Технологическая характеристика процессов сборки

Содержание и объем сборочных работ

Сборочными и монтажными работами завершается изготовление самолета. Они охватывают сборку планера, монтаж оборудования и си­ловых установок, монтаж систем органов управления полетом и взлетно-посадочных средств, аэродромные работы по подготовке самолета к лет­ным испытаниям и сдаче его заказчику.

Рис. 134. Схема членения самолета:

1—конус; 2—обтекатель; 3—носовой отсек фюзеляжа — кабина летчика, рас­члененная на панели; 4—отъемная часть крыла (ОЧК): 5—средний отсек фю­зеляжа, расчлененный на панели; 6—хвостовой отсек фюзеляжа, расчлененный на панели; 7—киль, расчлененный на панели и узлы; 8—руль поворота; 9— руль глубины; 10—стабилизатор, расчлененный на панели и узлы; 11—закры­лок; 12—элерон; 13—подконсольное шасси; 14—кессонная часть ОЧК; 15—глав­ная нога шасси; 16—центроплан; 17—зализ центроплана; 18—передняя нога шасси

При проектировании самолета конструкция планера членится на сборочные единицы, законченные в конструктивном и технологическом отношении: агрегаты, отсеки, панели и узлы, что облегчает выполнение сборочных и монтажных работ. На рис. 134 показана схема членения самолета.

В соответствии с членением конструкции сборка самолета выполня­ется в несколько этапов. Первый этап, включающий сборку узлов и па­нелей из деталей, называется узловой сборкой. На втором этапе из узлов, панелей и деталей собирают отсеки и агрегаты — агрегатная сборка. Сборка самолета из агрегатов, выполняемая на третьем этапе, называ­ется окончательной или общей. Заключительным этапом сборки является предполетная аэродромная отработка всех систем самолета, включая го­рячее опробование двигательной установки.

Монтажные работы выполняются или на всех этапах или на этапах агрегатной и окончательной сборки в зависимости от того, как это ре­шено при проектировании самолета.

Сборочные и монтажные работы составляют 45—55% общей трудо­емкости, а производственный цикл их выполнения занимает 50—75% всего цикла изготовления самолета в зависимости от его типа и конст­рукции.

Сборочные и монтажные работы характеризуются большим объемом ручных и машинно-ручных операций (до 85% общего объема). До сих пор широко применяются ручные приемы по установке и фиксированию деталей в сборочных приспособлениях, по установке и монтажу обору­дования, по прокладке различного рода коммуникаций, пневмо- и элек­тродрели для сверления отверстий и пневмомолотки для расклепывания заклепок.

Советскими конструкторами и технологами за последнее время до­стигнут значительный прогресс в проектировании более технологичных конструкций, в механизации и автоматизации сборочно-клепальных и монтажных работ и совершенствовании процессов сборки. В конструк­циях самолетов все шире применяются крупногабаритные монолитные панели и узлы вместо многодетальных клепаных. Это позволяет снизить в отдельных случаях количество соединений на 70%, а трудоемкость — в несколько раз. Панелирование агрегатов клепаных и сварных конст­рукций дало возможность широко механизировать и автоматизировать сверлильно-зенковальные, сварочные, клепальные работы. Сверление от­верстий на сверлильно-зенковальных установках и прессовая клепка составляют примерно от 50% при сборке легких самолетов и до 70% для средних и тяжелых.

Создание тяжелых самолетов с крупногабаритными агрегатами по­требовало совершенствования существующих и разработки новых мето­дов сборки. Применение для базирования и фиксации деталей и узлов при сборке агрегатов системы специальных координатно-фиксирующих и сборочных отверстий позволило значительно упростить сборочные при­способления, снизить их стоимость и улучшить условия сборки.

Однако снижение затрат труда при выполнении сборочных и осо­бенно монтажных работ остается по-прежнему одной из основных задач самолетостроения.

Требования к точности обводов агрегатов и взаимному их положению

К точности выполнения в производстве обводов агрегатов самолета и их взаимного положения предъявляются высокие требования. Допуски на точность обводов согласно техническим условиям устанавливаются в зависимости от скорости полета, типа и размеров самолета, степени влия­ния данного агрегата на летные качества самолета.

