*



к оглавлению раздела



*

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Разработка конструкции и технологии изготовления панели корпуса сопла мотогондолы двигателя самолета АН-148

дипломный проект
(с сокращениями)
Разработчик дипломного проекта: noname
Оригинал языка: украинский
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Введение

В настоящее время современные композиционные материалы (стекло-, угле-, и органопластики) нашли широкое применение в конструкциях летательных аппаратов. Они используются не только при создании средненагруженных конструкций и деталей интерьера, но и силовых высоконагруженных конструкций планера и оперения, в том числе киля и стабилизатора а также конструкции гондол двигателя.

За счет применения более легких, по сравнению с алюминием материалов, уменьшения конструктивных и технологических разъемов, замены механического крепежа на клеевые соединения и др., достигается снижение массы конструкции на 15…20% и трудоемкости изготовления на 30…40%.

Изготовление конструкций из КМ состоит из ряда специфических процессов. Эти процессы проектируются под конкретное оборудование и осуществляются в определенных производственных условиях по соответственно разработанной для каждого из них теорий. Например, формование изделия базируется на общих законах физики и химии полимеров.

Применение усовершенствованных КМ требует нового подхода к вопросам конструирования и расчета, разработки технологии и оснастки. Особенно это проявляется с ростом габаритов конструкции. Так устранение многих технологических разъемов, дав выигрыш в массе, требует повышения жесткости всей конструкции, вследствие чего наряду с сотовым заполнителем вводят силовые балки и трубчатый заполнитель, в связи с чем сложность увязки элементов конструкции возрастает. Большие габариты конструкции вызывают необходимость в создании или приобретении специализированного оборудования, необходимость в создании секционной оснастки, а это в свою очередь, усложняет ее увязку и получение высокой точности контура. Разница в коэффициентах линейного расширения оснастки и формуемой детали требует разработки особого режима нагрева и охлаждения и т.д.

Настоящая работа относится к разработке, освоению и внедрению технологического процесса изготовления панели корпуса сопла гондолы двигателя самолета АН-148. В конструкторской части представлен упрощенный прочностной расчет панели сопла. Экономическая часть данного проекта представляет собой расчет себестоимости изготавливаемого изделия.

Так как технология изготовления панели сопла представленная в работе является новой и не имеет аналогов в других самолетах АН, то специальная часть дипломного проекта посвящена частным вопросам касающимся внедрения новых конструктивно-технологических решений изготовления панели сопла и сравнительному анализу этих решений.

1. Конструкторская часть

1.1 Описание конструкции самолета АН-148

1.2 Применение полимерных композиционных материалов в конструкциях изделий АН

1.3 Общие сведения о конcтрукции и назначении сопла гондолы двигателя самолета АН-148

1.4 Анализ материалов применяемых в конструкции панели корпуса сопла гондолы двигателя самолета АН-148

Для изготовления панели сопла гондолы двигателя самолета Ан-148 использован слоистый стеклопластик на основе ткани Т-10-14 и связующего ЭДТ-69Н. Связующее ЭДТ-69Н относится к эпоксидным связующим и предназначено для пропитки стеклянных углеродных и органических наполнителей. Данное связующее рекомендовано для изготовления, как силовых конструкций, так и деталей интерьера. Оно обладает достаточной прочностью и адгезией к стеклянным волокнам. Также по сравнению с другими связующими оно обладает меньшей токсичностью и более технологично при изготовлении препрегов на его основе и дальнейшем получении стеклопластика.

Пластики на основе связующего ЭДТ-69Н рекомендуется использовать в интервале температур -60 - +80С. Стеклопластик на основе ткани Т-10-14 и связующего ЭДТ-69Н изготавливается методами вакуумного, автоклавного формования и прессования.

В качестве армирующего материал, как было указано ранее, используется стеклоткань Т-10-14 сатинового переплетения.

Свойства стеклоткани определяются свойствами стекловолокна. Стекловолокна имеют очень высокий предел прочности при растяжении, превышающий прочность других текстильных волокон. Удельная прочность стекловолокон (отношение прочности при растяжении к плотности) превышает аналогичную характеристику стальной проволоки.

Так как природа стекловолокон неорганическая, они не горят и не поддерживают горение. Высокая температура плавления стекловолокон позволяет использовать их в области высоких температур.

Стекловолокна не воздействуют на большинство химикатов и не разрушаются под их влиянием. Стеклоткань не токсична.

За счет аппретирования стеклоткани гидрофобным замасливателем, который также предупреждает истирание волокон между собой, стекловолокна не собирают влагу следовательно, не набухают, не растягиваются и не разрушаются под ее воздействием.

Стекловолокна не гниют и сохраняют свои высокие прочностные свойства в среде с повышенной влажностью.

Стекловолокна имеют низкий коэффициент линейного расширения и большой коэффициент теплопроводности. Эти свойства позволяют эксплуатировать их при повышенных температурах.

