Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА



1. Односторонний и безударный крепеж в самолетостроении

Цель работы: Ознакомление студентов с некоторыми типами одностороннего и безударного крепежа, их конструкцией, технологическим процессом и оборудованием для постановки, а также методами контроля соединения. Кроме того, необходимо изучить сравнительные характеристики крепежа по прочности, массе, трудоемкости изготовления и постановки, производительности выполнения соединения. В списке дается 2 типа крепежа: заклепки с сердечником и болт - заклепки. Работа выполняется по одному виду нормалей (по указанию преподавателя).

2. Заклепки с сердечником

Эффективным средством сокращения ударной клепки является применение заклепок с сердечником (З.С.С). ЗСС представляет собой двухэлементную крепежную деталь, состоящую из сердечника и пистона. Сердечник изготавливается из высокопрочного алюминиевого сплава В95, а пистон из пластичного сплава Д18П.

Сердечник состоит (рис.1) из головки (a), посадочной части (c) и технологического хвостовика (в), на котором имеет шейка (г). В момент образования замыкающей головки по этой шейке происходит обрыв технологического хвостовика.

Рис. 1

Пистон состоит из рабочего тела (д) и закладной головки (е). Заклепка с сердечником (рис. 2) подается в собранном виде: пистон от выпадения удерживается накаткой, на несенной на технологическом хвостовике.

Рис. 2

Сердечник и пистон изготавливается высадкой на высадочных автоматах. Постановка 3СС осуществляется одним человеком вместо двух, как это имеет место при ударной клепки с сердечником.

Рис. 3

“а” - заклепка технологическим хвостовиком вставляется в инструмент (пресс), а затем вводиться отверстие пакета;

“c” и “в” - кулачки пресса перемещаются в осевом направлении относительно корпуса, являющегося упором для закладной головки пистона;

“г” - образуется замыкающаяся головка, технологический хвостовик сердечника отрывается по шейке;

“д” - выступающий за пределы закладной головки сердечник фрезеруется заподлицо головки.

Возможность постановки таких заклепок в труднодоступных местах способствует уменьшению количества технологических лючков в конструкции изделий. Применяемые в настоящее время типы заклепок с сердечником представлены в таблице 1.

Таблица 1

Типы применяемых заклепок с сердечником

Тип заклепок	Эскиз	Материал
		Пистона	Сердечника
Заклепка с выступа-ющей головкой.		Д18П	Д16Т В95Т1
Заклепка с потайной головкой, выполненной под углом		Д18П	Д16Т В95Т1
Заклепка с потайной головкой, выполненной под углом		Д18П	Д16Т В95Т1

3. Выбор типоразмера заклепки с сердечником

В настоящее время заклепки с сердечником изготавливаются различных типоразмеров диаметрами 3,5; 4 и 5 мм и выбираются в зависимости от толщины заменяемых листов “S”. Для того, чтобы выбрать типоразмер заклепки для данной толщины соединяемых листов, необходимо специальным щупом-шаблоном Ш3С-1 замерить толщину пакета. На Ш3С-1 дается информация по выбору типоразмера заклепки (рис. 4).

Рис. 4 Щуп - шаблон Ш3С - 1

Типоразмеры 3СС для различных толщин соединяемых пакетов представлены в табл. 2, 3 и 4.

6042А

Таблица 2

Пример нумерации нормали по типоразмерам, например для S=4 мм: 6042 A-3

Типо- размер	Диаметр отверст-ия под заклепку. Пред. откл. +0,12 мм	S, мм	Предельные размеры Н при
1		1,0 - 2,0		3,0
2	3,55	2,0 - 3,5
3		3,5 - 5,0		3,5
4		5,0 - 6,5
5		1,0 - 2,0	2,0	3,0
6	4,06	2,0 - 3,5
7		3,5 - 5,0		3,5
8		5,0 - 6,5
9		1,5 - 3,5	3,0	5,0
10		3,5 - 5,0
11	5,05	5,0 - 6,5	2,5	4,0
12		6,5 - 8,0
13		8,0 - 9,5



Таблица 3

Заклепка с сердечником с потайной () формой закладной головки

Типо- размер	Диаметр отверстия под заклепку. Пред. откл. +0,16 мм	S, мм	Предельные размеры Н при
1		2,0 - 3,5
2	3,55	3,5 - 5,0
3		5,0 - 6,5
4		2,0 - 3,5	2,0	3,5
5	4,05	3,5 - 5,0
6		5,0 - 6,5
7		2,5 - 3,5	3,0
8		3,5 - 5,0
9	5,05	5,0 - 6,5	2,5	4,0
10		6,5 - 8,0
11		8,0 - 9,5

Пример обозначения: для S=4 мм: 6043 A-2.

