Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”

Мельніков

Сергій Михайлович

УДК 629.12:678.519.92

методи нормування технологічних допусків

у виробництві стільникових заповнювачів

для авіакосмічної техніки

Спеціальність 05.07.04 – технологія виробництва

літальних апаратів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків-2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Гайдачук Віталій Євгенович

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний

інститут”, завідуючий кафедрою проектування

ракетно-космічних апаратів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий

співробітник

Сливінський Володимир Іванович

Український науково-дослідний інститут

технології машинобудування, головний

науковий співробітник

кандидат технічних наук, доцент

Шевцова Марина Анатоліївна,

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний

інститут”, доцент кафедри авіаційного

матеріалознавства

Провідна установа: Авіаційний науково-технічний комплекс

ім. О.К. Антонова Міністерства промислової

політики України, м. Київ

Захист відбудеться 19 січня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.062.04 в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”, 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17

Автореферат розісланий 7 грудня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Застела О.М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. Пріоритетним напрямом вдосконалення сучасної авіакосмічної техніки (АКТ) є зниження маси її конструкції, вартість 1 кг якої у польоті складає 1...1,5 тис. для літака і 10...100 тис. $ США для космічних об'єктів. Широкі можливості істотного зниження маси об'єктів АКТ створює застосування в їх агрегатах тришарових конструкцій із стільниковим заповнювачем (СЗ), що грає відповідальну роль в забезпеченні високої несучої спроможності стільникових конструкцій (СК).

Проте якість СЗ, його функціональні властивості і їх стабільність зумовлюються технологією його виготовлення. Виробництво СЗ перетворилося на самостійну галузь, яка обслуговує споживачів різних областей техніки, в числі яких в АКТ використовується до 70 % випускаємих СЗ з різних матеріалів. При цьому до СЗ для конструкцій літальних апаратів (ЛА) пред'являються найвищі вимоги.

Яскраво виражена технологічна спадковість СЗ і СК, джерелами якої є технологічна недосконалість або дефекти, що виникають на різних операціях процесу виготовлення СЗ, а в подальшому - і СК, приводить до інтегральних змін прогнозованих (розрахункових) властивостей СЗ і відхилень в несучій спроможності СК, яка у ряді випадків виходять за рамки полів допусків, що регламентуються.

Проте в даний час відсутня повна класифікація дефектів СЗ, що виникають на більш ранніх стадіях його виготовлення і проявляються на подальших, що викликає труднощі об'єктивного (обґрунтованого) призначення допусків на відхилення різних технологічних параметрів від нормованих Технічним завданням.

У зв'язку з цим розробка науково обґрунтованих методів нормування технологічних допусків на основні параметри процесу виробництва СЗ для АКТ є актуальною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертації покладені матеріали, які узагальнюють дослідження, виконані автором в рамках реалізації держбюджетних тем Г403-32/2003 “Створіння теоретичних основ технологічної механіки стільникових конструкцій для аерокосмічної техніки” № ГР 0103U004091 і Г403-32/2006 “Створіння наукових основ проектування і виробництва композитних конструкцій авіаційно-космічної техніки” № ГР 0106U001060 Міністерства освіти і науки, спрямованих на виконання Державної комплексної програми розвитку авіаційної промисловості України до 2010 р., затвердженої Постановою Кабінету міністрів України № 1665-25 від 12.01.01, і Загальнодержавної (Національної) космічної програми України на 2003-2007 рр.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертації є забезпечення високоефективної технології виготовлення СЗ для авіакосмічної техніки шляхом науково обґрунтованого нормування допусків на параметри основних операцій процесу його виробництва.

Для досягнення цієї мети в дисертації сформульовані і вирішені наступні задачі:

1. Розробити багаторівневу класифікацію технологічної недосконалості і дефектів, що виникають на основних операціях виробництва СЗ і СК.

2. Синтезувати математичні моделі і реалізовуючі їх методи обґрунтовування полів допусків на технологічні параметри і елементи зв'язку чарунок СЗ.

3. Розробити методи формування полів допусків на дефекти форми чарунок стільникового заповнювача.

4. Впровадити розроблені методи нормування полів допусків на технологічні параметри СЗ на підприємствах і в організаціях, що займаються розробкою і виробництвом СЗ і СК для авіакосмічної техніки.

