Грошиков.ЗШР


ПРЕДИСЛОВИЕКонструктивные особенности самолетов последних лет, в частности, переход к панельным конструкциям, увеличение размеров и сечений элементов обшивки и каркаса, применение высокопрочных в большинстве своем малотехнологичных материалов, пластмасс и композиционных материалов, значительно изменили существовавшую ранее технологию и обусловили появление новых технологических процессов, оснастки и оборудования. В производство внедряются высокоэнергетические методы формообразования — формовка взрывом бризантных взрывчатых веществ (БВВ), порохов и газов, электрогидравлическая формовка, формовка импульсным магнитным полом.
Применение электронных вычислительных машин вносит изменение не только в построение технологических процессов (например, плазовые работы с применением координатографов с программным управлением), но и в процесс разработки технологии (проектирование раскроя и формообразования в штампах с помощью ЭВМ).
В настоящей книге авторы стремились возможно полнее отразить современный уровень развития технологии заготовительных работ самолетостроительного производства, а также процессы, специфичные для самолетостроения, сведения о которых невозможно получить в распространенной справочной литературе по штамповочному производству.
В учебнике описаны технологические процессы изготовления деталей каркаса, обшивок и трубопроводов самолетов, применяемые в заготовительных цехах самолетостроительных заводов. Описаны оборудование и технологическая оснастка заготовительных цехов. Наряду с отработанными технологическими процессами даны новые, находящиеся в стадии промышленного освоения.
Рассмотрены особенности изготовления деталей из высокопрочных материалов и пластмасс.
Книга написана как учебник для техникумов, готовящих специалистов по самолетостроению, и как учебное пособие для студентов соответствующих специальностей институтов, производственных мастеров и рабочих заводов, изготавливающих самолеты и другие летательные аппараты.
Гл. 1, 2, 3, 14 и 15 написаны инж. В. А. Малафеевым, гл. 4— 13 — инж. А. И. Грошиковым.
Глава 1
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВАВ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХАХСАМОЛЕТОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ1.1. ПОНЯТИЕ О ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ И ЕГО ЭЛЕМЕНТАХ
Технология как наука изучает сущность производственных процессов, взаимную связь этих процессов и закономерности их развития.
Производственным процессом называется вся сумма взаимосвязанных трудовых процессов, необходимых для получения готового изделия (в частности, самолета). Он включает два вида процессов — технологические (основные) и вспомогательные.
Технологическим процессом называется основная составляющая производственного процесса, в результате которой материал или полупродукт (заготовка) изменяют свои формы, размеры или химический состав на пути превращения в готовое изделие. Технологический процесс является основной составляющей производственного процесса.
Вспомогательными называются процессы, непосредственно не включающие операции изготовления изделия, а только обеспечивающие осуществление этих операций (изготовление оснастки, ремонт оборудования и оснастки, обеспечение технологического процесса энергией, паром и др.). В соответствии с таким делением основными производственными участками и цехами являются те, на которых реализуются технологические процессы изготовления изделия (самолета) — заготовительные, сборочные, испытательные, а вспомогательными участками и цехами являются те, на которые реализуются вспомогательные процессы (ремонтные, инструментальные, паросиловые и т. д.).
Для удобства проектирования и анализа технологические процессы делятся на элементы: операции, переходы, проходы, приемы, движения, установы, позиции.
Операцией называется часть технологического процесса по изготовлению одной или партии деталей, выполняемая на одном рабочем месте.
Переход — часть операций, характеризуемая неизменными режимом, инструментом и поверхностью.
Проход — часть перехода, выполняемая за одно перемещение инструмента относительно обрабатываемой поверхности.
5
Прием — одно или несколько движений, имеющих закончен-ное целевое назначение (взять резак, подвести заднюю бабку»зажать изделия в приспособлении).
Движение — простейшая часть приема, доступная замеру(протянуть руку, взять инструмент, нажать кнопку).
У станов — придание изделию определенного положения от-носительно инструмента и закрепление его в этом положении.
Позиция — одно из положений, которое может занимать из-делие и инструмент относительно друг друга без их освобожде-ния (например, положение детали относительно инструментапри сверлении в кантующемся кондукторе).
Основной задачей при разработке технологического процессаявляется использование имеющихся средств производства с наи-большим эффектом, иначе говоря, изготовление самолета с ми-нимальными затратами труда и материалов. Эта задача явля-ется одной из основных и при проектировании конструкций са-молетов. Сумма свойств конструкции, определяющаявозможности ее изготовления с минимальными затратами трудаи материалов называется технологичностью.
1.2. ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА
По организационным и технологическим признакам различа-ют четыре типа производства — массовое, серийное, опытное иединичное.
При массовом производстве за рабочим местом закрепляет-ся на длительное время одна операция. Сами же операции мак-симально раздроблены (дифференцированы). Оборудование иоснастка применяются специальные. Расположено оборудованиепо производственному потоку. Классификация рабочих и себе-стоимость изделий низкая. Массовое производство целесообраз-но при большом объеме и устойчивой программе.
В характерном для самолетостроения серийном производст-ве за рабочим местом закрепляется несколько чередующихся вовремени операций. Сами операции менее раздроблены, чем примассовом производстве. Оборудование и оснастка используютсячастично универсальные, частично специализированные. Обору-дование расположено по групповому признаку (на участках сс устойчивой продукцией, например, крепежными нормалями —по технологическому признаку). Квалификация рабочих и себе-стоимость производства выше, чем при массовом производстве.Изделия запускаются в производство сериями. Серией называ-ется партия изделий, изготавливаемых по одному чертежу, тех-нологии и техническим условиям.
При единичном производстве за рабочим местом операции незакрепляются и максимально укрупнены. Оборудование и осна-стка — универсальные. Расположение оборудования — групло-
6
вое. Квалификация рабочих и себестоимость производства выше, чем при массовом и серийном производствах.
При опытном производстве, в отличие от единичного, одновременно с задачей изготовления изделия проверяются чертежи и технологические возможности запуска изделия в серийное или массовое производство.
Соответственно типу производства технологический процесс разрабатывается подробно (операционные карты) или укруп- ненно (маршрутная технология).
1.3. ОБЪЕМ И ЗНАЧЕНИЕ ЗАГОТОВИТЕЛЬНО-ШТАМПОВОЧНЫХ РАБОТ
Заготовительно-штамповочные работы занимают одно из ведущих мест в общем производственном процессе изготовления самолета. В заготовительно-штамповочных цехах изготовляются детали каркаса и обшивки агрегатов планера; через них проходит до 85% материалов, необходимых для изготовления цельнометаллического самолета. От качества изготовления деталей в заготовительно-штамповочных цехах зависит в значительной степени качество и трудоемкость сборочных работ, а также качество и надежность самолета. Трудоемкость заготовительно- штамповочных работ составляет 10—15% от общей трудоемкости изготовления цельнометаллического самолета. В заготовительно-штамповочных цехах перерабатываются различные материалы в виде специальных легированных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, титана и его сплавов, керамики и металлокерамики, стеклотекстолитов, теплозащитных пластмасс, а также прессовочные и другие материалы.
Масштабы заготовительно-штамповочных работ отражаются на количестве технологической оснастки и трудоемкости ее изготовления. Не менее 60% всей номенклатуры оснастки и трудоемкости ее изготовления приходится на заготовительно-штамповочные работы. При серийном производстве тяжелого самолета необходимо изготовить более 10 тысяч штампов, десятки тысяч шаблонов, сотни пуансоцов для обтяжки и контроля деталей, несколько тысяч формоблоков, а также другую оснастку для формообразования и контроля деталей.
Совершенствование заготовительно-штамповочных работ позволяет уменьшать трудоемкость сборочных процессов. Внедрение штампо-сварных конструкций, монолитных деталей и панелей, внедрение в производство станков с программным управлением позволяет создавать более совершенные по аэродинамическим обводам и более технологичные конструкции самолетов.
Неуклонное совершенствование летных характеристик самолета требует применения новых материалов и разработки принципиально новых процессов формообразования деталей и панелей. Совершенствование членения самолета также требует созда-
7
ния технологических процессов заготовительно-штамповочных работ и технологического оборудования на принципиально новых физических основах работы.
Плазменная и лазерная резка металлических материалов на установках с программным управлением, формообразование деталей источниками высоких энергий, внедрение электромеханических и химических методов обработки открывают Широкие возможности получения крупногабаритных деталей и панелей сложных форм, позволяют совершенствовать взаимозаменяемость и использовать новые принципы сборочных процессов в самолетостроении. Внедрение станков с программным управлением для точной обработки поверхностей сложной формы расширяет возможности применения системы допусков и посадок при изготовлении деталей и панелей самолета.
Глава 2
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ В САМОЛЕТОСТРОЕНИИ2.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ САМОЛЕТОВ
Конструктивными особенностями деталей агрегатов планера являются сложность формы, большие размеры й малая жесткость. Вследствие этих особенностей в самолетостроении применяют специальные методы и средства обеспечения взаимозаменяемости агрегатов, отсеков, панелей, узлов и деталей.
Технологическими особенностями самолетостроения являются: 1) точное воспроизведение геометрической формы и размеров деталей; 2) обеспечение взаимозаменяемости агрегатов, панелей, узлов и деталей при сборке и ремонтных работах.
2.2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КАРКАСА И ОБШИВКИ САМОЛЕТА
Под,взаимозаменяемостью понимают свойство деталей, панелей, узлов и агрегатов одного и того же типоразмера заменять друг друга с сохранением функционального назначения. Взаимозаменяемость обеспечивает изготовление и сборку самолетов на различных заводах и проведение ремонтных работ на самолете. Взаимозаменяемость элементов конструкции самолета включает требования: 1) идентичность формы и размеров; 2) возможность сборки конструктивных элементов самолета без дополнительной обработки; 3) идентичность выполняемых функций; 4) идентичность физических параметров: по весу, прочности, жесткости и центровке.
В общем машиностроении взаимозаменяемость обеспечивается в индивидуальном производстве замерами при помощи универсальных измерительных инструментов, а в массовом производстве— предельными калибрами и специальными контрольными приспособлениями.
В самолетостроении подобные методы находят применение при изготовлении деталей шасси, агрегатов и деталей самолетных систем и оборудования самолетов. При изготовлении деталей каркаса и обшивки агрегатов планера самолета подобными методами пользоваться нельзя вследствие конструктивных особенностей.
9
Для обеспечения рзаимозаменяемости деталей каркаса и обшивки агрегатов планера самолета используют плазово-шаблонный и макетно-эталонный методы. Сущность плазово-шаблонного метода заключается в том, что теоретические чертежи самолета и его агрегатов заменяются плазами, то есть чертежами на панелях, выполненными в натуральную величину. При этом рабочие чертежи деталей заменяют плоскими металлическими шаблонами — жесткими носителями формы и размеров деталей. Шаблоны являются измерительными инструментами, а в ряде случаев и приспособлениями. После изготовления плазов и шаблонов размеры, имеющиеся на чертежах, используются в основном для справок. Плазы и шаблоны позволяют увязывать заготовительную и сборочную оснастку и получать взаимозаменяемые агрегаты и детали самолета.
Дальнейшим совершенствованием плазово-шаблонного метода в самолетостроении явилось применение макетно-эталонной оснастки. При макетно-эталонном методе по шаблонам, снятым с плаза, создается макет или эталон поверхности агрегата. С помощью эталона поверхности получают обводы рабочей и контрольной оснастки, а также монтируют сборочные приспособления. По эталону поверхности изготовляют слепки, по которым воспроизводят пуансоны и матрицы для формовки деталей обшивок и каркаса, а также изготовляют контрольные приспособления для этих деталей и эталоны отдельных деталей.
Макетно-эталонный метод облегчает не только создание заготовительной, но сборочной и контрольной оснастки. При этом по эталону поверхности агрегата изготовляют контрэталон, по которому создают эталоны отдельных узлов, входящих в агрегат, и по ним — приспособления для сборки узлов. По контрэталону агрегата создают разъемный монтажный эталон агрегата и по нему, в свою очередь, изготовляют монтажные эталоны панелей, а затем и приспособления для сборки панелей.
По разъемному монтажному эталону агрегата изготовляюг стапель для сборки агрегата, контрэталоны сварных узлов и механически обрабатываемых деталей, по которым изготовляют эталоны сварных узлов и механически обрабатываемых деталей.
Макетно-эталонный способ получил широкое распространение при производстве самолетов легкого типа, так как небольшие габариты агрегатов самолета позволяют изготовлять удобные в производстве эталоны и контрэталоны поверхностей, а также монтажные эталоны с необходимой точностью оснастки.
2.3. ПЛАЗОВО-ШАБЛОННЫЙ МЕТОД
В основу плазово-шаблонного метода положены следующие- основные правила:
1. Плазы выполняются в натуральную величину, так как масштабное изображение дает правильное представление о линиях, но не дает правильного представления о площадях.
10
Каждая кривая линия строится по разметке только один раз, потому что даже один исполнитель, пользуясь одним и тем же инструментом, не может построить дважды две кривые так, чтобы при наложении одной на другую все участки совпадали. При вычерчивании симметричного контура строят по разметке только одну кривую, а симметричную — копируют.
Контуры и размеры с плаза на шаблон и с шаблона на шаблон переносят без применения мерительного инструмента путем непосредственного копирования.
На плазах вычерчивают линии пересечения внешних поверхностей каркаса агрегата, так как его аэродинамические обводы определяются жестким каркасом, по которому прилегает обшивка. Учет толщины обшивки, которая изменяется в пределах допуска, только создает усложнение.
Переход от конструкторских баз, данных на чертежах, к производственным установочным и сборочным осуществляется при помощи вспомогательных баз, в качестве которых служат технологические отверстия, при этом отверстие сверлится по разметке только на одном шаблоне, а на остальные переносят просверливанием через первый шаблон или путем одновременного совместного сверления отверстий в шаблонах.
На плазы и шаблоны наносится информация при помощи условных обозначений. Эта информация дает представление о конструкции детали и частично указывает на способ ее изготовления.
2.4. КОНСТРУКЦИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛАЗОВ
Плазом называется панель, на поверхность которой наносится теоретический чертеж агрегата самолета в натуральную величину. Для удобства работы плазы устанавливают на специальном столе. В зависимости от назначения плазы делятся на теоретические и конструктивные. На теоретических плазах вычерчиваются координатные и конструктивные оси, теоретический чертеж самолета или его агрегата.
Теоретические плазы служат для геометрической и конструктивной увязки обводов. Основными конструктивными элементами металлического плаза являются: панель 1, рама-решетка 2, плазовый стол 3 (рис. 2.1,а). Конструктивные плазы применяют: 1) для геометрической и конструктивной увязки всех деталей, входящих в узел; 2) для получения контура шаблонов; S) для контроля шаблонов. Кроме того, на них производится конструктивная увязка узла или детали. Контуры конструктивного плаза (рис. 2.1,6) копируются с теоретического (тушью на винипрозе или фотоконтактным способом), после чего по сборочным чертежам на него наносятся детали конструкции.
В зависимости от размеров плазы делятся на стационарные и переносные, разборные и неразборные.
11
Стационарным называется плаз, состоящий из нескольких секций, соединенный между собой. Переносным плазом называется панель, на которой производится плазовая разбивка. Разборные плазы более удобны, так как в этом случае более рационально используется площадь плазового помещения, так как лишние секции всегда можно убрать, облегчается дублирование плазов, их транспортировка и хранение.
Рис. 2. 1. Плазы:
а—металлический плаз (теоретический)': 1—панель; 2—рама-решетка; 3—плазовый стол; б—конструктивный плаз
В качестве плазовых панелей используют металлические листы, листы из пластмассы и фанерные щиты. Плазовый стол состоит из рамы и ножек с домкратами, регулирующими их высоту. Каркас стола изготовляется из стальных уголков размерами 50X50 мм. Домкраты выполнены в виде четырех болтов, регулируемых по высоте, чем достигается установка стола в горизонтальное положение. Ножки стола выполняются из стальных труб диаметром от 40 до 70 мм, соединенных между собой сварной конструкцией. К раме стола прикрепляются фанерные листы (прокладки) толщиной 10—12 мм или решетки, связанные из деревянных брусков. На каждую прокладку устанавливается одна стандартная дуралюминовая панель размерами 1000Х 2000 мм. Панели крепятся к прокладкам шурупами или устанавливаются на штифты, для чего на раме стола крепятся дополнительные полосы с отверстиями, в которые вставлены втулки.
Плазовые столы скрепляются между собой тандерными болтами, обеспечивающими точную подгонку стыков плазовых столов. Рабочая поверхность плаза выполняется в виде отдельных панелей из дуралюмина Д16Т размерами 1000x2000 мм, тол-
12