Свойства и условия получения стеклотканей зависят от строения этих тканей, плотности переплетения, извитости пряжи, плотности исходной пряжи и от условий ткачества.

Плотность нитей в основе и утке определяется числом нитей в 1 сантиметре ткани соответственно в продольном и поперечном направлениях. «Основа» - это пряжа, расположенная вдоль длины ткани, а «уток» - переводит ткань в поперечном направлении. Следовательно, плотность ткани, ее толщина и прочность при разрыве пропорциональны числу нитей и типу пряжи, используемой при ткачестве.

Существуют различные виды переплетений основы и утка для создания прочных тканей. Варьируя вид ткани, можно создать разнообразные армирующие структуры, влияющие в определенной степени на свойства композитов из них. В ряде случаев применения стеклотканей требуются специальные виды переплетений.

В данном случае используются восьмиремизковое сатиновое переплетение: три нити основы перекрыта семью нитями утка сверху и одной нитью снизу с образованием нерегулярного рисунка. В результате получают очень гибкую и удобную для различных выкладок ткань.

Эта ткань имеющая высокую плотность по утку и основе, обладает максимальной изотропной прочностью в композите.

1.5 Прочностной расчет конструкции панели сопла гондоллы двигателя самолета АН-148

Проектирование - наиболее ответственный этап разработки, в процессе которого определяются технические характеристики изделия и проверяется возможность реализации поставленной задачи. Заложенные на данном этапе конструктивные решения определяют успех дальнейшей разработки изделия, сроки отработки и ее эксплуатационные качества. Определение наилучшего конструктивного решения - чрезвычайно сложный процесс, состоящий из работ по обеспечению наилучших эксплуатационных условий нагружения, выбору рациональных форм деталей и материалов, способствующих получению минимальной массы конструкции с учетом технологичности и стоимости. Все эти требования в равной мере выполнить нельзя. Как правило, за основу принимают одно или несколько требований, например для летательных аппаратов одним из основных будет обеспечение минимальной массы.

В данном разделе представлен прочностной расчет соплового отсека мотогондоллы двигателя самолета АН-148. Для расчетов представим сопло в виде конической трехслойной оболочки, подкрепленной ребрами, образованными препрегом из ткани Т-10-14 на связующем ЭДТ-69Н намотанным на резиновые клиновидные оправки.

1.5.1 Схема нагружения сопла гондоллы двигателя самолета АН-148

1.5.2 Расчет на прочность конструкции

2. Технологическая часть

Введение


Технологический процесс изготовления изделий из композиционных материалов (КМ) состоит из целого ряда процессов, имеющих свои особенности. Эти процессы можно разделить на основные и вспомогательные.

К основным процессам относят формообразование, формование, механическая обработка и сборка.

К вспомогательным относят подготовительные процессы, процессы приемника-сдачи, а также ремонтно-восстановительные процессы. Подготовительные операции включают в себя процесс приготовления связующего, процесс приготовления препрегов и входной контроль исходных материалов.

В данном дипломном проекте разработан технологический процесс изготовления панели сопла гондолы двигателя самолета АН-148: произведен расчет количества материалов, составлена схема технологического процесса, построены цикловой график и термограмы процесса автоклавного формования панели сопла.

2.1 Технические требования

Технологические процессы приготовления связующих, изготовления препрегов и их контроля должны производиться в отдельном специализированном помещении при температуре воздуха 15-30 С и относительной влажности не более 75% с обеспечением всех требований технологии, безопасности труда, пожарной безопасности, культуры производства и качества работ в соответствии с действующей на заводе нормативной документацией.

Контроль параметров температуры и относительной влажности воздуха производить в рабочей зоне производственных участков приготовления связующих, подготовки наполнителей и изготовления препрегов, подготовки оснастки, выкладки деталей и подготовки к вакуум - автоклавному формованию с помощью психрометров с регистрацией их значений в Журнале контроля температуры и влажности» (в дальнейшем «Журнал…») установленной на предприятии формы.

Исходные компоненты и материалы, применяемые для приготовления связующих и изготовления препрегов, должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации (НТД), приведенной в табл. 2 и 3, и проходить входной контроль в объеме и порядке, установленными действующей на заводе организационно-технической документацией.

Контроль растворов связующих и препрегов производит лаборатория физико-химического анализа в процессе выполнения указанных технологических операций.

Рабочие, занятые приготовлением связующих, изготовлением препрегов и выполняющие все операции технологического процесса изготовления деталей и элементов конструкций, должны пройти обучение и аттестацию на знание технологических процессов и на право выполнения работ, соответствующих их квалификации.

Средства технологического оснащения и инструмент, используемые для приготовления связующих, изготовления препрегов, деталей и элементов конструкций из ПКМ, должны соответствовать требованиям проведения технологических процессов и проходить периодическую проверку.

