Панель обшивки руля высоты

Панель обшивки руля высоты

2

Курсовая работа по дисциплине

«Проектирование технологических процессов производства

изделий из волокнистых композиционных материалов» на тему:

Панель обшивки руля высоты.

Работу выполнил:

Казань, 2006 г.

Содержание:

1. Конструктивно-технологический анализ композиционного изделия

1.1. Описание конструкции изделия и его взаимосвязи с другими деталями, составляющими агрегат

1.2. Оценка технологичности конструкции

1.3. Разработка технологических условий на изделие из КМ

2. Выбор и обоснование технологической схемы производства изделия

2.1. Выбор метода придания формы изделия

2.2. Выбор метода формования

2.3. Составление номенклатуры оснастки для придания формы и процесса

формования

2.4. Схема увязки оснастки

2.5. Выбор необходимого оборудования

2.6. Расчет ожидаемой точности изготовления

3. Разработка технологического процесса изготовления изделия из ПКМ

3.1. Расчет (выбор) технологических режимов

3.2. Выбор вспомогательных материалов для реализации технологического процесса

3.3. Составление карт раскроя препрега

3.4. Разработка маршрутного и операционного технологического процессов. Заполнение маршрутных и операционных карт технологического процесса

4. Разработка технологической оснастки

4.1. Разработка эскизного проекта формозадающей оснастки (оправки)

4.2. Разработка технических условий на оснастку

4.3. Разработка сборочного чертежа общего вида оснастки со спецификацией

4.4. Разработка чертежа оной из деталей оснастки (деталировка)

4.5. Описание оснастки и способа ее изготовления

1. Конструктивно-технологический анализ композиционного

изделия.

1.1. Описание конструкции изделия и его взаимосвязи с другими деталями, составляющими агрегат.

Руль высоты, предназначенный для установки на стабилизатор в качестве подвижного элемента управления самолетом в вертикальной плоскости и эксплуатации в любых климатических условиях, должен соответствовать настоящим техническим условиям. Руль высоты состоит из кронштейнов навески руля высоты, кронштейнов крепления рулевых приводов, продольных элементов (лонжерона, балок), поперечных элементов (мембран), торцевых мембран из ПКМ, панелей верхних и нижних из ПКМ, хвостового сотового отсека с обшивками из ПКМ.

Законцовка руля высоты представляет собой сандвичную конструкцию. Структура сандвичных конструкций состоит из следующих элементов: двух тонких прочных облицовочных пластин - обшивок, толстой легкой сердцевины - заполнителя, разделяющего несущие пластины и разделяющие нагрузку между ними, и адгезионных слоев, связывающих нагрузку от заполнителя к облицовкам и обратно. Сандвичную конструкцию обычно рассматривают как двутавровую балку, одна из горизонтальных полок пластин которой «работает» на сжатие, а другая на растяжение. Сотовый заполнитель, связывающий пластины, аналогичен вертикальной полке балки, «работает» на сдвиг и повышает изгибную жесткость структуры, хотя, в противоположность двутавру, основным его назначением является опора для пластин облицовки.

Главными функциями несущих облицовочных материалов для сандвичевых конструкций являются обеспечение их жесткости относительно изгиба и сдвига в плоскости пластин, а также передача нагрузок в той же плоскости.

Объективной предпосылкой к разработке сандвичевых конструкций является необходимость снизить массу конструкции и увеличить ее жесткость, уменьшив при этом расход материала на несущие поверхности.

Другими объективными предпосылками могут являться: необходимость уменьшения трудоемкости переработки и стоимости материала, уменьшения шума или увеличения акустической прочности материала. Требований к сандвичевым структурам, предъявляемых при конструировании, относительно немного: они должны нести заданные нагрузки, иметь возможность соединения с малыми или большими несущими нагрузку элементами конструкции, выдерживать заданные давления, иметь определенные массу и стоимость.

Технологический процесс производства сандвичевых структур (сотовых конструкций) требует соблюдения трех обязательных условий: использования температуры (необходимо учесть, что и давление, и температура должны быть в точно заданных регламентами пределах в течение всего времени отверждения адгезивов); обеспечение инструментом и оборудованием, которое будет совмещать детали и выдерживать их под нагрузкой в течение всего режима отверждения.

Получаемые при выклеивании сандвичных неметаллических конструкций отклонения от заданных обводов оказывается меньше, чем при изготовлении клепаных конструкций.

Условия эксплуатации:

Рабочая среда - воздух, температура поверхности от -60о до +80о С.

1.2. Оценка технологичности конструкции.

Техническими условиями устанавливается допустимая величина зазора между склеиваемыми поверхностями, определяемая в основном свойствами клеевой композиции. Надлежащие зазоры в соединениях уменьшают вероятность появления непроклеев и способствуют получению наибольшей прочности для выбранной марки клея.

