СБОРКА И КЛЕПКА Рациональное членение конструкции широкофюзеляжных самолетов и хорошая взаимозаменяемость их элементов позволяют осуществлять сборку узлов и агрегатов самолетов как на самолетостроительных заводах, так и на заводах фирм-поставщиков с последующей окончательной сборкой самолета на сборочном заводе ведущей фирмы-изготовителя самолета. На фирме «Боинг» такой завод расположен в Г. Эверетте, в составе которого предусмотрен отдельный сборочный комплекс общей площадью 325 ООО м2. В сборочный комплекс входят цехи, в которых осуществляют узловую и агрегатную сборку крыла, сборку отсеков фюзеляжа из подсборок, изготавливаемых другими фирмами, а также стыковку всех агрегатов самолета, в том числе получаемых в собранном виде от суб- подрядчиков . Для доставки в г. Эверетт всех элементов самолета с друлих заводов корпорации, а также от фирмпоставщиков используют различные транспортные средства. Так, перевозку стрингеров крыла длиной 29—32 м осуществляют в контейнерах с помощью специального автотягача с прицепом. При длине груза более 40 м задняя тележка также управляется водителем. Секции панелей фюзеляжа доставляют в г. Эверетт из г. Вичиты (отделение фирмы «Боинг») на железнодорожной платформе. Такая платформа, закрытая двумя секциями щитов, для традамортароаки матери а- ло-в, деталей и узлов показана, на рис. 4.4 (>видны крановые захваты для удаления щитов). Как правило, крупногабаритные заготовки, узлы » агрегаты планера, прибывающие в вагонах по железной дороге, располагают не на складах, а в цехах завода с таким расчетом, чтобы свести до минимума погрузочно-разгрузочные и проверочные работы. Сборочные цехи длиной более 335 мм, шириной 90 м и высотой 23 м без верхних световых проемов, расположенные в корпусах модульной конструкции, имеют хорошую искусственную освещенность (по данным фирмы — от 320 до 800 лк/м2). В отдельных зонах, где выполняется большой объем ручных работ, предусмотрено индивидуальное управление освещением; обслуживание системы освещения -проводят со специальных крановых тележек, мостиков и т. п. Бетонированные полы производственных помещений покрыты в сборочных пролетах специальным покрытием и лаком что облегчает поддержание нужной чистоты помещений. При большой высоте производственных помещений верхнее пространство сборочных цехов занято подвесной рельсовой системой с кранами, оснащенными захватными устройствами, которые широко используют для транспортировки узлов, секций и агрегатов самолета в сборочное помещение (рис. 4.5). Грузоподъемность такой системы в цехе окончательной сборки в г. Эверетте достигает 54 тс. за счет стыковки двух кранов, грузоподъемность каждого- из которых 27 тс. Автоматическое управление грузотранспюртными системами ведут со специального пульта, расположенного на определенной высоте от пола. Периодичность подачи различных деталей, узлов и материалов со складов и сборочных участков увязана с графиком сборки и поставки самолетов. Применение автоматизированных транспортных систем в сборочных цехах, помимо удобства и мобильности перемещения различных грузов, освобождает производственные площади для организации поточных линий сборки узлов, агрегатов и самолета в целом, а также для рационального размещения большого количества сборочной оснастки —стапелей модульной конструкции, различных o6oipочных платформ и др. Модульная конструкция стапелей для сборки планера самолета позволяет легко удлинять их в случае сборки более крупногабаритных фюзеляжей такого же сечения или использовать их без доработки для сборки фюзеляжей, требующих дополнительного усиления конструкции. Это достигается благодаря тому, что уже на ранней стадии проектирования реализуется принцип неизменности основных размеров теоретических поверхностей сборочной оснастки. Они остаются постоянными независимо от любого местного изменения конструкции агрегата. Сборочные приспособления часто наготавливают из алюминиевых сплавов, обладающих одинаковым коэффициентом линейного расширения с материалом собираемых узлов и агрегатов. Это повышает точность выполнения сборочных работ и делает стапели легкими и мобильными. Несмотря на четкую организацию поставки деталей в г. Эверетт