Таблица 4

Заклепка с сердечником с потайной () формой закладной головки

Типо- размер	Диаметр отверстия под заклепку. Пред. откл. +0,16 мм	S, мм	Предельные размеры Н при
1		2,0 - 3,5
2	3,55	3,5 - 5,0	2,0	3,5
3		5,0 - 6,5
4		2,0 - 3,5
5	4,05	3,5 - 5,0	2,4
6		5,0 - 6,5
7		2,5 - 3,5	3,0
8		3,5 - 5,0		4,0
9	5,05	5,0 - 6,5	2,5
10		6,5 - 8,0
11		8,0 - 9,5

Пример: для S=4 мм: 6044A-2.

4. Сравнение некоторых технико-экономических показателей заклепки с сердечником со сплошными заклепками

Сравнительные данные по прочности, производительности постановки, трудоемкости, как изготовления самого крепежа, так и выполнение соединения, так и выполнения соединения, массе заклепок с сердечником относительно обычных /сплошных/ заклепок из сплава В65 предоставлены в таблице 5.

Таблица 5

Некоторые сравнительные данные заклепок с сердечником и сплошных заклепок из сплава В65

Тип заклепки, диаметр и толщина пакета	Прочность на срав,	Производительность опер. Вставки и расклепываемых заклепок	Стоимость (трудоемк.) сум. на 1000 штук	Масса 1000 штук заклепок, кг.
			крепеж	Заклепочное соединение
6043А, ш5 мм пакет до 4 мм.		7	36,6	5,15	0,559
6043А, ш5 мм пакет до 2,5 мм.		9	33,8	2,8	0,189
6043А, ш5 мм пакет до 2,2 мм.		9	33,7	2,5	0,225
353IА, ш5 мм пакет до 4 мм.	30	12 двумя рабочими	1,28	5,8	0,594
353IА, ш5 мм пакет до 2,5 мм.	30	25 Двумя рабочими	0,047	2,3	0,194
353IА, ш5 мм пакет до 2,2 мм.	30	25 Двумя рабочими	0,93	2,07	0,403

При сравнении 3СС с обычными заклепками основными технико-экономическими показателями являются следующие: масса нормали к конструкции, стоимость изготовления нормали и стоимость изготовления соединения, степень механизации и условия труда в процессе соединения, а также сравнительные показатели жесткости и прочности, как статической на срез и отрыв, так и усталостной.

Как видно из приведенной таблицы прочность на срез заклепок с сердечником несколько ниже прочности сплошных заклепок. Но, как показали исследования, материал пистона Д18П можно заменить на более прочный В65, что позволило значительно повысить прочность на срез заклепок с сердечником.

При выполнении заклепочных швов с обычными заклепками 3СС трудоемкость образования отверстия и гнезда под закладную головку заклепки одинакова, а разница возникает только на операциях расклепывания заклепки и удаления излишка технологического хвостовика сердечника со стороны закладной головки. Как видно из таблицы, трудоемкость операции для сплошных заклепок и 3сс диаметром в 5 мм примерно одинакова, а для диаметра 3.5 мм она выше у заклепок с сердечником. Стоимость соединения заклепок с сердечником выше, а масса их несколько ниже, чем сплошных заклепок.

5. Инструмент для постановки заклепок с сердечником

Для постановки заклепок с сердечником используется пневматический пресс типа ПС-51П и гидравлические прессы типа ПС-53Г и ПС-54Г. Удаление выступающей части сердечника производится отрезной машинкой типа ОМ-1,2 или пневмо кусачками ПК-51 с последующей зачисткой фрезерной машинкой.