Условия хранения исходных компонентов, связующих, армирующих наполнителей и других основных и вспомогательных материалов должны соответствовать требованиям НТД. После истечения гарантийного срока хранения или нарушения условий хранения указанные материалы должны быть переиспытаны в объеме и по методике технических требований НТД на указанный материал с выдачей заключения об их пригодности в соответствии с действующей на заводе организационно-технической документацией.

Приготовление связующих ЭДТ-69Н

Оборудование Назначение

Самопишущие электронные приборы, диапазон измерения температуры от 0 до 100 град. С, класс точности 0,5

Контроль температуры

Измельчитель типа ИПР-150

Размол твердых компонентов связующих

Камера холодильная, температура охлаждения до минус 5 град. С

Хранение смол и препрегов

Линейка металлическая, L=1000 мм, цена деления 1 мм

Разметка препрегов, клеевой пленки, тканей и других материалов

Ролик прикаточный для уплотнения препрега

Уплотнение препрега при выкладке

Стол с бортовым отсосом

Раскрой и выкладка препрега

Гигрометр психрометрический, диапазон измерения относительной влажности от 40 до 90%, цена деления шкал 0,2 град. С

Измерение относительной влажности и температуры воздуха в помещении

Термометр лабораторный, диапазон измерения температуры не менее 0 - 50 С, погрешность измерения не более 1,5 град. С, цена деления 0,5град. С

Измерение температуры окружающей среды

Денсимер, ГОСТ 18481-81 (ареометр)

Измерение плотности раствора связующего

Ножницы

Раскрой дренажа, разделительных пленок препрегов

Нож

Раскрой препрега, пленочных клеев

Фен с регулируемой температурой нагрева до 100 град. С

Подогрев клея при укладке на обшивку

Штангенциркуль, предел измерений 0 - 150 мм, цена деления 0,1 мм

Измерение толщины деталей

Перфоратор игольчатый

Выполнение перфорации в разделительных пленках

Пневматическая машина типа АМП-2

Для обрезки технологического припуска

Алмазный отрезной круг с зернистостью 300-600 мкм

Для порезки образцов-свидетелей и обрезки деталей

Пылесос типа ППВМ

Удаление продуктов зачистки

Весы технические, диапазон измерения массы 0,2-20 кг, цена деления 0,05 кг, погрешность измерения не более 10г

Взвешивание компонентов связующих, деталей

Весы аналитические с разновесами типа ВЛР-200, диапазон измерения массы 0-200 г., погрешность 0,001 г

Взвешивание образцов для проведения физико-химического анализа

Скребки из цветного металла

Очистка оснастки

Кисти плоские волосяные несинтетические

Нанесение разделительной смазки СК-5

Емкости алюминиевые, эмалированные или из нержавеющей стали с герметично закрывающимися крышками

Хранение связующих

Стеклянные бутыли

Хранение растворителей



2.2 Расчет количества армирующего материала

При изготовлении панели сопла гондолы двигателя самолета АН-148 использованы стеклоткань Т-10-14 и стеклолента ЛЭС-0,2х30

Поверхностная плотность стеклоткани Т-10-14 - спов =0,29 кг/м2, толщина ткани д=0,23 мм, плотность ткани - с=2400 кг/м3, ширина ткани b=900 мм. Для изготовления панели сопла необходимо L=144 м.пог. ткани при ширине 900 мм. Определим площадь ткани.

Sткани=L·b=144·0,9=129,6 м2;
Sпотр. ткани=103,68 м2.

Определим коэффициент использования материала:

КИМ=103,68/129,6=0,8
Определим массу ткани Т-10-14.
Мткани = спов·Sткани=0,29·129,6=37,634 кг.
Поверхностная плотность стеклоленты ЛЭС-0,2х30 - 0,3г/м.п.
Cпов ленты=0,005 кг/м.пог. Для намотки трубчатого заполнителя необходимо l=2550 м.пог. ленты.
Определим массу ленты.
Мленты=спов ленты·l=12,75 кг.

2.3 Технологический процесс приготовления связующего ЭДТ-69Н

При изготовлении панели сопла гондолы двигателя самолета АН-148 использовано связующее ЭДТ-69Н. Рассмотрим технологический процесс его изготовления.

Технологический процесс приготовления раствора связующего состоит из следующих операций:

1) расчет количества составляющих компонентов связующего;
2) подготовка компонентов связующего;
3) подготовка аппаратов к работе;
4) приготовление связующего;
5) отбор проб и контроль связующего;
6) хранение связующего.

2.3 Технологический процесс приготовления связующего ЭДТ-69Н

При изготовлении панели сопла гондолы двигателя самолета АН-148 использовано связующее ЭДТ-69Н. Рассмотрим технологический процесс его изготовления.

Технологический процесс приготовления раствора связующего состоит из следующих операций:

1) расчет количества составляющих компонентов связующего;
2) подготовка компонентов связующего;
3) подготовка аппаратов к работе;
4) приготовление связующего;
5) отбор проб и контроль связующего;
6) хранение связующего.

