агрегата. Выбирая положение и количество обводных рубильников и ложементов для базирования панелей, обшивок, обтекателей (сборка «от обшивки») следует стремиться к минимальному их количеству. Если на сборку подаются жесткие монолитные или сборочные панели, рубильники устанавливают не по всем сечениям нервюр или шпангоутов, а реже, что снижает трудоемкость изготовления сборочных приспособлений и улучшает доступ для выполнения работ. В местах переходов форм дистанции между рубильниками уменьшают.

     При сборке плоских узлов типа нервюр и шпангоутов количество базовых элементов в виде опор, упоров, бобышек принимают из условия плотного прилегания их при фиксации к установочным (сборочным) базам. Расстояние между опорами обычно колеблется в пределах 150-350 мм. При сборке длинномерных узлов (лонжеронов, балок, стенок) количество ложементов зависит от формы и жесткости устанавливаемых деталей.

     Положение фиксаторов КФО выбирается таким образом, чтобы оси отверстий располагались в координатной сетке 50 х 50 мм относительно базовых осей узлов и агрегатов. Фиксаторы не должны при этом «затенять» зоны выполнения сборочных работ и затруднять съем собранного изделия с приспособления. Количество фиксаторов КФО определяется обычно жесткостью базируемых элементов [10]. 
 

3.3 Описание конструкции сборочного приспособления

      Сборочное приспособление представляет собой  сложную пространственную конструкцию, состоящую из следующих элементов:

1. Колонны сварной конструкции с верхней и нижней плитой круглой формы.
2. Установочные (базирующие) элементы (мастер плита с рисками, кернеры).
3. Средства крепления и фиксации собираемых деталей в сборочном положении.

      Сборочное приспособление (стапель) трехколонного типа состоит из нормализованных элементов.

      Фиксаторы и прижимы присоединяются к плитам.

      На  верхней плите находятся домкраты для изменения расстояния между  плитами.

      На  верхней плите находятся рым  болты для осуществления выемки ее из стапеля, чтобы вынуть изделие после сборки, либо во время. 

     Конструкция стапеля имеет колонны (рис.5) сварной конструкции, которые состоят из блоков, на них монтируют общую массу сборочных элементов.

     

     Рис.5 Колонны стапеля 

     Блоки стоят на металлической плите, к ней крепятся «ножки», которые впоследствии заливаются бетоном в пол.

     В стапеле на кронштейнах (рис.6) установлена нижняя плита. Кронштейн крепится к плите на болтах. 
 

 

Рис.6 Кронштейн 

     Верхняя и нижняя плита состоят из балок (рис.7) сварной конструкции, полученных из швеллеров. Является силовой конструкцией, воспринимающей большую часть нагрузок. Работает конструкция на изгиб.

Рис.7 Конструкция плит 

      На  балках закрепляют стаканы с вилками. Стаканы приваривают и они  служат для установки вилок. Вилки  служат для установки и закрепления  стапельной плиты.

Рис.8  Стакан с вилкой 
 
 
 

     Средства крепления и фиксации

     Прижимы – элементы приспособления, с помощью которых собираемые детали закрепляют в сборочном положении.

     Прижим обшивки (рис.9). Фиксирует положение обшивки относительно фпангоутов. В конструкции используется откидной болт.

Рис.9 Прижим обшивки 

     Прижим фитингов (рис.10). Прижимает фитинги к внутренней стороне верхнего шпангоута и прижимает балку к обшивке. В конструкции присутствует откидной болт.

Рис.10 Прижим фитинга 

     Прижим стрингера (рис.11). Прижимает стрингер к обшивке и ограничивает его по высоте, с помощью поддержки в виде лапки. Фиксируется финтовым прижимом с крючковым болтом.

Рис.11 Прижим стрингера 

     Прижим шпангоута (рис.12). Прижимает и фиксирует шпангоуты на плитах. Используются винты для затяжки.

Рис.12 Прижим шпангоута 

4. Расчет  основных элементов  приспособления

     Фундаменты  служат для передачи веса стапелей и более равномерного распределения  давления на грунт.

     Приближённый  расчёт фундаментов производится следующим образом. Фундамент и грунт рассчитываются на статические вертикальные нагрузки и при конструировании стапеля, следует учесть, что возможные горизонтальные силы плохо воспринимаются обычными фундаментами, при наличии распорных сил в конструкции необходимо строить специальные фундаменты. Сплошной фундамент под всем стапелем обычно не строится, так как значительная часть его в промежутках между опорами не воспринимает нагрузок, передающихся на него через опоры. Поэтому положения фундаментов под опорами и ведется расчёт каждого фундамента в отдельности [9].

     Прежде  чем начать расчёт фундамента необходимо проверить его необходимость.

     Критерием является соотношение допустимого  давления на пол цеха или грунта и расчётного [2]:

qдопус пол  ≥ qрасч пол или qдопуст грунт ≥ qрасч грунт,

где qдопус пол — 1,5 ÷ 2,0 кг/см - удельное давление.

     Определение расчётного давления на пол:

Qрасч   =Qст +Qагр  +Qпр

где Qст   — вес элементов стапеля, приходящегося на данный фундамент, кг;

      Qагр — часть веса собранного агрегата, передающаяся на рассчитываемый фундамент, кг.;

      Qпр    — часть веса людей, находящихся на стапеле, вспомогательной оснаски и механизмов, закреплённых на стапеле и передающих свой вес фундаменту, кг.

Qрасч   =768 +50 +0 =818 кг

qрасч пол = Qрасч/Fопоры

где Fопоры – площадь опоры, см²

qрасч пол =818 /3600 =0,22 кг/см²≤ qдопус пол

     Следовательно, строить фундамент не нужно. 

Определение величины внешней  нагрузки

     Вес элементов расположенных на балке:

G1 =15 кг – стапельная плита

G2 =25 кг – стаканчики и вилочки

G3 =10 кг – крепеж

Gст =15 +25 +10 =50 кг

Вес собираемого изделия:

      Принимаем вес приходящийся на балку равным половине веса всего агрегата Gа =48 кг.

      Определяем  полную нагрузку на балку:

G = Gа+ Gст =50 +48 =98 кг.

     Определяем  интенсивность равновеликой равномерно распределенной нагрузки на балку:

g0 =G /l =98 /785 = 0,13 кг/см

где l – длинна балки, см;

     При замене сосредоточенных сил равномерно распределенной нагрузкой расчетный прогиб составляет лишь 37% [1]. Следовательно, чтобы компенсировать эту погрешность, нужно рассчитанную интенсивность равномерно распределенной наргузки увеличить в 1/37 раз. И приведенная интенсивность будет ровна:

     g =1 /0.37 ·g0 =1 /0.37 ·0,13 =0,35 кг/см 

Определение наибольшего прогиба балки

Для данного случая:

yизг =5/384 · (g · l / E · Yx)

где Е  – модуль упругости первого рода, Е=2·10^6 кг/см^4;

Yx – момент инерции сечения балки относительно оси Х, см^4;

Для данного  швеллера Yx’ = 11620 см^4

      Для принятого сечения (рис.12):

Yx= 2· Yx’+2 · a² · F

где а- расстояние от нейтральной оси сечения (оси  Х-Х) до края

а =100 см, а² =10000 см², F =200·1 =200 см²

      Таким образом общий момент инерции  сечения относительно оси (Х-Х) равен: