Автоматизированное проектирование деталей крыла

ВВЕДЕНИЕ

Навсех этапахсоздания новыхизделий – отпроектированиядо изготовления,приходитсярешать разнообразныегеометрическиезадачи. В однихобластях этизадачи играютподчиненнуюроль, в других– функциональныекачества изделиярешающим образомзависят отвнешних формотдельных узлови взаимной ихкомпоновки.Особенно важнызадачи формообразованияв проектированииаэро- и гидродинамическихобводов агрегатовлетательныхаппаратов,рабочих колес,направляющихи отводящихканалов турбин.Здесь ни однаиз существенныхфизическихи технологическихзадач не можетбыть решенав отрыве разработкиформы.

От формыизделия зависитего эстетическоевосприятие,которое можетменяться подвоздействиемразличныхфакторов.Прагматическаяи эстетическаякомпонентывходят в геометриюразличныхизделий внеодинаковыхпропорциях.Иногда онидостигаютполного единства,например, всовершенныхобводах современноговоздушноголайнера илисверхзвуковогоистребителя,а иногда отдельныедетали конструкциймогут не обладатьэстетическимвоздействием,но выполнятьважные функции.

Созданиегеометрическихформ продолжаетсяи на этапе подготовкипроизводства,когда проектируетсяи изготовляетсяразличнаятехнологическаяоснастка, включающаяматериальныеносителигеометрическойинформации:шаблоны, эталоны,стапели…

Потребностисовременнойтехники необычайнорасширилидиапазон используемыхгеометрическихформ. В последниедесятилетияраспространенызадачи, связанныес автоматическойреализациейсамого процессаформообразованияна станках счисловым программнымуправлением(ЧПУ). Наиболеетрудоемкойиз этих задачявляется расчеттраекторииобработкисложной поверхностис учетом требуемойточности, геометриирежущего инструментаи кинематическихособенностейстанка.

Уженесколько летс развитиемвычислительнойтехники появиласьвозможностьрешать инженерно-геометрическиезадачи путемчисленногомоделирования.В памяти компьютерасоздаются нацифровой основегеометрическиеобъекты игеометрическиеотношения,адекватныереальным, арешение сводитьсяк численномуоперированиюс информационными,или, как принятоговорить,математическимимоделями.

Особенностьюсовременногоэтапа развитиятехники являетсякачественноновый подходк проектированиюи разработкеновых видовизделий, базирующийсяна принципеоптимизациипараметровизделия наэтапе предварительногопроектирования.Глубокий ивсестороннийанализ решений,принимаемыхна стадиипроектирования,позволяетсущественноснизить срокии затраты напроведениеиспытаний,доводку и внедрениеизделия в серийноепроизводство.Сокращениесроков разработкиновых образцови ускорениенаучно-техническогопрогрессаневозможныбез самогоширокого внедрениявычислительнойтехники в процесспроектирования.

1Развитиеавтоматизациитехнологическойподготовкипроизводстваи ее современноесостояние

Одним изосновных способовиспользованиявычислительнойтехники являетсяприменениесовершенныхсистем автоматизированногопроектирования(САПР) на базевсе более мощныхЭВМ, периферийнойтехники и широкоразвитогоматематическогои программногообеспечения.

В нашей странеэти системывпервые появилисьв начале 60-х годов.Первый периодхарактеризовалсясозданиемсистем, автоматизирующихтрадиционносложившиесяметоды и приемыв проектированиии на производстве.Например, вавиастроениив первую очередьавтоматизациякоснуласьвесьма трудоемких,но легко формализуемыхплазовых работ.Другим направлениемстало применениевычислительнойтехники и устройствмашинной графикидля изготовлениятехническойдокументации.Из нетрадиционныхработ этогопериода важноеместо занялаавтоматизациярасчета управляющихпрограмм дляоборудованияс ЧПУ. Подобныесистемы, с однойстороны, автоматизировалилишь отдельныезвенья производственногоцикла, а с другой,- как правило,были приспособленык условиямконкретногопроизводства.Это сужалообласть примененияразработоки ограничиваловозможностикооперациив их развитии.

В начале 70-хгодов сталаочевиднойнеобходимостьсозданияинтегрированныхсистем, обеспечивающихавтоматизациюпроектированияи технологическойподготовкипроизводства(ТПП) в единомцикле. При созданиитаких системподразумеваютсяопределенныеизменениятехнологиив направлениистандартизациитехническойинформациии усовершенствованияпроизводственныхпроцессов засчет примененияЭВМ и оборудованияс ЧПУ.

Науровне плазовыхработ автоматизация,реализуемаяв CAD/CAM/CAE¹–системах,на сегодняшнийдень достиглауровня, прикотором деталии узлы не простоувязываютсяв единую конструкцию,а, по существу,заново проектируются(т.е. восстанавливаютсяматематическиемодели в памятикомпьютера)в САПР по имеющимсяопытным чертежам.Затем уже созданныеэлектронныемодели служатосновой длясозданиятехнологическойоснастки и длясоставленияпрограмм обработкидля оборудованияс ЧПУ.

В даннойработе рассматриваютсявопросы автоматизацииТПП с использованиемCAD/CAM-систем(ниже приведеноописание используемыхсистем) на примереподготовкипроизводствадеталей и узловкрыла; особыйакцент поставленна верхнююпанель крыла,представляющуюсобой типовойэлемент конструкций,выполняемыхиз композиционныхматериалов.

2ОбзорСАПРи их краткоеописание

На всех этапахсоздания изделияпроисходитобработка втой или инойформе различнойгеометрическойинформации,относящейсяк этому изделию.При проектированииисходные данныеоб объектепреобразуютсяв геометрическиеобразы егоотдельныхагрегатов, исинтезируетсяобраз самогоизделия –математическаямодель объекта.Предварительнаяоценка проектногорешения и этапконструированиявключают комплексрасчетов длявыявленияхарактеристик(прочностных,гидродинамическихи т.п.) изделияи его элементов.Источникоминформациина этом этапе,а также приподготовкепроизводства,когда проектируетсяи изготавливаетсянеобходимаятехнологическаяоснастка, и,наконец, в процессеконтроляизготовленныхузлов и деталейявляетсяматематическаямодель объекта.Таким образом,все расчеты,выполняемыев процессесоздания объекта,базируютсяна геометрическойинформацииоб изделии,которая какбы объединяетвсе этапы указанногопроцесса. Этообстоятельствонаходит своеотражение вавтоматизированныхсистемахпроектированияи технологическойподготовкипроизводства.Основной компонентойэтих системявляется подсистемагеометрическогомоделирования.Такие системывключают такжеподсистемысоздания программтраекторийинструментадля оборудованияс ЧПУ.

В настоящеевремя в нашейстране наиболееширокое распространениеполучили системы«Cimatronit»,«Unigraphics»и «Астра».

«Астра» этоавтоматизированнаясистема геометрическихрасчетов, ееназначение– геометрическоеобеспечениепроцессовавтоматизированногопроектированияи ТПП изделий,имеющих сложныепространственныеобводы. К нимнепосредственноотносятсяобъекты авиастроительнойотрасли.

Система«Астра» универсальна,т.е. ее можноадаптироватьк различнымпредметнымобластям. Всвязи с этимпрограммноеобеспечениесистемы многоуровневое.Первый уровень– базовый – независит отконкретнойобласти применения.Он включаетсистемныеблоки, наборобслуживающихпрограмм, пакетстандартныхмодулей. Второйи третий уровни– проблемные– создаютсяв процессеадаптациисистемы к конкретнойпредметнойобласти. Второйуровень объединяютпрограммы,наиболее общиедля даннойобласти. К нимотносятсяпрограммныесредстваматематическогомоделированияобъектов этойобласти и программы,реализующиеоперации надними. Третийуровень обеспечиваетрешение задачпредметнойобласти в конкретныхусловияхконструкторскогобюро или предприятия.Этот уровеньнаиболее подверженизменению.

В настоящеевремя в авиационнойпромышленностисистема «Астра»не находитширокого примененияи используетсяв основном длярасчетов программдвижения инструмента,как постпроцессордля преобразованийобъемов информации,для расчетовмалок и т.п. Еезаменили болеемощные и развитыесистемы автоматизированногопроектированияи изготовления.

Следующуюсистему – систему«Unigraphics»- называютинтерактивнойсистемойавтоматизациипроектированияи изготовления.ПодсистемаCAD данного продуктапредназначенадля автоматизациипроектных,конструкторскихи чертежныхработ на современныхпромышленныхпредприятиях.ПодсистемаCAM обеспечиваетавтоматизированнуюподготовкууправляющихпрограмм дляоборудованияс ЧПУ на основематематическоймодели детали,созданной вподсистемеCAD. В дальнейшемнаряду с ЧПУбудет использоватьсяаббревиатураNC (NumericalControl),что дословнопереводитсякак «числовоеуправление».

СистемаUnigraphics имеет модульнуюструктуру.Каждый модульвыполняетопределенныефункции. Всефункциональныемодули вызываютсяиз управляющегомодуля, которыйназываетсяUnigraphics Gateway.Каждый пользовательUnigraphics обязательнодолжен иметьмодуль Gateway,тогда как всеостальныемодули являютсянеобязательнымии могут бытьподобраны дляудовлетворения индивидуальныхпотребностейпроизводства.

Unigraphics - это трехмернаясистема, котораяпозволяетидеальновоспроизвестипочти любуюгеометрическуюформу, оперируячислами с удвоеннойточностью.Комбинируяэти формы, можноспроектироватьизделие, выполнитьинженерныйанализ и выпуститьчертежи. Послезавершенияпроектированиямодуль Manufacturingпозволит Вамуказать геометриюдетали, задатьтехнологическиепараметры(например, диаметринструмента)и автоматическисформироватьтраекториюдвижения инструментав виде файлаCLSF (CutterLocationSourceFile),что дословнопереводитсякак «исходныйфайл положенияинструмента».Позднее этотфайл, используетсяв качествеисходных данныхдля расчетауправляющихпрограмм.

Геометрическоемоделированиев UNIGRAPHICSдает конструкторувозможностьбыстро выполнитькак концептуальныйпроект, так идетальноепроектирование.Используетсяподход, основанныйна типовыхэлементахформы, типовыхоперацияхэскизах, дающийвозможностьсоздать иинтерактивноредактироватьсложную твердотельнуюмодель. Твердотельноемоделированиедает конструкторуметод моделирования,который интуитивнолегче и понятнее,чем традиционноепроволочноеи поверхностноемоделирование.

Старые CADсистемы использовалиметоды проектированиякаркаса кривыхи поверхностей.Такая модельмогла редактироваться,но полностьютеряла информациюо взаимосвязигеометрическихэлементов,участвовавшихв построениитвердого тела.

Болеепоздние параметрическиесистемы ввелиметоды построениямодели,сохраняющиесоотношениямежду элементамигеометрии.Такая техникаоснована наявном введениигеометрическихограниченийи параметров,используемыхв процессепостроениямодели. Такойподход болееразумен, номожет такженатолкнутьсяна ограничения.Ограниченияне допускаюттакие измененияконструкции,которые не былизаранее спланированы.Параметрическаятехника основанана использованииэскизов и операцийих вытягиванияи не обладаетполным наборомметодов конструированияи редактирования.

Модульгеометрическогомоделированияв UNIGRAPHICSреализует новыйподход, сочетающийтрадиционноеи параметрическоемоделирование.Это дает пользователюсвободу в выбореметодов построенияв наилучшейстепени отражающихего потребности.Иногда вполнедостаточнокаркасноймодели и нетнеобходимостив более сложномтвердом теле.Однако одновременнов системеприсутствуетбогатый наборметодов параметрическогои традиционноготвердотельногомоделирования.Все вместе даетвозможностьбыстро создатьи легко управлятьреалистичнойтвердо тельноймоделью.

После того,как модельпостроена, онаможет бытьотредактированав технике управленияпараметрами,даже если в еепостроениии не использовалисьэскизы. Системаспособна наложитьна модельавтоматическиеограничения,однако такиеограниченияработают, какбы вторым планоми могут бытьлегко преодоленыпрямым редактированиеммодели. С помощьютакого подходаудается избежатьситуации, когдане пользовательуправляетсистемой, а онадиктует емусвои условия.Этотнедостатокприсущчистопараметрическимсистемаммоделирования.

«Cimatronit»- еще одна система,имеющая широкоераспространениена территорииРоссии, напредприятияхавиационной,автомобильнойпромышленности,энергетическогомашиностроения,а также литейно-штамповочныхпроизводствразличныхобластей.

«Cimatronit»- трехмернаяграфическаяCAD/CAM-система,позволяющаяпроводить любыегеометрическиепостроения:каркасные,поверхностные,твердотельные.Также системапозволяетпроводитьинженерныйанализ, подготавливатьтехническуюдокументациюи программыуправлениядля 2, 3, 4 и 5-ти координатногооборудованияс ЧПУ.

Системаотличаетсяудобным, легковосприимчивым,построенномна основе логическихвзаимосвязеймежду модулямии командами,интерфейсом.Это сказываетсяна быстротеобучения работыв данной системе.

1CAD– Computer-addedDesigner– автоматизированноепроектирование;

CAM– Computer-added Manufacturing – автоматизированноеизготовление;

CAE– Computer-addedEngineering– автоматизированноеконструирование(разработка).

3Описаниеконструкциикрыла

Крыло трапециевиднойформы в планевыполнено подвухлонжероннойсхеме с силовойобшивкой ипоперечнымнабором из 11нервюр. В конструкциюкрыла входитниша основнойстойки шасси,фара, элеронс сервокомпенсатороми закрылок.

Первый лонжеронкрыла в сечениипредставляетсобой двутавр,проходящийчерез левуюи правую консолисквозь фюзеляж.Полки лонжерона– многослойныеуглеорганопластиковыепанели, склеиваемыепод прямымуглом с сэндвичевойплоской стенкой,изготавливаемойиз двух многослойныхлицевых панелейшвеллерногосечения, междукоторыми –сотовый заполнитель– полимерсотопласт(ПСП) толщиной8мм. Второй лонжеронимеет швеллерноесечение, полученноесоответствующейвыклейкой слоевуглеорганопластика.Он также проходитот концевойнервюры №9 правойконсоли и, сквозьфюзеляж, доконцевой нервюрылевой консолии одновременнослужит заднейстенкой крылав районе элеронов(от нервюры №6до нервюры №9).

Нервюры крыламеханообрабатываемыеи листовыедетали, состоящиеиз лобика (всенервюры крыла),средней части(все нервюры)и задней части(нервюры №1, 2, 2а,3, 3а, 4 и 5).

Лобовые кромкикрыла (их две– от нервюры№1 до фары, расположенноймежду нервюрами№4 и 5, и от фарыдо нервюры №9),стенка, расположеннаяперед элерономи законцовкатакже многослойныеконструкциииз чередующихсяслоев стеклоткании углероднойленты.

Верхняя инижняя обшивкипредставленысэндвичевымипанелями, состоящимииз внутреннихи наружныхобшивок, окантовоки сотовогозаполнителя(ПСП толщиной8мм). В верхнейпанели имеетсядва окна подзаправочныегорловины(топливные бакирасположеныв крыле междунервюрами №2и 4, и между лобикоми первым лонжероном).В нижней панелиимеется окнопод нишу стойкишасси.

Зализытакже представляютсобой сэндвичевуюконструкциюс сотовымзаполнителем.

Для предохраненияот разлахмачиванияторцы многослойныхдеталей обрабатываютсяшпатлевкойЭП-0020. Креплениесопрягающихсядеталей междусобой осуществляетсяих склеиваниеми усилениемклеевых швовзаклепочнымишвами и, в отдельныхместах, соединениямитипа «болт –гайка» или«болт – анкернаягайка». Каркассобираетсяна клее ВК-27 изаклепочнымишвами, гермозона(зона топливныхбаков) обрабатываетсякистевым герметиком… Обшивки илобовики крыластавятся накаркас на клееВК-27. В гермозонеконструкцияизнутри такжепокрываетсякистевым герметиком.

В консоляхкрыла расположенопо два топливныхбака. Стенкамипервого топливногобака служатнервюры №2 и№3, лобик и первыйлонжерон. Стенкамивторого бака– нервюры №3 и№4, также лобики лонжерон №1.Все заклепочныешвы и болтовыесоединенияпокрываютсяодним – двумяслоями кистевогогерметика.

Креплениекрыла к фюзеляжуосуществленопри помощи двухсиловых кронштейнов,расположенныхна лонжеронах,и при помощисиловой стенки,расположенноймежду первойи второй нервюрами;также креплениеосуществляетсячерез зализы.

4Плазово-шаблонныйметод производства

Конструктивнымиособенностямидеталей летательныхаппаратовявляется ихбольшие габариты,малая жесткость,сложностьгеометрическихобводов. Начинаяс этапа предварительногопроектирования,проблема оптимизацииосновных параметровизделия, особеннов самолетостроении,неразрывносвязана с решениемзадач проектированияповерхностейсложных форм.При этом кповерхностямпредъявляютсяразличныетребования.Основнымитребованиямик внешнимповерхностямлетательногоаппарата являются:-

• обеспечениетребуемогопорядка гладкостиповерхностии заданныхлокальныхдифференциально-геометрическиххарактеристик(аэродинамическиеи технологическиетребования);

• обеспечениенеобходимыхобъемов, ограниченныхповерхностьюизделия, и размеров(площадей)поперечныхсечений (компоновочныеи конструктивныетребования).

