Методы увязки (Лекции или что-то типа. Бехметьев В.И. часть 1), страница 2

Методы задания и построения на плазе контуров агрегата самолета

Используются два метода задания и построения контуров агрегатов самолета: графический и аналитический.

Графический метод основан на увязке методами начертатель­ной геометрии контуров агрегата по трем плазовым проекциям.

Этот метод также называется методом батоксов и горизонталей.

Аналитические методы объединяют способы задания и по­строения контуров кривыми второго порядка, степенными уравне­ниями, интерполяционным расчетом дискретно-заданных плоских кривых с представлением интерполирующей функции в виде поли­нома Ньютона 4-го порядка и др.

Метод батоксов и горизонталей позволяет увязать и построить контуры агрегатов с помощью ряда взаимно-перпендикулярных плоскостей, которые рассекают агрегат.

Вертикальные плоскости, параллельные плоскости симметрии самолета, называются плоскостями батоксов. Проекция линий пересечения этих плоскостей с поверхностью фюзеляжа на пло­скость симметрии называется линией батоксов или просто батоксом. Плоскость симметрии образует линию нулевого батокса (Бат. 0). Все последующие плоскости батоксов проводятся на рас­стояниях, кратных 50 или 100 мм, влево или вправо от плоскости нулевого батокса. Номер батокса одновременно указывает и рас­стояние (дистанцию) от нулевого батокса (например Бат. О 5 Бат. 1 означает, что эти плоскости отстоят от Бат. О соответственно на 50 и 100 мм).

Плоскости горизонталей параллельные плоскости строительной горизонтали и также располагаются на расстояниях, кратных 50 или 100 мм. Отсчет этих плоскостей идет вверх от нижней пло­скости. Эта плоскость нумеруется как Гор. 0. Все последующие

имеют порядковый номер, указывающий их расстояние (дистанцию) от Гор. 0.

Рассмотрим построение плаза агрегата этим методом. В случае, если координаты точек сечения заданы таблицей по лучам, то построение начинают с плаза совмещен­ных сечений. По лучам откладываем координаты точек, взятых по каждому из лучей и для каждого шпангоута.

Затем с плаза совмещенных сечений снимаются и отклады­ваются по осям шпангоутов на боковой проекции величины y1, y2, ..., ув, определяющие расстояние от строительной горизонтали до точки, расположенной на каждом из шпангоутов по оси симметрии.

На плановой проекции по осям шпангоутов откладываются величины X1, Х2, ..., Хв, определяющие расстояние от оси сим­метрии до точки контура.

По нанесенным точкам выкладывается гибкая рейка и по ней проводится линия всех контуров (шпангоутов, батоксов и гори­зонталей),

Основным достоинством графического метода батоксов и гори­зонталей является его сравнительная простота и наглядность Существенным недостатком его является высокая трудоемкость и недостаточная точность увязки.

Методом кривых второго порядка задаются и воспроизводятся на плазе контуры самолета, имеющие двойную кривизну.

Кривая контура может быть построена по координатам полу­ченным расчетом либо путем специального графического постро­ения, Учитывая эту вторую возможность, этот метод иногда называют также и графоаналитическим.

Сущность метода состоит в том, что произвольная кривая образующая поверхность агрегата, заменяется набором отрезков кривых второго порядка (эллипсов, гиперболы, параболы).

В большинстве случаев кривая второго порядка задается тремя точками и двумя касательными. Этим определяются пять условий, необходимых и достаточных для определения кривой Обозначаются эти точки: крайняя левая — начальной, а крайняя правая — конечной. Точка между ними называется промежуточ­ной. Касательные задаются в начальной и конечной точках. Обозначения этих точек показаны на рисунке.

Промежуточная точка Е задается как точка пересечения ме­дианы DB треугольника AВС с кривой.