В табл. 9 приведены средние допустимые отклонения обводов крыла, оперения и фюзеляжа самолета относительно теоретических об­водов. Наиболее жесткие требования предъявляются к точности обводов тех агрегатов, которые создают подъемную силу (крылу, оперению, эле­ронам). Кроме того, эти требования различны для отдельных зон агре­гата. Например, для зоны I крыла—от передней кромки до переднего лонжерона отклонение 𝛥 h₁ = ±0, 6 мм, для зоны II между передним и задним лонжеронами 𝛥 h₂ = 0, 8 мм и, наконец, для зоны III - от заднего лонжерона и до задней кромки 𝛥 h₃ = ± 1, 0 мм. То же самое относится и к фюзеляжу. Допуск на плавность контура агрегата (волнистость) в продольном сечении задаётся отношением

𝛥 С = С / l

где С – высота (глубина) волны, а l – длина волны.

Техническими условиями задаются, кроме того, величины допустимых смещений агрегатов и секций по стыковым поверхностям (величина «ступеньки»), по потоку, против потока и по направлению полёта (табл. 9, в) и размеры зазоров в местах стыков листов обшивок (табл. 9, г).

Взаимное положение частей самолёта задаётся нивелировочно-регулировочным чертежом (рис. 135) с помощью вертикальных и горизонтальных размеров между выбранными для этой цели базовыми плоскостями и базовыми (реперными) точками на агрегатах. В качестве плоскости для отсчета вертикальных размеров принята плоскость строительной горизонтали, а горизонтальные размеры и их отклонения задаются от плоскости симметрии. Места расположения реперных точек выбираются на наиболее жестких элементах конструкции – по лонжеронам и носкам крыла в местах усиленных нервюр, по усиленным шпангоутам, по стыковым узлам и т. п. Предельные отклонения закрылков, рулей, элеронов и триммеров от их нейтрального положения задаются в градусах или линейными величинами перемещений по вертикали и горизонтальных перемещений.

Таблица 9

Требования к точности обводов агрегатов самолета

Рис. 135. Нивелировочно-регулировочный чертеж истребителя

Рис. 135. Нивелировочно-регулировочный чертеж истребителя

Схемы сборочных процессов

В зависимости от степени членения конструкции планера на сбороч­ные единицы и степени дифференциации сборочных и монтажных работ сборочный процесс может выполняться по последовательной, па­раллельной и параллельно-последовательной схемам.

Рис. 136. Схемы сборочных процессов

Последовательная схема сборки (рис. 136, а) при­меняется для конструкции агре­гатов, не расчлененных на панели. При этом вначале непосредствен­но из узлов и деталей собирается конструкция агрегата, после чего в собранном агрегате или его от­секе выполняются монтажные работы. Соответственные части сбо­рочного цикла обозначаются через Ц_н.с и Ц_н.м, а трудоемкость — через Т_н.с, Т_н.м. Сборку и монтаж при этой схеме приходится выполнять в неудобных условиях, применение механизации крайне затруднено, количество одновре­менно занятых исполнителей ограничено. В результате при та­кой схеме сборки трудоемкость нерасчлененной конструкции аг­регатов Т_н оказывается наиболь­шей, а производственный цикл Ц_н — самым продолжительным из всех схем сборки.

Параллельная схема сборки (рис. 136, б) исполь­зуется для агрегатов, расчленен­ных на панели и узлы. Панели и узлы собираются независимо друг от друга — параллельно. Основной объем монтажных работ вынесен на панели, и они выполняются также параллельно на всех панелях. Соот­ветственно циклы работ и трудоемкости будут Ц_п.с и Ц_п.м , Т_п.с и Т_п.м. В стапеле общей сборки агрегата производится стыковка панелей и уз­лов, соединение монтажей, ранее выполненных на панелях, и монти­руется оборудование, которое нельзя было ранее установить. Работам, проведенным в агрегате или в отсеке, соответствуют цикл стыковки Ц_с и трудоемкость стыковки Т_с. Общий цикл сборки расчлененной конструк­ции Ц_р' при параллельной схеме сборки оказывается наиболее коротким, трудоемкость Т_р' наименьшей, а качество работ высоким. Это объяс­няется возможностью механизации и расширением фронта работ, а так­же удобными условиями труда сборщиков и монтажников.