из Оберна, Сиэттла и других городов страны, в сборочном цехе в Эверетте предусмотрена зона для изготовления деталей, которые могут немедленно потребоваться для обеспечения программы выпуска самолетов. Над этой зоной (на антресолях цеха) расположен участок узловой сборки крыла, па котором в специальных приспособлениях собирают подсборки панелей с применением ручного пневматического инструмента (дрелей, клепальных молотков и др.). Зоны агрегатной и общей сборки самолета . занимают остальную площадь корпуса. , В зоне агрегатной сборки установлены две пары стапетей, в которых из подсборок собирают верхние и нижние панели крыла для последующей их клепки на автоматах. При высоте стапеля около 8 м и длине 40 м точность выравнивания обводообразующих поверхностей составляет 0,05 мм благодаря использованию специального лазерного устройства фирмы «Перкин Эмлер». Крепление стрингеров к обшивкам верхних и нижних панелей крыла осуществляют контрольными заклепками, устанавливаемыми через каждые 50,8 см с помощью ручных пневматических клепальных молотков. Панель, расположенную в стапеле в вертикальном положении, закрепляют в специальном поворотном приспособлении и, пользуясь подвесным краном, укладывают ее горизонтально на поддерживающем устройстве клепального автомата. Это устройство состоит из 24 опорных стоек, расположенных вдоль панели на расстоянии 1,5 м друг от друга (рис. 4.6). Пневматически управляемые штанги стоек диаметром 20,3 см могут автомэпически подниматься и опускаться вместе с панелью, обеспечивая свободный подход нижней головки клепального автомата с инструментом к месту постановки заклепки. Ложементы опорных поверхностей стоек соответствуют профилю поверхности панели (рис. 4.7). Вдоль горизонтально расположенных панелей перемещаются клепальные автоматы пятого поколения с ЧПУ (рис. 4.8), изготовленные фирмой «Д-кенерал мекаяикл корпорейшн» («Джемкор») для самолета В-747 по техническим требованиям фирмы «Боинг». На клепальном учасше размером 91,4X48,8 м расположены пять таких автоматов (рис. 4.9). Четыре автомата перемещаются по рельсовым лутям, каждый из которых имеет длину 81,6 м. Рельсовые пути соединены поворотными кругами диаметром 9,1 м, которые позволяют любой из четырех автоматов устанавливать в требуемую позицию (рлс. 4.10). Так, например, два автомата могут осуществлять клепку по стрингерам, располагаясь с двух сторон одной панели. Пятый автомат находится на профилактическом осмотре. Такая система организации, работы обеспечивает непрерывность процесса клеичи панелей. Один рабочий цикл автомата включает следующие операции (рис. 4.11): 1) установку инструментов по заданной программе в нормальное относительно поверхности панели положение и сжатие пакета; 2) сверление и зенкование в пакете отверстия под стержень- заклепку за один ход комбинированного инструмента. Охлаждающая жидкость Т-В1, применяемая при этих операциях (патент фирм «Дюпон» и «Боинг») состоит из 97—98% фреона и 2—3% бутилцеллазольва; 3) пневмэтическую подачу из бункера и механическую вставку стержня-заклепли в отверстие; 4) осаживания стержня-заклепки, включающее; частичную деформацию давлением нижнего штампа в процессе перемещения системы в верхнее положение; окончательную деформацию с образованием плоской головки со стороны стрингера и потайной головки со стороны обшивки после превышения усилия прижима пакета; 5) зачистку выступающей над обшивкой головки с допуском до 0,051 мм ; 6) перемещение автомата на шаг по заданной программе С точностью 0,013 м(м и угловым отклонением от оси 0,5°. Установка инструментов в нормальное относительно поверхности панели положение осуществляется автоматически посредством щупов, расположенных на верхней головке авто-мата. Эти щупы управляют поворотом обеих головок на требуемый угол в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А я Б (рис. 4.12, 4.13). Управление ходом выполнения операций ведут с двух пультов. Со стационарного главного пульта управления, оснащенного телекамерами, регулируют и контролируют режим сверления и осаживания, а также подачу стержня-заклепки в отверстие, выполняя в целом запрограммированный процесс (рис. 4.14). Наблюдение и выборочную проверчу качества выполнения операций проводят с подвижного пульта управления, расположенного на нижней консоли автомата под панелью (рис. 4.15). Каждый автомат имеет гидравлический привод мощностью 37.3 кВт и автономную систему сжатого воздуха. Питание автомата электротоком силой 600 А при напряжении 440 В подается через четыре электрических силовых .рельса, каждый из которых длиной 85,3 м. Вся проводка расположена под платформой автомата. Ресурс заклепочного соединения, выполненного на таком автомате с применением стержней, достигает 6000 ч. Следует, однако, отметить, что на панелях крыла имеются участки, подход к которым рабочими головками автомата невозможен. В этом случае используют пневматические клепальные молотки или специальную электромагнитную клепалыную систему (ЭКС), разработанную фирмой «Боинг» (рис. 4Л6). Она представляет собой силовой узел шириной 0,9 м, длиной 1,5 м и высотой 1,2 м три массе 1270 кг с двумя полу портативным и соосно расположенными пистолетами, которые соединены специальным кабелем с источником питания максимально мощностью 6500 Дж при напряжении 6000 В. Источник питания имеет специальную проводку напряжением 440 В, воздух к нему подается ? под давлением 63.3 кгс/см2. Электроэнергия подводится по нескольким кабелям низкой индуктивности с минимальным радиусом изгиба 25,4 см. Для защиты кабелей применяют индивидуальную коаксиальную изоляцию в виде бронированной и неопреновой оболочек. Каждый из ручных пистолетов массой 34,1 кг при диаметре 16,5 см и длине 39.3 см, подвешен на балансире, что обеспечивает .необходимую мобильность при работе. Система ЭКС, работающая по принципу синхронизированного двустороннего обжима заклепки (рис. 4.17), состоит из конденсаторов и двух катушек, внутри которых расположены корпуса клепальных молотков, покрытые медью. Рабочий цикл начинается с зарядки батарей до заранее установленного уровня напряжения с последующей быстрой разрядкой через катушки, соединенные последовательно. Электрический ток вызывает значительные электромагнитные силы, под действием которых молотки движутся навстречу друг другу с большой скоростью, в результате чего происходит расклепывание заклепки. Срок эксплуатации, ЭКС лимитирует износ катушек; в настоящее время ведутся работы по увеличению срока их службы. Наряду с панелями в цехе собирают лонжероны крыла. Отверстия в полках верхних и нижних поясов лонжеронов под детали крепежа для соединения их со стенками сверлят с помощью передвижного сверлильного устройства портального типа (рис. 4.18), проведя перед этим разметку отверстий по шаблонам с цветной маркировкой. При сверлении отверстий между соединяемыми злементами не образуются заусенцы вследствие достаточного стягивания пакета специальными механическими приспособлениями. Для установки в лонжеронах заклепок типа «рив-болт» с выступающими головками из бета-титанового сплава применяют специальное приспособление (рис. 4.19, а, б). Оно состоит из подвесной скобы со сменными верхними и нижними инструментами (обжимка и лоддержка) и нневмогидравлического агрегата, развивающего усилие до 12700 кпс, которое регулируется с помощью специального устройства. Наибольшая ширина обработки, допускаемая вылетом скобы, 12,7 см. Скоба, подвешенная на балансире на специальной раме в форме б/квы А, может перемещаться и устанавливаться оператором в требуемое положение. С помощью подобной же скобы осуществляют клепку полок лонжеронов обычными заклепками с выступающими головками из алюминиевого сплава 2024. Циклы постановки обычных заклепок практически такие же, как и заклепок рив-болт. После выбора оператором требуемого усилия скобу устанавливают на заклепку (в случае применения заклепки рив-болт в отверстие нижнего штампа вставляют кольцо), после этого систему включают и происходит процесс деформации стержня заклепки с образованием замыкающих головок плоского типа. При расклепывании таких же заклепок на участках лонжерона с герметичным швом (крепление стоек к стенкам), применяют ударный метод клепки, осуществляемый ручными пневматическими клепальными молотками; при этом от-> верстия под заклепки выполняют с более жестким допуском. Основные шпангоуты и панели фюзеляжа (средний отсек, а1 также девять панелей переднего отсека), двери сборно-клепаной конструкции и другие узлы самолета В-747 изготавливают на заводе корпорации «Нортроп» в г. Хауторн (штат Калифорния). Все панели собирают из подсборок в агрегатно-сборочном цехе. Для сборки обшивок с элементами каркаса с помощью средств временного крепления корпорация «Нортроп» применила универсальные приспособления, в которых можно устанавливать панели различных отсеков фюзеляжа. Это сократило количество приспособлений, применяемых при сборке, с 36 до 9. Постановку деталей постоянного крепежа в панели фюзеляжа самолета В-747 перед их сборкой в секции проводят на стационарном автомате фирмы «Джемкор» с Ч.ПУ (рис. 4.22), имеющем следующие технические данные: После нажатия на пусковую педаль в автоматическом цикле выполняется следующие операции: сжатие пакета; сверление и звикование отверстий; вставка заклепки; расклепывание зажлеггки. Перемещается панель в очередную рабочую позицию относительно неподвижно установленного автомата по команде системы ЧПУ. Поданным фирмы «Боинг», при обработке панелей на таких автоматах объем механизированной клепки составляет около 90%. Помимо заклепок, эти автоматы осуществляют установку специальных болтов с гайками, тарированными по величине крутящего момента. В этом случае автомат выполняет те же операции, что я при установке заклепок, за исключением навертывания фасонной гайки, которое заканчивается срезом ее дополнительного участка (хвостовика) при достижении расчетного значения величины скручивающего усилия, предварительно задаваемого на шпинделе автомата. Необходимо отметить, что свершение отверстий под заклепки выполняют с,допуском 0,254 мм, а под болты — с допуском 0,076 мм. Перед установкой деталей резьбового крепежа проводят подгонку панели на том же выравнивающем устройстве, в котором находится панель во ерем,я клепки. Готовые панели стыкуют внахлестку в специальном приспособлении (|рис. 4.23) и закрепляют заклепками и различными болтами с гайками (самоконтрящимися, тарированными по величине крутящего момента и т. п.). Крепеж устанавливают с помощью ручных пневматических инструментов (дрелей, клепальных молотков, гайковертов с регулируемой величиной крутящего момента). На рис. 4.24 показана панель отсека фюзеляжа, закрепленная на тросах с помощью подвесного транспорта, перед ее сборкой в секцию. Готовые секции в виде 1/4 окружности отсеков фюзеляжа транспортируют в г. Эверетт. Туда же поступают девять подсборок носового отсека фюзеляжа длиной 9,75 м, за изготовление которых отвечает отделение в г. Вичита фирмы «Боинг». В сборочном цехе г. Эверетта в специальных стапелях секции собирают в полуотсеки, а затем в полворазмерные отсеки. На рис. 4,25 показана одна из секций, полученная с фирмы «Норер» и устанавливаемая в стапель в положение сборки с помощью крана. Собранные полусекции надцентропланното отсека и задней части среднего отсека фюзеляжа видны на рис. 4.26. Здесь же показаны подготавливаемые к стыковке хвостовые отсеки фюзеляжа. Стапели сборки цилиндрических участков задних отсеков фюзеляжа имеют большое количество сборочных площадок для лучшего подхода к местам сборки и стыковки (рис. 4.27). Эти же отсеки после сборки их с коническими участками .показаны на рис. 4.28. В процессе сборки отсеков фюзеляжа устанавливают все системы самолета В-747. Так, ,на ри1с. 4.-29 показаны два собранных носовых отсека в момент монтажа бортовых систем в кабине и передней части фюзеляжа. Сборку-стыковку отсеков и агрегатов и другие сборочные и монтажные работы осуществляют с применением металлических лесов-платформ, собираемых из секций и соединяемых с помощью специальных болтов. Применяют также накладные леса-ллатформы ажурной конструкции, выполненные по форме стыкуемых поверхностей. Для улучшения доступа к собираемым поверхностям применяют поворотные консольные монтажные площадки с регулированием их положения по высоте. На таких площадках, так же как и на площадках многоярусных сборочных стапелей, на монтажных платформах и между линиями сборки размещают стеллажи для хранения деталей, нормалей, необходимой для сборки документации, комплектов сборочного инструмента и пр. Все это значительно сокращает время сборки. На всех стапельных работах широко используют различный высоко-качественный ручной пневматический инструмент, спрос на который удовлетворяют специализированные фирмы — поставщики инструментов. Для транспортировки крупногабаритных отсеков и агрегатов на линию сборки самолета, а также для передвижения откидных лесов-галатформ после выема самолета на специально отведенные в цехе места широко используют платформы на воздушной подушке, разработанные и изготовленные формой «Боинг» (рис. 4.30). Эти платформы сварной конструкции, имеющие высоту 76 мм и площадь 2,4x1,5 м, «плавают» на подушках низкого давления, «юбка» которых делается из резины, пластмассы или композиционных материалов. В «юбках» имеется небольшое количество отверстий, через которые из специальной цеховой системы поступает I воздух под давлением 7 кгс/с,м2 и вытекает при саморегулирующемся давлении 0,42 кгс/см2. Наружная «юбка» помогает удерживать уходящий воздух для устранения трения между платформой и полом во время перемещения платформы. Для «юбок» выбирают материал с высоким сопротивлением истиранию. Хорошему скольжению транспортных систем на воздушной подушке способствует высококачественное покрытие пола в цехе. В качестве наземного транспорта, помимо платформ на воздушной подушке, находят применение также электрокары, автомобили, облегченные ручные тележки и т. д. Отдельные этапы окончательной сборки самолета В-747 показаны на рис. 4.31—4.40. Методы и оборудование, применяемые при сборке широкофюзеляжных самолетов на фирмах «Макдоннелл— Дуглас» и «Локхид», мало отличаются от принятых на фирме «Боинг». Корпорация «Макдоннел—Дуглас» агрегатную сборку отсеков фюзеляжа и окончательную сборку самолета DC-10 проводит на своем сборочном заводе в г., Лонг-Биче. На заводе выполняется 47% работ по производству широкофюзеляжного самолета. Планер самолета DC-10 собирается из носовой секции фюзеляжа длиной 4,9 м; трех центральных секций фюзеляжа длиной 16,8; 10,0; 11,8 м; хвостовой секции фюзеляжа длиной 12,7 м; крыла; стабилизатора; киля. Первая и пятая секции фюзеляжа собираются непосредственно на фирме «Макдоннелл-Дуглас», центральные секции — на фирме «Конвер», а крылья самолета изготавливают в г. Торонто (Канада). Носовую секцию фюзеляжа собирают из двух половин (нижней и верх!ней), в отдельных стапелях. После сборки верхней части ее переносят краном на позицию сборки нижней части секции и производят их стыковку. После стыковки проводят монтажные и установочные работы, включающие в себя установку оборудования и монтаж электро- пневмо-, гидросистем, систем управления и т. д. Сборка самолета DC-10 отличается почти полным монтажом всех коммуникаций и установкой большинства агрегатов оборудования и систем в секции фюзеляжа. На заводе фирмы, «Конвер» размещены три параллельные производственные липли по изготовлению центральных секций фюзеляжа. Обшивку для этих секций поставляет итальянская фирма «Naples». Крылья изготавливает и собирает фирма «Дуглас эркафт оф Канада» в четырехъярусном стапеле. Увязку сборочной оснастки проводят, как и на фирме «Боинг», с помощью лазерных устройств. Ведутся работы по использованию Для этой цели голографии. Для установки обшивок в стапелях имеются базы с опорными обводообразующими поверхностями по контуру панелей, с контрольными отверстиями, просверленными пю накладным кондукторам-шаблонам. Клепку панелей кессона длиной до 20 м эта фирма выполняет на автоматах и полуавтоматах фирмы «Джемкор». При стапельной сборке крыла и отсеков фюзеляжа самолета DC-10 в больших объемах применяется ручная клепка пневмомолотками и ручное сверление отверстий без заусенцев на выходе сверла, осуществляемое пневмодрелями с частотой вращения 20 000 об/мин. Для образования большого количества отверстий, особенно под детали одностороннего крепежа диаметром более 4 мм пользуются накладными кондукторами. На окончательную сборку самолета1 DC-10 на заводе в г. Лонг- Биче также в собранном виде поступают отдельные отсеки с заводов-поставщиков: стабилизатор — с фирмы «Линг-Темко-Воут» (США), киль—с фирмы «Эриталия» (Италия) и т. д. Для окончательной сборки планера специально