Материалы и полуфабрикаты, применяемые при изготовлении руля высоты, должны быть подвергнуты входному контролю в соответствии с требованиями ГОСТ 24297-87.

Масса руля высоты (82±2) кг.

При креплении внутренних элементов каркаса, в случае необходимости, разрешается головки болтов и закладные головки заклепок ставить в обратную сторону против чертежного изображения, при этом не допускается непосредственное прилегание замыкающих головок заклепок к деталям из ПКМ.

Зазоры между сопрягаемыми поверхностями должны быть не более 0,2 мм, кроме мест, оговоренных в чертежах. Смещение осей лонжеронов, балок и нервюр от положения, допускается до 2,0 мм при условии соблюдения 74.05.0000.0001 ТУ.

Центры шарниров смонтированных кронштейнов навески секций руля высоты должны лежать на общей прямой (оси вращения руля высоты). Общая закрутка руля высоты (ножницы) по всей длине допускается до 3 мм. Отверстия под болты и винты, предусмотренные для крепления такелажных узлов, должны быть выполнены по кондуктору.

Руль высоты должен быть взаимозаменяем на всех сериях основного изделия

1.3. Разработка технологических условий на изделие из КМ.

Детали из ПКМ на связующем УП-2227 должны изготавливаться по ТИ-0209-95.

Подсборки сотовой конструкции с обшивками из ПКМ на клеевой пленке ВК-51, ВК-51А.

Массу деталей и подсборок из ПКМ в процессе их производства определять с «жертвенным» слоем, взвешивание производить по документации, действующей на предприятии - изготовителе. Для деталей (обшивки) с припуском, обрезаемым после склейки, контроль массы производить с технологическим припуском, превышение массы детали по сравнению с теоретически расчетной массой детали с припуском и «жертвенным» слоем, должно быть не более 7%. Погрешность измерения массы - 0,3%.

На первых 3х комплектах агрегатов провести проверочный контроль толщин деталей из ПКМ, на основании которого провести корректировку длин крепежа и чертежных размеров. Проверочный контроль толщин указанных деталей производить на каждом 10м комплекте. Отклонения на толщину монолитных деталей ±0,2 мм.

Сотовый заполнитель растянутый и обработанный по толщине, должен соответствовать требованию чертежа. Отклонение на высоту сотового заполнителя ±0,1 мм. Количество стыков и направление клеевых полос регламентируется чертежом. Для получения на поверхностях деталей из ПКМ, предназначенных для склейки, шероховатого фактурного оттиска напрессовать на эти поверхности «жертвенный» слой из лавсановой ткани арт.56208 ГОСТ 15978-78.

Поверхности деталей, покрытые «жертвенным» слоем, по внешнему виду не контролировать.

На деталях из ПКМ не допускаются:

а) сквозные трещины;

б) механические повреждения с видимым повреждением волокон заполнителя, краевые забоины.

На обшивках и деталях из ПКМ допускаются отклонения согласно таблице:

Ресурс и надежность руля высоты должны соответствовать ресурсу и надежности основного изделия. Предел прочности при изгибе в соответствии с техническими требованиями чертежа на образец - свидетель. Прочность склейки обшивки с сотовым заполнителем на отрыв должна быть: ?ср > 294 МПа (30 кгс/мм2), ?min = 245 МПа (25 кгс/мм2).

Руль высоты должен быть стойким и прочным к ВВФ (внешним воздействующим факторам) в составе основного изделия.

Один агрегат из двадцати каждой секции, изготовленный по серийной технологии, испытывается на изолированном стенде на статическую прочность до разрушения. Допускается в зачет периодических испытаний первого агрегата каждой секции.

2. Выбор и обоснование технологической схемы производства

изделия.

2.1. Выбор метода придания формы изделия.

На производстве, где осуществляется процесс изготовления самолета ТУ-214, основным способом формирования изделий из ПКМ является выкладка.

Выкладка является наиболее простым способом, который применяется для изготовления малонагруженных изделий различных габаритов и конфигураций.

2

Схема процесса.

1. Подготовка формы (оснастка) (1): очистка поверхности от загрязнения и потеков отверждающего связующего, ремонт поверхности и ее обезжиривание.

2. Нанесение антиадгезионного слоя (3) с предварительной установкой ограничителей (2).

3. Упорядоченная укладка заранее раскроенных заготовок препрега (4).

4. Формирование первого слоя при сухой технологии: прикатка уложенных заготовок препрега подогретым нежестким валиком с целью уплотнения пакета и удаления воздушных включений (пузырей).