Об'єкт дослідження – технологія виробництва СЗ для конструкцій авіакосмічного призначення.

Предмет дослідження – моделі і методи визначення полів допусків на технологічні параметри основних операцій процесу виробництва СЗ для АКТ.

Методи дослідження. При розробці і обґрунтовуванні багаторівневої класифікації технологічної недосконалості і дефектів СЗ і СК (розділ 2) використовувалися методи системного аналізу, математичної логіки і теорії класифікацій. При розробці методів визначення полів допусків на технологічні параметри процесу виробництва СЗ (розділи 3 і 4) застосовувалися методи технологічної механіки, математичного аналізу, комп'ютерних технологій і аналогові методи, а також закономірності механізмів кінетики хімічних і фізичних перетворень полімерів, метод планування експерименту і статистичні методи.

Наукова новизна отриманих результатів. Найістотнішими елементами наукової новизни результатів є наступні.

1. Вперше розроблена багаторівнева класифікація технологічної недосконалості і дефектів, які виникають на основних операціях процесу виробництва СЗ і СК, що враховує природу, особливості і механізм чинників, які породжують цю недосконалість на стадіях їх виникнення і прояву.

2. Розроблені нові математичні моделі і реалізуючі їх методи процесу обезжирення фольги, взаємозв'язки міцності клейового шару на нерівномірний відрив і наносу клею, що дозволили обґрунтувати поля допусків для наносу клею залежно від його в'язкості і швидкості нанесення при найефективнішому способі глибокого друку.

3. На базі математичних моделей дефектів, пов'язаних з параметрами режиму формування сотопакета (усадки клею і відмінності коефіцієнтів лінійного термічного розширення клею і фольги) вперше виявлена першопричина появи технологічного погину і обґрунтовані відповідні поля допусків.

4. Розроблений метод нормування поля допуску на залишкове пружиніння сотоблока, який забезпечує близьке до номінального значення фізико-механічних характеристик СЗ.

Практична значущість результатів.

1. Розроблені класифікатори технологічних недосконалостей і дефектів СЗ і СК дозволяють цілеспрямовано проводити нормування полів допусків на всі види дефектів за ступенем їх індивідуального інтегрального впливу на вихідні характеристики СЗ з урахуванням відповідальності (рівня вимог) СК АКТ.

2. Дані обґрунтовані рекомендації по нормуванню полів допусків на геометричні і технологічні відхилення параметрів, що виникають на операціях процесу виготовлення СЗ для СК АКТ, які забезпечують граничний рівень його фізико-механічних характеристик.

3. Отримані результати в сукупності дозволяють істотно понизити об'єм технологічної підготовки виробництва СЗ за рахунок скорочення експериментальних досліджень, пов'язаних із забезпеченням необхідних показників їх точності і стабільності.

4. Основні результати і рекомендації роботи реалізовані в УкрНДІТМі у виробництві СЗ для виробів АКТ і на АНТК “Антонов” при розробці ТУ на поставку СЗ для СК пасажирських і транспортних літаків.

Особистий внесок здобувача. В основу розробки загальної проблеми нормування допусків в технології виробництва СЗ для АКТ [1] і можливості регламентації дефектів, що виникають на фінішному етапі виготовлення СЗ [9], покладено ідеї наукового керівника, а їх реалізація належить претенденту. При аналізі чинників, що визначають технологічний погин граней чарунки СЗ і можливості її нормування, результати отримані спільно з авторами, вказаними в публікації [6]. Основні наукові результати роботи, що відносяться до розробки багаторівневої класифікації дефектів СЗ [2, 3], аналізу і нормування допусків на різних операціях технологічного процесу виготовлення СЗ [4-5, 7-8] належать особисто претенденту.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати роботи докладалися автором на VII Міжнародній науково-практичній конференції “Людина і космос” (м. Дніпропетровськ, 2005 р.); на міжнародних науково-практичних конференціях “Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні” ІКТМ'2005 і ІКТМ'2006 (м. Харків, 2005-2006 рр.); на щорічних конференціях професорсько-викладацького складу Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (2004 - 2006 рр.).