Отношение величины отрезка DE к величине всей медианы DB называется дискриминантом кривой второго порядка и обозна­чается буквой f:

f= DE/DB

Значение f определяет вид кривой. При f <0,5 кривая является частью эллипса; при f = 0,5 — частью параболы, а при f >0,5 — частью гиперболы. С ростом значения / увеличивается выпуклость кривой. Для обеспечения хорошей плавности кривых

Рис. 12. Построение кривой второго Рис. 13. Графическое построение порядка промежуточных точек кривой

рекомендуется применять дискриминанты в пределах 0,3...0,7 с шагом 0,005 и 0,01.

Аппроксимация заданной кривой кривыми второго порядка выполняется в следующем порядке. Заданная кривая разбивается на участки. На каждом из них описанным способом (заданием трех точек и двух касательных) строятся кривые второго порядка. При необходимости повышения точности совпадения кривой вто­рого порядка с заданной число участков увеличивают.

Графическое построение кривой второго порядка выполняется следующим образом. По табличным данным строят точки А, В, С и Е (рис. 13). Затем через точки А и Е проводят луч 1, а через С и Е—луч 2. Из точки В проводится произвольная прямая, которая пересечет луч 1 в точке М, а луч 2 - в точке К. Далее через точки М и С и точки Л и К проводят прямые, которые пересекутся в точке Р, лежащей на искомой кривой. Таким же образом отыскиваются другие точки искомой кривой.

В настоящее время создано большое число вариантов метода кривых второго порядка, разработаны другие методы аналити­ческого и графоаналитического задания и воспроизведения кон­туров.

При наличии достаточно эффективных аналитических методов задания и увязки форм и размеров агрегатов самолетов можно будет полностью отказаться от плазово-шаблонного метода и перейти к независимым автоматизированным на базе ЭВМ методам увязки форм и размеров.

Методы и средства повышения точности объемной увязки

Увязка фасонных поверхностей деталей, образующих обводы крыла, фюзеляжа, оперения с помощью набора плоских шаблонов, не обеспечивает необходимой точности, требует больших затрат труда. Это объясняется малой точностью и высокой трудоемкостью взаимной ориентации набора плоских шаблонов, необходимого для изготовления сложных поверхностей обтяжных пуансонов, штам­пов, обводообразующих элементов сборочных приспособлений.

Задача повышения точности и снижения трудоемкости взаим­ной ориентации обводообразующих элементов сборочных при­способлений с помощью плоских шаблонов была решена путем создания плоских и пространственных координатных стендов, получивших названия соответственно плаз-кондукторов и инстру­ментальных стендов.

Рис. 14. Схема устройства инструментального стенда:

а — инструментальный стенд; 1 — станина; 2 — стол; 3 — портал; 4 — поперечная координатная линейка; 5 — вертикальная координатная линейка; 6 — подвижный узел;

7 — продольная координатная линейка; б — универсальный микрометрический ка­либр; 1 — корпус; 2 — микрометр; 3 — подвижная линейка со штоком

Плаз-кондуктор представляет собой монолитную плиту, по бокам которой укреплены координатные линейки с базовыми от­верстиями. По этим отверстиям выставляется поперечная коорди­натная линейка. Боковая и поперечная линейки образуют плоскую прямоугольную систему координат. На них размечают коорди­натную сетку теоретических плазов, сверлят базовые отверстия в плазах, шаблонах, рубильниках.

Инструментальный стенд представляет собой материализован­ную пространственную систему координат (рис. 14). В продоль­ной, поперечной и вертикальной линейках стенда имеются отвер­стия с шагом 200 ± 0,01 мм. По этим линейкам с отверстиями выставляются элементы стапельной оснастки (рубильники, вилки, фиксаторы) при монтаже сборочного приспособления и шаблоны при изготовлении объемной заготовительной оснастки по трем координатным осям.