Рецептура растворов связующего

Наименование компонентов Массовая доля компонентов связующего

Смола ЭТФ

19

Смола УП-631У

19

Смола КДА

19

Отвердитель 9

19

Ацетон

16

Спирт этиловый

24


2.3.1 Расчет необходимого количества связующего ЭДТ-69Н

2.3.2 Подготовка компонентов связующего

Эпоксидная смола УП-631У и ЭТФ поставляются в барабанах и при температуре 15-30 град. С находятся в вязком состоянии. Для улучшения условий отбора необходимого количества смол УП-631У и ЭТФ, барабаны охладить до температуры 5-10 град. С произвести измельчение на куски размером не более 10 мм и до загрузки в аппарат хранить в холодильнике.

Приготовить 0,5-1,0%-ный раствор смолы КДА в спирте и до использования хранить его в герметично закрытой емкости.

Включить аппарат на холостом ходу на 1 - 2 мин и проверить его работоспособность.

2.3.3 Приготовление связующего ЭДТ-69Н

В аппарат, оборудованный обратным холодильником, загрузить расчетное количество ацетона и смолы УП-631У, включить мешалку и подать холодную воду, с температурой не выше 25С, с обратный холодильник, в рубашку аппарата подать горячую воду, обеспечивающую температуру нагрева смеси 40-45С, открыть обратный холодильник и произвести перемешивание в течение 50-60 мин дол полного растворения смолы УП-631У.

При работающей мешалке загрузить последовательно необходимое количество измельченной смолы ЭТФ, смолы КДА, спирта этилового, отвердителя 9, подать в рубашку аппарата горячую воду, обеспечивающую температуру смеси (62 град. С), и перемешать в течение 2,5-3 часов. Отсчет времени перемешивания проводить с момента достижения температуры раствора 60 град. С.

Контроль окончания процесса осуществлять визуальным просмотром пробы связующего в проходящем свете в пробирке: проба должна быть прозрачной и не должна содержать нерастворенного отвердителя 9 - взвеси белого порошка.

2.4 Изготовление препрегов армирующих наполнителей

Изготовление препрега ткани Т-10-14 производится на установке типа УПСТ-1000М. Концентрация раствора связующего для пропитки должна быть 55-60%. Перед началом пропитки необходимо проверить работоспособность вентиляции, узлов установки и чистоту всех валков на пути прохождения пропитанной ткани. Далее необходимо установить рулоны пропитываемой ткани и разделительной пленки в разматывающие устройства. Протянуть заправочное полотно по тканепроводу установки и соединить пропитываемую ткань с заправочным полотном.

Включаем механизм протягивания ткани и устанавливаем скорость движения пропитываемой ткани. По достижении требуемой температуры по зонам сушильной камеры необходимо залить в ванну раствор связующего необходимой концентрации. Далее включаем механизм протягивания.

В процессе пропитки препрега контролируемыми параметрами являются:

1) температура в камерах сушки;
2) скорость протягивания ткани;
3) уровень связующего в пропиточной ванне;
4) метраж пропитанной ткани;
5) величину натяжения ткани;
6) суммарный относительный привес связующего и летучих.

Характеристики препрегов

Марка наполнителя Суммарный привес связующего и летучих, % Содержание связующего Содержание летучих Содержание растворимой части смолы
Т-10-14 34 - 40 33 - 37 0,5 - 2,0 98
ЛЭС-0,2х30 35 - 40 34 - 39 0,5 - 1,5 98


После окончания пропитки выполняются следующие операции:

1) отключение электропитания установки;
2) слив остатка связующего из пропиточной ванны;
3) очистить валки тканепровода и ванну от связующего;
4) выключить вытяжную вентиляцию.

Каждый рулон препрега укладывается в полиэтиленовый мешок. Упакованные рулоны хранятся в горизонтальном положении в один ярус.

2.5 Описание оснастки для изготовления панели сопла гондоллы двигателя самолета АН-148

Технологическая оснастка изготавливается, в основном, индивидуально для каждой детали и включает в себя: форму, обеспечивающую формообразование теоретического контура и качество поверхности, и отдельные ее элементы, обеспечивающие оформление как наружных, так и внутренних поверхностей детали в соответствии с требованиями КД, а также устройства для подсоединения к вакуумной сети, транспортировки и др.

Оснастка для выкладки панели сопла включает в себя непосредственно стеклопластиковые формообразующие поверхности подкрепленные рифтами для получения внутренней и внешней обшивок панели, металлические рамы для установки на них формообразующих поверхностей, креплений для фиксации резиновых клиновидных оправок для получения заполнителя. Так как формообразующая поверхность для выкладки внешней обшивки панели используется как цулага при окончательном формовании панели, то по фланцу формообразующих поверхностей внешней и внутренней обшивок выполнены отверстия для их взаимного прижатия с помощью болтов.