5. Формирование последующих слоев с теми же технологическими операциями осуществляется друг за другом до нужного количества слоев. Если изделие изготавливается без дополнительного воздействия давления на формирование структуры, то на этом процесс выкладки заканчивается.

В случае использования дополнительного давления добавляются следующие операции:

6. Установка на поверхность изделия (4) предварительно сформированного из:

- перфорированной разделительной пленки (5).

- впитывающего слоя из ткани объемного плетения (6).

- цулага (7), представляющей собой жесткую оболочку, эквидистантную поверхности изделия, выполненная из тонколистового металла или ПКМ. Служит для распределения равномерного давления на поверхность изделия при формовании и недопущения сползания выкроек или слоев.

- дренажный слой (8), обеспечивает равномерное распределение вакуума под вакуумным мешком.

- на весь пакет устанавливается вакуумный мешок (9) со штуцерами (10) для присоединения вакуумной системы.

Для обеспечения герметичности для созданного мешка устанавливается жгут из герметика (11). Вакуумные мешки изготавливаются из различных газонепроницаемых пленок или прорезиненных тканей.

2.2. Выбор метода формования.

Формование - это процесса, при котором:

- происходит отверждение (полимеризация связующего);

- создается конечная структура композита;

- свойства композита принимают максимальные значения;

- фиксируется форма изделия.

В ходе формования сформированная на формозадающей оснастке заготовка подвергается воздействию давления и температуры с целью образования монолитного материала с высокими прочностными свойствами.

Процесс формования делится на типы:

- контактное формование;

- формование упругой мембраной;

- формование в жестких формах;

- формование.

На производстве, при изготовлении самолета ТУ-214, используют автоклавное формование и прессовое, которые являются подвидами формования упругой мембраной и формования в жестких формах.

При автоклавном формовании осуществима схема выкладки технологических слоев. автоклавный способ применяется для изготовления крупногабаритных изделий сложной формы с более высокими и стабильными в процессе эксплуатации физико-механическими свойствами. Способ применяется при достаточно большой серии изделия, так как оборудование дорогостоящее.

Автоклав - это герметичная емкость, имеющая прочный (металлический) корпус цилиндрической формы, установленный на основании.

Корпус закрывается герметичными крышками эллипсной или сферической формы. Внутри автоклава (в рабочей камере автоклава) смонтирован рельс (рельсовый путь) по которому перемещается тележка, на которую устанавливается тележка, на которую устанавливается форма с изделием.

Неотъемлемой частью автоклавного оборудования, является система вакуумирования, для создания избыточного давления. Давление в автоклаве создается либо с помощью компрессоров, либо испарением жидкого азота.

В последнем случае в состав автоклавного оборудования входит азотная станция. Температура в автоклаве создается либо встроенными тенами (электронагревающими элементами), либо аэродинамическим обдувом. В современных автоклавах может быть создано давление до 30 атмосфер и температура до 300 оС. Для охлаждения различных конструктивных элементов автоклавного оборудования, как правило, предусматривается оборотное водоснабжение, то есть охлаждающая вода циркулирует по подводам, снижает теплоту, входит в специальное устройство и возвращается по замкнутому циклу.

Последовательность операции технологического процесса при автоклавном формовании:

- выкладка вне автоклава заготовки изделия на подготовленную форму согласно требованиям чертежа или карты выкладки;

- установка в зоне припуска термопары, обеспечивающей автоматический режим отверждения (температурный режим, а не режим давления);

- укладка на заготовку разделительной пленки;

- установка по периметру заготовки дренажной трубки;

- укладка одного или двух слоев грубой стеклоткани в качестве дренажного слоя и укладка герможгута;

- подготовка и установка эластичного чехла (проверка на герметичность и чистоту);

- подключение дренажного канала к автономной системе вакуумирования автоклава;

- проверка герметичности собранной садки;

- закрытия гермокрышки;

- создание разряжения под чехлом и под вакуумным мешком 0,8-0,9 атмосферы, и избыточного давления в автоклаве 3 атм.;

- формование по заданному температурному режиму и давлению поддерживается автоматически;

- охлаждение, сброс давления в автоклаве и вакуума под мешком;

- открытие гермокрышки, выкатывание тележки и съем изделия.

Формы для автоклавного формования могут быть достаточно тонкостенными и легкими, так как в процессе опрессовки изделия испытывают всестороннее давление. При этом они должны обеспечивать герметичность в течение всего периода формования. Материал формы должен иметь высокую теплопроводность и минимальную теплоемкость с целью сокращения времени на нагрев заготовки.

Процесс автоклавного формования трудоемок, при этом качество выкладки зависит от квалификации исполнителя.