щиной 3 мм; из листов фанеры толщиной 8—12 мм или из листов пластмассы (винипроза) толщиной от 0,2 до 0,6 мм. Рама-решетка состоит из отдельных секций размерами 240X240 мм, связанных между собой в шип и закрепленных казеиновым клеем и гвоздями. После склеивания раму-решетку фугуют по торцам, верхней и нижней поверхностям. Правильность изготовления секций проверяется контрольной линейкой, зазор между которой и поверхностью секции не должен превышать 1 мм. Секции рамы-решетки консервируют нанесением двух слоев олифы.
Изготовление плазов состоит из следующих операций:
предварительная отрезка панелей плаза на гильотинных ножницах с припуском до 5 мм на сторону;
фрезерование в размеры плазовой панели;
подготовка рабочей поверхности плаза: а) выравнивание и обработка, б) нанесение антикоррозионного покрытия в виде анодирования и покрытия эмалью, в) сверление отверстий и разбивка координатной сетки размером 200X200 или 100x100 мм;
выполнение теоретических разбивок: а) составление технического задания на вычерчивание данного агрегата, б) составление монтажной схемы плаза, в) построение координатных и конструктивных осей и теоретических контуров, г) контроль осей и кЪнтуров;
подсчет величин малок и составление таблиц;
нанесение информации и оформление плаза;
контроль плаза и составление паспорта плаза.
Для обеспечения высокой точности выполнения плазовых разбивок на панели плаза наносится координатная сетка с расстоянием между линиями, кратным 50 мм. Координатная сетка размечается на панели на плаз-кондукторе или на разметочном столе. Для облегчения стыковки плазов и проверки по ним точности изготовления контрольно-контурных шаблонов (ШКЛ) в панелях плаза сверлятся плаз-кондукторные и базовые отверстия после покрытия панелей плаза эмалью.
Плаз-кондуктор и его применение для разметки координатной сетки и сверления отверстийПлаз-кондуктор (рис. 2.2) представляет собой тяжелую чугунную плиту 1 с тщательно отшабренной поверхностью, которая устанавливается на домкратах 2. Плита имеет Т-образные пазы 3 для крепления к ней плазов, шаблонов и рубильников стапелей. По обеим сторонам плиты установлены продольные линейки 4 с отверстиями диаметром 18 Л, обработанными на координатно-расточном станке с шагом >50±0,1 мм и с точностью по шагу 0,02 мм. К продольным линейкам при помощи фиксаторов 5 прикрепляются поперечные кондукторные линейки 6, имеющие отверстия также с шагом 50±0,1 мм.
13
Необходимыми принадлежностями плаз-кондуктора являются: продольная и поперечная кондукторные линейки (рис. 2.3), продольная и поперечная разметочная линейка (рис. 2. 4) и набор фиксаторов (рис. 2. 5), выполненных из стали 30ХГСА. Положение координатных и конструктивных осей расчерчиваемого агрегата, координатной сетки, плаз-кондукторных и базовых отверстий на панелях плаза задается специальными монтажны-
ми схемами (рис. 2.6), составленными плазово-шаблонным цехом. Схема расположения базовых отверстий согласовывается с технологическим отделом завода. Сверление отверстий производится на радиально-сверлильном станке, устанавливаемом у плаз-кондуктора. Разметка контура панелей, сверление в них плаз-кондукторных отверстий и монтаж в них усилительных шайб, предохраняющих отверстия панелей плаза от изнашивания, производится при помощи специального шаблона-кондуктора (рис. 2.7). Шаблон-кондуктор представляет собой стальной лист с приклепанными у краев в продольном направлении уголками для придания жесткости.
В шаблоне-кондукторе с помощью плаз-кондуктора сверлятся отверстия диаметром 5,3 мм с сеткой, кратной 50 мм. В соответствии с монтажной схемой плаза в его панелях при помощи шаблона-кондуктора просверливаются плаз-кондукторные отверстия через переходные втулки диаметром 8Сх5,3 мм, кон-

Рис. 2. 2. Плаз-кондуктор:
1—плита; 2—домкрат; 3—пазы; 4—продольные плаз-кондукторные линейки с отверстиями; 5—фиксатор; 6—поперечные плаз-кондукторные линейки; 7—радиально-сверлильный станок
14