Также в состав оснастки входят оправки для намотки трубчатого заполнителя и клиновидные оправки для получения клиновидных полостей из кремний-органической резины типа ИРП. Использование данного типа резин обусловлено температурой формования детали, а также свойством этой резины расширятся под воздействием температуры. В следствие расширения оправок происходит дополнительное подформовывание трубчатого и клиновидного заполнителя изнутри.

Для избежания сплющивания трубок во время приложения избыточного автоклавного давления в них выполнены полости, а концы трубок выведены из-под вакуумного мешка.

Конструкция и материалы технологической оснастки должны обеспечить вакуум-автоклавное формование деталей при повышенных температуре и давлении с учетом программы изготовления, температурных коэффициентов линейного расширения материала детали и оснастки, герметичности и других требований. В связи с выше перечисленными методами в качестве материала для получения полимерной формообразующей оснастки использована стеклоткань Т-13 и связующее ВСО-200. Это связующее обеспечивает необходимую при формовании герметичность оснастки, выдерживает высокую температуру формования детали.

Основное достоинство полимерной оснастки состоит в возможности учесть анизотропию КЛТР. Кроме того, она имеет меньшую массу (на 25% легче эквивалентной металлической). Затраты на изготовление такой оснастки в 1,5-2,5 раза ниже, чем при изготовлении стальной оснастки. Стеклопластиковая оснастка сокращает сроки изготовления, позволяет получить поверхности больших габаритов любой кривизны.

Подготовку рабочей поверхности оснастки и других элементов (цулаг, упоров) производить путем выполнения следующих операций:

1) проверить общее состояние и комплектность оснастки на соответствие КД;
2) очистить и удалить с рабочей поверхности и других элементов оснастки остатки связующего, клея, жгута уплотнительного и других загрязнений вручную, скребками из цветного металла или при помощи салфеток из хлопчатобумажной ткани.

Заземлить форму и обезжирить очищенные поверхности оснастки нефрасом, затем ацетоном с помощью салфеток из хлопчатобумажной ткани. Просушить в течение 15-25 мин после каждой операции при температуре воздуха в помещении.

Примечание. Перед применением нефраса ввести в него антистатическую присадку «Сигбол» в соотношении:

1) нефрас - 1000 массовых частей;
2) антистатическая присадка «Сигбол» - 2 массовых части.

Нанести на форму и другие элементы оснастки разделительный слой.

В качестве разделительного слоя применяется смазка СК-5.

Она наносится на формообразующую поверхность оснастки в два слоя. Нанесенный первый слой необходимо сушить на воздухе при температуре помещения в течение 1 часа. Второй и последующие слои смазки наносятся в перекрестном направлении и сушатся аналогично первому слою. Затем проводится термообработка смазки при температуре 110 град. С в течении 3 часов.

2.6 Раскрой препрегов армирующих наполнителей

Ручной раскрой препрегов на заготовки для формования деталей производится совместно с разделительной пленкой на рабочих местах (столах), оснащенных устройствами, обеспечивающими удаление летучих веществ, используя нож, ножницы.

Раскрой производят по разметке и (или) накладным шаблонам. Погрешность раскроя 1 мм

Для деталей несложного контура, образованного прямыми линиями, ручной раскрой препрегов выполняют ножом непосредственно по накладному шаблону (угольнику, линейке) без предварительной разметки.

Для деталей со сложным криволинейным контуром предварительно выполняют разметку с последующим раскроем.

Разметку препрегов производят на рабочем столе с помощью линеек, угольников, шаблонов развертки детали и цветных карандашей.

Для обеспечения требуемой точности разметки и раскроя с требуемой ориентацией нитей основы препрега производят фиксацию взаимного расположения линеек, угольников, шаблонов и размечаемого препрега на рабочем столе.

Разметку и раскрой препрегов при изготовлении первых комплектов деталей, допускается выполнять непосредственно на формовочной оснастке по имеющейся разметке контура детали, при этом обеспечить плотное прилегание препрега к рабочей поверхности оснастки, исключить повреждение разделительного слоя оснастки путем укладки на оснастку под препрег твердых подложек в зоне реза.

В процессе работы при ухудшении качества резки кромки режущего инструмента необходимо очистить от налипания связующего хлопчатобумажной салфеткой, смоченной ацетоном.

2.7 Изготовление панели сопла гондоллы двигателя самолета АН-148

Панель сопла представляет собой трехслойную конструкцию состоящую из внутренней и внешней обшивок и заполнителя. Заполнитель панели сопла является комбинированным и состоит из трубчатого заполнителя и клиновидных полостей. В качестве метода формообразования для панели сопла применяется метод ручной выкладки.

Процесс изготовления панели состоит из нескольких этапов, таких как:

1. Отдельная выкладка и вакуум-автоклавное формование внешней обшивки;
2. Намотка трубчатого заполнителя;
3. Получение клиновидного заполнителя
4. Выкладка внутренней обшивки с промежуточной подформовкой собранного пакета;
5. Выкладка трубчатого заполнителя на поверхность внутренней обшивки с последующим вакуум-автоклавным формованием выложенного пакета;
6. Установка оправок для формования сдвоенных трубчатых полостей и выкладка средней обшивки;
7. Установка клиновидных оправок на среднюю обшивку;
8. Подготовка наружной обшивки к склеиванию;
9. Сборка наружной обшивки с подсборкой внутренней обшивки с последующим окончательным формованием панели;
10. Расформовка панели сопла.