С целью повышения качества выкладки и последующего формования, выкладку препрега осуществляют на специальных выкладочных машинах с числовым программным обеспечением. При этом заданное количество слоев и углы выкладки обеспечиваются выкладочной головкой по программе. Кроме того, поддерживается постоянное давление и температура прикатного ролика, что обеспечивает стабильность технологического процесса и как следствие высокое качество и стабильность свойств формируемых изделий.

Для получения новых качественных высоконагруженных конструкций применяют процесс интегрального автоклавного формования, при котором за один технологический цикл совместно отверждаются несколько заранее полученных элементов конструкции. Современные автоклавы позволяют проводить формование при температуре до 300 оС и давления до 15 атм.

2.4. Схема увязки оснастки.

Обеспечение заданной точности обводообразующего элемента конструкции требует:

- применения единой системы базовых плоскостей и осей для координации положения всех взаимосвязанных элементов и оснастки в процессе их изготовления и сборки;

- применения единых способов базирования всей технологической цепочки.

2.5. Выбор необходимого оборудования.

Все применяемое оборудование для технологического процесса изготовления агрегата руля высоты должно быть аттестовано и проходить текущие проверки в соответствии с графиком ППР отделов главного механика, главного метролога, главного энергетика.

При обрезке сотопакетов и резке и фрезеровке сотодолек используются ленточно-пилочный и фрезерный станки. В процессе работы на данных станках выделяется мелкодисперсная пыль, поэтому эти работы проводить в защитных очках и респираторах.

Необходимо использовать такие средства индивидуальной защиты, как х/б халаты, косынки, тапочки, х/б перчатки, фартуки и полиэтиленовые нарукавники.

При изготовлении пакетов клеевых сотовых заполнителей используется автомат АСП-250М. При работе на нем необходимо периодически проверять правильность работы блокировочных устройств, запрещается прикасаться руками к подвижным механизмам автомата, станина автомата, корпуса электродвигателей, электрошкаф должны быть заземлены.

Пресс гидравлический должен быть снабжен системой регулирования и контроля температуры, давления и времени выдержки. Разъем съемных пресс-форм должен быть механизирован.

Автоклав. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается с помощью затвора. Затвор должен быть герметичным и надежным, он должен позволять многократно, быстро и безопасно открывать крышку. Обычно автоклавы снабжают механизмом для поворота и открывания в паре с электродвигателем. Должно быть предусмотрено блокирующее устройство с целью исключения впуска пара в аппарат при незакрытой крышке, также для исключения открывания крышки при давлении в аппарате.

Станки для раскроя препрега для получения пакетов заготовок деталей. На станках должны быть надежно закреплены формы и оправки для намотки и выкладки. Конструкция вакуумной системы станка выкладки должна исключать засорение всасывающих концов вакуумных трубок, попадание масла от насосов в секции вакуумного стола. Должно быть исключено повреждение электропневматического и гидрошлангов.

2.6. Расчет ожидаемой точности изготовления.

Расчет ожидаемой точности сводится к прогнозированию погрешности, которая возникает в результате изготовления изделия. В процессе расчета определяем разницу между Т.К. и Д.К. Разница - погрешность, которая характеризует ожидаемую точность. Т.К. - это номинальный размер, задается мат. моделью агрегата, Д.К. - то, что получилось в результате нашей работы. Оценка погрешности изделия осуществляется на основе знаний о техпроцессе изготовления конструкции.

3. Разработка технологического процесса изготовления изделия

из ПКМ.

3.1. Расчет (выбор) технологических режимов.

Технологический процесс разработан на основе технологических инструкций ТИ - 02909-02 «Изготовление деталей из стекло - угле - органопластика и гибридных материалов на связующем УП - 2227». Изготовление деталей из ПКМ проводить в сухом чистом помещении при температуре воздуха 15-25 оС и относительной влажности не более 75%. помещение должно быть оборудовано общей приточно-вытяжной вентиляцией и местными отсосами. Замер температуры рабочей зоны и относительной влажности производит мастер производственного участка и контролирует БТК перед началом работы. Результаты заносятся в журнал. При отклонении параметров производственной среды от предельно-допустимого значения необходимо сообщить руководству СП «КАПО - Композит» и принять следующие меры:

- мастеру остановить изготовление деталей;

- контролеру БТК принять меры, исключающие возможность попадания деталей на дальнейшую сборку, выписать ведомость замечаний и акт об анализе и устранении отклонений. Комиссии по качеству произвести оценку ситуации и определить ее влияние на продукцию и принять решение об оформлении «Акта извещения на устранение отклонений».

- комиссии по качеству провести анализ причины отклонения параметров, составить мероприятия для предупреждения повторного возникновения сбоя параметров производственной среды;

Страницы: 1, 2