Рис. 2. 5. Набор фиксаторов


Рис. 2. 7. Шаблон-кондуктор
16
тур панели плаза также фрезеруется или опиливается по шабло-ну-кондуктору. На оборотной стороне панели плаза устанавли-ваются усиливающие шайбы (рис. 2.8), которые крепятся бол-тами диаметром 5 мм, вставляемыми в плаз-кондукторные от-верстия, затем шайбы приклепываются, а болты вынимаются.Для установки плазовой панели на плаз-кондуктор укладыва-
ются балинитовые проклад-ки, толщина которых мень-ше толщины кондукторнойлинейки на толщину панели.Панель плаза укладываетсяна балинитовые прокладки,положенные на плаз-кондук-торную плиту и фиксируетсяпо четырем угловым плаз-кондукторным отверстиямфиксаторами диаметром5,3 мм при помощи кондук-торных линеек и переходныхвтулок диаметром 18 СхХ5,3 мм. Далее из кондук-торной линейки вынимаетсяфиксатор диаметром 5,3 мми переходная втулка диамет-ром 18Сх5,8 мм, а вместонее вставляется новая пере-ходная втулка диаметром18СХ7,7 мм, после чего в па-
нели плаза засверливается отверстие диаметром 7,7 мм. Это жеотверстие через новую переходную втулку диаметром 18Х18Лразвертывается до диаметра 8А и заштыривается фиксаторомдиаметром 8Л (рис. 2.9). Подобным образом обрабатываютсявсе четыре угловые плаз-кондукторные отверстия и панель за-штыривается четырьмя фиксаторами диаметром 8С. При по-мощи третьей передвигаемой поперечной кондукторной линейкии переходных втулок диаметром 18X7,7 и 18Х8Л мм сверлят иразвертывают в панели плаза все остальные плаз-кондукторныеи базовые отверстия согласно монтажной схеме.
Нанесение координатных, конструктивных осей и линий ко-ординатной сетки на плазовую панель, а также разметка внеш-них габаритов плаза производятся на плаз-кондукторе с помо-щью плазового ножа, продольной и поперечной разметочныхлинеек. Плазовый нож (рис. 2. 10) представляет собой стальнуюпластину, скошенную с одной стороны и снабженную упором,который обеспечивает правильное положение ножа во время ра-боты. Окончательная разметка внешних габаритов плазовойпанели производится при помощи разметочных линеек, установ-ленных по угловым плаз-кондукторным отверстиям, и ножа.
17

Рис. 2.8. Усиливающая шайба




Опиловка плазовой панели по линиям внешних габаритов производится перед монтажом панелей плаза с допуском на стыках в пределах 0,2—0,3 мм.
Для нанесения поперечных линий координатной сети на плаз-кондуктор устанавливают две поперечные плаз-кондукторные линейки и балинитовые прокладки. Поперечные плаз-кондукторные линейки заштыриваются в отверстия продольных

Рис. 2.11. Разметка поперечных линий координатной сетки:
плаз-кондукторная плита: 2—продольная плаз-кондукторная линейка; 3—поперечная плаз-кондукторная линейка; 4—поперечная разметочная линейка; 5—фиксатор 18С; 6—фиксатор 18Х8С
плаз-кондукторных линеек и из них по угловым плаз-кондукторным отверстиям 18ЛХ8Л устанавливается на штырях плазовая панель (рис. 2. 11).
Вертикальные линии координатной сетки наносятся на плазо- вую панель плазовым ножом по поперечной разметочной линейке. Поперечная разметочная линейка устанавливается на продольные плаз-кондукторные линейки и фиксируется фиксаторами диаметром 18С. Для нанесения продольных линий координатной сетки на плаз-кондуктор устанавливают по краям еще две дополнительные поперечные плаз-кондукторные линейки. Эти линейки необходимы для установки по ним продольной разметочной плаз-кондукторной линейки, которая фиксируется фиксаторами диаметром 18С (рис. 2.12). Прорезать линии следует в одном направлении, слева направо, соблюдая особую осторожность на кромках плаза.
Разметка линий координатной сетки на разметочном столеПри отсутствии плаз-кондуктора сверление плаз-кондукторных и базовых отверстий, а также разметку линий координат
19
сетки:
1—плаз-кондукторная плита; 2—продольная плаз-кондукторная линейка; 3—поперечная плаз-кондукторная линейка; 4—продольная разметочная линейка; 5—фиксатор 18С; 5—фиксатор 18Х8С; 7—фиксатор 18С; 8—фиксатор 18СХ8С
ногах. По краям плиты закрепляются четыре стальные линей-ки толщиной 20 мм, образующие прямоугольную раму, в кото-рую при разметке сетки и закладываются стандартные панели
плаза.
В линейках разметочного столана координатно-расточном станкерастачиваются отверстия шагом100±0,2 мм. Зазор между панельюплаза и линейками не должен пре-вышать 0,2 мм. В отверстия линеекзапрессовываются шпильки диамет-ром 10 мм с таким расчетом, чтобыони выступали над поверхностьюлинейки на 12—15 мм. Сверлениеплаз-кондукторных и базовых отвер-
Рис. 2.13. Разметочный стол стий и разметка линий координат-ной сетки производится с помощьюпродольных и поперечных кондукторных линеек, а также разме-точных линеек, как и на плаз-кондукторе.
Контроль линий координатной сеткиПравильность нанесения линий координатной сетки проверя-ется повторной выборочной установкой кондукторных линеек и
ной сетки можно производить на разметочном столе (рис. 2.13).Разметочный стол представляет собой массивную металлическуюразметочную плиту, установленную на четырех металлических


20
повторным нанесением координатной сетки с последующей проверкой совпадения линий сетки при помощи микроскопа с окулярной шкалой 24-кратного увеличения (рис. 2. 14, а) и контрольной линейкой КЛ с двумя лупами с 7-кратного увеличения
(рис. 2. 14, б). Микроскоп с окулярной шкалой 24-кратного увеличения имеет цену деления шкалы ±0,1 мм и обеспечивает точность измерения в пределах ±0,2 мм при наибольшем измеряемом расстоянии 6 мм. Контрольная линейка КЛ изготовляется из латуни, имеет цену деления шкалы ±0,2 мм и снабжена двумя лупами 7-кратного увеличения. Контрольная линейка обеспечивает точность измерения в пределах ±0,1 мм при наибольшем измеряемом расстоянии 1020 мм.
При стыковке плазовых столов и панелей неразборного плаза плазовые столы с закрепленными в них рамами-решетками устанавливаются с помощью нивелира в горизонтальное положение и стыкуются при помощи тандерных болтов. Стыковка панелей плаза производится согласно монтажной схеме плаза на состыкованных плазовых столах с помощью двух кондукторных линеек (рис. 2. 15),'а также одного или двух шаблонов-кондукторов и фиксаторов диаметром 8С, располагаемых по плаз-кондукторным отверстиям плаза (рис. 2. 16).
Предварительная проверка правильности стыковки панелей проверяется по прямолинейности линий координатной сетки. После проверки, не снимая кондукторных линеек и шаблонов- кондукторов, производят сверление и зенкование панелей. Затем их крепят шурупами диаметром 6 мм к раме-решетке.

а)
Рис. 2.14. Контрольный и измерительный инструменты,
применяемые при плазовой разметке:
а—микроскоп с окулярной шкалой; б—контрольная линейка КЛ
Стыковка плазовых столов и панелей21

Окончательно правильность стыковки плазовых панелей неразборного плаза проверяется натяжением стальной струны и микроскопом с окулярной шкалой. При стыковке плазовых сто-

Рис. 2. 15. Стыковка панелей плаза при помощи линеек
лов и панелей разборного плаза плазовые столы с закрепленными на них рамами-решетками устанавливаются в горизонтальное положение с помощью нивелира и -стыкуются посредством тандерных болтов. Для быстрого съема плазовых панелей с основания в конструкцию стола введен дополнительный стальной лист размерами 2200X1100X2 мм. В листе с помощью шаблона-
Шаблоны - кондукторы
Рис. 2.16. Стыковка панелей плаза при'
помощи шаблонов-кондукторов
кондуктора сверлится 8 плаз-кондукторных отверстий. В просверленные плаз-кондукторные отверстия вставляются втулки и крепятся к листу четырьмя потайными болтами. К двум стыкуемым сторонам каждого стального листа крепятся две стыковочные стальные ленты (рис. 2.17). Стальные листы со втулками
52


накладываются на рамы-решетки состыкованных плазовых столов и стыкуются при помощи плаз-кондукторных линеек или шаблонов-кондукторов. Между собой стальные листы соединя-
Рис. 2. ,17. Стальной лист со втулками и стыковочными лентами
ются потайными болтами посредством стыковочных стальных лент. Разборные плазы позволяют быстро снять и заменить плазовые панели, что обеспечивает выполнение нескольких различных плазовых разбивок на одном основании плаза.
Координатные оси и плоскости при плазовой разбивкеДля взаимной увязки расположения агрегатов, узлов и деталей самолета в плазово-шаблонном методе применяется пространственная прямоугольная система координат (рис. 2. 18).
Начало координат принимается в крайней носовой точке самолета. Соответственно выбирается система координатных осей: 1) горизонтальная продольная ось — ось самолета; 2) горизонтальная поперечная ось — ось строительной горизонтали; 3) вертикальная ось — ось дистанций.
Основными координатными плоскостями принимаются: 1) плоскость симметрии самолета — вертикальная продольная плоскость, проходящая через ось самолета; 2) плоскость строительной горизонтали — горизонтальная продольная плоскость, проходящая через ось самолета; 3) плоскость дистанции — вертикальная поперечная плоскость, перпендикулярная оси самолета и проходящая через крайнюю носовую точку самолета.


2.5. РАЗБИВКА ПЛАЗОВ
23

Плазовая увязка теоретических обводов агрегатов самолета производится на плазах: 1) боковой проекции (плоскость симметрии); 2) плановой проекции (плоскость строительной горизонтали); 3) совмещенных сечений (плоскость дистанций).

Рис. 2.18. Основные оси и координатные плоскости при плазовой разбивке самолета:
О—начало координат; 1—ось самолета; 2—строительная горизонталь; 3—ось симметрий (дистанций); 4—плоскость симметрии; 5—плоскость строительной горизонтали? 5—плоскость дистанции О
На плазах вычерчиваются теоретические обводы агрегатов: фюзеляжа, гондол двигателя, центроплана, крыла, стабилизатора и киля. Плазовая увязка теоретических обводов и конструкций самолета и взаимная увязка его агрегатов осуществляется в натуральную величину, главным образом, при помощи геометрических построений. Теоретические обводы агрегатов самолета задаются системой сечений плоскостями, параллельными координатным плоскостям. Плоскости сечений стремятся выбирать так, чтобы они совпадали с плоскостями элементов конструкции агрегата: 1) теоретические обводы фюзеляжа и гондолы двигателя задаются системой сечений плоскостями шпангоутов; 2) отъехмная часть крыла, центроплан и агрегаты хвостового оперения задаются системой сечений плоскостями нервюр. В том случае, если сечения по нервюрам и шпангоутам не в полной мере определяют характер обводов агрегата, то на теоретических плазах даются промежуточные сечения. Каждая плазовая линия вычерчивается один раз, дублирование плазовых линий при плазовых увязках допускается лишь в исключительных случаях и только методами, обеспечивающими высокую точность.
24
Выбор системы прямоугольных координатдля агрегатов самолета!Плазовые разбивки теоретического обвода фюзеляжа и гон-дол двигателя выполняются на трех плазах, представляющихсобой три взаимно перпендикулярные плоскости проекций(рис. 2.19): 1) плаз боковой проекции является проекцией тео-ретических обводов агрегатов на плоскость симметрии самолета;на плаз наносят ось строительной горизонтали (ось двигателя)и ось нулевой дистанции; 2) плаз плановой проекции, представ-
Рис. 2.19. Основные плоскости фюзеляжа и гондолы двигателя
ляющий собой проекцию теоретических обводов агрегата на горизонтальную плоскость; на плаз наносят ось симметрии (ось двигателя) и ось нулевой дистанции; 3) плаз совмещенных сечений является проекцией теоретических обводов агрегата на плоскость дистанций; на плаз наносят строительную горизонталь (ось двигателя) и ось симметрии.
Выбор системы координат для плазовой разбивки крыла зависит от его конструкции, которая определяется расположением нервюр:
1. Для крыла с нервюрами, расположенными перпендикулярно плоскости хорд (рис. 2.20), система координатных осей следующая: а) плоскость хорд — горизонтальная плоскость; б) плоскость основного лонжерона — вертикальная продольная плоскость; в) плоскость нервюр — вертикальная поперечная плоскость.
25