Проектированиеэтих поверхностейпредставляетнемалые трудности,т.к. приходитьсярешать целыйряд оптимизационныхзадач по увязкезачастуювзаимопротиворечащихтребованийаэродинамики,размещенияоборудования,конструкциии технологии.

Вследствиеперечисленныхвыше особенностейв самолетостроенииприменяютспециальныеметоды и средствапроектированияповерхностейи обеспечениявзаимозаменяемостиагрегатов,отсеков, панелей,узлов и деталей.При этом ктехнологическимособенностямотносят точноевоспроизведениегеометрическихформ и размеровдеталей, иобеспечениевзаимозаменяемости(взаимозаменяемость– свойстводеталей, панелей,узлов и т.п. одногои того же типоразмеразаменять другдруга с сохранениемфункциональныхкачеств) присборке и ремонтныхработах.

Впервые тридесятилетияразвития авиациипроектированиеповерхностейосуществлялосьцеликом графическимиспособами сприменениемтак называемойплазовой увязкиобводов. В этомслучае теоретическиечертежи заменялиськаркасом сеченийво взаимноперпендикулярныхплоскостях,вычерченнымв натуральнуювеличину наметаллическихпанелях – плазах,и затем методомпоследовательныхприближенийобводы сеченийуточнялисьтаким образом,чтобы координатыточек в узлахпересеченийортогональныхсемейств каркасасовпадали сзаданной точностью.При этом рабочиечертежи деталейзаменялисьплоскими рабочимии контрольнымишаблонами итехнологическаяоснастка идетали изготовлялисьпо шаблонами контролировалисьими. Такой методполучил названиеплазово-шаблонного.Описанный вышеспособ проектированияи увязки поверхностейприменялсядля увязкитеоретическихобводов изделия,при этом создавалисьтеоретическиеплазы. Конструктивныеплазы составлялись,базируясь натеоретические,и содержалиуже не толькоинформациюнаружных поверхностейизделия, но иинформациюо формах и размерахвсех деталейагрегата, такжеконструктивныеплазы служилиисточникамидля изготовлениярабочих и контрольныхшаблонов.

Возросшиетребованияк точностивоспроизведенияобводов ипроизводительноститруда привелик возникновениюграфоаналитическихметодов ианалитическихметодов описанияобводов летательныхаппаратов.Наибольшеераспространениеполучил методкривых второгопорядка. Простотагеометрическихпостроенийи аналитическогоописания кривыхобеспечилаэтому методуширокое внедрение.Применениеграфоаналитическогометода заданиявнешних обводовоказало влияниена характертехнологическихпроцессовизготовленияплазово-шаблоннойоснастки. Во-первых,этот методпозволил отказатьсяот теоретическихплазов путемизготовленияшаблоновнепосредственнопо даннымтеоретическогочертежа. Во-вторых,благодаря этомуметоду открываютсяширокие возможностидля автоматизациии механизациитехнологическихпроцессовизготовления,как оснастки,так и самихдеталей поданным теоретическогочертежа, т.к.автоматическиестанки позволяютобрабатыватьконтуры покоординатамточек или уравнениямсечений. Однакопри всех своихпреимуществахметод кривыхвторого порядкаобладал исущественныминедостатками,что заставилоученых и инженеровискать другиеспособы и методыописания обводови поверхностейлетательныхаппаратов.

Дальнейшимсовершенствованиемплазово-шаблонногометода явилосьприменениемакетно-эталоннойоснастки. Примакетно-эталонномметоде по шаблонам,снятым с плаза,создается макетили эталонповерхностиагрегата. Спомощью эталонаповерхностиполучают обводырабочей и контрольнойоснастки, атакже монтируютсборочныеприспособления.По эталонуизготавливаютслепки, по которымвоспроизводятпуансоны иматрицы дляформовки деталейкаркаса и обшивок,а также изготавливаютконтрольныеприспособлениядля этих деталейи эталоны отдельныхдеталей. Поэталону поверхности агрегатаизготавливаютконтрэталон,по которомусоздают эталоныотдельныхузлов, входящихв агрегат, и поним - приспособлениядля сборкиузлов. По контрэталонусоздают разъемныймонтажныйэталон агрегатаи по нему, в своюочередь, изготавливаютмонтажныеэталоны панелей,а затем и приспособлениядля сборкипанелей. Формированиеконтура агрегатаосуществляетсярубильниками,установленнымипо эталонуповерхности.Монтажно-эталонныйметод получилширокое распространениепри производствесамолетовлегкого типа,т.к. небольшиегабариты агрегатовсамолета позволяютизготовлятьудобные впроизводствеэталоны иконтрэталоныповерхностей,а также монтажныеэталоны.

Развитиевычислительнойтехники, математическогои программногообеспечения,создание средствавтоматизацииввода и выводаграфическойинформациипозволили, ксегодняшнемудню, полностьюотказатьсяот конструктивныхи технологическихплазов, а такжеот шаблоновосновной группы(шаблоныконтрольно-контурные(ШКК) и отпечаткиконтрольные(ОК)). Первоисточникомдля производстварабочих шаблоновтеперь служитматематическаямодель детали,созданная впамяти компьютера.Изготовлениешаблонов,технологическойоснастки, эталоновповерхностей,а также деталейосуществляетсяна станках сЧПУ, контрольшаблонов – поразмерам снятымс ЭВМ, а контрольоснастки и, вслучае сложныхконтуров,механообрабатываемыхдеталей – пошаблонам, например,формовочнаяоснасткаконтролируетсяпо шаблонамКШКС (контрольныйшаблон контурасечения). В ближайшембудущем развитиетехнологическихпроцессовпроизводстваоснастки ишаблонов, ивнедренияконтрольно-измерительныхмашин позволиттакже отказатьсяот ряда производственныхшаблонов, подобныйопыт уже имеетсяу Комсомольск-на-АмуреАвиационногоПроизводственногоОбъединения(КНААПО), гдебыло организованополностьюбесшаблонноепроизводствофонаря кабиныпилотов самолетаСу-27. К тому же,подобная технологияподготовкипроизводствауже сегодняпозволяет внекоторыхслучаях уходитьот объемногоплаза за счетматематическогомоделированиятрубопроводов,этот опыт имеетНовосибирскоеАвиационноеПроизводственноеОбъединение(НАПО) при запускев серийноепроизводствоконтейнеровс оборудованием.Все это ведетк снижениюсроков и затратна подготовкупроизводства.

5Автоматизированноепроектированиедеталейкрыла

В настоящемразделе проектарассматриваетсяавтоматизированноепроектированиедеталей и узловс целью увязкиконструкциии подготовкиинформациидля изготовленияшаблонов,технологическойоснастки исамих деталей.Данная, ужеразвитая, технологияувязки основанана самом широкомприменениивычислительнойтехники сиспользованиемрассмотренныхпрограммныхпродуктов«Cimatronit»,«Unigraphics»и «Астра». Причеммоделированиедеталей, созданиесборочныхпроектов проводитьсяв системе«Unigraphics».«Cimatronit»служит дляпроектированияшаблонов ужесозданныхмоделей и расчетатраекторийдвижения инструментаобработки иразметки шаблонов.Моделированиешаблонов именнов системе «Cimatronit»связано с тем,что он имеетряд дополнительныхфункций¹,позволяющихрассчитыватьлюбые малки,разворачиватьпрактическилюбые по кривизнеповерхностии т.п. А система«Астра» необходимадля преобразованияпрограмм траекторий,созданных в«Cimatronit»,в программы«понятные»станкам с ЧПУ.Это обусловленотем, что «Астра»имеет прямойинтерфейс стакими станками.

Конструктивнаяувязка заключаетсяв графическомпостроениидеталей, входящихв какой-либоузел (как этобыло на плазахи ШКК или в двумерныхграфическихкомпьютерныхсистемах). Этотспособ увязкиосуществлялсяв плоских сечениях,в которых почертежамвосстанавливалисьпроекции контуровдеталей. Хотяэтот способбыл хорошоотработан, ноон был достаточнопроизводителенлишь при увязкеплоских конструктивныхэлементов(шпангоуты,нервюры, различныедиафрагмы) ик тому же обладалрядом существенныхнедостатков:

• такойспособ непредоставлялвозможностиобзора общегообъема узла,т.е. чтобы проверитьконструкциюцеликом («совсех сторон»)необходимобыло строитьнесколькосечений узла,в каждом изкоторых прорисовыватьвсе детали;это отнималоогромное количествовремени, а вслучае проведениякаких-либоконструктивныхизмененийзаново приходилосьпрорабатыватькаждое сечение;

• способ практическине был пригодендля проведенияувязки узлов,имеющих сложныевнешние обводыи небольшоеколичестволибо отсутствиеплоских осей.

Эти качествасыграли ключевуюроль в переходена трехмерныеграфическиесистемы, предоставляющиеэффективныеспособы увязкикриволинейныхпространственныхконструкций.Кроме того,такие системы,как правило,снабжены пакетами,позволяющимисоставлятьуправляющиепрограммыизготовлениясмоделированныхповерхностейна оборудованиис ЧПУ.

В настоящейработе рассматриваемыйагрегат (крыло)был полностьюсмоделированв системе«Unigraphics».

5.1Анализконструкциикрыла и используемыхматериалов,необходимыйдля производствашаблонов иоснастки

Необходимостьпроведенияпредварительногоанализа конструкциикрыла и используемыхматериаловобусловленатем, что напроизводствеувязка конструкциикрыла (иликакого-либодругого агрегата)начинаетсядо того, каквыпускаютсярабочие технологическиепроцессы наизготовлениетой или инойдетали илиузла. Это связанос выпускомсерийных чертежей,по которымбудут работатьвсе отделы ислужбы предприятия.А серийныечертежи этоте же опытныечертежи, но свнесеннымиизменениями,которые возникаютв результатепроведенияконструктивнойувязки. Безчертежейцехи-изготовителине могут знать,что им делатьи, тем более,какие шаблоныи их комплектызаказыватьу плазовогоцеха.

Припостроенииматематическихмоделей поверхностей(ММП) деталейвыполняемыхиз металловне возникаетпротиворечивыхситуаций, т.е.ММП деталиможно создатьоднозначнымобразом и приизготовлениишаблонов иоснастки невозникает никаких вопросов.А при проектированииММП деталейвыполненныхиз композиционныхматериаловвозможно двапути: моделироватьдеталь, создаваямодель каждогослоя, друг задругом, и моделироватьдеталь как одноцелое. Во второмслучае информационнаямодель деталибудет обладатьдостаточнойнаглядностьюи значительной,по сравнениюс первым случаем,легковесностью(т.е. не будеттребоватьвыделениябольших ресурсовЭВМ). А в первомслучае модельбудет содержатьв себе достаточнобольшие объемыинформации,что, несомненно,сказываетсяна производительностикомпьютеране в лучшуюсторону, однаков случае заказовна схему раскрояили шаблоновразвертки слоевдругими цехамине возникнетпроблем, чегоне скажешь провторой случай.По этому приходитьсяанализироватьчертежи деталей,прежде чембраться за ихвосстановлениев электронномвиде.

Подобныйанализ чертежейкрыла показал,что наружнуюобшивку верхнейпанели¹и одну из внутренних,например, следуетвыполнять,моделируякаждый слой.Этот выводпродиктовансложными контурамиобрезов слоев,что может повлечьза собой заказсхемы раскрояслоев. А модельвторой из внутреннихобшивок верхнейпанели (междуобшивкамисотовый заполнитель)и лобиков²крыла можновыполнятьединым телом,без прорисовкикаждого слояв отдельности,экономя темсамым ресурсымашины. Такойметод моделированияназываетсясмешанным: однидетали полностьюповторяютреальные(моделированиекаждого слоя),другие – лишьвнешнимиповерхностями(моделированиеединого тела).

Ещеодним этапомпредварительногоанализа являетсяпоиск ответана вопрос: «Счего начать?».Дело в том, что,не имея готовыхмоделей обшивок,как в нашемслучае, и лонжеронов,нельзя смоделироватьнервюры, потомучто контурынервюр сопряженныес поверхностямиобшивок, заданыв чертежахнервюр с базойна поверхностиобшивок. К томуже, моделируянервюры, полезноиметь готовые,не только обшивки,но и лонжероны,чтобы сразу,на этапе созданиямодели, увязыватьнервюры с другимидеталями. А непеределывать,в случае неточныхчертежей, созданнуюмодель послестыковки сдругими сопряженнымидеталями.

5.2Проектированиедеталей

Для проектированиядеталей крылаопорной информациейслужит теоретическаяинформация¹крыла. Теоретическаяинформациявключает: -

• математическиемодели поверхностейтеоретических(аэродинамических)обводов крыла;

• самолетныебазовые плоскости(ПСС, СГФ, плоскостьдистанции «0»²);

• крыльевыебазовые плоскости(плоскостьхорд крыла,плоскостьсимметриикрыла, как правило,совпадает ссамолетной);

• конструктивно-силоваяразбивка крыла(плоскостинервюр, лонжеронов;оси фар, качалокуправления,вращения элеронов,закрылков ит.п.).

Подробнопроцесс моделированияв системе«Unigraphics»рассмотримна примеренаружной обшивкиверхней панеликрыла (сборочныйчертеж ДП1301.02.07.10.10.00 СБ и результатпостроения– аксонометрическаяпроекция деталиДП 1301.02.07.10.10).

Обшивкасклеиваетсяиз 19 чередующихсяслоев тканиСВМ, углероднойленты ЭЛУР-0,08ПАи ткани УТ-900-2,5А.Первые 7 слоевобразуют самуобшивку, остальные– усилениявдоль лонжерона№2, и по кромкамобшивки. Толщинаобшивки рассчитанаиз условиятолщины монослояматериала,которые заданныв технологическихтребованияхна чертежах:

• для тканиСВМ - ;

• для углероднойленты ЭЛУР-0,08ПА- ;

• для тканиУТ-900-2,5А - .

Обшивка имеетподсечки попередней кромкепод лобикикрыла, по концевойкромке подзаконцовкукрыла, по корневойкромке подзализ, а такжедве подсечкиглубиной 5ммвокруг оконпод заправочныегорловины.Первый слой,выполненныйиз ткани СВМ,образуетаэродинамическуюповерхность.Второй и шестойслои (ЭЛУР-0,08ПА)– усиление,простирающеесяпо всей ширинеобшивки, откорневогообреза обшивки(корневой обрезобразует линияпересечениятеоретическихповерхностейкрыла и зализа)до оси нервюры№5 (заходит заось на 20мм). Третийи пятый слои(ЭЛУР-0,08ПА) – усиленияобшивки по осямнервюр. Четвертыйслой (ЭЛУР-0,08ПА)– усиление вобласти топливныхбаков, проходитмежду лобовойкромкой обшивкии заходит заось лонжерона№1 на 45мм – поширине, и откорневогообреза до осинервюры №4 (заходитза ось на 40мм)– в продольномнаправлении.Седьмой слой(ткань СВМ)обкладываетвсе слои совторого пошестой и имеетобрезы такиеже, как у первогослоя. Слои с8-го по 19-й образуют,как уже былосказано, усиленияобшивки покромкам и вдольлонжерона №2.

Построениематематическоймодели обшивкисводиться кмоделированиюее слоев. Методикасоздания многослойныхконструкцийв памяти компьютерасхожа с технологиейизготовлениятаких конструкций,т.е. каждыйпоследующийслой нельзянаклеить (илисмоделировать)если отсутствуютпредыдущиеслои. Общаясхема моделированияпредставленана рис. 5.1. в видеблок-схемы. Попредставленнойсхеме моделировалисьвсе обшивкикрыла.

Созданиематематическоймодели наружнойобшивки верхнейпанели можнопредставитьв виде следующейпоследовательностиэтапов моделирования.

1. Моделированиебазовой поверхности,это наружнаяповерхностьобшивки, являющаясярабочей поверхностьюоснастки. Отэтой поверхностивосстанавливаютсявсе слои одинза другим.

   1. Определимконтуры обрезовобшивки и контурыначала подсечекпри помощикоманд Intersectioncurve¹,Section²и Offsetonface³,принадлежащихмодулю Curve.

   2. Строим поверхностинормальныетеоретическойповерхностикрыла и проходящиечерез кривыесозданные напредыдущемшаге, для этогоиспользуемкоманды модуляFreeFormFeature.

   3. Строимэквидистантныеповерхностиподсечек командойOffsetsheetbody⁴модуля FreeFormFeature.

   4. Обрезкуосновнойповерхностии поверхностейподсечек согласночертежу поповерхностямсозданным впункте 1.2. осуществляемкомандой Trimbody⁵модуля FeatureOperation.

