Внедрение безэталонного метода монтажа в агрегатно-сборочное производство

Авиастроительная отрасль, включающая в себя не только самолетостроительную и вертолётостроительную отрасль, а также и двигателестроение, традиционно считается одной из наиболее наукоёмких и высокотехнологичных отраслей промышленности Российской Федерации. По мере развития программно-технических средств и опыта использования современных компьютерных технологий появляется возможность разработки твердотельной математической модели конструкций отсека, секции, агрегата, узла вплоть до отдельных элементов конструкции. На сегодняшний день на АО «Улан-Удэнском авиационном заводе» (У-УА3) для твердотельного моделирования используется система NX компании NX Siemens PLM

Software. Наличие подобных развитых средств автоматизации позволяет использовать систему компьютерных источников информации, носящих название «электронный макет»: теоретический электронный макет агрегата, электронный макет конструкции агрегата, технологический электронный макет конструкции.

Сложившиеся предпосылки позволяет максимально сократить цепь передачи геометрической информации. Частично или полностью исключаются жесткие носители форм и размеров (шаблоны, эталоны, калибры). Это обстоятельство привело к необходимости разработки новых измерительных средств, способов монтажа и позиционирования элементов технологической оснастки.

Технологии твердотельного моделирования, реализуемые в среде названых программных продуктов, могут эффективно использоваться и для технологических задач. В частности, они могут применяться при проектировании технологических процессов сборки и сборочной технологической оснастки. Применение используемых традиционных технологий монтажа сборочных приспособлений часто не удовлетворяет требованиям обеспечения высокой точности изготовления узлов и агрегатов, а также требованиям к росту темпов сборки и сокращения затрат на подготовку производства и непосредственное производство изделий. Поэтому появляется необходимость в применении новых, прогрессивных технологий производства и монтажа сборочной оснастки.

Эволюция методов монтажа сборочной оснастки направлена на дальнейшую универсализацию средств выполнения монтажа и уменьшение использования жестких носителей при передаче геометрической информации от первоисточника на элементы технологического оснащения. В современных условиях широкого применения компьютерных технологий и средств автоматизации технологических процессов появилась возможность полного отказа от жёстких носителей геометрической информации. Таким образом, полный отказ от жёстких носителей геометрических форм и размеров – эталонов, подразумевает монтаж сборочной оснастки без их применения, то есть возникает необходимость применения технологии безэталонного монтажа. Для реализации безэталонного метода монтажа необходимо выполнение трех основных условий:

1. Наличие цифровой модели сборочной оснастки;
2. Наличие внешней системы координатных измерений базовых точек изделия, определяющих его цифровую модель;
3. Наличие технических средств пространственного позиционирования изделия при выполнении монтажных работ (лазерного трекера).

Применение прогрессивных технологий позволяет во многом сократить расходы как на подготовку производства, так и на производство изделия в целом.

Основной целью работы является проработка вопроса сокращения времени сборки стапелей при обеспечении высокой точности установки элементов конструкции. Одним из наиболее обоснованных решений является применение технологии безэталонного монтажа сборочной оснастки с применением средств лазерного контроля – лазерного трекера. Это дает значительное увеличение показателей качества производства, а также улучшение показателей экономической эффективности технологии за счёт отказа от применения при монтаже сборочной эталонной оснастки, широкого применения цифровых технологий для передачи информации от первоисточника (конструктивно-электронной модели изделия и элементов сборочной оснастки) на элементы технологического оснащения.

Безэталонный метод монтажа технологической оснастки позволит, кроме этого, существенно снизить металлоёмкость и трудоёмкость изготовления, что позволит значительно сократить цикл подготовки производства летательных аппаратов и затраты на их производство.

Применение безэталонного метода монтажа оснастки позволяет максимально применить стандартные элементы сборки (кронштейны, технологические нормали и т. п.), широко применять различные роботизированные комплексы для монтажа оснастки, позволяет с лёгкостью производить контроль расположения элементов сборочного приспособления без применения эталонов и другой контрольной оснастки.

Предложенное средство специализированного контроля (лазерный трекер) является высокотехнологичным измерительным прибором, работа которого основана на принципе слежения за специальным уголковым отражателем с помощью лазерного луча. Лазерный трекер позволяет с учётом двух углов и расстояния вычислять текущие пространственные координаты отражателя. Программное обеспечение позволяет задавать плоскости по вычисленным точкам пространства, а также положение других точек пространства относительно заданных плоскостей. Программное обеспечение и вычислительные возможности трекера, а также возможность его взаимодействия с другими системами автоматизированного проектирования (например, AutoCAD) и объемного твердотельного моделирования (например, NX), позволят реализовать технологию безэталонного монтажа сборочной оснастки в реальных производственных условиях. Точность измерений, производимых прибором, во многом влияет на точность последующей сборки изделия, поэтому лазерный трекер должен быть по возможности наиболее высокоточным.

В качестве прибора для контроля и измерений предлагается использовать лазерный трекер Faro ION, используемый на АО «Улан-Удэнский Авиационный завод».

В сравнении с эталонным монтажом сборочной оснастки, безэталонный метод с применением лазерного трекера в значительной степени сокращает трудозатраты, затраты времени на монтаж элементов сборочного приспособления, а также способствует сокращению цикла сборки изделия.

Применение новейших высокоточных средств измерений, монтажа и контроля, в том числе КИМ, позволяет сократить время монтажа сборочной оснастки на приблизительно треть, то есть снижается трудоёмкость технологического процесса. При безэталонном методе монтажа в значительной степени облегчается контроль расположения элементов сборочной оснастки относительной выбранной системы координат как на этапе ее изготовления, так и на этапе промежуточного контроля. По окончании изготовления стапеля в БТК предоставляется технологическая карта монтажных испытаний, отражающих положение измеренных координат реперных точек базирующих элементов сборочного приспособления и отклонение от координат, заданных цифровой моделью.

1. Современные технологии агрегатно-сборочного производства самолетов / Пекарш А.И., Тарасрв Ю.М., Кривов Г.А. и др. М.: Аграф-пресс, 2006, – 304 с.
2. Проектирование технологических процессов сборки узлов летательных аппаратов. Метод указания по курсовому проектированию / Составители: А.К. Шмаков, В.А. Юшин, А.А. Чеславская, В.П. Пашков. – Иркутск, 2008, – 36с.
3. Технология сборки. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности160201 «Самолето- и вертолетостроение» / Составители: П.Е. Чимитов., В.П. Пашков – Иркутск, 2012, – 65 с.
4. Батурин В.Н. Оптимизация решений в задачах проектирования многономенклатурных производств: Монография. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2012. – 148 с.