построен цех длиной 155 м, шириной 146 м (площадью 22 630 м2). Стоимость цеха — 10 млн. долл. Сборку планера самолета проводят по схеме, приведенной на рис. 4.41. Первой операцией сборки является стыковка крыла С центральной секцией фюзеляжа 3, для чего эту секцию устанавливают в сборочном приспособлении. На эту же позицию подается крыло, полностью состыкованное, со смонтированными стойками шасси и органами управления и системами. Выверяется взаимное расположение стыковочных узлов крыла и фюзеляжа, после чего проводят собственно стыковку агрегатов. При стыковке применяют до 2700 конусных титановых крепежных элементов с прессовой посадкой. Следующей операцией является .стыковка носовой секции фюзеляжа с центральной секцией 2 длиной 16,8 м. По периметру силового шпангоута применяют как наружные, так и внутренние стыковые полосы, перекрывающие стыковой шов на 254 мм на каждую сторону от плоскости стыковки. Аналогично происходит стыковка и остальных секций фюзеляжа: хвостовую стыкуют с центральной секцией 4, а отсек из состыкованных секций 4 и 5 в свою очередь стыкуют с секцией 3, причем при стыковке крыло, установленное на секции 3, опирается на основные стойки шасси. Далее два отсека планера — первый из секций 1 и 2 и второй из секций 3—6 — стыкуют между собой. Последним устанавливают стабилизатор. После испытания герметичных отсеков самолета DC-10 избыточным давлением воздуха он перемещается в цех окраски, а оттуда в цех отдельных работ, где .производят: 1) установку киля (высота самолета 17,69 м); 2) установку двигателей; 3) проводку некоторых монтажей и установку оборудования (основная часть работ — 85—95% —выполняется в агрегатных цехах); 4) установку некоторых деталей интерьера пассажирского салона. Линия окончательной сборки широкофюзеляжного самолета L-1011 находится на сборочном заводе корпорации «Локхид» в г. Палм-Дейле. Цех сборки, расположенный в одном корпусе, имеет две зоны, разделенные колоннами облегченной конструкции. В зоне агрегатной сборки осуществляют поточную сборку отсеков фюзеляжа из клееных слоистых панелей, которые в виде собранных секций, соответствующих 1/4 части панели, поступают в аг. Палм-Дейл с завода этой же корпорации из г. Бербенка. Для подъема и перемещения отсеков фюзеляжа из одного стапеля в другой служат заранее установленные в панелях узлы фиксации для захвата тросами траверсы крановой системы. Внутри отсеков смонтированы переносные дюралевые леса для клепальных и монтажных работ. В этой же зоне на потоке проводят сборку всего фюзеляжа (.рис. 4.42) в стационарном стапеле с верхним и нижним уровнями настилов, на которых, как и на фирме «Боинг», размещены стеллажи-склады нормалей, деталей и инструментов. После стыковки отсеков фюзеляжа в обшивках пассажирской кабины вырезают окна и приклепывают с помощью одностороннего крепежа фрезерованные титановые окантовки окон. Затем, используя настилы двух уровней, осуществляют монтаж бортового оборудования и установку в пассажирской кабине деталей звукотеплоизоляции и элементов интерьера. При установке теплозвукоизоляционных панелей широко используют пластмассовые зубчатые стержни, выступающие концы которых после постановки откусывают кусачками. При сборочно-монтажных работах применяют в больших количествах пластмассовые хомуты. Собранный фюзеляж самолета L-1011 направляют в расположенную рядом зону окончательной сборки самолета (рис. 4.43) для стыковки с агрегатами, поступившими с других заводов корпорации и от фирм-субподрядчиков. Стыковку ОЧК с центропланом проводят с помощью гребенок, отверстия в которых сверлят пневматическими дрелями по конструктору совместно с лентами-накладками. После этого устанавливают вручную около 5000 конических болтов. В процессе сборки контролируют каждую операцию (для чего имеется большой штат контролеров). Результаты замеров, общее количество которых составляет более 200 ООО, заносят в технологический паспорт самолета. По данным фирмы цикл сборки самолета L-100 равен 9,5 месяцам. Специалисты фирмы отмечают, что сборка фюзеляжа составляет 2/3 общей трудоемкости сборки самолета. Белянин П. Н. Производство широкофюзеляжных самолетов в США — М.: Машиностроение, 1979.