Рис. 2.21. Основные координатные плоскости крыла с нервюрами, расположенными параллельно плоскости симметрии самолета
26


2. Для крыла с нервюрами, расположенными параллельно плоскости симметрии самолета, система координатных плоскостей следующая: а) строительная плоскость — горизонтальная плоскость; б) плоскость основного лонжерона — вертикальная продольная плоскость; в) плоскость нервюр—вертикальная поперечная плоскость (рис. 2.21). Плазовые разбивки теоретических обводов крыла (рис. 2. 22) производятся на плазах: а) плановой проекции; б) совмещенных сечений; в) лонжеронов.
Рис. 2.22. Плаз теоретических обводов крыла
Обычно на плазы теоретических обводов крыла наносят координатные оси: а) на плаз плановой проекции — ось основного лонжерона (или линия фокусов, линия носков и т. д.) и ось корневой нервюры; б) на плаз совмещенных сечений — хорда и нулевая дистанция корневой нервюры; в) на плаз лонжеронов — хорда и ось корневой нервюры. Для горизонтального оперения выбор координатных плоскостей и осей аналогичен выбору их для крыла с нервюрами, расположенными перпендикулярно плоскости хорд. Для вертикального оперения координатными плоскостями являются: а) плоскость симметрии или плоскость хорд — вертикально-продольная плоскость; б) плоскость лонжерона— вертикально-поперечная плоскость.
Правила плазовой разбивки агрегатов самолетаДля полной увязки теоретических обводов самолета плазовую разбивку его агрегатов производят в трех проекциях. Теоретические обводы каждого агрегата выполняются на отдельных плазах (рис. 2. 23).Обычно плановая и боковая проекции фюзеляжа разбиваются на одном плазе: на плановой проекции изображается правый борт фюзеляжа, а на боковой проекции изображается вид на правый борт фюзеляжа, причем боковая проекция фюзеляжа располагается носовой частью влево. На
27

плазе совмещенных речений изображается вид на носовую часть, справа вычерчивается хвостовая часть от мидельного сечения,

Рис. 2. 23. Теоретические плазы секции фюзеляжа:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7—шпангоуты
а слева — носовая часть. Чтобы плазы совмещенных сечений небыли перегружены линиями, рекомендуется выполнять плазы наносовую и хвостовую части отдельно.
Расчет и построение теоретических обводовагрегатов двойной кривизныТеоретические обводы агрегатов самолета двойной кривизныстроятся одним из методов: 1) графическим методом батоксози горизонталей; 2) графическим методом кривых второго по-рядка; 3) графоаналитическим методом кривых второго по-рядка.
Графический метод батоксов, горизонталейи шпангоутовГрафический метод батоксов, горизонталей и шпангоутов ос-нован на приемах построения, применяемых в начертательнойгеометрии. Построение обводов методом батоксов и горизонта-лей (рис. 2. 24) заключается в следующем:
1) выбирается основная система координат;
28
выбирается система плоскостей батоксов, параллельных плоскости симметрии и расположенных от нее на расстояниях, кратных 50 мм;
выбирается система плоскостей горизонталей, параллельных плоскости строительной горизонтали и расположенных от этой плоскости на расстояниях, кратных 50 мм;
выбирается система плоскостей шпангоутов и промежуточных плоскостей, параллельных плоскости дистанции. Выбор дистанции плоскостей шпангоутов производится по теоретическим чертежам и чертежам стапельной оснастки;
ПлоскостиЛиния нулевого батокса

Рис. 2.24. Плоскости батоксов, горизонталей и шпангоутов
производится связка одноименных точек линий теоретического обвода агрегата на всех трех плазах одновременно, при этом плавность теоретических линий, проверяется на глаз, то есть визуально;
после увязки обвода агрегата с плазом по горизонталям и батоксам снимаются размеры, которые вносятся в плазовые таблицы, утверждаемые в дальнейшем как теоретические чертежи агрегата. Увязать плаз — значит получить одинаковые координаты всех точек на всех плазах и добиться плавности линий, проходящих через эти точки. Так как плавность проведения линий обводов проверяется визуально, то при больших размерах плазовой разбивки можно не заметить волнистости линии. Поэтому плазы боковой и плановой проекций (рис. 2. 25) строят как плазы сжатых дистанций в масштабе по продольным сечениям 1 : 5 или 1 : 10, а по поперечным сечениям — в масштабе 1:1. В этом случае характер кривой выражается более ярко и легче заметна волнистость линий.
Плаз совмещенных сечений всегда строится в масштабе 1:1 (рис. 2.26). Недостатки графического метода батоксов и горизонталей следующие: 1) каждая кривая задается большим коли-
29
Рис. 2. 25. Плазы фюзеляжа:
а—боковая проекция; б—плановая проекция
построение и плавность кривой целиком зависит от квалифика-
2) последовательная визуальнаяувязка сечений и поверхностиагрегата также зависит от ква-лификации исполнителя; 3) каж-дая кривая строится по прибли-женным координатам, что необеспечивает точности построе-ния теоретических кривых.
Метод кривых второго порядкаМатематический метод кривыхвторого порядка применяется дляпостроения обводов агрегатовдвойной кривизны. Преимуще-ства данного метода перед гра-фическим методом батоксов и го-ризонталей следующие: 1) каж-дая кривая задается координата-ми трех точек и дискриминантомкоторые и определяют пять усло-
вий, необходимых и достаточных для задания кривой второгопорядка, при этом плавность кривой не зависит от квалифика-ции исполнителя; 2) увязка сечений производится на основе ма-тематических законов, обусловливающих плавность кривых вто-
чеством точек, близко отстоящих друг от друга, и при построе-нии ординат батокоов и горизонталей возможна ошибка, так как
ции плазовика-разметчика;

Рис. 2. 26. Плаз совмещенных сечений фюзеляжа
30



рого порядка; 3) любая кривая обвода строится либо путем спе-циального графического построения, либо по координатам, полу-ченным расчетом; 4) вследствие указанных выше особенностейметод кривых второго порядка позволяет производить увязкуобводов на теоретических плазах, выполненных в масштабе 1 :5или 1 : 10 при хорошем качестве работ; 5) значительно снижает-ся трудоемкость проектных и плазовых работ; 6) более рацио-нально используется площадь плазово-шаблонного цеха, так каксущественно уменьшаются пло-
щади потребных плазов.
Задание кривой второго по-рядка. Кривая второго поряд-ка задается на чертеже в си-стеме координат самолета илилгрегата координатами трехточек и коэффициентом, ха-рактеризующим выпуклостькривой (рис. 2.27). Точ-ка A(XАYА)—крайняя леваяточка кривой называется на-чальной точкой и обводитсятреугольником. Точка В(ХВYВ) — точка пересечения каса-тельных к кривой в точке А и Сназывается вершиной и обво-
дится квадратом. Точка С (XCYC) — крайняя правая точка кри-вой называется конечной точкой и обводится треугольником.Точка Е — точка кривой, лежащая на медиане BD, называетсяпромежуточной точкой и обводится кружком. Коэффициент, ха-рактеризующий выпуклость кривой, называется дискриминан-том и представляет собой отношение отрезка ED, отсекаемогокривой на медиане BD треугольника ABC, к величине медианы,т. е. f = ED/BD, где f — дискриминант кривой второго порядка.
Величина дискриминанта определяет положение точки Е кри-вой второго порядка. Для задаваемых кривых, образующих об-поды агрегатов самолета, применяются только следующие стан-дартные значения дискриминантов: 0,300; 0,310;... 0,390; 0,400;0,405; 0,410; 0,414; 0,415; 0,420; ... 0,595; 0,600; 0,610; 0,620;. . . 0,690; 0,700.
Построение теоретической кривой обвода методом кривыхвторого порядка. Кривая теоретического обвода агрегата можетвменяться на одну или на несколько сопряженных между собойкривых второго порядка со стандартными дискриминантами. За-мена лекальной кривой теоретического обвода производится вследующем порядке (рис. 2.28). Лекальная кривая теоретиче-ского обвода q, вычерченная конструктором, заменяется двумякривыми второго порядка А1Е1С1 и A2E2C2 для определения ко-
Рис. 2.27. Условия задания кривой второго порядка
31
торых кривую q делят на два участка А1С1 и А2С2, а затем в точках А1, С1 и С2 кривой в первом приближении проводят касательные А1В1 В1В2 и В2С2. Точки пересечения медиан треугольников A1B1C1 и А2В2С2 обозначают через Е1 и Е2 и задают их с помощью стандартных значений дискриминантов. Четыре точки А1, В1, С1, Е1 определяющие кривую второго порядка А1Е1С1 выражают пять геометрических условий (три точки: А1 Е1 и C1) и две касательные А1В1 и В1С1 необходимые и достаточные для построения кривой второго порядка).