Публікації. Основний зміст роботи опублікований в 9 статтях в збірках наукових робіт Переліку ВАК України і двох тезах конференцій.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, викладена на 220 стор. машинописного тексту, включаючи 148 сторінок основного, 90 рисунків, 21 таблицю, список використаних джерел з 195 найменувань на 19 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, її наукова новизна, практична значущість, особистий внесок автора, приведені відомості про апробацію, публікації і структуру дисертації.

В першому розділі проведений огляд і аналіз стану проблеми нормування допусків на технологічні параметри і дефекти, що виникають при виготовленні СЗ для конструкцій АКТ, сформульована мета і задачі дисертації.

Другий розділ присвячений концептуальному підходу і розробці багаторівневої класифікації технологічних недосконалостей і дефектів СЗ і СК для АКТ, які виникають на різних стадіях їх виготовлення, гармонізованої за рядом ознак з класифікаторами власне СЗ і СК Сливинського В.І. Суть підходу полягає у виявленні ознак, що погоджують вид дефектів з технологічною операцією їх виникнення, первинною і вторинною стадіями їх проявлення, а також з кінцевим характером інтегрального впливу на якість і властивості СЗ і СК.

Виходячи з теорії класифікацій і постадійного аналізу виробництва СЗ і СК, в роботі синтезовані багаторівневі класифікатори дефектів: СЗ з металевої фольги; несучих обшивок СК; вузлів з'єднання СК і зв'язків СЗ з обшивками і вузлами з'єднання СК. Як приклад на рис. 1 приведена верхня частина (фрагмент) класифікатора дефектів СЗ, що містить два види дефектів з шести.

Розроблений класифікатор СЗ покладений в основу наукового обґрунтовування полів допусків на технологічні параметри і відхилення (дефекти) шляхом розробки математичних моделей і їх реалізації відповідними методами нормування допусків.

Рис. 1. Фрагмент класифікатора дефектів заповнювачів з металевої фольги

Розділ 3 присвячений розробці математичних моделей і методів нормування допусків на технологічні параметри і елементи зв'язку чарунки СЗ.

Згідно класифікатору СЗ первинними є дефекти, що виникають в операції обезжирення металевої фольги. Для нормування допусків на цей вид дефектів розроблена математична модель, що базується на взаємозв’язку змочуваності фольги і адгезійної здатності клею, яка дозволила зв'язати діаметр мінімальної плями розтікання клею з початковим діаметром його краплі, що наноситься на поверхню знежиреної фольги, нерівністю

. (1)

Для обґрунтованого призначення допусків на технологічні параметри режиму обробки алюмінієвої фольги при суміщеній технології швидкісного анодного окислення і обезжирення і складу електроліту були проведені дослідження з участю автора в УкрНДІТМі, в результаті яких розроблений високоефективний процес, що забезпечує при нормованих полях допусків значення міцності на нерівномірний відрив фольги (розшарування) =14 Н/см, що в 2 рази перевищує цей параметр, одержуваний при обезжиренні за стандартною технологією.

З метою встановлення оптимальної залежності між поверхневим наносом клею і технологічними параметрами процесу нанесення клейових смуг – в'язкістю клею, швидкістю руху рулону фольги , глибиною друкуючих елементів клейонанесуючого циліндра і рядом інших в найбільш ефективному з існуючих способі глибокого друку і подальшого нормування полів допусків на ці параметри розроблена математична модель, в основі якій лежить схема планування повного факторного експерименту (ПФЕ) 23.

В результаті реалізації моделі на восьми дослідах встановлена превалююча роль параметрів і на величину наносу клею :

(2)

Формула (2) відображає експериментально встановлений вплив параметрів і на нанос , проте не розкриває зв'язку між товщиною клейової смуги , її шириною в номіналі рівній стороні осередку СЗ , кроком клейових смуг і густиною клею. З розгляду моделі представницького елемента фольги з суцільним клейовим прошарком (рис. 2,а) отримана залежність

. (3)

У зв'язку з тим, що в способі глибокого друку клейові смуги наносяться на фольгу у вигляді дискретних ромбічних мікрозон, між якими є незаповнені клеєм (“проблемні”) ділянки (рис. 2, б), формула (3) була відкоректована на основі моделі ПФЕ рис. 2, б.