Устройство и принцип работы выше перечисленных инструментов подробно изложены в литературе 1,2.

6. Контроль качества соединений заклоепок с сердечником

Обязательной проверки подлежат:

a) правильность расположения заклепок в швах, прямолинейность, перемычки, а также соответствие чертежам типов, размеров и материалов заклепок:

б) состояние поверхности агрегатов по заклепочным швам (наличие хлопунов, провалов);

в) плотность прилегания закладных головок и поверхности склепанных деталей;

г) величина выступания потайных головок заклепок относительно поверхности обшивки;

д) высота, выступающая за поверхность закладной головки технологической части сердечника;

е) усилие выталкивания сердечника заклепки, характеризующее плотность (натяг) посадки сердечника в пистоне.

Правильность расположения заклепок контролируется универсальными инструментами по чертежам и ТУ. Форма закладных головок, длины и материал заклепок с сердечником определяется спектральным анализом.

Провалы обшивки, вызванные клепкой, проверяются базовой линейкой и щупом. Общее состояние поверхности обшивки контролируется визуально, при необходимости используется лупа. Глубина царапины замеряется при помощи индикаторного приспособления (рис. 5).

Плотность прилегания закладных головок к поверхности склепанных деталей контролируется с помощью с помощью щупов на 5% заклепок в шве, а выступание потайных головок заклепок относительно поверхности обшивки - индикаторным приспособлением. Контролю на выступание подвергаются не менее 10% заклепок в шве.

Рис. 5

Качество замыкающей головки высотой выступающей за поверхность закладной головки утолщенной части (технологического хвостовика) сердечника. Проверка производится специальным приспособлением К3С-1 (рис. 6.).

Рис. 6

Настройка прибора производится на образцах, имитирующих склепываемый пакет. При этом первоначально проверяется размер замыкающей головки, который должен соответствовать данным, приведенным в таб. 6.



Таблица 6

Номинальный размер заклепки, мм	Размер “L”, мм
	минимальный	максимальный
3,5	1,4	1,8
5,0	2,0	2,6

Контроль высоты “h” (рис. 7) можно универсальным материальным инструментом

Рис. 7

Усилие выталкивания сердечника из пистона проверяется не менее, чем на 10% заклепок из общего количества специальным приспособлением (рис. 8). Проверка производится после среза и зачистки выступающей части сердечника.

Рис. 8

Приспособление тарируется на усилие, соответствующие данным, приведенным в таблице 7.

Таблица 7

Номинальный диаметр заклепки, мм	Толщина пакета, мм	Усилие тарировки инструмента, кгс.
3,5	до 2 1,3 + 3,5 3,5 + 5,0 4,5 + 6,5	7
		8
5,0	до 3,5 3,0 + 5,0 4,5 + 6,5 6,0 + 8,0 7,5 + 9,5	10

Основные дефекты клепки заклепками с сердечником, мероприятия по их предупреждению и способы их устранения подробно изложены в [2].

7. Болт заклепки

В последнее время все более широкое применение в конструкции планера самолета находят болтозаклепочные соединения. Это объясняется рядом преимуществ их в сравнении с обычными заклепками и болтами, основными из которых являются следующие:

1. Высокая производительность процесса.

2. Бесшумность постановки болт - заклепки и отсутствие вредной для здоровья рабочей вибрации.

3. Улучшение качество поверхности за счет исключения возможности образования вмятин, микротрещин.

4. Возможность постановки в местах с ограниченными подходами.

5. качество выполнения соединений зависит только от качества изготовления инструмента.

6. улучшения герметичности соединения за счет плотного сжатия пакета и исключения замены контрольных болтов на заклепки после окончания процесса вулканизации герметика.

Болт-заклепка состоит из стержня и кольца (рис. 9). Стержень болт - заклепки имеет головки ”а”, рабочий участок “c” и технологических хвостовик “в”.