Рис. 2. 28. Замена лекальной кривой теоретического обвода кривыми второго порядка
Точки А2, В1 С2 и Е2 определяют вторую кривую второго порядка А2Е2В2, причем она сопрягается с кривой А1Е1С1 в точке C1=А2, в которой эти кривые имеют общую касательную B\B2. Найденные кривые второго порядка лишь приближенно совпадают с заданной кривой q, если требуется более точное совпадение, следует увеличить число кривых второго порядка, которыми заменяется лекальная кривая q. В зависимости от точности воспроизведения контура зависит количество заменяющих кривых второго порядка.
Построение поверхностей агрегатов двойной кривизны. В данном случае поверхность фюзеляжа (рис. 2. 29) задается тремя кривыми второго порядка: 1) нулевым батоксом, лежащим в вертикальной плоскости; 2) линией полушироты, лежащей в горизонтальной плоскости; 3) линией промежуточных точек, лежащих в плоскости некоторого продольного сечения («рыбины»). Эти кривые определяют для каждого поперечного сечения начальную, промежуточную, конечную точки и вершину. Начальная точка лежит на нулевом батоксе, касательная к ней располагается горизонтально; конечная точка лежит на линии полушироты, касательная к ним располагается вертикально; промежуточные точки располагаются на линии промежуточных точек; вершина определяется пересечением касательных.
Таким образом определяются все пять геометрических условий (три точки и две касательные), необходимых и достаточных для построения поперечного сечения, являющегося кривой второго порядка. Вместо линии промежуточных точек можно зада
32
ваться графиком дискриминанта, являющегося линией, задающей закон изменения дискриминанта поперечных сечений по дистанции, этот график задается как обычная кривая второго порядка.
Проектирование обводов агрегата по методу кривых второго порядка производится в следующем порядке: 1) зная габа-
Рис. 2. 29. Пространственное построение поверхности при помощи кривых второго порядка
риты агрегата, вычерчивают его примерный обвод при виде сбоку и в плане по теоретическим линиям, образуемым сечением координатными плоскостями; 2) затем, строят ряд контрольных поперечных сечений, на основании которых намечается необходимое количество кривых, достаточное для образования этих поперечных сечений, подбираются графики дискриминантов, линии промежуточных точек, радиусные и плоские участки и т. д. Все эти данные являются необходимыми для построения остальных поперечных сечений агрегатов.
Точность плазовых работПрактикой самолетостроительных заводов выработаны следующие допуски на изготовление теоретических плазов: разметка координатной сетки на панель плаза ±0,1 мм, стыковка панелей плаза с размеченной координатной сеткой ±0,2 мм, нанесение координат точек при построении контурных сечений ±0,15 мм, разметка расположения координатных и конструктивных осей ±0,15 мм, разметка расположения базовых и плаз- кондукторных отверстий ±0,15 мм, ширина линии координатной сетки ±0,05... 0,1 мм, ширина линий, вычерченных на плазе ±0,15... 0,2 мм. Базовые и вспомогательные отверстия выполняются по второму классу точности, информация на плазе наносится стандартным шрифтом по ЕСКД.
2 72
33

Хранение плазовПлаз необходимо содержать в чистоте и в хорошем состоянии. Плазовые столы в нерабочее время следует закрывать специальными покрывалами. При работе на плазах пользуются ватными .матрасиками со сменными чехлами. Ходить по плазам разрешатся только в чистых войлочных тапочках, в которых нельзя ходить по полу. Для сохранения точности плазов в помещении поддерживается постоянная температура (20°±3° С) и влажность воздуха 55—65%, контролируемые с помощью термометров или психрометров.
Малки и их измерениеЧтобы детали каркаса оптимально вписывались в его аэродинамические обводы, полкам стрингеров придают некоторые угловые величины, различные по направлению. Для самолетных деталей малкой М называется угол между нормалью к плоскости стенки и касательной в данной точке к внешней поверхности малкованной детали.
Рис. 2.30. Сечение малки с открытым профилем
Рис. 2.31. Сечение малки с закрытым профилем
Рис. 2. 32. Малка теоретического контура
Различают открытые (рис. 2.30) и закрытые (рис. 2.31) малки. Открытой малкой называется угол между полкой и нормалью к стенке, превышающей угол 90°. Обычно открытая малка измеряется углом превышения от угла полки и стенки, равного а=90й, то есть ЛГ0тк=а —90° (см. рис. 2.30). При закрытой малке а менее 90°, то есть М3ак=90° — а (см. рис. 2.31). Закрытые малки более сложны в производстве, так как один из углов гибка менее 90° и требуется операция подгибки или мал- ковки профиля, усложняется клепка с обшивкой.
Обводы агрегатов двойной кривизны также можно контролировать в отдельных точках угловыми величинами — малками. Малкой в данной точке А теоретического обвода агрегата называется угол, образованный касательной к контуру теоретическое
34




(рис. 2.33). Например, если возникает необходимость замера малок в точке А плаза, совмещенных сечений, поступают так: и точке А проводят касательную к линии и по этой касательной от точки А откладывают расстояние между шпангоутами. Затем отмеченную точку С соединяют с точкой, аналогичной точке А (т. е. с точкой В), на соседнем шпангоуте. Угол, полученный
го сечения в заданной точке и перпендикуляром, проведенным через эту точку, лежащим в плоскости нормальной к плоскости теоретического сечения (рис. 2. 32).
Замер малок в сечениях, не совпадающих с нулевым батоксом и полуширотой, требует дополнительных построений
В

Рис. 2.33. Замер малки в сечении, не совпадающем с нулевым батоксом и полуширотой
Рис. 2.34. Диаграмма малок '

Рис. 2. 35. Использование диаграммы для замера
малок
между касательной и: линией, и будет углом малки.; Для удобства замера малок строят диаграмму малок на прозрачном материале (рис. 2. 34). Для изготовления диаграммы необходима провести вертикальную линию /и произвольно, отметить точку Ю. От этой точки откладывают расстояния между теоретическими.
35
сечениями (50, 100, 150, 200,..., 500). Затем из точки, соответствующей наибольшему расстоянию между теоретическими сечениями, проводят дугу к перпендикуляр. Дугу делят на градусы и через отмеченные точки проводят лучи до пересечения с верхней горизонтальной линией.

Рис. 2. 36. Веерный малкомер
Диаграмму, вычерченную на прозрачном материале, используют для замера малок (рис. 2.35). Для этого диаграмму необходимо наложить на плаз совмещенных сечений и совместить точку, где замеряется малка, с размером на диаграмме, соответствующим расстоянию между теоретическими сечениями, и определить, какой луч проходит через аналогичную точку другого теоретического сечения. Этот луч и укажет величину малки.

Для замера малки вся диаграмма не нужна, а нужна только полоска с расстоянием, соответствующим расстоянию между теоретическими сечениями. Если несколько металлических полосок, отвечающих лучам диаграммы малок, скрепить шарнирной заклепкой, получают веерный малкомер (рис. 2.36). Применение мелкомера показано на рис. 2. 37.
2.6. ШАБЛОНЫКлассификация, окраска, назначениеШаблоном называется специальное плоское приспособление — инструмент, являющееся жестким носителем формы и размеров детали, узла или агрегата. Основными характеристи-

Рис. 2. 38. Шаблон контрольно-контурный (ШКК)
ками шаблона являются контур, оси, информация, необходимая для использования шаблона в производстве, а также технологические отверстия. Эти отверстия служат переходной базой от конструкторской к производственной. Типовая номенклатура включает три основные группы шаблонов, классифицирующихся по их назначению:
I. Основные шаблоны, предназначенные для конструктивной \ вязки плоских узлов самолета, для технологической увязки и

Рис. 2. 39. Отпечаток контрольный (ОК)
т
контроля узлового комплекта шаблонов, а также для изготовления, технологической увязки и контроля шаблонов-приспособлений и изготовления отдельных шаблонов. К основным шаблонам относятся: 1. Шаблоны контрольно-контурные (ШКК) (рис. 2.38). 2. Отпечаток контрольный (ОК) (рис. 2.39), являю-
37
щийся копией конструктивного плаза, отпечатанной на стальном листе. Основные шаблоны служат основой для изготовления и контроля производственных шаблонов. Они не выдаются на производство и хранятся в плазово-шаблонном цехе. ШКК окрашивается в красный цвет, а отпечаток контрольный (ОК) не окрашивается.
II. Эталонные шаблоны, предназначенные для изготовления, технологической увязки и контроля детального комплекта шаблонов, а также для восстановления производственных шаблонов. Эталонные шаблоны окрашиваются в желтый цвет.

Рис. 2. 40. Шаблон контура (ШК)
III. Производственные шаблоны, предназначенные для изготовления и контроля заготовок и деталей, контроля форм и размеров узлов и агрегатов, изготовления и контроля заготовительной оснастки в виде формоблоков, штампов, оправок, болванок и т. п., а также для изготовления деталей и узлов стапельной оснастки, ее монтажа и контроля. Производственные шаблоны, которые служат для изготовления и контроля самолетных деталей, узлов и агрегатов, окрашиваются в черный цвет и выдаются в производственные цеха. Производственные шаблоны, которые служат для изготовления заготовительной и сборочной оснастки (шаблоны приспособлений ШП), окрашиваются в зеленый цвет и выдаются в цех, изготовляющий соответствующую технологическую оснастку.
К производственным шаблонам относятся:
1. Шаблон контура (ШК) (рис. 2.40), предназначенный для увязки детального комплекта шаблонов. Шаблон контура определяет наружный контур детали и взаимную увязку шаблонов внутреннего контура и развертки деталей. Шаблоны контура применяются при изготовлении контрольных приспособлений, изготовлении матриц гибочных и других штампов. Шаблоны контура изготовляют по шаблону контрольно-контурному (ШКК), отпечатку контрольному (ОК), по конструктивному плазу или по чертежам узла и детали. В зависимости от назна-
3
Шаблон развертки детали (ШРД) (рис. 2.41) применяет-ся при разметке заготовок деталей несложной формы, при изго-товлении матриц и пуансонов вырубных штампов и при изго-товлении шаблонов для фрезерования и сверления в них техно-логических отверстий.
Шаблон заготовки (ШЗ) изготовляется по заготовке, по-лученной опытным путем (рис. 2. 42). Применяется при изготов-лении заготовок деталей сложной формы, например, обшивок
двойной кривизны, когда геомет-рически правильная развертканепригодна.
По шаблону заготовки (ШЗ)производится разметка загото-вок, изготовление пуансонов иматриц вырубных штампов, атакже изготовление шаблоновдля фрезерования заготовок. -
Шаблон заготовки применяют Рис. 2.42. Шаблон заготовкитакже в случае, когда раскройлиста выполняют не на деталь,а на карту.
Шаблон внутреннего контура детали (ШВК) (рис. 2.43).I Применяется при изготовлении формблоков, оправок и рабочихформообразующих полостей штампов, гравюр матриц и т. д.Характерными деталями, изготовляемыми по ШВК, являются
чения ШК выполняют в одном экземпляре (эталонный) или вдвух (рабочий и эталонный). По шаблонам контура производит-ся изготовление и увязка шаблонов ШВК и ШРД (для плоскихдеталей), шаблонов ШОК (для профильных деталей), а такжедля изготовления оснастки (контрольных плазов, штампов, ко-пиров и др.).