Рис. 2. Представницькі елементи фольги з клейовим прошарком:

а – суцільний клей; б – клей з проблемними зонами

З урахуванням трансформації форми мікроелемента клею від прямокутної до сегментальної у момент нанесення і від сегментальної до прямокутної в процесі пресування сотопакета

(4)

де – геометричні параметри друкуючого циліндра.

Отриманий по формулі (4) нанос клеюз урахуванням допуску на товщину фольги повністю відповідає визначеному в експериментах діапазону 3...5 мкм що свідчить про адекватність запропонованих уточнених моделей реальному процесу нанесення клейових смуг і формуванню сотопакета.

При нормуванні поля допуску на нанос клею способом глибокого друку використовувалася залежність

(5)

яка при прийнятих в поліграфії допусках , , мкм і обґрунтованих в роботі полях допусків, з використанням результатів багатофакторного експерименту 23 дозволила отримати несиметричне поле допуску при оптимальних параметрах =50 мкм, = 50 с і =30 м/хвил. .

В розділі вперше запропонована математична модель і метод визначення взаємозв'язку міцності клейового шару на нерівномірний відрив як інтегральної характеристики межі міцності клею на розтягування, модулів пружності фольги і клею, а також товщини фольги і клею

. (6)

Залежність (6) дозволила встановити поле допуску на у функції номінальної товщини клею. Для клею ВК-25 нормоване поле допуску дорівнює Н/см. На рис. 3 представлений графік зі встановленим полем допуску.

РисисРис.. 3. Залежність міцності на нерівномірний відрив клею ВК-25

від наносу клею: – експериментальні точки;

теоретичні криві: I – за номінальними значеннями;

II – по верхній межі допусків ; III – по нижній межі допусків

На основі уточненої математичної моделі рис. 2,б методом скінчених елементів досліджений механізм вірогідних відхилень від номінального значення, визначуваного формулою (6), пов'язаний з наявністю в перетині випробовуваного зразка взаємодіючих між собою безмоментної і моментної зон навантаження, що є слідством дискретної структури клею (рис. 4). Результатом чисельного аналізу вірогідних відхилень номінального значення унаслідок навантаження випробовуваних зразків в різних перетинах, що містять різну кількість і протяжність мікрозон моментного навантаження з'явилася рекомендація зниження регламенту на для особливо відповідальних СК АКТ до 0,675 його розрахункового значення.

Рис. 4. Розрахункові схеми навантаження різних зон зразка при випробуванні

на нерівномірний відрив: а – безмоментна зона навантаження;

б – моментна зона навантаження ()

Встановлена в роботі адекватність по наносу клею математичних моделей, що реалізовують планування експерименту і геометричної (рис. 2), перша з яких описує сам процес, а друга – його результат, дозволила виявити взаємозв'язок полів допусків на в'язкість клею – і швидкість його нанесення при фіксованому значенні поля допуску на глибину друкуючих елементів клеєнаносного циліндра (купувального виробу) для верхньої і нижньої меж поля допуску на нанос клею (рис. 5).

Залежність рис. 5 дозволяє обґрунтовано вибрати раціональні поєднання і з урахуванням конкретних технологічних можливостей виробництва СЗ.

На закінчення розділу синтезовано зведення нормованих полів допусків на технологічні параметри і елементи зв'язку чарунки СЗ (таблиця 1).

Таблиця 1

Зведення нормованих полів допусків на технологічні параметри

і елементи зв’язку чарунки СЗ

Рис. 5. Взаємозв'язок полів допусків для різних поєднань і

на верхній (а) і нижній (б) межах наносу клею:

1 – при =+ 5 мкм; 2 – при = – 5 мкм (заштриховано область

можливих змін і в діапазоні досяжних параметрів

для клею ВК-25)

Четвертий розділ присвячений розробці моделей і методів формування полів допусків на дефекти форми чарунок СЗ. Проведений аналіз залежності ФМХ СЗ від геометричних параметрів чарунки і властивостей фольги, в результаті якого встановлена базова залежність, що дозволяє виявити вплив технологічних параметрів від їх номінальних значень на ФМХ СЗ.