Расстояния, не кратные 200 мм, определяются с помощью универсального микрометрического калибра (рис. 14, б). В пос­леднее время для монтажа стапелей используются лазерные устройства. С помощью позиционно-чувствительных целевых зна­ков (ПЧЦЗ) и лазерных излучателей создаются лазерные измери­тельные системы, называемые ЛЦИС (лазерные центрирующие измерительные системы). Для позиционирования элементов осна­стки применяются механические, гидравлические или комбиниро­ванные устройства. Суть этих систем состоит в создании с помощью лазерных лучей базовых координатных осей и плоскостей. От них и ведется отсчет координат точек, определяющих положение эле­ментов стапельной оснастки в пространстве .

Эталонно-шаблонный метод повысил точность увязки оснастки, снизил ее трудоемкость. Сущность этого метода состоит в создании и использовании для увязки эталонов и контрэталонов по­верхностей агрегатов как единых источников для изготовления заготовительной и обводообразующих элементов сборочной осна­стки (рис. 15). Применяется этот метод при изготовлении не­больших и средних размеров машин, так как изготовление точных крупногабаритных эталонов поверхностей весьма затруднительно.

Сначала изготавливаются по шаблонам контуров весьма же­сткие каркасы. Затем эти каркасы облицовываются деревом или специальными пластмассами. Поверхности эталонов до заданной формы дорабатываются вручную или на копировальных станках.

Основная идея введения этих эталонов состоит в объединении многих плоских шаблонов в единую жестко связанную систему. Так, монтажный эталон отъемной части крыла (рис. 15) объеди­няет в единую жестко связанную систему все шаблоны сечений крыла, калибры разъема и навески элерона.

Рис. 15. Схема увязки заготовительной и сборочной оснастки эталонно-шаб­лонным методом

Монтажный эталон является единственным носителем форм и размеров при монтаже всех сборочных приспособлений, необхо­димых для изготовления этого агрегата. Таким образом, операция пространственной взаимной ориентации плоских шаблонов, вы­полняемая при монтаже каждого комплекта сборочных приспо­соблений, исключается. Эта операция выполняется при изгото­влении монтажного эталона для всего комплекта оснастки. Тем самым сокращается трудоемкость и повышается точность монтажа стапеля.

Перенос форм осуществляется с помощью слепков с нужных участков поверхности агрегата. Для ориентации на поверхности агрегата нанесена система базовых отверстий, строго координи­рованных относительно осей агрегата. По этим отверстиям строго координируется и положение слепка с участка относительно всей поверхности.

Независимые методы увязки форм и размеров на базе ЭВМ

Плазово-шаблонный метод и его различные варианты имели большое значение в обеспечении изготовления взаимозаменяемых деталей, узлов и агрегатов самолетов и вертолетов.

Развитие вычислительной техники, появление оборудования с числовыми системами программного управления, достижения в области прикладной математики создали условия для возник­новения новых методов увязки изделий со сложными формами и большими размерами.

С другой стороны, возросли требования к точности обводов самолетов, возникла острая потребность в уменьшении сроков и снижения трудоемкости подготовки производства при запуске новых машин.

В связи с этим получают все более широкое развитие бесплазовые методы увязки, основанные на принципе независимого образования форм и размеров, сопрягаемых элементов конструк­ции.

Алгоритмы решения различных задач позволяют аналитиче­скими методами выполнять увязку форм и размеров, разработать программы для ЭВМ и оборудования с числовыми системами упра­вления, автоматизировать весь процесс задания, увязки и вос­произведения поверхностей.

В настоящее время плазы все больше превращаются в средство визуального контроля аналитических решений. Можно считать, что в этой роли плазы еще сохранятся длительное время.

Для уменьшения трудоемкости и повышения точности изгото­вления шаблонов применяется запись программы для их изгото­вления непосредственно с графической информации теоретического плаза. Разработаны установки для записи программ с плаза. Они включают в себя координатограф, оптический проектор с экраном и пультом управления. Программа записывается на бумажную перфорированную или магнитную ленту.