   5. Строем поверхностиперехода сосновнойповерхностик поверхностиподсечки командойRuled⁶модуляFreeFormFeature.

   6. Обрезку всехсозданныхповерхностей(кроме поверхностейсозданных впункте 1.2.) друго друга выполняем,вновь используякоманду Trimbody.

   7. «Сшивание»всех поверхностейв одну осуществимкомандой Sew⁷модуляFeatureOperation.Таким образом,заканчиваямоделированиебазовой поверхности.

2. Моделированиепервого слояобшивки осуществляетсякомандой Thickensheet¹модуля FormFeatureот базовойповерхностис заданиемпервой эквидистанты,равной 0, и сзаданием второй,– равной ².

3. Второй слойобшивки получаетсяв результатеследующихдействий:

   1. Через линию,полученнуюкомандой Offsetonfaceот линии пересеченияплоскостинервюры №5 стеоретическойповерхностьюкрыла, строимнормальнуюк теоретическойповерхность.

   2. Используякоманду Thickensheet,строим теловторого слояс заданиемпервой эквидистанты,равной и второй - .

   3. Полученноетело¹обрезаемповерхностьюполученнойв пункте 3.1. командойTrimbody,тем самым,заканчиваеммоделированиевторого слоя.

4. Третийслой обшивкипредставляетсобой 11 полосматериала,расположенныхвдоль нервюр.

   1. Строим линии,образующиеобрезы полосслоя командойOffsetonfaceот кривыхпересеченияплоскостейнервюр и теоретическойповерхности.

   2. Строим ктеории крылачерез каждуюиз полученныхлиний нормальныеповерхностик теоретическойповерхностикрыла.

   3. Вновь используякоманду Thickensheet,строим 11 телс заданиемпервой и второйэквидистант,равными и ,соответственно.

   4. Обрезаемполученныетела поверхностями(команда Trimbody),полученнымив пункте 4.2. так,чтобы получить11 полос вдолькаждой нервюры.

5. Моделированиечетвертогослоя обшивки.

   1. Выделяемвнутренниеповерхностиранее смоделированныхслоев (2 и 3) командойExtractGeometryмодуля FormFeature.

   2. Объединяемполученныеповерхностикомандой Sew.Таким образом,получаем базовуюповерхностьдля моделированияслоя 4.

   3. Строим нормальнуюк теоретическойповерхностиповерхностьчерез кривую,образованнуюкомандой Offsetonfaceот кривойпересечениятеории и плоскостилонжерона №1.

   4. Вновь используякоманду Thickensheetс заданиемпервой и второйэквидистант,равными 0 и ,соответственно,моделируемтело четвертогослоя.

   5. Полученноетело обрезаемповерхностью(команда Trimbody)из пункта 5.2. иодной из поверхностейсозданных впроцессе созданиямодели третьегослоя согласночертежу.

6. Моделированиепятого слояобшивки. Пятыйслой являетсяусиливающимслоем, как итретий, и представляетсобой полосыткани вдольнервюр №2, 2а, 3,3а, 4 и 6.

   1. Используякоманду ExtractGeometry,выделяем внутренниеповерхностислоев 1, 2, 3 и 4 иобъединяем(сшиваем) этиповерхности,тем самым получаембазовую поверхностьпятого слоя.

   2. От полученнойповерхностикомандой ThickenSheetстроим6 тел.

   3. Обрезав этитела поверхностямииз пункта 4.2.(команда Trimbody),получим полосыматериалавдоль нервюр№2, 2а, 3, 3а, 4 и 6.

7. Моделированиешестого слояобшивки.

   1. Вновь командойExtractGeometryвыделяем внутренниеповерхностиранее созданныхслоев (2 – 5) и сшиваемих командойSew.

   2. От полученнойповерхностистроим телошестого слоя(команда Thickensheet).

   3. Созданноетело обрезаемповерхностью,полученнойв пункте 3.1.

8. Моделированиеседьмого слояобшивки.

   1. КомандойExtractGeometryвыделяем внутренниеповерхностислоев 1, 2, 3, 5 и 6 икомандой Sewсшиваем их.

   2. Строим телоседьмого слояот поверхности,созданной впредыдущемпункте, используякоманду ThickenSheet.

Седьмой слой– последнийслой обшивки.Остальные слоиобшивки являются,как уже былоотмечено,усиливающими.Внутренняяповерхностьседьмого слояявляется базовойповерхностьюдля моделированияостальныхслоев. Методикумоделированияоставшихсяслоев можнокоротко описатьследующейпоследовательностьюдействий.

1. Кривыми натеоретическойповерхностиразмечаемконтур обрезовслоев при помощикоманд Intersectioncurve,Sectionи Offsetonface.

2. Через полученныелинии строимнормальныеповерхностик теории.

3. От базовойповерхностикомандой Thickensheetстроим восьмойслой с заданиемпервой эквидистанты,равной 0, и второй- .А при помощикоманды Trimbodyобрезаем теловосьмого слояповерхностями,образованнымина предыдущемшаге.

4. Девятый слойтак же строитьсякомандой Thickensheetс заданиемпервой эквидистанты,равной ,и второй - .И обрезку девятогослоя осуществляемпо поверхностямиз пункта 2.

…

14. Девятнадцатыйпоследний слойобразуетсязаданием эквидистант,равными и ,и его обрезкаосуществляетсятеми же поверхностямииз пункта 2.

Созданиематематическоймодели какой-либодетали способствуетотличнойпроверке еечертежа за счеттого, что присоздании моделипроверяетсявся информация,отраженнаяна чертеже ив спецификации.Например, безкакого-либоразмера невозможно создатьмодель и, темболее, изготовитьдеталь.

5.3Трехмернаяувязка конструкции

Обычно моделированиедеталей имеющихразные номеравыполняетсяв разных файлахс именами,соответствующиминомеру детали,и впоследствиимодели деталейсобираютсяв единую конструкциюузла (агрегата)в файле сборки.Такую возможность– возможностьсоздания сборочныхпроектовпредоставляетсистема «Unigraphics».

Сборочныйпроект электронныйаналог сборочногочертежа в трехмерномвиртуальномизмерении. Дляудобства, сборкиименуютсяномером сборочногочертежа и иерархиясборочныхединиц и деталей,входящих вчертеж повторяетсяв сборочномпроекте.

На этапепроектированиядеталей конструкторможет выяснитьнеточностичертежей, такиекак отсутствиекаких-либоразмеров, неточностьграфики, несоответствиезазоров в случае,где явно просматриваетсяразмерная цепь.Но основнаяпроверка конструкциипроводитьсяименно в сборочныхпроектах илипросто сборках,т.к. именно здесьлегко проверитьзазоры, «перехлесты»тел деталей(когда однотело врезаетсяв другое, например)и т.п., к тому жесистема предоставляетопределенныйнабор функцийдля этого. Следуетдобавить, чтосистема позволяетредактироватьмодели деталейнепосредственнов сборке и, болеетого, можносоздавать новыемодели сразув сборке.

Вслучае с верхнейпанелью удобносоздать еесборочныйпроект по окончаниимоделированиявсех слоевнаружной ивнутреннейобшивки. Амоделированиесотового заполнителяи окантовокосуществлятьуже в сборочномпроекте, создавв нем новуючасть¹.Такой подходобъясняетсятем, что рельефныевнутренниеповерхностинаружной ивнутреннейобшивки необходимы,как основа длясоздания моделисотового заполнителяпанели.

6Изготовлениешаблонов иоснастки

Высоки требованияк выполнениювнешних контуровсовременныхсамолетов ик обеспечениювзаимозаменяемостиего агрегатов,узлов и деталейприводят кнеобходимостисоздания большогоколичестваобъемной оснастки,применяемойзаготовительнымицехами и цехамисборочнойоснастки:пространственныемакеты агрегатов,макеты сечений,обтяжные пуансоны,болванки, формблоки,оправки, контрольныеприспособленияи др.

Взаимосвязьшаблонов иобъемной оснасткии их применениепри изготовлениизаготовительнойи сборочнойоснастки лучшевсего проследитьпо схеме увязкиплазово-шаблонной,заготовительнойи сборочнойоснастки приведеннойна рис.6.1.

6.1Изготовлениешаблонов

Шаблоныпредставляютсобой копииконтуров иразвертоксамолетныхдеталей. Ониобычно выполняютсяиз тонкой листовойстали и служатдля изготовленияи контролятехнологическойоснастки идеталей самолета.Шаблонаминазываютсяжесткие носителиформы и размеров,обеспечивающиевзаимозаменяемостьдеталей, узлови агрегатовсамолета приих изготовлении.

Плазово-шаблонныйметод производствавносит своиособенностив техническийконтроль деталейи узлов самолета.Здесь в отличиеот общегомашиностроенияточность деталейи узлов оцениваетсяпутем их сопоставленияс соответствующейплазово-шаблоннойоснасткой.

Основнымихарактеристикамишаблона являются:контур, координатныеи конструктивныеоси, установочныелинии, отверстияи нанесеннаяна шаблон техническаяинформация.

В зависимостиот назначенияшаблоны подразделяютна три основныегруппы:

• Основныешаблоны применяютсядля изготовления,технологическойувязки и контроляпроизводственныхшаблонов. Этишаблоны являютсяпервоисточникамиконтуров итехническойинформациии в производственныецехи заводане выдаются.

• Производственныешаблоны применяютсядля изготовленияи контролязаготовительно-штамповочнойи стапельно-сборочнойоснастки, атакже деталейсамолета. Этишаблоны хранятсяв производственныхцехах завода.

• Эталонные(контрольные)шаблоны применяютсяв исключительныхслучаях, например,при изготовлениишаблона обрезкиконтура и кондукторадля сверленияотверстийсложной конфигурации,а также приизготовлениина смежныхзаводах самолетныхгорячештампованных,литых и механообрабатываемыхдеталей. В этомслучае эталонныйкомплект шаблоновпересылаютзаводу-изготовителюдеталей.

6.1.1Номенклатурашаблонов

Номенклатураосновных ипроизводственныхшаблонов неявляется неизменнойи в зависимостиот техническихусловий наизготовлениеизделия иоснащенностипредприятияоборудованиемможет изменяться.

Установившейсяноменклатурыдля эталонныхшаблонов несуществует,и в зависимостиот требованийими могут бытьлюбые шаблоны.

Типоваяноменклатурашаблонов, состоящаяиз двух наименованийосновных идесяти производственных,приведена втаблице 6.1.

Независимоот программывыпуска самолетовна данном заводевсе шаблоныизготавливаюттолько в одномэкземплярев так называемомрабочем комплекте.Это позволяетизбежать ошибокпри измененииконструкциидеталей самолетаи при внесениисоответствующихизменений ввыпущенныеранее шаблоны.

Таблица6.1.

Номенклатураприменяемыхшаблонов

6.1.2Комплектностьшаблонов

Для обеспечениягеометрическойи технологическойувязки всехдеталей, входящихв узел, шаблоныизготовляюткомплектами.

Увязка шаблоновнеобходимадля достижениявзаимозаменяемостидеталей, узлови агрегатови обеспечиваетсяпри изготовлениишаблонов впределахустановленныхдопусков.

При изготовлениии контролекомплекташаблонов увязкупроизводятпо контурам,координатными конструктивнымосям, установочнымлиниям, отверстиям,сериям выпускашаблонов.

Комплектышаблонов подразделяютследующимобразом:

• детальныйкомплект шаблонов;

• узловойкомплект шаблонов;

• комплектшаблоновприспособленийШП (на стапель);

• комплектшаблонов контурасечений ШКС(на макет поверхностиили болванку).

Детальныйкомплект шаблонов– группашаблонов, необходимыхдля изготовлениякакой-либодетали. Этишаблоны связанымежду собойгеометриейдетали и технологическимпроцессом ееизготовления.

Номенклатурашаблонов, входящихв детальныйкомплект, зависитот конфигурациидетали и приведенав таблице 6.2.

Таблица6.2.

Детальныекомплектышаблонов

Вузловойкомплект шаблоноввходятшаблоны, необходимыедля выполнениявсех деталей,входящих вданный узел.Узловой комплектобъединяетнесколькодетальныхкомплектовшаблонов.

Комплектышаблонов ШКСи ШП состоятиз группы шаблоновШКС, необходимыхдля изготовления(контроля), например,выклеечнойформы под выклейкуобшивки. Илигруппы шаблоновШП, необходимыхдля изготовлениясборочныхприспособлений,например, длясборки нервюркрыла.

В настоящеевремя комплектыШКС и ШП изготавливаютна фрезерныхстанках с ЧПУпо программам,подготовленнымCAD/CAM-системахпо моделямдеталей.

6.1.3Технологическийпроцесс изготовленияшаблонов

Технологическийпроцесс изготовленияшаблонов включаетв себя следующиеосновные операции:

• Раскройзаготовки;

• Разметкаконтура и осей;

• Вырезаниепо контуру;

• Опиливаниепо контуру;

• Разметкаотверстий;

• Сверлениеотверстий;

• Нанесениеинформациии маркировки;

• Контрольшаблона;

• Окраска.

В настоящеевремя первыетри операции,а также операцииразметки исверленияотверстий (заисключениембазовых – онисверлятся дообработкишаблона, т.к.они необходимыдля фиксациизаготовки настоле станка)осуществляютсяна фрезерныхстанках с ЧПУ.

Вшаблонах сверляткомплекстехнологическихотверстий,необходимыхдля изготовлениязаготовительнойи сборочнойоснастки, деталейсамолетов, атакже для сборкиих в узлы и агрегаты.

Номенклатура,обозначенияи назначениетехнологическихотверстий,выполняемыхв шаблонах,приведены втаблице 6.3.

Таблица6.3

Отверстияна шаблонах

Как уже былоотмечено,изготовлениешаблонов происходитна фрезерныхстанках с ЧПУ,причем управляющиепрограммыподготавливаютсяв системе «Cimatronit».Базовый наборуправляющихпрограмм включаетпрограммуобработки,программуразметки ипрограммусверленияотверстий.

Созданиешаблона происходитпо следующейпоследовательностидействий:

1. Подготовкаинформациина выпуск шаблона.

1. Построениесечения илиразверткимодели шаблонируемойдетали – определениеконтура обработки– средствамиграфическойсистемы («Cimatronit»).

2. Разметкаосей и отверстий(«Cimatronit»).

3. Изготовлениеи контрольпаспорта нашаблон.

4. Созданиеуправляющейпрограммыобработки(«Cimatronit»).

5. Созданиеуправляющейпрограммыразметки («Cimatronit»).

6. Созданиеуправляющейпрограммысверленияотверстий(«Cimatronit»).

7. Форматированиеуправляющихпрограммы вфайлы траекториидвижения инструментав системе «Астра».

2. Изготовлениешаблона

   1. Обрезказаготовки исверлениебазовых отверстий.

   2. Установкана станок иотработкауправляющихпрограмм.

   3. Выполнениеуправляющихпрограмм.

   4. Зачисткаконтуров шаблонаот заусенцеви т.п.

   5. Нанесениетекстовойинформациии маркировка.

   6. Контрольшаблона.

Подготовкауправляющейпрограммы всистеме «Cimatronit»выполняетсяпо следующейпоследовательности:

1. Вход в модульподготовкиуправляющихпрограмм («NC»¹).

2. КомандойMACSYSсоздаетсясистема координатмодели соответствующаясистеме координатстанка.

3. КомандойTOOLSсоздаетсяинструмент– фреза. Здесьприсваиваетсяимя инструментуи указываютсяего геометрическиепараметры.

4. Вход в подмодульTP.MNGR– менеджерсозданиятраекторий.

5. Во вкладке>CREATEпанели инструментовменеджерауказываетсятип обработки.В случае изготовленияплоских контуров– шаблоновуказывается2,5-координатнаяобработка(MILL2.5 AXIS).На данном этапесоздаетсяоснова программобработки.

6. Вновьво вкладке>CREATEуказываетсятип траектории:для обработкиили разметкиконтура указываетсятип PROFILE,а для сверленияотверстий –DRILL.

7. Указываетсяконтур кривыхлибо точки –центра отверстий.Здесь необходимоуказать приподготовкепрограммы дляразметки, чтоинструментнаходитьсянад плоскостьюконтура (TOOLON).

8. Во вкладкеSERVISESуказывается,что плоскостьбезопасностистанка находитьсяна 160мм над плоскостьюобработки.Здесь же вовкладке GOTOPOINTуказывается,что после обработкиинструментдолжен вернутьсяв исходнуюточку (GOHOME).

9. Подтверждениеправильностиввода всехданных и записьфайла управляющейпрограммы.

Пример управляющейпрограммы дляобработкишаблона КШКС,используемогодля изготовленияи контроляболванки подвыклейку лобикаизображенногона ДП 1301.02.07.10.30.00 СБ,изображен наплакате ДП1301.02.07.00.30.01.

6.2Производствооснастки

6.2.1Особенноститехнологиипроизводстваоснастки

Макетыповерхностейсамолетовсредних и тяжелыхтипов применяютчаще всеготолько дляизготовленияпо ним (путемснятия слепков)пуансонов дляобтяжных прессов,используемыхпри формообразованииобшивок.