Рис. 9

Между рабочим участком и хвостовиком выполняется канавка, по которой после замыкающей головки происходит отрыв технологического хвостовика. Рабочий участок включает в себя гладкую цилиндрическую и профильную части с кольцевыми канавками, которые заполняются материалом кольца в процессе его обжатия прессом. Диаметр канавки выбирается в зависимости от материала стержня и кольца такими образом, чтобы с одной стороны усилия обрыва по ней было больше усилия, потребного для образования качественной замыкающей головки (обжатие кольца по накатке рабочей части стержня), с другой стороны, чтобы оно не превышала предела текучести материала стержня, ибо в противном случае это приведет к возникновению пластических деформаций в гладкой части стержня и утонению ее.

На технологическом хвостике выполнены так же канавки, аналогичной рабочей части стержня предназначенные для захвата стержня кулачками пресса.

Кольцо 2 представляет собой цилиндр внутренним отверстием диаметром несколько большим, чем диаметр профильной части стержня болт - заклепки.

Стержни болт - заклепок изготавливаются из алюминиевого сплава Д16П или из стали 30ХГСА методом высадки на автоматах с последующей накаткой кольцевых канавок специальным инструментом.

Кольцо изготавливается из алюминиевых сплавов Д16П и В65 или из стали 2СГА.

Болт - заклепки применяется в следующих сочетаниях материала стержня и кольца:

- стержень из Д16П, кольцо Д18П

- стержень из 30ХГСА, кольцо из В65

- стержень из 30ХГСА, кольцо из 20ГА.

Диаметр гладкой части стержня болт - заклепок из алюминиевого сплава Д16П выполняется по 5 классу точности, а для болт - заклепок из стали 30ХГСА - по 2 классу точности. Болт - заклепки из алюминиевых сплавов применяется в замен заклепок из сплавов В65, а остальные вместо стальных болтов из стали 30ХГСА. Наименование нормалей, марка материала, диаметры стержней и колец болт - заклепок приведены в таблице 8.

Технологическая последовательность постановки болт - заклепок (рис. 10) в конструкции состоит:

а - вставка стержни в отверстие, установка кольца пресса.

б, в - стяжка пакета и образование замыкающей головки процесса перемещения кулачков пресса,

г - съем фильеры пресса после отрыва технологического хвостовика.

Таблица 8

Наименование нормали	Эскиз	Цветовая маркировка	Марка материала	диаметр
Болт - заклепки с полукруглой головкой,		желтое анодирование	Д16П	3,5 ; 4; 5; 6; 7; 8.
стержни		кадмированные	3ОХГСА	4; 5; 6; 8; 10.
Болт - заклепки с потайной головкой с ,		желтое анодирование	Д16П	3,5 ; 5; 6; 8; 10.
стержни		кадмированные	3ОХГСА	4; 5; 6; 8; 10.
Болт - заклепки с плосковыпуклой головкой,		желтое анодирование	Д16П	3,5 ; 4; 5; 6; 7; 8.
стержни		кадмированные	3ОХГСА	4; 5; 6; 8; 10.
Болт - заклепки,		красное анодирование	Д18П	3,5 ; 4; 6; 5; 7; 8.
		кадмированные	2ОГА	5; 6; 8; 10.
кольца		черное анодирование	В65	4; 5; 6; 8; 10.

Рис. 10 Технологическая последовательность постановки болт - заклепок.

Выбор типоразмера болт - заклепок в зависимости от толщины соединяемых листов “ S' ”.

При проектировании соединений конструктором для каждой конкретной толщины соединяемого пакета определяется типоразмер болт - заклепки из условия, что величина “ S' ” (толщина пакета) была равна длине цилиндрической части стержня “ l ”.



8. Сравнение некоторых техника - экономических показателей болт - заклепок с болтами и обычными заклепками

Для того, чтобы получить объективную сравнительную картину по прочностным показателям, как самого крепежа, так и соединений выполненных ими, были проведены ряд исследований на статический срез, отрыв и т.д. ниже приведены некоторые результаты экспериментов.

На приведенных в таблице 9 видно, что статическая прочность на срез всех рассматриваемых соединений (в том числе и соединений, выполненными с болт - заклепками) практически одинакова.

Независимо от вида крепежных деталей разрушения соединений проходило от стержней болтов ил заклепок.

В таблице 10 приведены результаты испытаний на отрыв.