Досліджені джерела відхилень товщини фольги від номіналу, пов'язані із спотворенням форми поверхні прокатних валів і його подальшого впливу на відхилення товщини клейових смуг в операції їх нанесення. В результаті цього дослідження встановлено, що відхилення товщини фольги в межах, гарантовані ТУ на її поставку, забезпечують отримання ФМХ СЗ по цьому параметру нормовані для них поля допусків, а допуск на =280±20МПа в ТЗ на поставку фольги може з'явитися першопричиною зниження межі міцності на стиснення СЗ до 23 % від номіналу, що вимагає попереднього селективного вхідного контролю шляхом випробувань зразків з кожної партії фольги на розрив.

В розділі вперше розроблений метод аналіз дефектів форми чарунки, пов’язаних з параметрами режиму формування сотопакета і викликаних деформацією фольги при усадці клею за рахунок істотної відмінності коефіцієнтів лінійного термічного розширення клею і фольги, що приводить до утворення технологічної погину граней чарунки. Дослідження НДС сотопакета в процесі формування проводилося на основі моделі з використанням МСЕ 12400 тривимірними кінцевими елементами типу SOLID (рис. 6).

Рис. 6. Деформований стан моделі елемента сотопакета

при усадці клею: а – модель сотопакета; б – картина деформації моделі

Аналогічна рис. 6,б картина деформації має місце і при охолоджуванні сотопакета.

Комп'ютерне дослідження НДС сотопакета дозволило дати обґрунтовані рекомендації по нормуванню поля допуску на технологічний погин граней СЗ для різних клеїв, що забезпечують фіксований рівень усадкових деформацій і КЛТР при різних температурах формування сотопакета (таблиця 2).

В розділі запропоновані також математичні моделі і реалізовуючий їх метод нормування полів допусків на дефекти форми чарунки СЗ, що є слідством відхилень від номіналів: ширини клейової смуги ; кроку клейових смуг ; міжцентрової відстані між фіксуючими штирями, що використовуються при формуванні сотопакета по складальних отворах.

Отримана аналітичні залежності, які пов’язують всі відносні ФМХ СЗ з допусками на геометричні відхилення, виражені через два параметри форми осередку і , які, наприклад, для відносного модуля пружності СЗ при стисненні мають вигляд:

. (7)

Результати розрахунку по цих формулах приведені в таблиці 3. Таким чином, нормовані в роботі поля допусків на дефекти форми чарунки практично забезпечують рекомендовані регламенти на відхилення ФМХ СЗ.

Таблиця 2

Поля допусків на технологічний погин граней чарунки СЗ,

що рекомендуються для клеїв з різними значеннями

та фольги АМг-2Н

Таблиця 3

Вплив допусків і на ФМХ СЗ

В розділі запропонована, обґрунтована і реалізована математична модель і метод визначення параметрів розтягування сотопакета в сотоблок, які забезпечують в наперед нормоване поле допуску на залишкове пружиніння сотоблока форму чарунки (кут розкриття ) близьку до номінальної. При цьому зусилля розтягування сотопакета виражається формулою:

, (8)

де – модуль пружності, відповідний на діаграмі матеріалу фольги при нормованому пружинінні ; – товщина сотоблока.

При допуску знаходиться при раніше встановлених .

В п'ятому розділі приведені форми і характер використовування і впровадження результатів дисертації на базовому підприємстві України – УкрНДІТМ, який забезпечує вітчизняну галузь СЗ для СК АКТ АНТК “Антонов”, ДКБ “Південне” ім. М.К. Янгеля, ХДАВП і ін., а також поставляє СЗ по кооперації на підприємства Росії ДО РН ДКНВЦ ім. М.В. Хрунічева, НВО прикладної механіки ім. М.Ф. Решетньова, РКК “Енергія” ім. С.П. Корольова та ін.

Впровадження результатів і рекомендацій по нормуванню полів допусків на технологічні параметри основних операцій процесу виготовлення СЗ в УкрНДІТМ забезпечило підвищення їх ФМХ на 20...30 % і зниження поверхневої маси СК в 1,5-2 рази.

Висновки

Відповідно до поставленої мети і задач в дисертації отримані наступні результати.

1. На основі загальної теорії класифікацій і системного аналізу вперше розроблена багаторівнева класифікація технологічних дефектів, що виникають і виявляються на різних стадіях виробництва СЗ і СК. Запропоновані класифікатори ціле направлені на науково обґрунтоване нормування полів допусків на всі види дефектів по ступеню їх впливу на кінцевий рівень експлуатаційної ефективності СК для виробів АКТ.