Длясамолетовлегкого типамакеты поверхностейиспользуют,помимо изготовленияобтяжных пуансонов,для обработкиконтуров рубильникову стапелей,путем снятияс макета поверхностислепков посечениям, атакже дляизготовленияконтрмакетов,применяемыхпри выполнениимонтажныхэталонов ксборочнойоснастке.

Макет поверхностивоспроизводиттеоретическуюповерхностьагрегата самолета.На поверхностикаждого макетаразмечаютосновные элементыконструкцииагрегата(конструктивныеоси, стыки листовобшивки, люки,окантовки ит.п.).

Макеты поверхностейвыполняюттолько на теагрегаты самолета,контуры которыхимеют двойнуюкривизну.

В зависимостиот назначениямакеты поверхностейбывают трехвидов: макетыповерхностейагрегатов иотсеков, узлови панелей ипатрубков.

Изготовлениемакетов поверхностейагрегатов иотсеков, а такжеузлов и панелейвыполняют вследующемпорядке:

• Изготавливаюткаркас;

• Обрабатываютрабочую поверхность;

• Окрашиваютрабочую поверхностьмакета и размечаютна ней конструкциюагрегата илиузла;

• Контролируюткачествоизготовленияи разметки.

В настоящеевремя макетыповерхностейиспользуютредко и применяютих, в основном,в качествеэталонов дляизготовленияи контролясборочныхстапелей.

Макеты сеченийприменяют дляполученияспособом слепковрабочих контуроврубильниковстапелей.Конструктивномакеты сеченийсостоят из двухшаблонов ивкладыша,расположенногомежду ними.Вкладыши выполняютчаще всеголитыми в видеажурной плоскойрамы толщиной40-50мм. Если узелсамолета (шпангоутили нервюра)имеют значительныеразмеры, то длямакетов сеченийэтих узловвкладыш выполняютиз несколькихчастей.

Вкладышпо толщинеобрабатываютна заданныйразмер, а погабаритамотступают отрабочего контурашаблона приблизительнона 15-20мм.

Во вкладышпри помощиплаз-кондуктора,используяцемент МЦ,устанавливаюттри-четыревтулки, образующиебазовые отверстияс шагом кратным50мм.

С обеих сторонвкладышаустанавливаютдва шаблона.Один из нихрасполагаютв плоскоститеоретическогосечения нервюры,а другой – нарасстоянии40-50мм от этойплоскости.

Вобоих шаблонахпри помощиплаз-кондукторазаранее сверлятбазовыеотверстия стеми же расстояниямичто и у вкладыша.

Установленныена вкладышишаблоны фиксируютштырями побазовым отверстиями привинчиваютвинтами (рис.6.2.). Промежутокмежду шаблонамии вкладышемпо всему периметрузаполняют двумяслоями карбинольногоцемента. Посленанесениявторого слояи выдержкиизлишек цементасрезают ножом,опираясь егоплоскостьюна кромки обоихшаблонов. Послезатверденияцемента поверхностьмакета шпаклююти окрашивают.

Назначениеобтяжныхпуансонов– приданиенеобходимойформы деталямиз листа и профилейна обтяжныхпрессах ипрофилегибочныхстанках.

Взависимостиот примененияобтяжные пуансоныможно подразделитьна две группы:для обшивоки для профилей.

Для изготовленияпервых применяютпескоклеевуюмассу ПСК илиэпоксиднуюкомпозицию,а иногда то идругое.

Из пескоклеевоймассы пуансоныизготавливаютпутем формованияпо поверхностимакетов. Конструктивноих выполняютв виде деревянныхкаркасов, заполненныхплотно утрамбованнойпескоклеевоймассой, состоящейиз формовочногопеска и смоляногоклея.

Обтяжныепуансоны сприменениемэпоксиднойкомпозициимогут быть двухвидов: с металлическимподдоном илимонолитные.первый видпредставляетсобой каркас(металлическийили деревянный),на которомсмонтированподдон из стальногоили дюралюминиевоголиста толщиной1,5-2мм. Поддоноблицовываютэпоксиднойкомпозицией,образующейрабочую поверхностьпуансона. Второйвид пуансоновпредставляетсобой каркас,заполненныйпескоклеевоймассой илибетоном. Наэтом заполнителерасполагаютоблицовку изэпоксиднойкомпозициитолщиной 10-20мм.

Пуансоныдля профилейизготавливаютчаще всего,применяя балинитвместе с эпоксиднойкомпозицией.По конструктивномупризнаку обтяжныепуансоны дляпрофилей подразделяютна две группы:монолитныеи пустотелые.Пустотелыепуансоны применяютдля изготовлениядеталей изпрофилей, имеющихтолщину полокдо 3мм, а монолитные– для профилей,у которых толщинаполок имеетбольшую величину.

Монолитныеобтяжные пуансоны,в свою очередь,подразделяютсяна две разновидности:с рабочим контуромиз балинитаи из эпоксипласта.

Контрольно-доводочнуюоснасткуприменяют длядоводки и контролялистовых ипрофильныхдеталей, полученныхна выколоточныхмолотах, послепосадки, разводкии некоторыхдругих операцийштамповки,обтяжки и формовки.

Всяоснастка взависимостиот конфигурациии типа,изготовляемыхна ней деталейподразделяетсяна три вида:болванки длядеталей типаобшивок и жесткостей,контрольно-доводочныеплазы и лекаладля деталейиз листовогоматериала ипрофилей, оправкидля доводкималок на полкахшпангоутови нервюр агрегатовсамолета.

По конструктивномупризнаку всюконтрольно-доводочнуюоснастку подразделяютна следующиегруппы:

• монолитныеиз хвойнойдревесины;

• монолитныеиз хвойнойдревесины соблицовкойрабочего контуратвёрдыми породамидерева илибалинитом;

• монолитныеиз пескоклеевоймассы с наклееннымибобышками издревесины;

• пустотелыеиз хвойнойдревесины;

• пустотелыес облицовкойиз эпоксипласта.

Выбор тойили иной конструкцииоснастки зависитот габаритовизготовляемыхна ней деталей,а также от назначениясамой оснастки.

Монолитныеболванки изхвойной древесиныизготовляютиз отдельныхщитов-заготовок.Существенноевлияние напрочностьболванки оказываеттолщина щитов,идущих в общиймассив, а такжеих расположение.

Чем толще,применяемыев массиве щиты,тем меньшепрочностьболванки. Оптимальнаятолщина щитов,склеенных изотдельныхсосновых реек,60мм.

Расположениещитов-заготовоки, следовательно,направлениеволокон древесиныможет бытьразное: продольное,смешанное,взаимно перпендикулярноеи «в ёлочку».

Формблокслужит дляформованиядеталей нагидропрессепутем обжатиялистовой заготовкирезиной. Ониграет рольпуансона, ипоэтому егоизготавливаютпо внутреннимразмерам иформе штампуемойдетали.

Наформблокепроизводятследующиеоперации: отгибкубортов, отбортовкуотверстий содновременнойпросечкой их,формовку рифтови подсечек,вогнутых ивыпуклых зон,расположенныхна плоскостидетали.

При наличии в деталяхотбортовок,рифтов и подсечеки для воспроизведенияточного рельефаэтих элементовконструкциипутём обжатиярезиной дополнительноприменяютжёсткие прижимныенакладки,изготовляемыесовместно сформблоком.

Классифицируютформблоки потехнологическими конструктивнымпризнакамдеталей, контурыкоторых выполняютпри помощиформблоков.

Все детали,формуемыерезиной наформблоках,можно подразделитьна восемь групп(рис. 6.3.):

1. плоскиедетали;

2. детали, имеющиеодин борт;

3. детали, имеющиедва борта,направленныев одну сторону;

4. детали, имеющиедва борта,направленныев разные стороны;

5. детали, имеющиедва борта,направленныев разные стороны,с дополнительнымбортиком жёсткости;

6. детали, укоторых бортаобразуют закрытыйконтур (типакоробочки).Поверхноститаких деталеймогут бытьгладкими илис отбортовкамии рифтами. Контурыдеталей могутбыть как прямолинейными,так и криволинейными;

7. детали содним или двумякриволинейнымибортами, направленныев одну или вразные стороны.Контуры такихдеталей бываютпрямолинейными(например, лонжеронруля). Поверхностидеталей гладкиеили с различнымиотбортовками;

8. детали, сложныепо конфигурации,имеющие специфическиеособенностипри изготовлении(например, закруткуили кривизнупо контуру).

Всоответствиис этой классификациейдеталей формблокитакже делятсяна восемь групп.

Формблокидля деталейпервой группы изготовляюттолщиной от20мми выше взависимостиот габаритовформуемойдетали. Длявыполненияв деталях лунок,отбортовоки рифтов жесткостив формблокахпредусматриваютсоответствующиеэлементы.

В зависимостиот глубины иконфигурации,получаемыев деталях, отбортовкимогут бытьвыполнены заодин или дваперехода.

Открытыеотбортовкиформуют обычноза один переход,при этом в формблокеделают вырезглубиной большеборта деталина 4-5мм (рис. 6.4.).

Закрытыеотбортовки(рис. 6.5.) формуютв два переходана одном и томже формблоке.Для деталей,имеющих глубокуюотбортовку,направленнуювниз, крометого, применяютотдельныевкладыши иприжимныенакладки. Толщинанакладок 10-15мм,фиксируют ихна те же шпильки,что и детали.Рабочие краянакладок снимаютпод углом 60⁰и скругляютрадиусом 6мм.

Формблокидля деталейвторой группыизготовляюттакой толщины,чтобы расстояниеот края формируемойдетали до основанияформблока было8-10мм (рис. 6.6, а). Стандартнаявысота формблока30-40мм.

Для формовкидеталей второйгруппы прижимнуюнакладку неприменяюттолько в томслучае, еслиширина стенкидетали в 4 разабольше высотыее борта (рис.6.6, а).

При ширинестенки деталиот 25мм до размера,равного четыремвысотам ееборта, формблокиизготовляютс накладками(рис. 6.6, б). Еслиширина стенкидетали менее25мм, то ширинаформблока недолжна бытьменее 40-45мм. Приэтом на накладкеделают выступ,равный толщинематериаладетали (рис.6.6, в).

Высота пакета(формблок –деталь – накладка)для всех типовдеталей недолжна превышать70мм.

Если детальимеет с двухсторон отбортовки,а другие двестороны неимеют отбортовок,то торцы формблокадля такой деталив том месте,где нет бортов,делают на 15-20ммболее детали(рис. 6.7.). Кромкиформблоковв этих местахдля предохранениярезины скругляютрадиусом 5мм.

Формблокидля деталейтретей группы,имеющих закрытуюмалку уодного или двухбортов, изготовляютразъемнымидля возможностиснятия деталипосле формовки(рис. 6.8.).

Формблокидля деталей,заканчивающихсяострым угломс шириной стенкименее 10мм (например,хвостики нервюр),упрочняют научастке 40-60мм,т.е. расширяютоснованиеформблока,делая открытуюмалки в 30-40⁰(рис. 6.9, а). При такомформблокетребуетсяручная доводкадеталей, чтоне всегдацелесообразно.Лучшее длятаких деталейизготавливатькомбинированныйформблок. Узкуюего часть надоделать из дуралюмина(рис. 6.9, б).

Формблокидля деталейчетвертойгруппы конструктивновыполняютпо-разному, взависимостиот количествапереходов.

Водин переходизготавливаютдетали, у которыхвысота внутреннегоборта меньше8мм. В этом случаеформблокизготавливаютсо специальнымиупорами (рис.6.10.).

Если высотавнутреннегоборта более8мм, то детальформуют в дваперехода.

Длинуформблокапервогоперехода, накотором формуютвнутреннийборт, берут сучетом длиныразвернутогонаружного бортадетали плюс10-20мм (рис. 6.11, а). Кромкиформблока вэтих местахдля предохранениярезины скругляютрадиусом 5мм.

В накладкеформблокавторого переходаделают паз дляпредохранениявнутреннегоборта во времяформовки наружногоборта (рис 6.11, б).

Формблокидля деталейпятой группы.Детали этоготипа изготовляютобычно в триперехода, поэтомуи формблокиизготавливаютдля каждогоперехода.

Наформблокепервого переходаформуют бортикжесткости. Дляувеличениядавления пригибке бортикана общее фанерноеоснованиеформблокаставят упор(рис. 6.12, а). Рабочуюкромка упораобрабатываютэквидистантнорабочей кромкеформблокапримерно нарасстоянии25мм.

Ширинуформблока берутс учетом высотыразвернутогоконтурногои неконтурногобортов.

На формблокевторого переходаформуют неконтурныйборт. Ширинуборта формблокав каждом сеченииберут с учетомразвернутойвысоты контурногоборта (рис. 6.12, б).

На формблокетретьего переходаформуют контурныйборт (рис. 6.12, в).Ширина такогоформблокадолжна бытьне менее 40мм.

Детали данноготипа зачастуюформуют и в дваперехода. формблокпри этом выполняютдвойной, т.е.рассчитанныйна две заготовки(по ширине), ис двумя прижимныминакладками(рис. 6.13.). Процессформовки такихдеталей заключаетсяв следующем.За первый переходпервоначальноформуют большойборт жесткостии частичномалый бортикжесткости.Затем заготовкуповорачиваютна 180⁰,фиксируя еепо тем же шпилечнымотверстиямна новые шпильки.На деталь накладываюти фиксируютнакладку. Наосвободившеесяместо устанавливаютновую заготовкудетали. Причемдо формовкиосновного бортавручную слегкадоформировываютбортик жесткости.Привторичнойформовкеотформировываютосновной борти окончательнооткалибровываютмалый бортикжесткости.

Формблокидля деталишестой группы.Детали этоготипа формируютв два перехода.На формблокепервого переходаформуют бортикижесткости (рис.6.14, а), а на формблокевторого перехода– основнойборт. Чтобыснимать детальс формблокаего изготавливаютразъемным издвух половин(рис. 6.14, б).

Формблокидля деталейседьмой группы.Детали этоготипа в зависимостиот направлениябортов изготовляютв один или дваперехода. Еслибота направленыв одну сторону,то изготавливаюттолько одинформблок , накотором формуютоба борта (рис.6.15.). Если бортанаправленыв разные стороны,то изготавливаютформблоки длядвух переходов.На формблокепервогоперехода формуютвнутреннийборт, а еслиборта наружные,то любой избортов (рис.6.16, а).

Ширинуформблока вкаждом сеченииберут с учетомвысоты развернутоговторого борта.Формблоквторого переходаизготовляютс прижимнойпластиной,предохраняющейотогнутый бортво время формовкивторого борта(рис. 6.16, б). Толщинуприжимнойнакладки берутв зависимостиот высоты отогнутогоборта детали.

Формблокидля деталейвосьмой группыпо конструктивномуоформлениюаналогичныописанным выше.Особенностьих заключаетсятолько в том,что формблокиэтого типаимеют сложнуюформу, а иногдачастично двойнуюкривизну. Дляповышениякачества изготовленияпо ним деталейтакие формблокидолжны бытьувязаны с другойзаготовительно-штамповочнойоснасткой.

6.2.2Созданиеуправляющихпрограмм дляобработкиоснастки

Используямодели деталей,созданных приувязке конструкции,графическиесистемы позволяютсоздаватьпрограммытраекторийдвиженияинструментадля обработкизаготовительно-штамповочной,макетной ипрочей оснастки.

В целом методикасоздания управляющихпрограмм дляобработкиоснастки схожас методикойдля обработкишаблонов. Отличиезаключаетсяв том, что обработкауже не 2-х-координатная,а 3-х.

Как уже былоотмечено,моделированиедеталей осуществляетсяв системе«Unigraphics»,а подготовкапрограмм можетосуществлятьсяв этой же системелибо модельможет бытьпередана черезпромежуточныйстандарт «IGES»в «Cimatronit»и подготовкапрограмм можетосуществлятьсяздесь.

Для изготовленияэталона поверхностив файле, содержащемэлектроннуюмодель поверхности,предварительномоделируетсяповерхностьзаготовки,создаетсясистема координат,соответствующаяспособу базированиязаготовкиэталона настоле станка.Затем выделяетсязона обработки:указываетсяповерхностьзаготовки(начало фрезерования),затем указываетсяповерхностьоснастки (конецфрезерования).

Примерытраекторийобработкиболванки длявыклейки лобовикакрыла, показанногона ДП 1301.02.07.10.20.00 СБ,изображенана плакате ДП1301.02.07.00.20.01.

7Изготовлениедеталей крыла

7.1Изготовлениедеталей изкомпозиционныхматериалов

Как уже былоотмечено, большаячасть конструкциирассматриваемогокрыла изготавливаетсяиз гибридных¹композиционныхматериалови панелей ссотовым заполнителем,которые, в своюочередь, такжеизготавливаютсяиз ПКМ².

7.1.1Изготовлениеобшивок изкомпозиционныхматериалов

Технологическийпроцесс изготовлениядеталей из ПКМначинаетсяс изготовленияпрепрега –сочетание смолыи волокна.