Рис. 2.41. Шаблон развертки детали (ШРД)

39
Рис. 2.43. Шаблон внутреннего контура (ШВК)
ШКС изготовляют по плазу, шаблонам ШКК, ОК, ШК, черте-жам узла или детали и по техническим условиям изготовленияшаблона. Предназначаются ШКС для изготовления рабочих по-верхностей, матриц и пуансонов вытяжных и формовочныхштампов, болванок, доводки макетов поверхностей и контролядеталей. ШКС изготовляют как по наружному, так и по внут-
реннему контурам детали иобозначаются они соответст-венно ШКСн и ШКСВ.
7. Шаблоны гибки (ШГ)служат для изготовления иконтроля деталей, формо-образуемых гибкой. Вместо*плоского шаблона ШГ, ра-бочий контур которого за-дает кривизну детали, иног-да применяют соответствен-но согнутый стальной пру-ток или эталонную деталь.
8. Шаблон монтажно-фиксирующий (ШМФ) (рис. 2. 45) слу-жит для монтажа стапельной оснастки. Изготовляется по чер-тежам технологического отдела на основе теоретического плазаили ШКК в одном экземпляре. ШМФ называют стапельнымшаблоном.40
нервюры и шпангоуты. Шаблон ШВК изготовляется по шаблонам ШКК или (ЗК, ШК и чертежам узла или детали.
Шаблоны фрезерования (ШФ) служат копиром при изготовлении плоских заготовок и деталей фрезерованием.
Шаблон контура сечения (ШКС) — плоский шаблон, рабочая кромка которого является сечением детали (рис. 2.44).


Рис. 2.44. Шаблон контура сечения (ШКС)
9. Шаблон группового раскроя (ШГР) (рис. 2. 46) —плоский шаблон на группу деталей, размещенных на стандартном листе, и изготовляемый на основе карты группового раскроя, шаблонов развертки деталей или шаблонов заготовки. Шаблон пред-
Рис. 2.45. Шаблон монтажно-фиксирующий (ШМФ)
назначается для сверления отверстий в листовом материале согласно карте группового раскроя и раскладке шаблонов фрезерования при изготовлении заготовок деталей на копировально-фрезерном -станке КФС1М.
10. Шаблон отрезки и кондуктор для сверления (ШОК) (рис. 2.47), предназначенный для разметки под обрезку контуру деталей двойной кривизны после их формообразования, .1 также для сверления отверстий в деталях, как по кондуктору.

Рис. 2. 46. Шаблон группового раскроя (ШГР)
Каркас из шаблонов представляет собой объемный шаблон, состоящий из набора шаблонов ШКС, соединенных в жесткий каркас (рис. 2.48). Каркас изготовляют на основании чертежей узлов или детали, комплекта шаблонов контура сечения и < пищальных чертежей технологического отдела.
Шаблоны приспособлений (ШП), предназначенные для из- готовления деталей приспособлений.
41

13. Шаблоны разные (ШР), дополнительные шаблоны, которые создаются в зависимости от специфики конструктивных и технологических особенностей самолета и его производства.

Рис. 2. 47. Шаблон отрезки и кон- Рис. 2. 48. Каркас из шаблонов КРС дуктор для сверления (ШОК)
Комплектность шаблоновВ самолетостроительном производстве шаблоны изготовляют комплектами с целью обеспечения их технологической увязки. Это необходимо для достижения взаимозаменяемости деталей, узлов и агрегатов. Технологическая увязка при изготовлении и контроле комплекта шаблонов производится по контуру, координатным и конструктивным осям, установочным линиям, технологическим отверстиям и сериям выпуска шаблонов.
Применяются следующие виды комплектов шаблонов: 1) детальный комплект шаблонов, включающий все шаблоны, необходимые для изготовления детали; 2) узловой комплект шаблонов, объединяющий детальные комплекты по количеству деталей в узле; 3) комплект ШКК на агрегат; 4) комплект контрольных отпечатков (ОК) на узел или агрегат; 5) комплект шаблонов приспособлений на данную единицу технологической оснастки (цапример, на стапель).
Технологический процесс изготовления шаблоновПолучение заготовки. Шаблоны изготовляются из листовой хо- лоднокатанной стали 20 по ГОСТ 11268—65 толщиной от 1,5 до 2 мм. При отсутствии холоднокатанной стали разрешается применять горячекатанную сталь 20 по ГОСТ 11268—65 толщиной 1,5—2 мм. Шаблоны ШРД, ШФ, ШОК и ШКК изготовляют только из стали толщиной 2 mim. В тех случаях, когда шаблоны имеют малые размеры или при больших размерах малую жесткость, толщина материала увеличивается. Технологический процесс изготовления шаблонов включает следующие типовые операции: 1) подготовка листа; 2) раскрой заготовки; 3) разметка осей и контура; 4) вырезка по контуру; 5) обработка по контуру; 6) разметка отверстий; 7) сверление отверстий; 8) нанесение ин
42
формации и маркировки; 9) контроль шаблонов; 10) окраска поверхностей шаблонов. Подготовка листа заключается в его правке, очистке от грязи и ржавчины, маркировке и удалении смазки. Предварительный раскрой заготовки шаблона производится на гильотинных, роликовых или вибрационных ножницах с припуском 10—Г5 мм на сторону. После раскроя и последующей правки заготовки обезжиривают, протирая концами, смоченными в разжижителе РВД или в бензине марки Б-70.
Разметка осей и контура. Шаблоны изготовляются по следующим источникам: 1) по данным теоретической таблицы; 2) по теоретическому плазу; 3) по конструктивному плазу; 4) по шаблонам ШКК, ОК, ШК; 5) по фотоотпечатку; 6) по чертежу детали или узла; 7) по эталонной детали; 8) по эталону поверхности, болванке гипсомодели и т. п.
Перенос контура производится на заготовку следующими методами: 1) фотоконтактным; 2) плоской печати; 3) разметкой на плаз-кондукторе и вертикальном разметочном стенде по табличным данным, ШКК и чертежу; 4) при помощи специальной разметочной оснастки (координатографов, эллипсографов, радиусографов и т. п.); 5) по плазу.
Наиболее прогрессивными и перспективными методами являются фотоконтактный метод и метод плоской печати. Фотоконтактный метод разметки — это процесс печатания контура шаблона на заготовку. Так как контур шаблона воспроизводится с плазовой панели, которая выполняется на непрозрачном материале (дуралюмине или фанере) и на прозрачном материале (винипрозе), применяют два способа фотоконтактного метода: негативный и позитивный. В первом случае необходимо создавать плаз-дублер на винипрозе. В настоящее время фотоконтактный метод применяют и для дублирования конструктивных плачов.
Фотоконтактный метод разметки шаблонов включает -следующие основные операции:
1. Подготовку заготовок в виде очистки их поверхности от < ледов коррозии, окалины, масляных пятен, следов краски, лака и маркировочных знаков. Очистку производят на специальных станках. Кроме того, очищать можно струей воды с песком. Качество очистки проверяется на смачиваемость поверхности, так как несмачиваемые участки имеют жировой слой.
2. Нанесение светочувствительной эмульсии на поверхность имблона или плаза-дублера производится при помощи центрифуги или поливочного приспособления.
Центрифуга представляет собой резервуар, в котором имеется вращающаяся каретка, на которой закрепляется заготовка шаблона. При вращении каретки светочувствительная эмульсия наносится на центральную часть заготовки и под действием центробежных сил растекается, покрывая заготовку тонким рав-
43


номерным слоем.» Работа поливочного приспособления проста ипонятна из рисунка 2. 49.
Просушку эмульсии после ее нанесения производят в су-шильной камере, которая оборудована электронагревателямиили калориферами. Просушка ведется в течение 10 мин приt=40—50° С. Чрезмерное повышение температуры недопустимаво избежание задубливания эмульсии.
Фотокопирование выполняется на специальной копиро-вальной установке — раме (рис. 2. 50). Заготовка шаблона укла-дывается на стол копировальной рамы эмульсией вверх. На за-готовку шаблона укладывается»
конструктивный плаз матовойстороной вниз, на которой тушьювычерчены оси, линии, контур.
Рис. 2.49. Поливочное приспособление:
/—стол; 2—угольник; 3—резиновая прокладка-. 4—заготовка шаблона; 5— эмульсия; 6—сливной желоб
Рис. 2.50. Копировальная рама:
1—заготовка шаблона; 2—конструктивный плаз; 3—источник света; 4—вакуумный стол; 5—целлофан; 6—крышка копировальной рамы
Заготовка шаблона с конструктивным плазом накрывается целлофановым покрывалом и для создания полного контакта плаза с заготовкой из-под целлофанового покрывала вакуум-насосом выкачивается воздух, создавая разрежение 0,23—0,25 кгс/см2. После этого опускают крышку копировальной рамы и производят экспонирование, включая свет 108 ламп мощностью ЗОВ каждая. Время экспонирования зависит от чувствительности эмульсий (обычно на 3—4 мин).
Проявление отпечатка производится в ванне с проявительным раствором. Просвеченная светочувствительная эмульсия задубливается и под действием проявителя окрашивается в черный цвет. Непросвеченная эмульсия, находящаяся под черными линиями контура на плазе, не задубливается и при погружении в раствор набухает и разрушается. Ее следы удаляются промывкой.
Просушку заготовки шаблона (после промывки) в сушильной камере при /=50°—60° С.
Контроль фотоотпечатка на заготовке шаблона заключается в тщательном осмотре фотокопии и замерах полученных обводов. Точность обводов проверяется наложением плаза, с кото-
44
рого печатался контур шаблона, на полученный фотоотпечаток и измерением величины несовпадения линий микроскопом с окулярной шкалой. Отклонение линий контура на заготовке шаблона от линий контура на конструктивном плазе не должно превышать 0,2 мм.
Разметка по табличным данным. Разметка заготовки шаблона по табличным данным производится с помощью плаз-кондуктора или вертикального разметочного стенда (рис. 2.51). Сначала в заготовке сверлят базовые отверстия (БО) и на заготовку наносят координатные оси. От координатных осей по данным
теоретической таблицы откладывают соответствующие координаты, определяющие точки линии обвода. По нанесенным точкам с помощью плазовой рейки и ножа (чертилки) вычерчивают линию контура. Заготовка шаблона на столе плаз-кондуктора фиксируется штифтами по базовым отверстиям. Координатное оси и координаты точек наносятся на заготовку с помощью разметочных линеек. Затем заготовка снимается с плаз-кондуктора и на обычном столе по точкам проводятся теоретические линии.
Разметка на плаз-кондукторе весьма трудоемкий процесс, требующий высокой квалификации разметчика. Механизация процесса разметки контура шаблонов осуществляется с помощью специальной разметочной оснастки, и в первую очередь, координатографов. Координатографы используются также и для ра «метки осей и контура на теоретических плазах.
Разметка с помощью координатографа. Аналитические способы задания поверхностей агрегатов открывают новые возможности вычерчивании плазовых кривых по определенным математическим зависимостям, что, в свою очередь, позволяет применим. программное управление при разметке плазов и шаблонов. Координатограф (рис. 2.52) имеет две подвижные каретки, обеспечивающие два взаимно перпендикулярных движения. < помощью этих кареток на плазах и шаблонах можно откладывать, значения абсцисс и ординат в декартовой системе координат. Установка координатографа на плаз-кондуктор позволяет