2. Виявлені основні напрями синтезу математичних моделей і реалізовуючих їх методів для нормування допусків на несучі обшивки СК, вузли їх з'єднань і зв'язків СЗ обшивками СК, які в сукупності при подальших дослідженнях дозволяють прогнозувати можливості виробництва СЗ і СК по критерію відповідності ціни і якості виробів даного класу.

3. Запропоновані математичні моделі і два методи нормування полів допусків на параметри процесу обезжирення фольги для СЗ, один з яких заснований на взаємозв'язку змочуваності субстрата і адгезійної здатності клею, а інший – на анодному окисленні в процесі обезжирення фольги, що дозволяє в подальших технологічних операціях склеювання сотопакета забезпечити збільшення в два рази міцності клею на нерівномірний відрив з 7,5 Н/см до 14,4 Н/см.

4. Методом планування повного факторного експерименту встановлена оптимальна залежність між поверхневим наносом клею і технологічними параметрами процесу нанесення клейових смуг на фольгу найбільш ефективним з існуючих способом глибокого друку. На основі цієї залежності встановлений взаємозв'язок полів допусків на відхилення в'язкості клею і швидкості його наносу для нижньої межі поля допуску на нанос клею, яка забезпечує його мінімальне значення, що гарантує регламентовану міцність на нерівномірний відрив для клею ВК-25.

5. Вперше запропонована математична модель взаємозв'язку міцності клею на нерівномірний відрив як інтегральної характеристики межі міцності при розтягуванні, модулів пружності фольги і клею, а також їх товщини, що дозволила реалізувати метод нормування полів допусків на ці параметри для конкретних технологічних процесів виготовлення СЗ.

6. На основі запропонованої уточненої математичної моделі, що враховує трансформацію мікроелементів в дискретній структурі клею в процесі формування сотопакета, виявлений і досліджений механізм вірогідних відхилень міцності на нерівномірний відрив від номіналу. Це дозволило рекомендувати зниження регламенту на цей параметр до 0,675 від його розрахункового значення.

7. Розроблений метод аналізу дефектів, пов'язаних з параметрами режиму формування сотопакета, які виникають внаслідок усадки клею і істотної відмінності КЛТР клею і фольги, вперше виявив першопричину появи технологічного погину граней СЗ і дозволив дати обґрунтовані кількісні рекомендації на нормування поля допусків для цього дефекту.

8. Запропонована нова математична модель розтяжки сотопакета в сотоблок, що дозволила забезпечити в наперед нормованих полях допуску залишкове пружиніння сотоблока, яке гарантує отримання форми чарунок, відповідних ФМХ СЗ в межах їх полів допусків.

9. Результати дисертації у вигляді методів, методик і конкретних рекомендацій по нормуванню полів допусків на технологічні параметри всіх основних операцій процесу виготовлення СЗ для виробів АКТ впроваджені в УкрНДІТМ і на АНТК “Антонов”, що дозволило підвищити ФМХ СЗ на 20...30 % і понизити поверхневу масу СК космічного призначення в 1,5...2 рази і використовуються в навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

Основні результати дисертації відображені в наступних публікаціях:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Аннотация

Мельников С.М. Методы нормирования технологических допусков в производстве сотовых заполнителей для авиакосмической техники. Диссертация является рукописью, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.04 – технология производства летательных аппаратов. – Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”, Харьков, 2006.

Диссертация посвящена разработке научно обоснованных методов нормирования полей допусков на технологические параметры основных операций процесса изготовления сотовых заполнителей (СЗ) для авиакосмической техники (АКТ) и возникающие в них дефекты.

Содержит теоретические и практические результаты, включающие в себя анализ состояния процессов и операций производства СЗ для АКТ, общую оценку его качества в аспекте технологической наследственности, источником которой являются несовершенства и дефекты материалов и отклонения в режимах операций изготовления СЗ, а в последующем и сотовых конструкций (СК), что приводит к снижению расчетных свойств СЗ и несущей способности СК.