Таблица 9

Сравнительные данные испытания на срез

Тип крепежа в соединении	Материал	Средняя разрушающая нагрузка на срез. кг.	Сопротивление срезу.
	Болта (заклепки)	Кольца (гайки)
Болт - заклепки с полу-круглой головкой.	16ХСН 16ХСН 16ХСН	В65 Д18П АВ	8300 8400 8085	82,5 83,5 80,5
Болт с шестигранной головкой	ЗОХГСА	ЗОХГСА	8342	84,0
Болт - заклепки с полукруглой головкой.	В65 В65 В65	В65 Д18П АВ	2635 2635 2650	26,0 26,0 26,5
Обычные заклепки с полукруглой головкой.	В65	-	2810	28,0



Таблица 10

Тип крепежа в соединении	Материал	Средняя разрушающая нагрузка на срез. кг.
	Болта (заклепки)	Кольца (гайки)
Болт - заклепки с полукруглой головкой.	16ХСН 16ХСН 16ХСН	В65 Д18П АВ	2650 1995 1575
Болт с шестигранной головкой.	ЗОХГСА	ЗОХГСА	5470
Болт - заклепки с полукруглой головкой.	В65 В65	Д18П АВ	960 920
Обычные заклепки с полукруглой головкой.	В65	-	2090

В соединениях, выполненных с помощью болт - заклепок, разрушение происходило результате сдвига обжимного кольца из материала В65 в 2 раза ниже по сравнению с обычными болтовыми соединениями. Это объясняется применением разных материалов для гаек и колец (гайки - стальные, кольца - дуралюминовые)

Однако необходимо учитывать, что вес стального болта с гайкой в 1.5 раза больше веса стальной болт - заклепки с дуралюминовым кольцом.

В случае применения колец из мягкой стали получить равно прочные на отрыв соединение (при одинаковых весовых характеристиках) выполняемые болт - заклепками и болтами. У соединений, выполняемых с помощью дуралюминовых болт - заклепок, сопротивление отрывающим нагрузкам в 2 раза ниже, чем у обычных заклепочных соединений.

Сравнительные данные по весу, весу стоимости изготовления и постановки для болт - заклепок и обычных заклепок предоставлены в таблице 11.



9. Инструмент для постановки болт - заклепок

Вставка стержней болт - заклепок, выполняемых по посадке ПЛ. 2-го класса точности, в отверстие пакета осуществляется вручную легкими ударами дюралевого молотка. Стержни болт - заклепок 5-го класса точности устанавливаются в отверстия от усилий руки. Длина гладкой части стержня болт - заклепки должна соответствовать номинальной толщины пакета. Постановка болт - заклепок осуществляется прессами ПБ-62, ПБ-61П, ПБ-21ГУ и др. технические характеристики устройства и принципа работы этих прессов подробно изложены в [1].

10. Контроль качества соединения, выполняемого болт - заклепкой

Качество выполнения операций технологического процесса постановки болт - заклепки контролируется по операционно и окончательно.

Пооперационному контролю подвергаются отверстия и длины болт - заклепок.

При окончательном контроле подвергаются:

- конструктивное оформление соединения в целом;

- тип и материал болт - заклепок;

- состояние поверхностей соединяемых деталей;

- фора и размеры замыкающих головок болт - заклепок к поверхностям соединяемых деталей;

- состояние поверхностей закладных и замыкающих головок.

Проверка конструктивного оформления соединения включает проверку правильности расположения болт - заклепок в швах, прямолинейность швов, отсутствие хлопунов, провалов, величины перемычек и др.

Тип и материал болт - заклепок определяются визуально по форме закладных головок болт - заклепок цветной маркировке стержней и колец.