Рис. 2. 51. Разметка шаблона по табличным данным
45
размечать координаты на заготовках шаблонов от базовых отверстий, имеющихся на плаз-кондукторе, а также заменять панели плаза при вычерчивании кривых, длина которых превышает габариты панели.
Принцип работы координатографа заключается в том, что значения абсцисс и ординат откладываются на отсечном устройстве пульта управления, которое по данным значений X и Y дает двигателям соответствующие импульсы на передвижение каре-
Рис. 2.52. Автоматический координатограф, установленный на плазе
ток. Для уточнения размеров в двух взаимно перпендикулярных плоскостях применяется система обратной связи, в которой используется свойство дифракционных решеток. Система имеет стеклянную линейку с темными штрихами, отстоящими друг от друга на расстоянии 0,1 мм. Под линейкой находится осветитель, а на ней — фотоэлектрический датчик, на круглое стекло которого нанесены аналогичные деления (рис. 2.53). Когда каретка с фотоэлектрическим датчиком движется вдоль линейки, на нем от перекрытия штрихов возникают импульсы, которые передаются на усилитель. В случае рассогласования заданных и полученных величин соответствующим двигателям через усилитель посылается дополнительный импульс, ликвидирующий дисбаланс.
При плазовой разбивке агрегатов самолета двойной кривизны (например, фюзеляжной, мотогондол и других) целесообразней пользоваться не декартовой, а полярной системой координат. В этом случае для разбивки сечений на плазе необходимо иметь специальный циркуль, схема которого представлена на
46

рис. 2.54. Циркуль осуществляет построение некруглых сечений. На основании У, зафиксированном по оси плаза, закрепляется поворотная труба 2 со шпонкой, имеющей продольное окно. Каретка 3, несущая рейсфедер, движется вдоль трубы при-помощи ролико-тросового механизма 4, получающего вращение от двигателя следящей подачи 5. Конец трубы катится по плазу на опорном ролике 6. Трубу можно поворачивать вручную или посредством механического привода, например, зубчато-реечного механизма с приводом от пневмоцилиндра. При повороте трубы

Рис. 2.53. Линейки для уточнения размеров в двух взаимно перпендикулярных осях
лентопротягивающий механизм 7, синхронно протягивает ленту, на которой запрограммированы значения радиусов-векторов, через считывающее устройство 5, которое передает три значения радиусов-векторов в реле запоминающего устройства 9. Эти значения интерполируются в параболическом мосте 10 и через усилитель 11 подаются в двигатель 5 следующей подачи.
В основу применения параболического моста положен принцип замены кривой на отрезок кривой второго порядка — параболы. По заданной кривой рейсфедер перемещается за счет пропорционального изменения напряжения электрического тока в потенциометре. Обратная связь обеспечивается следующим образом: в шпонку трубы 2 вмонтирована штриховая стеклянная линейка Ферранти 12. Фотоэлектрическая система 13, состоящая in лампочки для подсвечивания и фотоэлемента, подсчитывает импульсы на триггере 14 и передает их на усилитель 11. В случае расхождения заданного размера с полученным двигатель 5 получает дополнительный импульс для установки каретки в требуемое положение. Точность этой системы обеспечивается не менее 0,1 мм.
47
Для каждой кривой требуется своя программа и поэтому при изменении конфигурации сечения приходится заменять ленту на циркуле. Используя свойства поверхностей одинарной кривизны, можно выполнять серию кривых по одной программе. Теоретические контуры таких поверхностей как крыло и оперение самолетов задаются системой сечений, выполненных парал-

Рис. 2.154. Схема циркуля для некруглых сечений:
/—основание; 2—поворотная труба; 3—каретка; 4—ролико-тросовый механизм; 5—двигатель следящей системы; б1—опорный ролик; 7—лентопротягивающий механизм; 8—считывающее устройство; 9—запоминающее устройство; 10—параболический мост; //—усилитель; 12—линейка Ферранти; 13—фотоэлектрическая система; 14—триггер
f
лельными сечениями нервюр. Геометрические (свойства поверхности агрегата с прямолинейной образующей позволяют задать поверхность одним сечением (например, корневым) и углами направления этой образующей, по которым можно построить любое сечение по размаху крыла (рис. 2. 55).
Координаты любого сечения в этом случае выражаются уравнением
Обозначив
получим



Так как для любой образующей поверхности значения Хк и YKl т и п постоянны, то любое промежуточное сечение может быть выражено как функция только одной переменной величины Z. Вследствие этого уравнение (2. 2) удобно использовать для воспроизведения любых сечений с помощью специализированной электронной цифровой машины с жестким программным управлением, реализующей данный алгоритм и хранящей в своей памяти параметры исходного сечения (Хк, Ук, пит).

Рис. 2.55. Схема поверхности агрегата с прямолинейной образующей
Схема управления координатографом для воспроизведения любых сечений поверхности одинарной кривизны по одной программе представлена на рис. 2. 56.
Перфорированная лента 5 с записанной по четырем каналам (Ль, У'|(, т и п) программой передвигается с помощью лентопротягивающего механизма 1 от двигателя 4. В дешифраторе 16 по мерному и второму каналам отрабатываются величины для подсчета значения Xz, а по третьему и четвертому — для подсчета значения YZ. Так как отработка величин Xz и Yz производится аналогичными устройствами, в дальнейшем рассматривается отработка только величины YZ=YK — Z. Значение Z меняется при переходе на другое сечение и задается на отсечном устройстве 6 при помощи клавиатуры 7. Сигналы устройства 6 и дешифратора 16 поступают в электронные счетчики 8. В параллельном сумматоре 9 величина умножается на коэффициент п, после чего произведение вычитается из значения YK в последовательном сумматоре 10. Значение Y по трем смежным точкам профили с выходного устройства 11 поступает в реле запоминающих устройств 13. От запоминающих устройств при поступлении новой информации сигналы передаются в интерполятор 12 типа параболического моста или иного аналогичного устройства, уста- навливающего напряжение через усилитель 14 в двигателе сле-
49

дящей подачи 15. Напряжение в двигателе балансируется сигналами системы обратной связи, которая состоит из фотоэлектрического датчика 19, двигающегося совместно с кареткой вдоль неподвижной линейки Ферранти 20 через триггер 18.
Разметка шаблонов по ШКК. В случае необходимости изготовления комплекта шаблонов вначале размечают, а затем обрабатывают заготовку шаблона ШКК и по шаблону ШКК размечают все остальные шаблоны, имеющие с ним эквидистантные контуры. Например, при разметке шаблона ШВК по шаблону ШКК последний устанавливается по базовым отверстиям на разметочной плите. Затем на шаблон ШКК накладывается заготовка шаблона ШВК и устанавливается по базовым отверстиям относительно шаблона ШКК. Далее определяется поправка Ушвк (см. табл. 2.1), и величина поправки устана1вливается на штан- генчертилке.
Таблица 2. 1
Формулы расчета поправок на координаты контура шаблона ШКК при построении по нему контуров других шаблонов
Здесь AY—поправка на координаты контура ШКК при построении других шаблонов, мм; М — малка, град; 62 — толщина материала полки каркасной детали, мм; 61 — толщина обшивки, мм; Ь — ширина борта детали, мм; т — поправка на увеличение контура ШРД относительно ШК.
При открытой малке, когда угол гиба (В=90° — М и при закрытой малке, когда р=90°+М, поправку т можно представить в виде суммы m=mi+m2, где mi = r(2 tg (3/2— 0,0175 р), •//2 = 62 (2 tg (3/2 — 0,00873 р), г — внутренний радиус закругления полок в углу, мм.
Штангенчертилкой сводят контур шаблона ШКК и получают обвод шаблона ШВК (рис. 2. 57).
Разметка шаблонов по плазу. Для разметки линий контура шаблона по плазу применяют пантограф (рис. 2. 58) или чаще специальный копир (рис. 2.59). При разметке по плазу ШКК
51

непосредственным копированием с использованием специального копира выполняются следующие работы:
1) изготовляют заготовку шаблона и на нее наносят конструктивные оси, затем заготовку обрезают, оставляя припуск по всему контуру;

Рис. 2. 57. Разметка шаблона ШВК по шаблону LUKK штангенчертилкой
устанавливают иглу копира в прорезанный на плазе обвод шпангоута;
эквидистантно линии обвода укладывают гибкую плазовую рейку, прижимая ее вплотную к колесикам копира (рис. 2. 60, а);


Рис. 2. 58. Пантограф для перене- Рис. 2.59. Копир для перенесения обводов.
сения обводов сплаза на
заготовку шаблона
снимают копир и укладывают на плаз заготовку шаблона, добиваясь совмещения конструктивных баз плаза и шаблона;
положение шаблона фиксируют наложением на него груза;
устанавливают копир и, прокатывая его по рейке, прочерчивают на заготовке шаблона линию обвода шпангоута (см. рис. 2. 60, б).
52
сечных ножницах, а при небольшихразмерах контура отверстия высвер-ливаются на сверлильном станке.Чистовая обработка шаблонов поконтуру производится или вручную
путем опиловки каждого шаблона, или фрезерованием пакеташаблонов на станке КФС-ЗА. При ручном опиливании шаблонаприпуск после вырезки опиливается по контурной линии драче-
Разметка шаблона ШКК по плазу с помощью копира при эквидистантной укладке плазовой рейки представлена на рис. 2. 61.

Рис. 2. 60. Разметка шаблона по плазу с помощью копира:
а—установка рейки по кривой обвода; б—перенос контура на шаблон: /—пла- зовая рейка; 2—крица; 3—копир; 4—кривая обвода на плазе; 5—заготовка шаблона; 6"—игла копира; 7—колесики копира
Вырезка по контуру. Черновая вырезка шаблона по контуру производится на контурно-выпиловочном станке типа 76ВС с припуском 0.3—0,5 мм (рис. 2.62). Внутренние замкнутые контуры шаблона вырезаются на обсечном прессе-бородке и на про-


Рис. 2. 61. Разметка шаблона ШКК с помощью копира при эквидистантной укладке рейки:
Рис.
2.62. Контурно-выпиловочный станок
плазовая рейка; 2—крицы; 3—когир; 4—обвод шпангоута .на плазе; 5—контур заготовки шаблона; 6—игла копира; 7— колесики копира
53
вым напильником. Окончательное опиливание производитсяличным напильником.
В процессе опиливания шаблон сверяют с плазом и добива-ются совпадения линий контура шаблона с плазовой кривой.Рабочие движения при опиловке шаблонов должны быть направ-лены от лицевой стороны шаблона, чтобы заусенцы образовы-вались на противоположной стороне. Категорически запрещает-ся опиливание шаблона-дублера по контуру готового шаблона всовмещенном состоянии. При обработке по контуру пакета шаб-