Разработана многоуровневая классификация технологических дефектов, возникающих на различных стадиях производства: СЗ из металлической фольги; несущих обшивок СК; узлов соединения СК и связей СЗ с обшивками и узлами соединения СК. Разработанный классификатор СЗ положен в основу научного обоснования полей допусков на технологические дефекты путем разработки их математических моделей и методов их нормирования.

Предложен эффективный метод обезжиривания фольги в состоянии поставки, обеспечивающий при нормированных полях допусков на параметры процесса существенное увеличение прочности на неравномерный отрыв фольги.

Установлена оптимальная зависимость между поверхностным наносом клея и технологическими параметрами процесса нанесения клеевых полос на фольгу эффективным способом глубокой печати, на основе которой вскрыта взаимосвязь между полей допусков на отклонения вязкости клея, скорости его наноса, глубины печатающих элементов клеенаносящего барабана и обоснованы поля допусков на эти параметры для клея ВК-25.

Предложен ряд математических моделей, вскрывающих механизм трансформации форм микроэлементов клея, наносимого на фольгу способом глубокой печати, позволивших установить причину значительного разброса прочности клея на неравномерный отрыв и обоснованно назначить поля допусков на параметры процесса нанесения клея на фольгу и элементы связей ячейки.

Разработаны модели и методы нормирования полей допусков на дефекты ячеек СЗ, позволившие установить зависимость физико-механических характеристик СЗ от геометрических параметров ячейки и свойств фольги и соответствующие поля допусков на эти характеристики.

Впервые разработан метод анализа дефектов формы ячейки СЗ, связанных с параметрами режима формования сотопакета и вызванных технологической погибью граней ячейки вследствие усадки клея и существенного различия коэффициентов линейного термического расширения клея и фольги, позволивший дать рекомендации на нормирование полей допусков на технологическую погибь граней ячейки СЗ для различных клеев.

Разработана новая математическая модель растяжки сотопакета в сотоблок и реализующий ее метод, позволивший обеспечить поле допуска на остаточное пружинение сотблока, гарантирующее получение формы ячеек, соответствующей физико-механическим характеристикам СЗ в пределах нормированных полей допусков.

Результаты диссертации внедрены в УкрНИИТМе, АНТК “Антонов” и используются в учебном процессе Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”.

Ключевые слова: производство сотового заполнителя, классификация дефектов, методы нормирования технологических допусков.

Анотація

Мельніков С.М. Методи нормування технологічних допусків у виробництві стільникових заповнювачів для авіакосмічної техніки.

Дисертація є рукописом, представленим на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.07.04 – технологія виробництва літальних апаратів. - Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”, Харків, 2006.

Дисертація містить багаторівневу класифікацію технологічних дефектів стільникових заповнювачів (СЗ) і стільникових конструкцій (СК), що виникають в процесі їх виготовлення на різних стадіях виробництва.

Запропонований ряд математичних моделей і реалізовуючих їх методів нормування полів допусків на характеристики клею і фольги, технологічні параметри операцій процесу виготовлення СЗ, геометричні параметри його чарунки і фізико-механічні характеристики.

Результати дослідження упроваджені в УкрНДІТМі, АНТК “Антонов” і використовуються в навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

Ключові слова: виробництво стільникового заповнювача, класифікація дефектів, методи нормування технологічних допусків.

Summary

Melnikov S.M. Methods of technological tolerance standardization in honeycomb production for airspace production technique.

Thesis is a manuscript presented for scientific degree of candidate of technical sciences by speciality 05.07.04 - manufacturing technology of aircrafts. – National Aerospace University named after Zhukovsky N.E “KhAI”, Kharkov, 2006.

The dissertation contains multilevel classification of honeycomb technological defects and honeycomb structures appearing in the process of their manufacturing on different stages of production.

Suggested the sequence of mathematical models and realizing them methods of tolerance field standartization influencing glue and foil performances, Operation technological parameters of honeycomb manufacturing, geometrical parameters of its cell and physics-mechanical descriptions are offered.

Research results are implemented in UkrSRITM, “Antonov” ANTK and are used in the educational process of the National Aerospace University after Zhukovsky N.E “KhAI”.

Keywords: honeycomb production, defects classification, methods of standartization of technological tolerances.

Підписано до друку 2006 р.

Ум. друк. арк. 1,0. Тираж 70 прим. Замовлення № .

Видавничий центр “ХАІ”.

61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17,