Изготовлениепрепрегаосуществляетсяна специальныхпропитывающихмашинах. Работатаких машинзаключена втом, что тканьпропитываетсяраствором смолыи растворителя,затем растворительчастичноподсушивается,а смола – полимеризуется.Окончательнаяполимеризацияпроисходитпосле выкладкипрепрега наоснастку дляпридания требуемыхформ.

Внутренниеи внешние обшивкиверхней и нижнейпанелей, например,изготавливаютсяпутем выкладкипо оснасткес последующимформованием(так изготавливаетсябольшинстводеталей крыла).Выкладка препрегав пакеты осуществляетсяручным илиавтоматизированнымпутем.

Ручная выкладказаключаетсяв послойномнаборе пакетовв соответствиисо схемой выкладки,приводимойна чертежах.Перед выкладкойповерхностьоснастки покрываетсяантиадгезионнымсоставом илина неё укладываетсяразделительнаяплёнка. Послевыкладки каждогослоя производитсяуплотнениепакета обогреваемымроликом черезразделительнуюплёнку дляудаления воздушныхвключений иупрочнениясцепленияслоёв. Формованиеможет осуществляться с помощьюгерметичнойэластичнойоболочки подвум вариантам:вакуумноеформованиев термошкафуили формованиев автоклаве.В случае с обшивкамикрыла применяетсяформованиев автоклаве.

Автоклавы– это герметичныесосуды большогообъёма, в которыхможно создатьдавление до30МПа. Преимуществоавтоклавногоформованияв том, что вавтоклавахиз-за значительногообъёма нагревательнойкамеры обеспечиваютсязаданные равномерныетемператураи давлениенезависимоот формы изделия,а также возможностьмеханизациипри загрузкеи выгрузке. Вавтоклав входятсистемы созданияи регулированиярабочего давления,управленияпроцессамиразогрева иохлаждения,а также системазаписи параметров.

7.1.2Изготовлениесотового заполнителя

Появлениеслоистых конструкцийвызвали требованияк высокой удельнойпрочности приминимальновозможном весеконструкции.Слоистые конструкциипредставляютсобой листовыеобшивки, междукоторыми установлензаполнитель,обеспечивающийсовместнуюработу обшивоки необходимуюжёсткостьконструкции.В качествезаполнителяв слоистыхконструкцияхприменяютсязаполнителив виде гофрови вафель изпенопластови пеноалюминия,а также наиболеераспространенный– сотовыйзаполнитель.

В конструкцияхсотовых заполнителейраспространениеполучила шестиграннаяформа ячейки,как болеетехнологичнаяи имеющая большуюплощадь склеиванияс обшивками.Параметрамисотового заполнителяявляются размерячейки и толщинаматериала (рис.7.1).

Наиболеераспространённымспособом изготовлениясотового заполнителяявляется методрастяженияпакетов, таккак этот метод позволяетмеханизироватьвыполнениевсех операций.Рассмотримэтот процесс.

Первым этапомв изготовлениисотового заполнителяявляется процесснанесенияклеевых полосна полосы материала,их подсушиваниеи сборка в пакеты.Этот процессосуществляетсяна специальныхстанках, позволяющихавтоматизироватьи соединитьнанесение клея,его сушку исборку в пакетыв один процесс.

Затем полученныепакеты склеиваются– помещаютсяв специальноеприспособление,напоминающеештамп. «Пуансон»и «матрица»такого штампавыполнены ввиде гребенок,создающихдавление толькона клеевыхполосах. Этоприспособлениепомещаетсяв пресс длясоздания давления.

Полученныепакеты растягиваютсяна специальныхустановках.

Затем пакетыпропитываютсвязующим(смолой) - установленнымина специальныерамы пакетыпогружают вванну со связующим.Пропитанныепакеты подвергаюттермообработке.

Завершающимэтапом изготовлениясотовых заполнителейявляетсяпроцесс приданияим требуемыхгеометрическихформ.

7.1.3Сборкатрехслойныхпанелей с сотовымзаполнителем

Сборка панелейосуществляетсяна болванке,на которуюукладываютсяокантовки –препрег – длязаделки кромок,затем укладываетсянижняя обшивка,затем – сотовыйзаполнительи, наконец, - верхняяобшивка. Послеэтого на верхнююобшивку укладываетсяантиадгезионнаяпленка, и всёзакрываетсяэластичнойоболочкой.Процесс формованияпроводитсяв термошкафуили автоклаве.

Передукладкой последнейобшивки сотыв местах крепленияпанели с элементамикаркаса (т.е.где будут сверлитьсяотверстия подболты, например)заполняютсяспециальнымзаполнителемсогласно сборочномучертежу.

7.2Изготовлениемеханообрабатываемыхдеталей

После увязкиконструкциив системахгеометрическогомоделированиядля механообрабатываемыхдеталей безкаких-либодополнительныхпостроенийв этих же системахмогут бытьсозданы управляющиепрограммы дляоборудованияс ЧПУ.

Системы«Cimatronit»и «Unigraphics»,как уже былоотмечено, снабженыпакетами для2, 3 и 5-координатойфрезерной, и2 и 4-координатнойтокарной обработки.Пакеты и тойи другой системимеют встроенныесредства длявизуальногоконтроля управляющихпрограмм.

Рассмотримобобщенныйпроцесс созданияуправляющейпрограммы всистеме «Unigraphics»:

1. рабочаякоординатнаясистема устанавливаетсятаким образом,чтобы соответствоватьсистеме координатстанка.

2. запускаетсямодуль MANUFACTURING.

3. совмещаютсярабочая и станочнаякоординатныесистемы.

4. выбираетсятип траекторииобработки («отточке к точке»,фрезерованиев плоскостии т.д.).

5. создаетсяинструмент,где указываетсяего тип и геометрическиепараметры.

6. задаютсярежимы обработки(подачи, вращенияшпинделя ит.п.).

7. указываетсяна моделиобрабатываемаягеометрия -поверхностидетали. Принеобходимостиуказываютсяповерхности,которые недолжны бытьзарезаны.

8. задаютсяспособы подвода,врезания, отвода,исходная точкаи другие параметры,относящиесяк холостомудвижениюинструмента;

9. производитьсягенерациятраектории.

Полученнуютраекториювпоследствииможно отредактировать– изменитьподачи, инструменти т.д.

7.3Изготовлениелистовых деталей

Все листовыедетали конструкциикрыла подвергаютсяформовке резиной.На рис 7.2. показанаобща схемаштамповкирезиной. Плоскуюзаготовку 2помещают напуансон (формблок)1, находящийсяна нижней плите5; матрицей служитконтейнер 4,внутренняяполость которогозаполненарезиной 3. Придвижении внизплунжера прессаи закреплённогона нём контейнеравнутренняяполость контейнеразамыкаетсянижней плитой5 и в его полостиначинаетувеличиватьсядавление q резины;под воздействиемдавления q заготовкаприжимаетсяк пуансону иначинаетдеформироваться.В конечнойстадии процессаштамповкидавление достигаетмаксимальногозначения, заготовкаполностьюобжимаетсяпо пуансонуи принимаетего форму.

Как видноиз схемы, операцияштамповки оченьпроста; специальнойоснасткойявляется толькоформблок, аконтейнер инижняя плита(выполненнаяпо его внутреннимразмерам) являютсяуниверсальными.

При штамповкерезиной заготовкаиспытываетраспределённоедавление толькосо сторонырезиновойподушки, краязаготовкидеформируютсясвободно. Поэтомуесли в зонедеформированиявозникаютнапряжениясжатия, то заготовкалегко теряетустойчивость,появляютсяскладки, которыене всегда можноустранитьобжатием напуансоне вконце операции.В этом случаескладки устраняютпоследующейручной доработкой.При возникновениив зоне деформированиянапряженийрастяженияскладки необразуютсяи степень деформацииограничиваетсяудельным давлениемq, создаваемойрезиновойподушкой контейнера.

При помощиштамповкирезиной изготавливаютсядетали, главнымобразом, изалюминиевыхсплавов: нервюры,шпангоуты иих детали, диафрагмы,стенки, перегородкии др. Эти деталипроектируютсяс учётом технологическихвозможностейименно штамповкирезиной, таккак изготовлениеих другимиспособами,например вметаллическихштампах, значительнодороже.

Штамповкарезиной производитсяв гидропрессах.Применяютсягидропрессыдвух типов: смаксимальнымусилием 2500 и 5000Т.Размеры рабочейзоны контейнеровсоответственноравны 1Ч2 и 3,5Ч1,3м.Удельное давлениеq в контейнере80-100кГ/см². Рабочаяплощадь контейнеровпозволяетосуществлятьгрупповуюштамповку; дляэтого на нижнююплиту одновременноустанавливаютнесколькоформблоковс заготовкамии за один рабочийход плунжерана каждом изних штампуютсяотдельныедетали.

Комплектдеталей, изготовляемыхпри помощиштамповкирезиной, включаетнесколько тысячнаименований,а трудоёмкость,приходящаясяна этот видработ, достигает15% от общей трудоёмкостизаготовительно-штамповочныхработ.

1Прикладныефункции (илиuser-функции)– разработкагруппы программистов,занимающихсярасширениемвозможностейграфическихсистем. Подобнаягруппа сформированапри цехе 22 НовосибирскогоАвиационногоПроизводственногоОбъединенияим. В.П.Чкалова.

1Сборочныйчертеж наружнойобшивки верхнейпанели представленна чертеже ДП1301.02.07.10.10.00 СБ и аксонометрическаяпроекция наружнойобшивки – ДП1301.02.07.10.10. Сборочныйчертеж верхнейпанели - ДП1301.02.07.10.00.00 СБ.

2Сборочныечертежи лобиков– ДП 1301.02.07.10.20.00 СБ и ДП1301.02.07.10.30.00 СБ и ихаксонометрическиепроекции – ДП1301.02.07.10.20 и ДП 1301.02.07.10.30.

1О подготовкетеоретическойинформацииречь пойдетв расчетномразделе настоящейработы.

2ПСС – плоскостьсимметриисамолета; СГФ– строительнаягоризонтальфюзеляжа; плоскостьдистанции «0»- плоскость,проходящаячерез самуюкрайнею носовуюточку фюзеляжаи взаимноперпендикулярнаяк ПСС и СГФ.

1IntersectionCurve– «криваяпересечения»- позволяетнаходить линиюпересечениядвух или болееповерхностей.

2Section– «сечение»- позволяетнаходить линиюпересеченияповерхностейс указаннойплоскостьюили несколькимиплоскостями.

3Offsetonface– «эквидистантапо поверхности»- строит линию,лежащую науказаннойплоскости,эквидистантнуюуказаннойлинии, лежащейна той же плоскости.

4Offsetsheetbody– «эквидистанталистовоготела» - строитповерхностьэквидистантнуюзаданной.

5Trimbody– «обрезкатела» - удаляетчасть телаограниченнуюуказаннойплоскостьюили поверхностью.

6Ruled– «линовать»- строит линейчатуюповерхностьпо двум указаннымконтурам илидвум кривым.

7Sew– «шить; сшивать»- строит поверхностьбазируясь науказанныеповерхности,«сшивая» их.

1ThickenSheet– «утолщениелиста» - строиттвердое телоэквидистантноперемещаяуказаннуюповерхность.У команды имеетсятри параметра:FirstOffset– первая эквидистанта;SecondOffset– вторая эквидистанта;Tolerance– точность.Для первогослоя FirstOffsetустанавливаетсяравной нулю,а SecondOffset– равной толщинеслоя (0,12мм). Длявторого слояFirstOffsetустанавливаетсяравной толщинепервого слоя,а SecondOffset– толщина первогослоя плюс толщинавторого слоя(0,09мм). Для следующихслоев: к первойэквидистантепредыдущегослоя прибавляетсятолщина предыдущегослоя, ко второйэквидистантепредыдущегослоя добавляетсятолщина моделируемогослоя. Точностьпо умолчаниюстоит равной0,01мм, эта величинасоизмеримас толщинамислоев, поэтомуее необходимоуменьшить до0,0001мм, иначе системаможет сбоить.

2- толщина i-гослоя.

1Под «телом»понимаетсятвердое тело– набор поверхностей,образующихзамкнутыйобъем.

1В системе«Unigraphics»файл, содержащиймодель детали,подсборки илисборки называется«часть», подразумевая,что каждаядеталь являетсясоставнойчастью некоторогосборочногопроекта.

1NC– NumericControl– «числовоеуправление».

1Гибридныекомпозиционныематериалы –композиционныематериалы, вкоторых используютсяслои двух иболее типовматериалов(например,стеклоткань,углероднаялента и т.п.).

2ПКМ– полимерныйкомпозиционныйматериал.

Списокиспользуемойлитературы

1. ЗавьяловЮ.С., Леус В.А.,СкороспеловВ.А. Сплайныв инженернойгеометрии. –М.: Машиностроение,1985. – 224с. ил.

2. ДавыдовЮ.В., ЗлыгаревВ.А. Геометриякрыла: Методыи алгоритмыпроектированиянесущих поверхностей.– М.: Машиностроение,1987. – 136с.: ил.

3. ЛеньковС.С., Орлов С.Т.Шаблоны и объемнаяоснастка всамолетостроении.– М.: Оборонгиз,1962. – 406с.: ил.

4. ГорбуновМ.Н. Технологиязаготовительно-штамповочныхработ в производствелетательныхаппаратов.

5. Охрана трудав машиностроении:Учебник длямашиностроительныхвузов/Е.Я. Юдин,С.В. Белов, С.К.Баланцев идр.; Под ред.Е.Я.Юдина, С.В.Белова – 2-е изд.,перераб. И доп.-М.:Машиностроение,1983, 432с., ил.

6. Долин П.А.Основыэлектробезопасностив электроустановках.М.: Энергия, 1979.408с.

7. Гилой В.Интерактивнаямашинная графика/Пер. с англ. М.:Мир.1981. 380с.

8. ЗозулевичД.М. Машиннаяграфика вавтоматизированномпроектировании.М.: Машиностроение.1976. 240с.

9. Кашин Г.М.,ПшеничниковГ.И., Флеров Ю.А.Методы автоматизированногопроектированиясамолета. М.:Машиностроение.1979. 166с.

10. Инструкцияпо использованиюграфическойсистемы EDSUnigraphics.

11. Инструкцияпо использованиюграфическойсистемы CAD/CAMCimatronit.Bee Pitron Ltd,Санкт-Петербург,1994г.

12. Крысин В.Н.Технологическаяподготовкаавиационногопроизводства.М.: Машиностроение,1984г. 200с.

9Техникабезопасностина участкемеханообработки

Цехи современныхзаводов – оснащенысамыми различнымивидами технологическогооборудования.Его использованиеоблегчает трудчеловека, делаетего производительным.Однако в рядеслучаев работаэтого оборудованиясвязана свозможностьювоздействияна рабочихопасных иливредных производственныхфакторов. Основнымнаправлениемоблегченияи оздоровленияусловий труда,повышения егопроизводительностиявляется механизацияи автоматизацияработ и технологическихпроцессов ииспользованиероботов иманипуляторов.

Механизацияспособствуетликвидациитяжелого физическоготруда, снижениютравматизма,уменьшаетчисленностьперсонала.Особое значениес точки зренияохраны трудаимеет механизацияподачи заготовокв рабочую зонупри обработке.При эксплуатацииособо опасныхвидов оборудования,таких, каккузнечно-прессовыемашины, установкис использованиемрадиоактивныхвеществ, дляподачи этихвеществ используютсяроботы и манипуляторы.

Автоматизация— высшая ступеньмеханизации,способствуетликвидациисущественногоразличия междуумственнымтрудом и физическим.При комплекснойавтоматизациитехнологическиепроцессы выполняютсяпоследовательнобез вмешательствачеловека. Такиесистемы избавляютоператора оттяжелой физическойработы, но трудего остаетсяутомительным,так как приходитсяделать большоечисло движенийуправляющимирукоятками,в результатеэтого резковозрастаютнервные нагрузки.

Применениеуправляющихмашин экономитусилия работника,ускоряет выполнениеоперации изначительнооблегчает труддаже по сравнениюс автоматизированнымиустройствами.Ведение производственногопроцесса припомощи управляющихмашин исключаетошибки, всегдавозможные принепосредственномуправлении.Применениеуправляющихмашин не толькооблегчает труд,но делает егобезопасным.

Однимиз перспективныхнаправленийкомплекснойавтоматизациипроизводственныхпроцессовявляетсяиспользованиепромышленныхроботов (манипуляторовс программнымуправлением).От известныхсредств автоматизациипромышленныероботы отличаютсятем, что позволяютавтоматизироватьтакие производства,которые невозможноили нецелесообразнобыло автоматизироватьтрадиционнымисредствами.

В настоящеевремя созданыроботизированныеустройствадля заливкии съема заготовокв литейномпроизводстве,установки иснятия деталейв механообрабатывающеми штамповочномпроизводстве,для автоматизациипроцессовобезжиривания,грунтовки,окраски изделийи нанесениязащитных покрытий,для проведениясварочныхработ, термическойобработки идля некоторыхдругих технологическихпроцессов.Особенно широкоприменяютробототехникупри проведениипогрузочно-разгрузочныхи складскихработ ( установкаоснастки большихзаготовок,разгрузка ивыгрузка конвейерныхи автоматическихлиний, межоперационнаятранспортировка).