Рассмотрим подробнее каждый из вышеизложенных этапов изготовления панели сопла.

2.7.1 Изготовление наружной обшивки панели сопла

При изготовлении наружной обшивки панели сопла гондолы необходимо выполнить следующие операции:

- Нанести на подготовленную согласно пункту 2.5 записки оснастку связующее ЭДТ-69Н с расходом 150-200 г./м2 и произвести его подсушку на воздухе в течение 1-2-х часов;
- произвести выкладку молниезащитной сетки вязаной марки СМ - 0,08 согласно чертежу;
- сетку обезжирить последовательно нефрасом, затем ацетоном и просушить в течение 20-30 минут после каждой операции;
- уложить сетку на форму исключая складки;
- на поверхность сетки нанести связующее ЭДТ-69Н с расходом 300-350 г./м2, выдержать в течение 2-3 часов при температуре воздуха в помещении;
- уложить слои наружной обшивки и слои прокладок и окантовок из препрега Т-10-14/ЭДТ-69Н;
- поверх выложенных слоев препрега наружной обшивки и усилений уложить «жертвенный» слой сухой лавсановой ткани;
- уложить разделительную перфорированную полипропиленовую пленку;
- уложить дренажную стеклоткань Т-13;
- раскроить и склеить вакуумный мешок из пленки полиамидной неориентированной марки ТС на герметизирующем жгуте Герлен-УТ и установить его на форму;
- установить форму с выложенным пакетом в автоклав и подготовить к вакуум-автоклавному формованию;
- произвести вакуум-автоклавное формование наружной обшивки;
- произвести выгрузку оснастки из автоклава и расформовать пакет;
- снять наружную обшивку с формы, произвести обрезку облоя по периметру обшивки с учетом технологического припуска;
- зафиксировать наружную обшивку на форме в зоне технологического припуска в 4-х местах самонарезами.

2.7.2 Намотка трубчатого заполнителя

Произвести входной контроль резиновых оправок для формования трубчатого заполнителя:

- контролировать геометрические размеры сечения каждой оправки;
- контролировать отсутствие порезов, вмятин и других дефектов на поверхности оправок.

Протереть все оправки от загрязнений влажными хлопчато-бумажными салфетками, обернуть фторопластоволй пленкой, пленку располагать вдоль оси оправки с точечной фиксацией клеем 88-НП.

Произвести намотку оправок трубчатого заполнителя препрегом ленты ЛЭС-0,2х30 согласно требованиям КД. Намотку производить вручную в 2 слоя.

В процессе намотки необходимо контролировать:

- качество намотки и равномерность;
- отсутствие зазоров между витками;
- перехлест в пределах 12-14 мм;
- плотное прилегание препрега к оправке;
- количество слоев препрега.

2.7.3 Получение клиновидного заполнителя

2.7.4 Выкладка внутренней обшивки с промежуточной подформовкой собранного пакета

2.7.5 Выкладка трубчатого заполнителя на поверхность внутренней обшивки с последующим вакуум-автоклавным формованием выложенного пакета

2.7.6 Установка оправок для формования сдвоенных трубчатых полостей и выкладка средней обшивки

2.7.7 Установка клиновидных оправок на среднюю обшивку

2.7.8 Подготовка наружной обшивки к склеиванию

2.7.9 Сборка наружной обшивки с подсборкой внутренней обшивки с последующим окончательным формованием панели

2.7.10 Расформовка панели сопла

2.8 Вакуум - автоклавное формование панели корпуса сопла гондолы двигателя самолета АН-148

При изготовлении панели корпуса сопла гондолы самолета АН-148 применен вакуум-автоклавный метод формования детали.

Метод вакуум-автоклавного формования состоит из трех основных этапов - это подготовка выложенного пакета к формованию, непосредственно само вакуум-автоклавное формование детали и расформовка детали. Подготовка пакета в формованию включает в себя укладку перфорированной разделительной пленки, цулаги, дренажа, изготовление и крепление вакуумного мешка к оснастке, проверку герметичности вакуумного мешка.

Вакуум-автоклавное формование заключается в создании необходимого режима полимеризации используемого связующего и получении необходимых физико-механических характеристик готового пластика. В течение всего времени формования панели необходимо контролировать температуру, избыточное давление и вакуум по показаниям регистрирующих приборов.

Расформовка детали включает в себя снятие вакуумного мешка, дренажных слоев стеклоткани, цулаги, разделительной пленки а также снятие детали с формообразующей оснастки.