Практика показывает, что при параллельной схеме сборочный цикл сокращается в 3—4 раза по сравнению с последовательной, а трудоем­кость сборочных и монтажных работ уменьшается в 2, 5—3 раза.

Параллельно - последовательная схема сборки (рис. 136, в) также соответствует сборке конструкции агрегатов, расчле­ненной на панели, которые собираются параллельно, после чего стыку­ются в агрегат. Монтажные работы при этом на панели не выносятся, а выполняются в собранном из панелей агрегате. Соответственные цик­лы работ и трудоемкости будут: Ц_п.с и Т_п.с , Ц_с и Т_с, Ц_н.м и Т_н.м. Таким образом, преимущества панелирования используются только для сбороч­ных работ. Общий цикл Ц" _р и трудоемкость Т" _р при параллельно-после­довательной схеме сборки занимают среднее место между последова­тельной и параллельной схемами.

Умело оперируя при проектировании конструкции и при разработке технологических процессов сборки и монтажа последовательностью их выполнения, можно значительно повлиять на продолжительность цикла и трудоемкость сборочных работ, а в конечном итоге и на себестоимость изделия.

Уровень и перспективы механизации и автоматизации сборочных процессов

Механизация и автоматизация сборочных и монтажных работ осу­ществляется значительно медленнее, чем процессов изготовления дета­лей. Механизированные процессы составляют примерно 12—15% общей трудоемкости сборочно-монтажных работ. Наиболее механизированы клепальные и сварочные процессы, как-то: образование отверстий на плоских узлах и панелях и панелях одинарной кривизны; одиночная и групповая прессовая клепка панелей одинарной и двойной кривизны и плоских узлов типа нервюр, шпангоутов, лонжеронов; сварка кольцевых и продольных швов при изготовлении баковых отсеков. Однако значи­тельный объем (до 35—40%) сверлильных и клепальных работ при сборке отсеков и агрегатов из панелей и узлов до сих пор выполняется пневмомолотками и дрелями.

Насколько снижается производительность труда сборщиков в этом случае, можно видеть из следующих данных. Если принять за 100% трудоемкость выполнения заклепочного соединения групповым сверлени­ем на станках и установках и групповой клепкой на прессах, то относи­тельная трудоемкость при одиночном сверлении и зенковании на станках и одиночной клепке на прессах составит 230%, а при сверлении и зенковании отверстий дрелями и клепке заклепок пневмомолотками — 340%.

Механизация монтажных работ в значительной степени отстает от механизации собственно сборочных работ. Им должно быть уделено особое внимание, так как они составляют от 25 до 40% всей трудоем­кости процессов сборки и монтажа в зависимости от типа самолета. Одним из видов механизации монтажных работ является вынесение воз­можно большего их объема на панельную сборку. Это особенно важно для агрегатов с небольшими размерами сечений. Как показали исследо­вания, даже при ручном выполнении монтажных работ панельная сборка повышает производительность в 3—4 раза для диаметров фюзеляжей 0, 5—2 жив несколько меньшем размере для фюзеляжей диаметром 3—4 м.

Конструктивно-технологическое членение самолета на агрегаты, панели и узлы

Современный опыт проектирования и производства самолетов пока­зывает, что правильное их членение на агрегаты, отсеки, панели и узлы обеспечивает:

а) разделение и специализацию труда при проектировании и в про­изводстве, что способствует сокращению сроков выпуска нового образца самолета и повышению его качества;

б) применение параллельных схем сборки, что укорачивает производственный цикл изготовления самолета;

в) использование механизации и автоматизации сборочных работ, что ведет к повышению производительности труда;

г) облегчение ремонта самолета.

При решении вопроса о членении самолета следует иметь в виду, что не всякому членению соответствуют все указанные преимущества. Например, показанное на рис. 137 членение предусматривает разде­ление агрегатов только на отсеки. Такое членение не дает должного эф­фекта, так как условия труда в отсеках мало отличаются от условий тру­да в агрегатах, а применение прессовой клепки в этом случае исключено. Только панелированные агрегаты дают возможность использовать все преимущества членения конструкций (см. рис. 134).

Рис. 137. Вариант членения самолета