Автоматическиедействия, высокиескорости линейныхперемещенийисполнительныхустройств,большая зонаобслуживанияи другие специфическиеособенностипромышленныхроботов представляютповышеннуюопасность дляобслуживающегоперсонала иработающихна смежныхучастках. Всвязи с этимвопросам обеспечениябезопасностидолжно уделятьсяособое внимание,как при конструировании,так и при эксплуатациипромышленныхроботов ироботизированныхсистем.

В неавтоматизированныхпроизводствахбезопасностьтруда обусловленастепенью безопасностиоборудованияи технологическихпроцессов.Общие методыобеспечениябезопасностипроизводственногооборудованияи процессоврассмотреныниже.

9.1Требованиябезопасности,предъявляемыек оборудованию

Основнымитребованиямиохраны труда,предъявляемымипри проектированиимашин и механизмов,являются:безопасностьдля человека,надежностьи удобствоэксплуатации.Требованиябезопасностиопределяютсясистемой стандартовбезопасноститруда.

Безопасностьпроизводственногооборудованияобеспечиваетсяправильнымвыбором принциповего действия,кинематическихсхем, конструктивныхрешений (в томчисле формкорпусов, сборочныхединиц и деталей),рабочих тел,параметроврабочих процессов,использованиемразличныхсредств защиты.Последние повозможностидолжны вписыватьсяв конструкциюмашин и агрегатов.Средства защитыдолжны быть,как правило,многофункциональноготипа, т. е. решатьнесколько задачодновременно.Так, конструкциимашин и механизмов,станин станковдолжны обеспечиватьне только ограждениеопасных элементов,но и снижениеуровня их шумаи вибрации,ограждениеабразивногокруга заточногостанка должноконструктивносовмещатьсяс системойместной вытяжнойвентиляции.

При наличииу агрегатовэлектроприводапоследнийдолжен бытьвыполнен всоответствиис Правиламиустройстваэлектрическихустановок; вслучае использованиярабочих телпод давлением,не равныматмосферному,а также приконструированиии эксплуатациигрузоподъемныхмашин должнысоблюдатьсятребования,предъявляемыестандартамик подобнымагрегатам.Должны предусматриватьсясредства защитыот электромагнитныхи ионизирующихизлучений,загрязненийатмосферыпарами, газами,пылями, воздействиялучистого теплаи т. п.

Надежностьмашин и механизмовопределяетсявероятностьюнарушениянормальнойработы оборудования.Такого роданарушения могутявиться причинойаварий, травм.Большое значениев обеспечениинадежностиимеет прочностьконструктивныхэлементов.Конструкционнаяпрочность машини агрегатовопределяетсяпрочностнымихарактеристиками,как материалаконструкции,так и его крепежныхсоединений(сварные швы,заклепки, штифты,шпонки, резьбовыесоединения),а также условиямиих эксплуатации(наличие смазочногоматериала,коррозия поддействиемокружающейсреды, наличиечрезмерногоизнашиванияи т. д.).

Большоезначение вобеспечениинадежной работымашин и механизмовимеет наличиенеобходимыхконтрольно-измерительныхприборов иустройствавтоматическогоуправленияи регулирования.При несрабатыванииавтоматикинадежностьработы технологическогооборудованияопределяетсяэффективностьюдействийобслуживающегоперсонала.Поэтому производственноеоборудованиеи рабочее местооператорадолжны проектироватьсяс учетом физиологическихи психологическихвозможностейчеловека и егоантропометрическихданных. Необходимообеспечитьвозможностьбыстрого правильногосчитыванияпоказанийконтрольно-измерительныхприборов ичеткого восприятиясигналов. Наличиебольшого числаорганов управленияи приборов(шкал, кнопок,рукояток, световыхи звуковыхсигналов) вызываетповышенноеутомлениеоператора.Органы управления(рычаги, педали,кнопки и т. д.)должны бытьнадежными,легкодоступнымии хорошо различимыми,удобными впользовании.Их располагаютлибо непосредственнона оборудовании,либо выносятна специальныйпульт, удаленныйот оборудованияна некотороерасстояние.Все виды технологическогооборудованиядолжны бытьудобны дляосмотра, смазывания,разборки, наладки,уборки, транспортировки,установки иуправленияими в работе.

Степеньутомляемостиработающихна основныхвидах оборудованияв цехах заводовобусловленане только нервнойи физическойнагрузкой, нои психологическимвоздействиемокружающейобстановки,поэтому большоезначение имеетвыбор цветавнешних поверхностейоборудованияи помещения.Важнейшимусловием обеспечениябезопасностимашин и механизмовявляется учети выполнениетребованийбезопасностина всех этапахих создания,начиная с разработкитехническогозадания напроектируемоеоборудованиеи кончая сдачейопытных образцовв серийноепроизводство.Перечень такогорода требованийопределяетсяна основе анализаопасной зоныпроизводственногооборудования.

9.2Опасныезоны оборудованияи средства ихзащиты

Опаснаязона – этопространство,в котором возможнодействие наработающегоопасного и(или) вредногопроизводственногофактора. Опасностьлокализованав пространствевокруг движущихсяэлементов:режущего инструмента,обрабатываемыхдеталей, планшайб,зубчатых, ременныхи цепных передач,рабочих столовстанков, конвейеров,перемещаемыхподъемно-транспортныхмашин, грузови т.д. Особаяопасностьсоздается вслучаях, когдавозможен захватодежды иливолос работающегодвижущимисячастями оборудования.

Наличиеопасной зоныможет бытьобусловленоопасностьюпораженияэлектрическимтоком, воздействиятепловых,электромагнитныхи ионизирующихизлучений,шума, вибрации,ультразвука,вредных парови газов, пыли,возможностьютравмированияотлетающимичастицамиматериалазаготовки иинструментапри обработке,вылетом обрабатываемойдетали из-заплохого еезакрепленияили поломки.

Размерыопасной зоныв пространствемогут бытьпостоянными(зона междуремнем и шкивом,зона междувальцами ит.д.) и переменными,(поле прокатныхстанов, зонарезания приизменениирежима и характераобработки,смена режущегоинструментаи т. д.).

При проектированиии эксплуатациитехнологическогооборудованиянеобходимопредусматриватьприменениеустройств либоисключающихвозможностьконтакта человекас опасной зоной,либо снижающихопасностьконтакта (средствзащиты работающих).Средства защитыработающихпо характеруих примененияделятся на двекатегории:коллективныеи индивидуальные.

Средстваколлективнойзащиты в зависимостиот назначенияподразделяютсяна следующиеклассы: нормализациивоздушной средыпроизводственныхпомещений ирабочих мест,нормализацииосвещенияпроизводственныхпомещений ирабочих мест,средства защитыот ионизирующихизлучений,инфракрасныхизлучений,ультрафиолетовыхизлучений,электромагнитныхизлучений,магнитных иэлектрическихполей, излученияоптическихквантовыхгенераторов,шума, вибрации,ультразвука,пораженияэлектрическимтоком, электростатическихзарядов, отповышенныхи пониженныхтемпературповерхностейоборудования,материалов,изделий, заготовок,от повышенныхи пониженныхтемпературвоздуха рабочейзоны, от воздействиямеханических,химических,биологическихфакторов.

Средстваиндивидуальнойзащиты в зависимостиот назначенияподразделяютсяна следующиеклассы: изолирующиекостюмы, средствазащиты органовдыхания, специальнаяодежда, специальнаяобувь, средствазащиты рук,головы, лица,-глаз, органовслуха, средствазашиты от паденияи другие аналогичныесредства, защитныедерматологическиесредства.

Всеприменяющиесяв машиностроениисредства коллективнойзащиты работающихпо принципудействия можноразделить наоградительные,предохранительные,блокирующие,сигнализирующие,а также системыдистанционногоуправлениямашинами испециальные.Каждый изперечисленныхподклассов,как будет показанониже, имеетнесколько видови подвидов.Общими требованиямик средствамзащиты являются:создание наиболееблагоприятныхдля организмачеловека соотношенийс окружающейвнешней средойи обеспечениеоптимальныхусловий длятрудовойдеятельности;высокая степеньзащитнойэффективности;учет индивидуальныхособенностейоборудования,инструмента,приспособленийили технологическихпроцессов;надежность,прочность,удобство обслуживаниямашин и механизмов,учет рекомендацийтехническойэстетики.

Оградительныесредства защитыпрепятствуютпоявлениючеловека вопасной зоне.Применяютсядля изоляциисистем приводамашин и агрегатов,зон обработкизаготовок, дляограждениятоковедущихчастей, зонинтенсивныхизлучений(тепловых,электромагнитных,ионизирующих),зон выделениявредных веществ,загрязняющихвоздушнуюсреду, и т.д.Ограждаютсятакже рабочиезоны, расположенныена высоте (лесаи т. п.).

Конструктивныерешения оградительныхустройствмногообразны.Они зависятот вида оборудования,расположениячеловека врабочей зоне,спецификиопасных и вредныхпроизводственныхфакторов,сопровождающихтехнологическийпроцесс. Оградительныеустройстваделятся на триосновные группы:стационарные(несъемные),подвижные(съемные) ипереносные.Стационарныеогражденияпериодическидемонтируютсядля осуществлениявспомогательныхопераций (сменырабочего инструмента,смазывания,проведенияконтрольныхизмеренийдеталей и т.п.). Их изготовляюттаким образом,чтобы они пропускалиобрабатываемуюдеталь, но непропускалируки работающегоиз-за небольшихразмеровсоответствующеготехнологическогопроема. Такоеограждениеможет бытьполным, когдалокализуетсяопасная зонавместе с машиной,или частичным,когда изолируетсятолько опаснаязона машины.Примерамиполного огражденияявляются огражденияраспределительныхустройствэлектрооборудования,галтовочныхбарабанов,вентиляторов,корпуса электродвигателей,насосов и т.д.

Конструкцияи материалограждающихустройствопределяютсяособенностямиданного оборудованияи технологическогопроцесса.4 Ограждениявыполняют ввиде сварныхили литых кожухов,жестких сплошныхщитов (щитков,экранов), решеток,сеток на жесткомкаркасе.

Предохранительныезащитные средствапредназначеныдля автоматическогоотключенияагрегатов имашин при выходекакого-либопараметраоборудованияза пределыдопустимыхзначений, чтоисключаетаварийныережимы работы.

На установках,работающихпод давлениембольше атмосферного,используютпредохранительныеклапаны и мембранныеузлы.

В случаевозможноговыделениятоксичных парови газов, либопаров и газов,способныхобразовыватьвзрыво- и пожароопасныесмеси, вблизиоборудованияустанавливаютстационарныеавтоматическиегазоанализаторы.Последние приобразованииконцентрациитоксичныхвеществ, равнойПДК, а концентрациигорючих смесейв пределах5—50% нижнего пределавоспламенениявключают аварийнуювентиляцию.

Важную рольв обеспечениибезопаснойэксплуатации,ремонта иобслуживаниятехнологическогооборудованияиграет тормознаятехника, позволяющаябыстро останавливатьвалы, шпинделии прочие элементы,являющиесяпотенциальнымиисточникамиопасности. Поназначениютормоза делятсяна стопорные,спускные ирегуляторыскорости; поконструкции— на ленточные,колодочные,дисковые,грузоопорные,центробежныеи электрические;по характерудействия — науправляемыеи автоматические.

Блокировочныеустройстваисключаютвозможностьпроникновениячеловека вопасную зонулибо устраняютопасный факторна время пребываниячеловека в этойзоне.

Большоезначение этотвид средствзащиты имеетпри огражденииопасных зони там, где работуможно выполнятьпри снятом илиоткрытом ограждении.По принципудействияблокировочныеустройстваделят на механические,электрические,фотоэлектрические,радиационные,гидравлические,пневматические,комбинированные.

9.3Охранатруда в автоматизированныхпроизводствах

Эксплуатацияавтоматизированныхпроизводствсвязана стравматизмом,который чащевсего имеетместо при ремонтеи обслуживаниилиний. При этомнепосредственнойпричиной несчастныхслучаев являетсянесовершенствосредств защиты,неэффективныесистемы удалениястружки, недостаткив конструкцияхтранспортерови т.д.

При устройствеавтоматическихлиний руководствуютсяправиламиохраны труда,изложеннымивыше. Однакоследует приниматьво вниманиеи ряд дополнительных,характерныхименно дляданного случаятребованийохраны труда.Так, управлениеработой автоматическойлинии необходимовести с центральногопульта управления.Это не исключаетнеобходимостиналичия пусковыхустройств уотдельныхагрегатов,встроенныхв линию. Условиятруда на пультахуправлениядолжны полностьюотвечать правиламохраны трудадля постоянныхрабочих мест(воздух рабочейзоны, освещение,шум, вибрацияи т. д.). Повсеместнодолжны использоватьсясистемы блокировки,исключающиеперевод автоматическойлинии на наладочныйили автоматическийрежим в последовательности,не отвечающейтребованиямтехнологическогопроцесса. Здесьследует широкоприменятьсигнальныеустройства.Они предназначеныдля извещенияо ходе технологическогопроцесса, оналичии неисправностейи поломок какосновногооборудования,так и системвентиляции,пневмотранспортаи т.п.

Дляпериодическойсмены инструмента,регулировкии подналадкистанков с ЧПУи автоматов,их смазыванияи чистки, а такжемелкого ремонтав цикле работыавтоматическойлинии должнобыть предусмотреноспециальноевремя. Всеперечисленныеработы должнывыполнятьсяна обесточенномоборудовании.

Для осмотраи ремонта всехустройствавтоматическойлинии, расположенныхниже уровняпола (механизмыпривода транспортерови т.п.), должныбыть предусмотреныспециальныелюки, обеспечивающиесвободныйдоступ к ним.Эти люки выполняютсязаподлицо сполом и обязательноблокируютсяс пусковымисистемамилиний, чтобыисключитьвозможностьих включенияв работу припроведенииремонтныхработ.

Для удаленияотходов запределы автоматическихлиний должныприменятьсяскребковыетранспортеры,системы пневмотранспортаи т.п.

10Защитаот поражениятоком электрооборудования

10.1Причиныпораженияэлектрическимтоком и основныемеры защиты

Основныепричины несчастныхслучаев отвоздействияэлектрическоготока следующие:

1. случайноеприкосновениеили приближениена опасноерасстояниек токоведущимчастям, находящимсяпод напряжением;

2. появлениенапряженияна конструктивныхметаллическихчастях электрооборудования– корпусах,кожухах и т.п.– в результатеповрежденияизоляции идругих причин;

3. появлениенапряженияна отключенныхтоковедущихчастях, на которыхработают люди,вследствиеошибочноговключенияустановки;

4. возникновениешагового напряженияна поверхностиземли в результатезамыканияпровода наземлю.

Основнымимерами защитыот поражениятоком являются:обеспечениенедоступноститоковедущихчастей, находящихсяпод напряжением,для случайногоприкосновения;электрическоеразделениесети; устранениеопасностипоражения припоявлениинапряженияна корпусах,кожухах и другихчастях электрооборудования,что достигаетсяприменениеммалых напряжений,использованиемдвойной изоляции,выравниваниемпотенциала,защитным заземлением,занулением,защитным отключениеми др.; применениеспециальныхэлектрозащитныхсредств — переносныхприборов иприспособлений;организациябезопаснойэксплуатацииэлектроустановок.

Недоступностьтоковедущихчастейэлектроустановокдля случайногоприкосновенияможет бытьобеспеченарядом способов:изоляциейтоковедущихчастей, размещениемих на недоступнойвысоте, ограждениеми др.

Электрическоеразделениесети – эторазделениеэлектрическойсети на отдельныеэлектрическине связанныемежду собойучастки с помощьюспециальныхразделяющихтрансформаторов.В результатеизолированныеучастки сетиобладают большимсопротивлениемизоляции ималой емкостьюпроводов относительноземли, за счетчего значительноулучшаютсяусловия безопасности.

Применениемалого напряжения.При работе спереноснымручным электроинструментом— дрелью, гайковертом,зубилом и т.п., а также ручнойпереноснойлампой человекимеет длительныйконтакт с корпусамиэтого оборудования.В результатедля него резкоповышаетсяопасностьпоражения токомв случае поврежденияизоляции ипоявлениянапряженияна корпусе,особенно, еслиработа производитсяв помещениис повышеннойопасностью,особо опасномили вне помещения.

Для устраненияэтой опасностинеобходимопитать ручнойинструменти переносныелампы напряжениемне выше 42 В.

Кроме того,в особо опасныхпомещенияхпри особеннонеблагоприятныхусловиях (например,работа в металлическомрезервуаре,работа сидяили лежа натокопроводящемполу и т.п.) дляпитания ручныхпереносныхламп требуетсяеще более низкоенапряжение– 12В.