При изготовлении панели сопла гондолы двигателя метод вакуум-автоклавного формования реализован в несколько этапов для обеспечения технологичности изготовления конструкции панели. Подформовка конструкции после выкладки каждого яруса обшивок и заполнителя позволяет получить более плотную структуру композиционного материала. Также отформовка внутренней обшивки с выложенным первым ярусом трубчатого заполнителя позволяет получить жесткую основу для выкладки второго яруса клиновидного заполнителя. Таким образом, обеспечивается увязка внутренней обшивки с выложенным двухъярусным заполнителем и внешней обшивки, что в свою очередь, дает возможность получить необходимый ТК по внешней поверхности панели.

Вакуум-автоклавное формование панели сопла производилось на следующих этапах изготовления:

- полное формование внешней обшивки сопла;
- подформовка пакета внутренней обшивки сопла;
- полное формование внутренней обшивки с выложенным первым ярусом трубчатого заполнителя;
- окончательное формование панели корпуса сопла (сборка-склейка внутренней обшивки с выложенным заполнителем и внешней обшивки).

2.8.1 Формование внешней обшивки сопла

2.8.2 Подформовка пакета внутренней обшивки сопла

2.8.3 Формование внутренней обшивки с выложенным первым ярусом трубчатого заполнителя

2.8.4 Окончательное формование панели корпуса сопла

2.9 Расчет норм времени на операции выкладки, построение циклового графика изготовления панели корпуса сопла гондоллы двигателя самолета АН-148

2.9.1 Расчет штучного времени на выкладку панели

2.9.2 Разработка циклового графика изготовления панели сопла гондоллы двигателя самолета АН-148.

2.10 Механическая обработка панели корпуса сопла двигателя самолета АН-148

2.11 Контроль качества панели корпуса сопла

3. Специальная часть

Введение


Специальная часть данной дипломной работы посвящена вопросам, касающимся внедрения новых конструктивно-технологических решений при изготовлении панели сопла гондолы двигателя самолета АН-148 и их сравнительному анализу.

Первая часть раздела посвящена описанию изготовления и применения вакуумных мешков на клиновидных резиновых оправках, за счет которых стало возможным формование клиновидных полостей и изготовление панели сопла как интегральной конструкции.

Вторая часть раздела посвящена задаче удаления пустот между средней обшивкой и отформованной внутренней обшивкой в хвостовой части сопла, образованных ступенькой при выкладке второго яруса трубчатого заполнителя.

3.1 Изготовление и применение вакуумных мешков на резиновых клиновидных оправках

Вакуумные мешки на клиновидных оправках выполняют функцию разделителя между резиновыми оправками и препрегом на основе стеклоткани Т-10-14 и связующего ЭДТ-69Н. Также за счет создания вакуумного давления внутри мешков произошла дополнительная подпресовка стенок клиновидного заполнителя. Такое решение сделало возможным изготовление панели корпуса сопла как интегральной конструкции. Это подразумевает собой возможность изготовления конструкции без окончательного формования всех ее составных частей и сборку по мокрому способу.

Рассмотрим этап получения клиновидных полостей с применением вакуумных мешков и альтернативный способ изготовления панели без их применения.

3.1.1 Получение клиновидных полостей с применением вакуумного мешка

3.1.2 Альтернативный способ получения клиновидного заполнителя без применения вакуумных мешков

3.2 Получение сдвоенных трубчатых полостей в хвостовой части панели сопла

При изготовлении панели корпуса сопла возникла проблема компенсации ступенек, образованных в хвостовой части панели трубчатым заполнителем первого яруса.

Было испробовано несколько технологических решений по устранению этих пустот. Рассмотрим эти конструктивно-технологические решения.

Первоначально для устранения ступенек был использован синпрег на основе ткани Т-10-14 и связующего ЭДТ-69Н наполненного стеклосферами. По данному методу пустоты между средней и внешней обшивкой заполнялись, предварительно подготовленным синпрегом, после выкладки средней обшивки и заполнителя второго яруса. Было реализовано два метода окончательной сборки панели с внешней обшивкой с применением синпрега.

Первый - предполагал предварительную сборку с подформовкой через разделительную пленку без склейки с внешней обшивкой. Недостатком этого метода является необходимость дополнительной вакуум-автоклавной подформовки.

Второй метод это сборка панели с внешней обшивкой без дополнительной подформовки. Недостатками обоих этих методов является трудность обеспечения теоретического контура сопла и равномерного проклея между заполнителем и внешней обшивкой.

Кроме того использование синпрега является очень нетехнологичным, так как повышается трудоемкость сборки панели из-за большого числа подгонок высоты компенсирующих синпреговых накладок.

Из-за неприемлемости первого и второго способов предполагающих использование синпрега в качестве компенсатора, был предложен путь получения в пустотах сдвоенных трубчатых полостей.

Для этого были подобраны трубчатые оправки нужного сечения и объединены по две штуки. Далее необходимо обернуть оправки фторпластовой пленкой с точечной фиксацией клеем 88-НП и уложить в эластичные чехлы, изготовленные аналогично вакуумным мешкам на клиновидных резиновых оправках.