Таблица 11

Диметр крепежа	Форма закладной головки	Вес крепежа в конструкции. кг.	Стоимость матер. заготовки. сум.	Стоимость изготовления. сум.	Стоимость постан. в конструкцию. сум.	Суммарная стоимость. сум.
		Заклеп- ки	б-зак. (Стерж. из Д16П)	б-зак. (Стерж. из В95)	Заклеп- ки	б-зак. (Стерж. из Д16П)	б-зак. (Стерж. из В95)	Заклеп- ки	б-зак. (Стерж. из Д16П)	б-зак. (Стерж. из В95)	Заклеп- ки	б-зак. (Стерж. из Д16П)	б-зак. (Стерж. из В95)	Заклеп- ки	б-зак. (Стерж. из Д16П)	б-зак. (Стерж. из В95)
5	ЗК	1,276	1,76	1,76	1,79	3,62	4,95	0,268	4,676	4,676	3,67	3,75	3,75	5,728	12,046	13,376
6	ЗК	2,17	2,9	2,9	3,04	5,55	7,6	0,277	4,78	4,78	5,35	3,96	3,96	8,667	14,29	16,34
	ЗУ	1,81	2,59	2,59	2,54	3,29	4,5	0,277	4,78	4,78	6,55	4,33	4,33	9,367	12,4	13,61

В опорных случаях материал болт - заклепки определяется спектральным методом.

Состояние поверхностей соединяемых деталей и состояние поверхностей закладных и замыкающих головок проверяются аналогичными методами (см. контроль в разделе ”ЗАКЛЕПКИ С СЕРДЕЧНИКОМ”)

Формы и размеры замыкающих головок контролируется шаблоном (рис. 11.)

Проверка шаблоном подвергаются 10% болт - заклепок из ряда. Выступание или западание закладных головок определяется индикаторным приспособлением.

Плотность прилегания закладных головок к поверхностям соединяемых деталей проверяются щупом.

Возможные дефекты и способы их устранения даны в [2] в табл. 15.

Рис. 11 Шаблон для контроля замыкающей головки заклепки.

11. Особенности постановки болт - заклепок в геометрических узлах и отсеках

При постановке болт - заклепок в геометрических швах особое внимание необходимо обратить на очистку кольцевых канавок на рабочей части и технологическом хвостовике стержня от герметика.

Наличие герметика на канавках рабочей части препятствует полному заполнению канавок материалом кольца, что понижает прочность соединения.

Плохое удаление герметика с технологического хвостовика вызывает проскальзывания кулачков пресса в процессе замыкающей головки, следствием чего может быть неполное обжатие кольца. Об этом свидетельствует образование цилиндрического поиска на обжатом кольце между его конусной частью и пакетом.

соединение крепеж заклепка сердечник

12. Основные операции технологического процесса выполнения соединений

Технологический процесс выполнения соединения с применением крепежных деталей включает следующие операции:

- образование отверстий и удаление заусенцев;

- образование гнезд под потайные головки;

- образование классных отверстий;

- постановка крепежа;

- послеоперационный и окончательный контроль выполнения соединения.

Типовые технологические процессе выполнения отверстий подробно изложены в [2].

13. Статическая обработка результатов эксперимента

Для того, чтобы оценить действительность или случайность полученных результатов эксперимента, необходимо провести статистическую обработку данных результатов. Статистическая обработка проводится согласно рекомен-дациям М.Н. Степнова [3]. Полученные значения результатов эксперимента располагают в вариационный ряд. Для каждого числа вариационного ряда по формуле (1) вычисляют оценку соответствующей вероятности р. Затем не нормальное вероятностную бумагу наносят экспериментальные точки, абс-циссами которых служат значения полученных характеристик, а ординатами - оценка вероятности р (накопленная частота w). Графической оценкой функции распределения является эмпирическая функция распределения, которая на нормальной вероятностной бумаге изображается прямой линией, описываемой уравнением (2).

(1)

где: i - номер образца в вариационном ряду:

n - число образцов.

(2)

где: - выборочное среднее значение полученной характеристики (математическое ожидание), определяется по формуле (3)

(3)

- квантиль нормированного нормального распределения, выбирается по таблице 1 [3];

S - выборочное среднее квадратическое отклонение

- выборочная дисперсия, определяется по формуле (4)

(4)

Для построения эмпирической функции распределения полученной характеристики достаточно получить координаты 2 точек. Такими точками являются точка А с координатами и % и точка В с координатами , вычисленной по формуле (2) для (по таблице 1 [3] =3,09), и %

Для полученной функции распределения исследуемых характеристик оцениваются доверительные интервалы математического ожидания (5).

(5)

где: - критерий Стьюдента для уровня значимости числа степеней свободы выбирается по таблице 19.5-5 [5].

Для случая выбираем

Размещено на Allbest.ru