Двойнаяизоляция— это электрическаяизоляция, состоящаяиз рабочей идополнительнойизоляции. Рабочаяизоляцияпредназначенадля изоляциитоковедущихчастей электроустановки,обеспечиваяее нормальнуюработу и защитуот поражениятоком. Дополнительнаяизоляцияпредусматриваетсядополнительнок рабочей длязащиты от поражениятоком в случаеповреждениярабочей изоляции.Двойную изоляциюшироко применяютпри созданииручных электрическихмашин. Приэксплуатациитаких машинзаземлениеили занулениеих корпусовне требуется.

Классификацияпомещений поопасностипоражениятоком. Всепомещенияделятся постепени поражениялюдей электрическимтоком на трикласса: безповышеннойопасности, сповышеннойопасностью,особо опасные.

Помещениябез повышеннойопасности—это сухие, беспыльныепомещения снормальнойтемпературойвоздуха и сизолирующими(например,деревянными)полами, т. е. вкоторых отсутствуютусловия, свойственныепомещениямс повышеннойопасностьюи особо опасным.

Помещенияс повышеннойопасностьюхарактеризуютсяналичием одногоиз следующихпяти условий,создающихповышеннуюопасность:

• сырости,когда относительнаявлажностьвоздуха длительнопревышает 75%;такие помещенияназывают сырыми;

• высокойтемпературы,когда температуравоздуха длительно(свыше суток)превышает+35°С; такие помещенияназываютсяжаркими;

• токопроводящейпыли, когда поусловиямпроизводствав помещенияхвыделяетсятокопроводящаятехнологическаяпыль (например,угольная,металлическаяи т. п.) в такомколичестве,что она оседаетна проводах,проникаетвнутрь машин,аппаратов ит.п.; такие помещенияназываютсяпыльными стокопроводящейпылью;

• токопроводящихполов — металлических,земляных,железобетонных,кирпичных ит.п.;

возможностиодновременногоприкосновениячеловека кимеющим соединениес землейметаллоконструкциямзданий, технологическимаппаратам,механизмами т. п., с однойстороны, и кметаллическимкорпусамэлектрооборудования— с другой.

Помещенияособо опасныехарактеризуютсяналичием одногоиз следующихтрех условий,создающихособую опасность:

• особой сырости,когда относительнаявлажностьвоздуха близкак 100% (стены, поли предметы,находящиесяв помещении,покрыты влагой);такие помещенияназываютсяособо сырыми;

• химически активной или органической среды, т.е. помещения,в которых постоянноили в течениедлительноговремени содержатсяагрессивныепары, газы,жидкости, образующиеотложения илиплесень, действующиеразрушающена изоляциюи токоведущиечасти электрооборудования;такие помещенияназываютсяпомещениямис химическиактивной илиорганическойсредой;

• одновременногоналичия двухи более условий,свойственных помещениямс повышеннойопасностью.

Особо опаснымипомещениямиявляется большаячасть производственныхпомещений, втом числе всецехи машиностроительныхзаводов, испытательныестанции, гальваническиецехи, мастерскиеи т.п. К такимже помещениямотносятся иучастки работна земле подоткрытым небомили под навесом.

10.2Защитноезаземление

Защитноезаземление– преднамеренное электрическоесоединениес землей илиее эквивалентомметаллическихнетоковедущихчастей, которыемогут оказатьсяпод напряжением.

Назначение защитного заземления– устранениеопасностипоражения людейэлектрическимтоком при появлениинапряженияна конструктивныхчастях электрооборудования,т.е. при замыканиина корпус.

Принципдействия защитногозаземления– снижение добезопасныхзначений напряженийприкосновенияи шага, обусловленныхзамыканиемна корпус. Этодостигаетсяуменьшениемпотенциалазаземленногооборудования,а также выравниваниемпотенциаловза счет подъемапотенциалаоснования, накотором стоитчеловек, допотенциала,близкого позначению кпотенциалузаземленногооборудования.

Областьприменениязащитногозаземления– трехфазныетрехпроводныесети напряжениемдо 1000В с изолированнойнейтралью ивыше 1000В с любымрежимом нейтрали.

Оборудование,подлежащеезаземлению.Защитномузаземлениюподлежатметаллическиенетоковедущиечасти оборудования,которые из-занеисправностиизоляции могутоказаться поднапряжениеми к которымвозможноприкосновениелюдей и животных.При этом в помещенияхс повышеннойопасностьюи особо опасныхпо условиямпоражениятоком, а такжев наружныхустановкахзаземлениеявляется обязательнымпри номинальномнапряженииэлектроустановкивыше 42В переменногои выше 110В постоянноготока, а в помещенияхбез повышеннойопасности –при напряжении380В и выше переменногои 440В и выше постоянноготока. Лишь вовзрывоопасныхпомещенияхзаземлениевыполняетсянезависимоот значениянапряженияустановки.

10.3Зануление

Занулениемназываетсяпреднамеренноеэлектрическоесоединениес нулевым защитнымпроводникомметаллическихнетоковедущихчастей, которыемогут оказатьсяпод напряжением.

Нулевымзащитным проводникомназываетсяпроводник,соединяющийзануляемыечасти с глухозаземленнойнейтральнойточкой обмоткиисточника токаили ее эквивалентом.Нулевой защитныйпроводникследует отличатьот нулевогорабочего проводника,который такжесоединен сглухозаземленнойнейтральнойточкой источникатока, но предназначендля питаниятоком электроприемников,т.е. по нему проходитрабочий ток.

Задачазануленията же, что изащитногозаземления:устранениеопасностипоражения людейтоком при замыканиина корпус. Принципдействия зануления– превращениезамыкания накорпус в короткоеоднофазноезамыкание, т.е.замыкание междуфазным и нулевымпроводами сцелью созданиябольшого тока,способногообеспечитьсрабатываниезащиты и темсамым автоматическиотключить

поврежденнуюустановку отпитающей сети.Такой защитойявляются плавкиепредохранителиили автоматическиевыключатели,устанавливаемыеперед потребителямиэнергии длязащиты от токовкороткогозамыкания.Скорость отключенияповрежденнойустановки, т.е.время с моментапоявлениянапряженияна корпусе домомента отключенияустановки отпитающей электросети,составляет5…7сек при защитеустановкиплавкимипредохранителямии 1…2с при защитеавтоматами.

Кроме того,посколькузануленныечасти оказываютсязаземленнымичерез нулевойзащитный проводник,то в аварийныйпериод, т.е. смомента возникновениязамыкания фазына корпус и доавтоматическогоотключенияповрежденнойустановки отсети, появляетсязащитное свойствоэтого заземления,подобно тому,как имеет местопри защитномзаземлении.Иначе говоря,заземлениезануленныхчастей черезнулевой защитныйпроводникснижает в аварийныйпериод их напряжениеотносительноземли.

Областьприменениязануления– трехфазныечетырехпроводныесети напряжениемдо 1000В с глухозаземленнойнейтралью.Обычно это сетинапряжением380/220В, широкоприменяющиесяв машиностроительнойпромышленностии других отраслях,а также сети220/127В и 660/380В.

Назначениенулевого защитногопроводника– создание длятока короткогозамыкания цепис малым сопротивлением,чтобы этот токбыл достаточнымдля быстрогосрабатываниязащиты, т. е.быстрого отключенияповрежденнойустановки отсети.

8Составлениематематическоймодели теоретическихобводов крыла

8.1Классификациянесущих поверхностей

Все многообразиепроектируемыхнесущих поверхностейможно классифицироватьследующимобразом: линейчатые,нелинейчатые,существеннонелинейчатыеи интегральные.При этом в основуклассификацииположен скореене теоретическийподход, а некотораяпрактическаяхарактеристика,которую можноназватьгеометротехнологической.

Чаще всего,как и в нашемслучае, приматематическомописании несущихповерхностейприменяютсялинейчатыеповерхности,образованныепутем перемещенияпрямолинейнойобразующейпо двум криволинейнымпространственнымнаправляющим.

Для однозначностиопределенияположения впространствепрямолинейнойобразующейнеобходимозадать законее перемещения.Этот законможет задаватьсяв виде направленияв пространстве,например, плоскостипараллелизма,или третьейнаправляющей.Если же двенаправляющиеявляются плоскимикривыми, лежащимив параллельныхплоскостях,а в качестветретьей направляющейвыбрана прямая,параллельнаяуказаннымплоскостям,то образованнаяв этом случаеповерхностьбудет называтьсяповерхностьюс пропорциональнойразбивкой.Действительно,если мы рассмотримпроекцию направляющихи образующихна плоскость,перпендикулярнуюпрямолинейнойобразующей,нетрудно видеть,что отрезкипроекцийкриволинейныхнаправляющих,отсекаемыеобразующими,будут пропорциональны.

Иногда такиеповерхностиназывают линейчатымиповерхностямис процентнойразбивкой.

Частнымслучаем линейчатыхповерхностейявляетсяразвертываемаяповерхность,отличающаясятем, что прямолинейнаяобразующая,соединяющаядве точки нанаправляющих,и касательныев них компланарны,т.е. поверхностьполучаетсяпутем обкаткиплоскостьюдвух направляющих.Исходя из этогоуглы наклонакасательных,как в начале,так и в концеиспользуемыхотрезков двухкривых должныбыть равнымежду собой,а изменениеуглов наклонавдоль кривыхдолжно бытьгладким инепрерывным.

Нелинейчатойбудем называтьтакую поверхность,у которой способперехода отсечения к сечениюв параллельныхплоскостяхне обеспечиваетлинейностьобразующих,однако формакрыла в планеограниченапрямыми линиями.Существеннонелинейчатаяповерхность— это поверхностьтакого крыла,геометрическиепараметрыкоторого (формапрофиля, толщинаи вогнутостьего среднейлинии и другие)значительноизменяютсявдоль размахакрыла. Крометого, форма вплане описываетсякриволинейнымипередней изадней кромками.Следует отметить,что такая поверхностьпозволяетсущественноповыситьаэродинамическиехарактеристикикрыла. Примеромтакого крылаявляется, например,крыло сверхзвуковогопассажирскогосамолета Ту-144.

Для получениядополнительного выигрыша в аэродинамическиххарактеристиках(интерференция)фюзеляжа икрыла, а такжебол ее полногоиспользованиякомпонуемогообъема в последниегоды получилоширокое распространениеобъединениеповерхностифюзеляжа икрыла в гладкуюединую поверхностьс обеспечениемих плавногосопряжения.Такая компоновкакрыла и фюзеляжаполучила названиеинтегральной.Это решениереализованопри проектированииамериканскогосамолета В1-А.

8.2Основныегеометрическиехарактеристикикрыла

Геометрическиехарактеристикикрыла в основномможно определитьпо его формев плане. Вообщеговоря, хордакрыла определяетсякак условнаялиния, соединяющаяточки переднейи задней кромоккрыла, полученныев результатеих пересеченияплоскостью,параллельнойплоскостисимметриисамолета.

Хорда, взятаяв произвольномпо размахуместе крыла,называетсяместной, еедлина равна:

,(8.1)

где ,- координатыпередней кромкикрыла; ,- координатызадней кромкикрыла.

Хорда, определяемаяпри z = 0 в системекоординатсамолета, называетсяцентральной(корневой) • Бортовая хорда— это хордакрыла в пересеченииего с поверхностьюфюзеляжа. Вчастном случае,например,треугольногов плане крылаконцевая хордавырождаетсяв ноль.

При расчетеаэродинамическиххарактеристиккрыла чащепользуютсягеометрическимипараметрамиего проекциина базовую илистроительнуюплоскости.

Базоваяплоскость крыла(БПК) — это плоскость,перпендикулярнаяплоскостисимметриисамолета ипроходящаячерез корневуюхорду крыла.

Строительнойплоскостьюкрыла (СПК) называютплоскость,проходящуючерез хордуодного из сеченийкрыла (чащевсего корневогоили бортового)и точку, лежащуюна хорде концевогосечения. Тогдапри прямолинейностизадней кромкикрыла СПК будетопределятьсядвумя пересекающимисялиниями — корневойхордой и заднейкромкой крыла.

Принулевом значенииугла поперечногоV крыла базоваяи строительнаяплоскостисовпадают.Поэтому будемсчитать, чтокрыло в планеограниченопроекциямилиний переднейи задней кромокна СПК, корневойи концевой.хордами. Площадь,ограниченнуюэтими линиями,будем называтьпроекционнойплощадью крыла.

Местный уголстреловидностипередней кромкикрыла - угол междукасательнойк линии переднейкромки в заданнойточке и плоскостью,перпендикулярнойк корневойхорде крыла.Аналогичноопределяетсяугол стреловидностизадней кромкии линии четвертихорды крыла.

Удлинениекрыла определяетсякак отношениеквадрата полногоразмаха к его площади:

.(8.2)

Другой важнойхарактеристикойформы крылав плане являетсясужение, котороеопределяетсякак отношениекорневой хордыи концевой:

(8.3)

В ряде случаевиз конструктивныхсоображенийили по аэродинамическимтребованиямзаконцовкутрапециевидногокрыла обрезают.В этом случаедля определениясужения крылаисходную формув плане заменяютфиктивнымтрапециевиднымкрылом равнойплощади ссовпадающимипередней изадней кромками.Концевая хордатакого крылаопределяетсяиз условияравенстваплощадей поформуле:

,(8.3)

а сужениекрыла определяетсятак:

.(8.4)

При этомследует отметить,что полученноефиктивное крылонельзя использоватьдля расчетатаких характеристик,как удлинениеи средняяаэродинамическаяхорда.

Средняяаэродинамическаяхорда (САХ)определяетсякак хордапрямоугольногокрыла, равногопо размаху иплощади исходному.САХ являетсяодним из важнейшихгеометрическихпараметровнесущей поверхности,используемыхпри расчетахаэродинамическихи динамическиххарактеристик,и рассчитываетсяна основанииприведенноговыше определениятак:

.(8.5)

Формулой(8.5) пользуютсядля определенияСАХ сложногопо форме в планекрыла. Однаков большинствеслучаев формукрыла в планеможно привестик одной илинесколькимтрапециям. Вэтом случаеСАХ рассчитываетсяпо известнымгеометрическимформулам:

площадь крыла

;(8.6)

положениеСАХ по размаху

;(8.7)

длина САХ

;(8.8)

положениеноска САХотносительноначала координаткрыла

.(8.9)

Если воспользоватьсятакими характеристикамикрыла, как сужениеи удлинение,то формулы(8.7) и (8.8) принимаютвид

;(8.10)

.(8.11)

Для крыла,составленногоиз двух трапеций,САХ и ее положениеопределяютсяпо формулам:

;(8.12)

;(8.13)

.(8.14)

Здесь индексом"1" обозначеныпараметрывнутренней,а индексом "2"- внешней секциикрыла.

Для многосекционногокрыла, состоящегоиз nтрапеций, длинаСАХ определяетсяпо формуле:

.(8.15)

Приведенныевыше зависимостидля определениягеометрическиххарактеристиккрыла справедливыи для другихнесущих поверхностей,таких, каквертикальноеи горизонтальноеоперение, с тойлишь разницей,что вместокорневой хордыв них используетсябортовая хордаи размах определяетсякак сумма длинконсолей , т.е.

.(8.16)

8.3Геометрическиехарактеристикиаэродинамическогопрофиля

Аэродинамическийпрофиль являетсяосновой построенияповерхностикрыла и определяетосновные егохарактеристики.В общем случаепрофилем крыласледует считатьплоский замкнутыйконтур, полученныйв результатепересеченияповерхностикрыла плоскостью,перпендикулярнойстроительнойплоскости крылаи пересекающейпереднюю изаднюю кромкикрыла.

Задачу обобтекании крылапотоком теоретическаяаэродинамикаразделяет надве: задачу обобтеканиипрямоугольногонедеформированногокрыла заданнойтолщины и задачуоб обтеканиидеформированнойпластины нулевойтолщины. Прирешении задачиобтеканияповерхностькрыла и аэродинамическийпрофиль считаютсимметричнымиотносительностроительнойплоскости сналоженнымина них деформациямиискривленияи сдвигом срединнойповерхности,т.е. ординатыточек поверхностиопределяютсяв виде:

(8.17)

где - ордината верхнейповерхностикрыла; - ордината нижнейповерхностикрыла; - положительнаяордината симметричнойповерхностикрыла; - ординатадеформированнойсрединнойповерхности.

Одной изосновныххарактеристикпрофиля крылаявляется егохорда, котораяопределяетсякак расстояниемежду крайнимиего точками,являющимисяточками вертикальныхкасательных.

В местнойсистеме координат,начало которойлежит в носкепрофиля, а осьxнаправленавдоль его хорды,ординаты профиляможно представитьв виде:

(8.18)

где - ордината верхнегоконтура профиля;- ордината нижнегоконтура профиля;- положительнаяордината симметричнойчасти профиля;- ордината среднейлинии профиля.

Преобразуя(8.18), получаем:

;(8.19)

.(8.20)

Для удобствасравненияпрофилей различныхформ и размеровбыли введеныбезразмерные,или относительные,координаты:

(8.21)

гдеb –хорда аэродинамическогопрофиля.

