Optimization of the riveting route for thin wing panels

Full Text

Введение

При проектировании и производстве современных ЛА клёпанной конструкции, в частности при клёпке панелей крыла на автоматическом клёпальном оборудовании с помощью заклёпок по ОСТ 1 34012-76, существует ряд требований:

– отсутствие значительных деформаций, влияющих на последующий процесс сборки;

– обеспечение наименьших перестроений и переходов в процессе клёпки с целью снижения цикла автоматической клёпки;

– создание рационального НДС панелей, влияющего на долговечность конструкции [1].

Цель исследования: разработка такой последовательности клёпки, которая бы позволила выполнить перечисленные требования с минимальными затратами и большой эффективностью, с учётом требуемого радиального натяга, который лежит в пределах 1,5 ± 0,5 %.

Задачи исследования:

– анализ существующих вариантов последовательностей клёпки на примере нескольких современных ЛА с учётом достижения требуемого радиального натяга в высокоресурсных заклёпочных соединениях;

– разработка маршрута клёпки аналитическим методом на одно из изделий при постановке на производство;

– выполнение клёпки панелей малой толщины с требуемым радиальным натягом на трёх комплектах с целью подтверждения качества и стабильности принятых решений.

Основным методом при создании маршрута клёпки использовалось аналитическое восприятие процесса и возможных влияний на НДС, в зависимости от той или иной последовательности обработки.

В условиях серийного производства до сих пор отсутствуют программные комплексы, которые бы позволяли выполнять необходимые расчёты с выдачей рекомендаций по созданию последовательности клёпки в зависимости от конструкции панелей крыла, требованиям по необходимому радиальному натягу. Процесс создания маршрутов клёпки ложится в обязанности технологов не только опытно-конструкторских бюро (ОКБ), но и технологов серийных предприятий.

Разработка маршрута клёпки панелей

До начала клёпки производилась предварительная установка технологического крепежа, преимущественно технологических болтов (ТБ). Расстояние было кратным шагу между заклёпок, но не более 600 мм (примерное расстояние между нервюрами). Исключения составляли зоны герметизации (зоны установки болтов и болт-заклёпок) и некоторые другие, оговариваемые особо, например места дальнейшей фиксации при сборке.

При разработке маршрута клёпки на панели крыла учитывалось, что обработка должна выполняться последовательно с минимальными перестроениями по типоразмерам заклёпок, независимо от расположения в конструкции. Изменение диаметра и длины каждого типоразмера предусматривало клёпку за один переход с последующим перемещением к другому типоразмеру, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Поэтапная клёпка каждого типоразмера

Известно несколько вариантов выполнения зон фиксации стрингера (ЗФС):

– на концах стрингеров по 6-10 предварительных заклёпок;

– установка ЗФС в середине клёпанной панели.

– установка ЗФС по одной штуке в каждую сторону от технологического крепежа [2].

В данном варианте маршрутов клёпки ЗФС не выполнялась, а использовался метод дополнительной установки технологического крепежа на концах стрингеров с последующей установкой болт-заклёпок. Такое решение также снижает количество разметочных работ под заклёпки в процессе автоматической клёпки. Схема применения дополнительного технологического крепежа показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема применения дополнительного технологического крепежа

Учитывая, что радиальный натяг не превышает 2 % в заклёпочном соединении, было сделано предположение, что установленных ТБ будет достаточно для того, чтобы пренебречь их податливостью на сдвиг.

Было рассмотрено два варианта конструкций применяемых стрингеров по сечению:

– уголкового типа;

– Т-образного типа.

П-образные цельные (фрезерованные) стрингера в конструкции панелей малой толщины не нашли применение.

Обработка швов стрингеров уголкового типа представляет собой участки с двухсторонним направлением в зависимости от последовательности и направления маршрута клёпки [3]. Данное решение показано на рис. 3.

Рис. 3. Варианты для стрингеров уголкового типа

Т-образные стрингеры обрабатываются в одном симметричном направлении или навстречу друг другу, при этом зон перекрытия не выполнялось, что позволило сократить численность ТБ. Данный способ показан на             рис. 4.

Рис. 4. Варианты для стрингеров Т-образного типа

Последовательность обработки панелей включает разные варианты направлений обработки, чтобы растягивающие и сжимающие напряжения не сводились в определённой точке.

Полученные результаты и их анализ после клёпки

 В результате клёпки на первых трёх комплектах панелей крыла самолёта было получено, что действующие рекомендации нашли своё подтверждение.

Прилегание панелей крыла до клёпки и после клёпки соответствует необходимым значениям согласно действующей НТД. После клёпки в любом контрольном сечении панели отклонение от рубильников приспособления не превышало 0,5 мм без приложения допускаемой нагрузки, что укладывается в допуск, который равен 0,7 мм для панелей одинарной кривизны.

Трудоёмкость контроля в процессе производства снизилась ориентировочно не менее чем на 30% за счёт отсутствия необходимости приложения нагрузки по сечениям.

Расчёт трудоёмкости притягивания панелей за счёт деформации не был произведён ввиду отсутствия необходимости выполнения данной работы.

Цикл автоматической клёпки панелей крыла по сравнению с базовыми расчётами за счёт снижения количества ТБ, перемещений и установки дополнительных ЗФС уменьшился ориентировочно на 40 – 50 %.

Заключение

 В результате проведённых исследований и опытной реализации предложенных маршрутов клёпки удалось достичь снижения трудоёмкости процессов сборки тонкостенных панелей крыла на 30 – 40 %, уменьшить необходимость применения дополнительной нагрузки по сечению и обеспечить соответствие полученных соединений нормативным требованиям. Практическая апробация показала, что последовательность клёпки с минимизацией переходов по типоразмерам позволяет сократить цикл сборки. Полученные результаты могут быть использованы при организации производства АТ и разработке регламентирующей документации.

Перспективой дальнейших исследований является автоматизация выбора оптимального маршрута клёпки с использованием программного моделирования НДС [4].

_________________________

© Титов И.Н., 2025

About the authors

Igor’ N. Titov

branch of the public joint-stock company «Aviation complex named after S.V. Ilyushin» – VASO

Author for correspondence.
Email: titovin@internet.ru
ORCID iD: 0009-0005-8340-8160

leading engineer-technologist

Russian Federation, 27 Tsiolkovskogo str., Voronezh 394029, Russia

References

Supplementary files