Каждый эластичный чехол с поддерживающими оправками был обернут полипропиленовой пленкой в продольном направлении.

Подготовленные таким образом пакеты с оправками были обернуты препрегом стеклоткани Т-10-14-ЭДТ-69Н в два слоя. Для получения в задней части сопла сдвоенных полостей необходимо выполнить следующие операции:

- нанести на поверхность внутренней обшивки связующее ЭДТ-69Н;
- по заднему торцу формы ТК внутренней обшивки установить торцевую цулагу-упор, для ограничения укладки трубчатого заполнителя;
- по переднему торцу панели уложить первый ярус трубчатого заполнителя последнюю оправку обмотать разделительной пленкой и уложить без препрега;
- произвести вакуум-автоклавное формование пакета;
- в свободную от трубчатого заполнителя зону в хвостовой части панели уложить подготовленные оправки для формования сдвоенных трубчатых полостей;
- уложить 3 слоя компенсирующих прокладок из препрега Т-10-14-ЭДТ-69Н;
- произвести выкладку средней обшивки из 1-го слоя препрега;
- далее происходит установка второго яруса клиновидного заполнителя и окончательная сборка панели сопла.

Данный метод позволяет более точно, и сразу обеспечить теоретический контур сопла, является более технологичным, не требует многократной подгонки высоты компенсирующих прокладок, как в методе с синпрегом. За счет использования вакуумных мешков на оправках для формообразования сдвоенных полостей, как и в случае клиновидных оправок происходит подформовка изнутри полости и тем самым обеспечивается более качественная склейка панели с внешней обшивкой.

Еще одним преимуществом этого метода является снижение массы панели по сравнению с методом, предполагающим применение синпрега в качестве компенсационных прокладок.

Исходя, из изложенного выше, применение вакуумных мешков и получение сдвоенных трубчатых полостей в хвостовой части панели сопла, обеспечило значительное усовершенствование технологического процесса, уменьшило трудоемкость изготовления панелей сопла.

4. Экономическая часть

4.1 Экономические преимущества внедрения композиционных материалов

4.2 Расчет плановой себестоимости изделия

Заключение


В ходе дипломной работы была разработана конструкция и технология изготовления панели корпуса сопла самолета АН-148 из композиционных материалов. По заданным габаритным размерам, схеме нагружения панели был произведен прочностной расчет конструкции. Был проведен анализ выбора материалов, из которого будет изготавливаться изделие. Основной частью проекта является разработка технологического процесса на изготовление панели сопла, что и представлено в технологической части проекта.

В специальной части данного проекта представлены описание и сравнительные характеристики новых конструктивно-технологических решений применяемых при изготовлении панели сопла.

В разделе безопасности жизнедеятельности были выделены вредные факторы и рассчитана вентиляция для участка, на котором будет изготавливаться проектируемое изделие. В экономическом разделе была рассчитана себестоимость изделия.

Данная работа является актуальной, так как разработка произведена для реальной конструкции панели сопла, применяемой в мотогондоле самолета АН-148 и выполненной из композиционных материалов, которые в настоящее время нашли широкое применение во многих отраслях промышленности.

Список использованной литературы

1. Учебное пособие по дипломному проектированию «Анализ факторов опасности в чрезвычайных ситуациях» А.С. Долгова.

2. Бычков С.А., Карпов Я.С., Мудрый А.А. Проектирование и конструктивно-технологические решения балок и лонжеронов из композиционных материалов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Харьков: ХАИ, 1997, 84 с.

3. Карпов Я.С., Кривенда С.П., Тараненко И.М. Основы производства изделий из композиционных материалов: Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ. - Харьков: ХАИ, 1999, 37 с.

4. Гайдачук В.Е., Карпов Я.С. Физико-механические и эксплуатационные свойства композиционных материалов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Харьков: ХАИ, 1987, 72 с.

5. Карпов Я.С., Кривенда С.П., Рябков В.И. Проектирование и конструирование соединений деталей из композиционных материалов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Харьков: ХАИ, 1997, 200 с.

6. Царахов Ю.С. Конструирование соединений элементов из композиционных материалов: Учебное пособие. - Москва: МФТИ, 1980, 80 с.

7. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов: Справочник. - Киев: Наукова Думка, 1988, 736 с.

8. Гайдачук А.В., Сидоренкова М.А. Технология производства изделий из композиционных материалов: Учебное пособие по лабораторному практикуму. - Харьков «ХАИ», 1998, 98 с.

9. Басов В.В., Гайдачук А.В., Кивиренко О.Б. Микроклимат производственных помещений: Учебное пособие по лабораторному практикуму. - Харьков «ХАИ», 2001, 46 с.

10. Гайдачук В.Е., Гречка В.Д., Кобрин В.Н., Молодцов Г.А. Технология производства летательных аппаратов из композиционных материалов. - Харьков «ХАИ», 1989, 330 с.

на предыдущую страницу