Основнымигеометрическимихарактеристикамиаэродинамическогопрофиля являются:максимальнаяотносительнаятолщина симметричнойчасти профиляи ее положениена единичнойхорде ,максимальнаякривизна и ее положение.

В практикепроектированиянесущих поверхностейшироко применяетсяпересчет координатисходногопрофиля назаданнуюотносительнуютолщину и кривизнупо формулам:

(8.22)

где индексом«3» отмеченыпараметры икоординатыискомого профиля,а индексом «и»- исходногопрофиля.

Важнойхарактеристикойформы профиляявляется такжеотносительныйрадиус скругленияносовой частипрофиля ,представляющийсобой значениерадиуса кривизныконтура в точке.

В полете поддействиемаэродинамическихсил происходитдеформациякрыла: изгибвдоль размахаи закруткасечений относительнопродольнойоси крыла. Врезультатезакрутки сеченийпроисходитувеличениеместного углаатаки профиля,причем этоувеличениенарастает кконцам крыла.На большихуглах атакиполета самолетав концевыхчастях крылавозникает срывпотока и уменьшениеподъемной силы.

Под геометрическойдеформациейкрыла понимаетсязакрутка (поворот)каждого текущегосечения крылана угол относительнопринятой осии отгиб носовойчасти профиляна угол .Относительнуювеличину носовойчасти профиля,на которуюраспространяетсядеформацияотгиба, обозначим.

Изломпо обводу профиля,особенно вносовой части,недопустим.Поэтому в точкенеобходимообеспечитькак минимумпервый порядокгладкостистыковки. Вэтом случаепри заданномв сечении z углеотгиба деформациябудет определятьсяформулой:

.(8.23)

Если же необходимообеспечитьвторой порядокгладкости вточке ,т.е. ,то формула дляопределениидеформациипри отгибепринимает вид:

.(8.24)

За ось круткисечений крылаобычно принимаетсязадняя кромка.В этом случаедеформациякрутки рассчитываетсяпо формуле:

,(8.25)

где - ординатанесимметричногопрофиля безкрутки.

В ряде случаевдля упрощениярасчетов ввидумалости угловповорот сеченияотносительнооси круткизаменяют деформациейаффинногосдвига и величинудеформациикрутки рассчитываютпо формуле:

,(8.26)

Из технологическихсоображенийудобнее бываетзадавать положениепередней кромкизакрученногокрыла .В этом случаеформула (8.26)преобразуетсяк виду:

.(8.27)

Аэродинамическийпрофиль являетсяисходной информациейпри проектированиикрыла летательногоаппарата, итребованиевыдерживанияего формы впроцессеконструированияи изготовлениякрыла выдвигаетсяна первый планпо сравнениюс требованиямикомпоновки,технологичностии т.д. Поэтомувопросам описанияобводов типааэродинамическийпрофиль посвященымногие исследованияпо проектированиюи расчетуповерхностейв самолетостроении.

В зависимостиот назначенияпрофиля предъявляютсясоответствующиетребованияк его форме игеометрическимхарактеристикам.

1. Дозвуковыепрофили характеризуютсяутолщеннойносовой частью,смещениеммаксимальнойтолщины профилявперед и плавнымисходами к хвостовойчасти (рис. 2.1, а).

2. Околозвуковыепрофили отличаютсянесколькоболее заостреннойносовой частью,смещениеммаксимальнойтолщины в болеезаднее положениеи более плавнымиформами в районемаксимальнойтолщины (рис.2.1,6).

3. Появившиесяв последниегоды трансзвуковые,или суперкритические,профили характеризуютсяуплощеннойверхней линиейпрофиля изначительнымискривлениемхвостовойчасти (рис. 2.1, в).

4. Сверхзвуковыепрофили обычнопредставляютсобой обводыс заостренныминосовой и хвостовойчастями (рис.2.1, г).

5. Гиперзвуковыепрофили отличаютсязаостреннойносовой частьюи резко затупленнойхвостовойчастью, а такжезначительнымсмещениеммаксимальнойтолщины назад(рис. 2.1, д).

При этомследует отметить,что приведеннаяклассификацияпрофилей достаточноусловна. Выборформы профилядиктуетсяконкретнымизадачами.

По методамописания обводоваэродинамическиепрофили делятсяна две группы:

1. профили,обводы которыхимеют аналитическоеописание;

2. профили,обводы которыхзаданы дискретныммассивом координат.

Обводы профилейпервой группымогут бытьполучены позаданнымаэродинамическимхарактеристикамв результатерешения задачиобтеканиякруговогоцилиндра сиспользованиемконформногоотображения(профили Жуковского,Кармана-Трефтца,Мизеса, Карафоли).При этом уравненияконтура профилядостаточносложны. Поэтомубыли предложеныспособы описанияобводов типааэродинамическийпрофиль гладкимифункциямипростого вида(степенными,строфоидамии т.п.) с последующимопределениемих аэродинамическиххарактеристикэкспериментальнымпутем. Аэродинамическиепрофили этойгруппы получилираспространениев 30-40-х гг. В последующиегоды болееширокое распространениеполучили профили,обводы которыхполучены путемчисленногорешения дифференциальныхуравненийобтекания споследующейэкспериментальнойдоводкой наоснованииисследованийв аэродинамическихтрубах с цельюполучениязаданныххарактеристик.

Информацияоб обводахпрофилей второйгруппы обычнопредставляетсяв виде таблицызначений координатточек, принадлежащихконтуру.

Поэтому однойиз задач проектированияповерхностикрыла являетсязадача описанияобвода, заданногодискретнымточечным рядом.

Прежде чемприступитьк выбору функции,аппроксимирующейзаданныйаэродинамическийпрофиль, оговоримтребования,которым должнаотвечать этафункция.

Эти требованияопределяются,с одной стороны,условиямиработы проектируемогоаппарата, т.е.необходимостьюобеспечениябезотрывногообтекания крылапотоком, особеннов носовой егочасти. С другойстороны, математическийаппарат описанияобвода долженсоздаватьмаксимальныеудобствапроектировщикупри работе сним, представляясобой неотъемлемуючасть автоматизированнойсистемы проектированияповерхности.Таким образом,аппроксимирующаяфункция должнаудовлетворятьследующимосновным требованиям:

1. быть непрерывнойи обеспечиватьгладкостьобвода не нижевторого порядка;

2. обеспечиватьпо возможностиописание наибольшегоколичестватипов профилей;

3. обеспечиватьгладкую аппроксимациюпрофиля безпредварительногографическогосглаживанияисходных данных;

4. обладатьминимальным,но достаточнымчислом параметров,варьируемыхдля управленияформой профиля.

В настоящеевремя припроектированииплоских контуровтипа аэродинамическийпрофиль применяетсяцелый рядматематическихзависимостей,таких какполиномиальныефункции, кривыевторого порядка,степенныеуравнения,уравненияспециальныхконтуров,сплайн-функции.

8.4Проектированиеповерхностилинейчатогокрыла

При проектированиинесущих поверхностейнаиболее широкоеприменениеполучили линейчатыеповерхности,что обусловленопростотойалгоритма ихпостроенияи высокой степеньютехнологичности.И если в общемслучае линейчатаяповерхностьне являетсяразворачиваемой,как, например,гиперболоидвращения, тодля поверхностейкрыльев можнополучить разверткус достаточновысокой степеньюточности. Этоважно приизготовленииобшивки крыла,особенно научастках кессона,где ее толщинавелика и, следовательно,в качестветехнологическогопроцесса изготовленияможет бытьиспользованатолько гибкав случае изготовленияиз металлов.

Особенноширокое распространениелинейчатыеповерхностиполучили такжев силу простотыих увязки ипостроенияграфическимспособом. Однаков последниегоды из-за повышениятребованийк технологииподготовкипроизводстваи к точностиизготовленияоснастки идеталей несущихповерхностей,а также в силунеобходимостиавтоматизацииконструкторскихработ все большеераспространениеполучаютматематическиеметоды описаниялинейчатыхповерхностей.При этом применяютсяалгоритмыпроектированияповерхностейна основе кактрадиционноготочечногозадания профилей,так и аналитическогоописания профилейи поверхностей.

Рассмотрималгоритм расчеталинейчатогокрыла, направляющиекоторого заданыаналитическив явном видекак функцииот двух переменных:

;(8.28)

Пусть заданаточка А на плановойпроекции крылас координатами,.Необходимоопределитьтретью координатуэтой точки .Рассмотримкаждый этапэтого алгоритма.На первом этапепо задан нойкоординатеопределяемзначения координатпередней изадней кромок,которые заданыкак функцииодной переменной,

;(8.29)

.(8.30)

Используяэти величины,можно легкоопределитьдлину текущейхорды, координатыxточки в местнойсистеме координатс началом напередней кромкекрыла, а такжезначениеотносительнойкоординатыxточки по следующимформулам:

;(8.31)

;(8.32)

.(8.33)

На следующемэтапе определяемкоординатыточек первогои второготеоретическихсечений сравнопроцентнымикоординатамиx:

.(8.34)

Умножая каждуюотносительнуюкоординатуна величинухорды, получаемабсолютныезначения координатх в местнойсистеме координат.Находим координатыу точек на первоми втором теоретическихсечениях:

;(8.35)

;(8.36)

;(8.37)

.(8.38)

Для переходав систему координатагрегата прибавимк и значениясоответствующихкоординатпередней кромки:

;(8.39)

.(8.40)

Таким образом,нам известныкоординатых двух точекобразующейлинейчатогокрыла, котораяпроходит черезточку А.

Для определениянеизвестнойкоординатыу точки А необходимоподставитьизвестные еекоординатыв уравнениепроекции образующей:

,(8.41)

откуда:

,(8.42)

или:

.(8.43)

При расчетесечений поверхностилинейчатогокрыла формулы(8.42) и (8.43) можноиспользоватьпри взаимнойперпендикулярностиплоскостисечения и плоскостихорд крыла.Если эти плоскостине перпендикулярны,то неизвестныекоординатыточки А определяютсяиз решениясистемы линейныхуравнений:

(8.44)

где ,и - некоторыепостоянныекоэффициенты.

Длярешения этойсистемы можноиспользоватьизвестный методКрамера. Рассмотренныйалгоритм определениякоординатпроизвольнойточки можноиспользоватьи для расчетасечений линейчатогокрыла по заданнойстреле прогиба,т.к. при аналитическомзадании профилейможно определитьпроизвольнуюточку на поверхности.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………5

1. ОПИСАНИЕКОНСТРУКЦИИПОДФЮЗЕЛЯЖНОГО

КИЛЯ……………………………….……………………………………12

2. ПРИМЕНЕНИЕКОМПОЗИЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВ

В КОНСТРУКЦИИУЗЛА………………………………………………14

2.1. Материалыдля изготовлениясот…………………………………......17

3. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕПРОЕКТИРОВАНИЕДЕТАЛЕЙ

ВСИСТЕМЕUNIGRAPHICS…………………………………………...18

3.1. Построениемодели вUnigraphics………………………………….....20

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕШАБЛОНОВ………………………………………..25

4.1. Плазово-шаблонныйметод производства……………………………25

4.2. Номенклатурашаблонов..……………………………………………..28

4.3. Этапыработ плазовойгруппы приизготовлениишаблонов……….32

4.4. Технологическийпроцесс изготовленияшаблонов………………....34

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙОСНАСТКИ…………….37

5.1. Технологияизготовленияболванок…………………………………..37

5.2. Технологияизготовленияформблоков……………………………….39

5.3. Созданиеуправляющихпрограмм дляобработкиоснастки………..46

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ТРЁХСЛОЙНЫХПАНЕЛЕЙ С СОТОВЫМЗАПОЛНИТЕЛЕМ……50

6.1. Изготовлениесотовогозаполнителя………………………………….50

6.2. Сборка панелейс сотовымзаполнителем……………………………53

6.3. Соединениесотовых панелеймежду собой

и с элементамикаркаса………………………………………………..55

7.ИЗГОТОВЛЕНИЕДЕТАЛЕЙ ПОДФЮЗЕЛЯЖНОГОКИЛЯ……….56

Подружин

Степанов

³

7.1.Изготовлениемеханообрабатываемыхдеталей……………………...56

7.2. Изготовлениелистовыхдеталей……………………………………...58

7.3. Изготовлениедеталей изполимерных

композиционныхматериалов………………………………………....60

8. ОСОБЕННОСТИОБРАБОТКИКОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВРЕЗАНИЕМ…………………………………………...64

8.1. Особенностиповедениякомпозиционныхматериалов

при обработкерезанием……………………………………………….64

8.2. Основные видымеханическойобработкиполимерных

композиционныхматериалов…………………………………………65

9. МЕРОПРИЯТИЯТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

В ПЛАЗОВО-ШАБЛОННОМЦЕХЕ…………………………………...68

9.1. Основныепонятия и составныечасти охранытруда………………..68

9.2. Опасныезоны оборудованияи средствазащиты……………………71

9.3.Техника безопасностив слесарномотделении………………………74

9.4. Техникабезопасностив отделенииобъёмнойоснастки…………….76

9.5. Системывентиляции…………………………………………………..78

10.СОСТАВЛЕНИЕМАТЕМАТИЧЕСКОЙМОДЕЛИ………………...81

ПОВЕРХНОСТИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…..………...………………………….……………………87

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ………………………...88

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………..

производитисходную иимеет необходимоекачество, онапринимаетсяв работу.

Рис. 10.1. Математическаямодель поверхностиподфюзеляжногокиля.

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ

1) С.С. Леньков,С.Т. Орлов, Шаблоныи объёмнаяоснастка всамолётостроении,Оборонгиз,1963.

2) Е.Я. Юдин, С.В.Белов и др., Охранатруда в машиностроении,Москва, Машиностроение,1983.

3) Справочникпо проектированиюотопления ивентиляции,Госстройиздат,1953.

4) Справочныеданные дляотопления ивентиляции,серия Л-001, раздел5, Данные по расчётувоздуховодов,1957.

5) Справочныеданные дляотопления ивентиляции,серия Л-001, раздел6, Вентиляторы,1956.

6) Справочныеданные дляотопления ивентиляции,серия Л-001, раздел14, Элементывентиляционныхсистем, 1957.

7) Справочныеданные дляотопления ивентиляции,серия Л-007, Мероприятияпо уменьшениюшума в вентиляционныхустановках,1955.

8) С.А. Рысин,Вентиляционныеустановкимашиностроительныхзаводов, Справочник,Машгиз, Москва,1961.

9) Давыдов Ю.В.,Злыгарев В.А.Геометриякрыла: Методыи алгоритмыпроектированиянесущих поверхностей.– М.: Машиностроение,1987. – 136с.: ил.

10) Гилой В. Интерактивнаямашинная графика/Пер. с англ. М.:Мир.1981. 380с.

11) ЗозулевичД.М. Машиннаяграфика вавтоматизированномпроектировании.М.: Машиностроение.1976. 240с.

12) Инструкцияпо использованиюграфическойсистемы CAD/CAMCimatron it. BeePitron Ltd,Санкт-Петербург,1994г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Развитиеавтоматизациитехнологической подготовкипроизводстваи ее современноесостояние .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. ОбзорСАПР и их краткоеописание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

КОНСТРУКТОРСКИЙРАЗДЕЛ

3. Описаниеконструкциикрыла . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4. Плазово-шаблонныйметод производства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5. Автоматизированноепроектированиедеталей крыла. . . .. . . .20

1. Анализконструкциикрыла и используемыхматериалов,необходимыйдля производствашаблонов иоснастки . . . . ..21

2. Проектированиедеталей . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3. Трехмернаяувязка конструкции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙРАЗДЕЛ

6. Изготовлениешаблонов иоснастки. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 33

1. Изготовлениешаблонов . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

2. Производствооснастки . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7. Изготовлениедеталей крыла. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

1. Изготовлениедеталей изкомпозиционныхматериалов. . . . .57

2. Изготовлениемеханообрабатываемыхдеталей . . . . . . . . .. . .60

3. Изготовлениелистовых деталей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

3

Подружин

Степанов

РАСЧЕТНЫЙРАЗДЕЛ

8. Составлениематематическоймодели теоретическихобводов крыла. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .64

1. Классификациянесущих поверхностей. . . . . . . . . . . . . . . . . .64

2. Основныегеометрическиехарактеристикикрыла . . . . . . . . . 65

3. Геометрическиехарактеристикиаэродинамическогопрофиля . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .70

4. Проектированиеповерхностилинейчатогокрыла . . . . . . . . . 76

РАЗДЕЛОХРАНЫ ТРУДА

9. Техникабезопасностина участкемеханообработки. . . . . . . . . . 80

1. Требованиябезопасности,предъявляемыек оборудованию.82

2. Опасныезоны оборудованияи средства ихзащиты . . . . . . . .84

3. Охранатруда в автоматизированныхпроизводствах. . . . . . .87

10. Защитаот поражениятоком электрооборудования. . . . . . . . . . 89

1. Охранатруда в автоматизированныхпроизводствах. . . . . . .89

2. Защитноезаземление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 92

3. Зануление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 94

ЛИТЕРАТУРА.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .95