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:
| Отклонения | Размеры отклонений |
| 1. Расслоения.Для обшивки вне зоны механического или клеевого соединения обшивки с узлами навески или другой обшивки, в том числе вокруг вмятин, сколов, забоин. Для лонжеронов (в том числе краевые забоины), кроме зоны скругления.2. Отпечатки рисок, заклепок и стыков с поверхности оснастки, стыков и нахлестов формирующих элементов цулаг, дренажных и антиадгезионных слоев. 3. Царапины на поверхностях деталей.4. Частичное незаполнение связующим поверхностного слоя (обедненный армирующий слой) в виде разнотонности поверхности.5. Видимые включения смолы, наплывы связующего высотой не более 10% от теоретической толщины. 6. Выкрашивание отдельных волокон.7. Коробление обшивок (поводки), устраняемые равномерно приложенным давлением (0,2х10-5 Па. 0,2 кгс/см2).8. Поднятие обшивки в углах, устраняемое нажатием руки.9. Непроклеи обшивок с сотовым заполнителем. | Площадью до 4 см2 (общая 0,5% контролируемой площади обшивки, при этом минимальное расстояние между зонами расслоения 150 мм).Площадью до 1 см2 (общая площадь 0,5% от площади лонжерона, при этом расстояние между зонами расслоения не менее 150 мм).До 10% от теоретической толщины детали.Без повреждения армирующего слоя шириной 0,5 мм. Длиной до 500 мм – 2 дефекта на 1 м2; до 200 мм – 3 дефекта на 1 м2; до 50 мм - 10 дефектов на 1 м2.Без ограничений.Площадью до 5 мм – 5 дефектов на 1 м2; до 3 мм – 15 дефектов на 1 м2; до 1 мм – без ограничений.Площадью не более 1 см2 общей площадью 0,5% от площади агрегата.Без ограничений.До 5 мм.Площадью до 4 см2 (общая площадь непроклея до 0,5% от контролируемой площади, при этом минимальное расстояние между зонами непроклея 150 мм). |
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: σср > 294 МПа (30 кгс/мм2), σmin= 245 МПа (25 кгс/мм2).