Рис. 2.63. Схема обработки шаблона на станке КФС-ЗА:
/-шаблон-копир; 2—ролик; 3—фре-зерная головка; 4—заготовка шаб-лона
Рис. 2.64. Схема обработки шаблона на станке КФС-ЗЧ:
1—стол станка; 2—луч фотокопировального прибора; 3—электрическая цепь; 4—фрезерная головка; 5—заготовка шаблона
лонов фрезерованием на станке КФС-ЗА используется, как копир, готовый шаблон (рис. 2.63). Толщина пакета до 12 мм. Станок позволяет производить обработку наружного и внутреннего криволинейного контура шаблонов длиной до 3800 мм и шириной до 1500 мм с точностью в пределах ±0,1 мм при чистоте обработки по 5 кл. Станок имеет два стола: на правом устанавливается шаблон ШКК 1, а на левом — пакет заготовок дублируемого шаблона 4.
По контуру шаблона 1 перемещается ролик 2 копировального прибора, который жестко связан рамой с фрезерной головкой 3. При обкатке ролика 2 по кривой ШКК фреза головки 3 обрабатывает пакет заготовок 4 по эквидистантному контуру.
Технические данные копировально-фрезерного станка КФС-ЗА
Длина 8000 мм
Ширина 6000 мм
Размеры столов 3900X1500 мм
Частота вращения фрезы . . . 3—30 с-1
(200—1900 об/мин) Скорость обработки .... 500 мм/мин
Станок полуавтоматический, так как на нем процесс обработки производится автоматически, а установка и снятие заготовки производится вручную.
54

Для обработки заготовки шаблона непосредственно по выко-пировке с плаза или по чертежу, минуя все промежуточные иручные операции, используется станок КФС-ЗЧ (рис. 2.64). Настоле 1 станка КФС-ЗЧ размещается чертеж изготовляемогошаблона, по контуру которого движется луч 2 фотокопироваль-ного прибора. Движение луча 2 передается электрической це-пью 3 фрезерной головке 4, которая копирует линию контурачертежа, обрабатывая по нему заготовку 5. Точность воспроиз-ведения контура шаблона относительно контура на чертеже+-0,1 мм. По конструкции станок КФС-ЗЧ сходен со станкомКФС-ЗА и имеет одинаковые с ним габаритные размеры.
Технологические отверстия в шаблонахОтверстия служат переходной базой от конструкторской кпроизводственной базе. Они используются в процессе изготов-ления деталей, изготовления сборочной и заготовительной осна-стки, а также при сборке узлов и агрегатов. Кроме технологиче-ских отверстий, в шаблонах сверлят или просекают вспомога-тельные отверстия для подвески шаблонов при хранении.В шаблонах ШОК дополнительно вырезают проверочные окна(ПО), которые служат для проверки правильности установкишаблона относительно детали. Размеры ПО и их расположениезадаются в зависимости от формы детали технологом плазово-шаблонного цеха.
Базовые отверстия (БО) предназначаются для установкишаблонов на теоретических плазах совмещенных сечений агре-гатов при переносе координатных и конструктивных осей и кон-тура, при обработке шаблонов, а также для технологическойувязки шаблонов между собой и их контроле. БО не должнысовпадать с другими отверстиями на шаблонах, БО располага-ют на основных координатных осях на большом расстояниидруг от друга, кратном 50 мм. Сверлят базовые отверстия доокончательной обработки контура шаблонов и около отверстиянаносят информацию «БО». Базовые отверстия сверлят в шаб-лонах ШКК и ШМФ.
Установочные отверстия (УО) предназначаются для фикса-ции деталей в сборочных приспособлениях. УО сверлят в шабло-нах ШКК, ШК, ШМФ и ШРД и около них наносят информацию«УО». При выборе количества и расположения установочныхотверстий руководствуются чертежами и ШКК- Для деталей, несвязанных с обводами агрегата, допускается совмещение УО сошпилечными отверстиями.
Монтажные отверстия (МО) предназначаются для установкимонтажно-фиксирующих шаблонов ШМФ при монтаже оснаст-ки. Сверлят их в шаблонах ШМФ, ШКК и ОК и около них нано-сят информацию «МО». Расположение и количество монтажныхотверстий определяется чертежами технологического отдела с
55
учетом самолетных чертежей и схемы расположения базовых отверстий на плазе. •
Сборочные отверстия (СО) предназначаются для фиксации деталей при внестапельной сборке узла. Сверлят их во всех сопрягаемых деталях. Сборочные отверстия наносятся на самолетные чертежи цветными карандашами технологами сборочных цехов согласно ведомости технологических отверстий, а затем переносят на шаблон. Количество сборочных отверстий предусматривается не менее двух и зависит от формы и габаритов детали. Сверлят их в шаблонах ШКК, ОК, ШК, ШРД, ШОК и •около них наносят информацию «СО».
Направляющие отверстия (НО) предназначаются для сверления в деталях отверстий под заклепки и болты. Их сверлят в шаблонах одной из сопрягаемых деталей. Направляющие отверстия сверлят в шаблонах ШК, ШРД, ШОК и ШГР, причем около них информация не наносится. Расположение и количество направляющих отверстий определяется на основании самолетных чертежей и ведомостей технологических отверстий.
Шпилечные отверстия (ШО) предназначаются для установки на формблоках шпилек для фиксирования разверток деталей, а также для сверления отверстий в развертках. Шпилечные отверстия сверлят в шаблонах ШКК, ШК, ШРД, ШГР и ШВК и около них наносят информацию «ШО». Количество и расположение шпилечных отверстий определяется на основании самолетных чертежей с учетом технологических особенностей формообразования деталей.
При установлении числа и расположения шпилечных отверстий рекомендуется учитывать соображения:
шпилечные отверстия не должны совпадать с заклепочными или болтовыми отверстиями и осью симметрии шаблона;
шпилечные отверстия должны максимально приближаться к краям детали, причем минимально допустимое расстояние от ШО до края детали должно быть не менее 8 мм;
расстояния шпилечных отверстий до осей заклепок и болтов должны быть не менее 3d заклепки или болта.
Инструментальные отверстия (ИО) предназначаются для установки развертки детали на различных штампах при получении местных просечек при штамповке. Инструментальные отверстия сверлят в шаблонах ШКК, ШРД, ШВК и ШОК, напротив них на шаблонах наносят информацию «ИО». Количество и расположение инструментальных отверстий определяют техническими условиями, разработанными технологическим отделом.
Выбор диаметра отверстий. Зависимость между диаметрами •отверстий в шаблонах и деталях и диаметрами заклепок, шпилек и ловителей формблоков, штампов, оправок и т. п. приведена в табл. 2.2. Диаметры технологических отверстий в шаблонах приведены в
табл. 2.3.
«56
Таблица 2. 2
Диаметры, мм
Заклепок Шпилек штампа или формблока Отверстий ? детали Отверстий в шаблоне Переходных втулок
Меньше 2 1,2 5,0 1,25X5,0
От 2,0 до 2,6 — 1,6 5,0 1,6x5,0
От 2,6 до 3,0 — 2,0 5,0 2,0X5,0
Более 3,0 — 2,5 6,0 2,5X6,0
2,5 2,5 6,0 2,5X6,0
5,0 5,0 8,0 5,0X6,0
Сверление отверстий. В зависимости от назначения технологические отверстия сверлят в плаз-кондукторе, на разметочном столе, на координатно-расточном станке, на сверлильном станке с оптическим центроискателем, а также на вертикально-сверлильном станке или пневмодрёлью по предварительной керновке. При изготовлении детального или узлового комплекта шаблонов отверстия в шаблонах необходимо сверлить одновременно. При изготовлении отдельных шаблонов отверстия в них можно сверлить по другому шаблону при помощи кондукторной насадки с дальнейшей разделкой отверстия до заданного диаметра посредством развертки с направляющим хвостовиком.
Отверстия для подвески шаблонов имеют форму трилистника и они сверлятся сверлом или просекаются на прессе. Сверление базовых и монтажных отверстий осуществляется на плаз- кондукторе в следующей технологической последовательности (рис. 2. 65):
Заготовка шаблона крепится прихватами на плаз-кондукторной плите.
В заготовке шаблона через поперечную кондукторную линейку с переходной втулкой сверлится первое отверстие диаметром 7,7 мм на радиально-сверлильном, вертикально-сверлильном станках или пневмодрелью.
Через вторую поперечную плаз-кондукторную линейку в заготовке шаблона, аналогично операции 2, сверлится второе отверстие диаметром 7,7 мм.
Оба отверстия диаметром 7,7 мм развертываются развертками до диаметра 8Л.
Проверяются отверстия диаметром 8Л посредством плаз- кондукторной поперечной линейки с переходными втулками внутреннего диаметра 8Л и фиксаторов 0 8С, вставляемых в отверстия заготовки шаблона через втулки линейки.
Сверление отверстий на сверлильном станке с оптическим центроискателем представлено на рис. 2. 66. Сверление в данном
57
Таблица 2. 2
Обозначение шаблона Обозначение технологического отверстия Диаметр отверстия, мм Примечания
БО 8,0 МО 8,0 В контрольном отпечатке
ШКК УО 8,0 ОК базовые отверстия
не сверлят
ОК ШО 8,0 ИО 6,0 СО 5,0; 6,0 УО 8,0 ШК ШО 8,0 В отдельных случаях базо-
ШРД ИО 6,0 вые отверстия сверлят в шаб-
лонах ШК
но 5,0; 6,0 ШГР со 5,0; 6,0 ШО 8,0 Для деталей малых габари-
ШВК ИО 2,0 тов в ШВК разрешается свер-
лить отверстия ШО диаметром
2,5 мм, не совмещая их с от-
верстиями НО и СО
но 5,0; 6,0 ШОК со 5,0; 6,0 ИО '6,0 БО 8,0 ШМФ МО 8,0 УО 8,0 Примечания. 11. Отверстия, оси которых являются наклонными к плоскости шаблона, в шаблонах не сверлятся.
Для анкерных гаек различных типов на шаблоны наносятся только центровые отверстия гаек.
Отверстия для крепления приборов, фланцев бензобаков и пр. необходимо сверлить только по мастерплитам.
случае производится в следующей технологической последовательности:
Шаблон для сверления отверстий помещается на горизонтальный стол станка между оптическим центроискателем и сверлильной головкой, после чего производится его установка.
Путем совмещения размеченных осей отверстий шаблона с точками пересечения координатной сетки оптического центро- искателя обеспечивается установка шаблона и при этом достигается соосность отверстия в шаблоне с осью сверла. Оптический центроискатель представляет собой микроскоп с 24-крат-
58
После установки шаблон закрепляется вертикальнымипневмоприжимами, действующими от ножной педали. Неболь-шие шаблоны закрепляются на столе ручным эксцентриковым
прижимом.
Сверление отверстий в шаб-лоне с оптическим центроискате-лем производится со сторонышаблона, не имеющей разметки.
Нанесение информациии маркировкиИнформацией называетсякомплекс условных обозначений,наносимых на шаблоны, допол-няющих геометрическую и техно-логическую характеристики каксамого шаблона, так и соответст-вующего ему узла или детали.Информация делится на двавида.
1. Общая информация илимаркировка, указывающая общиехарактеристики шаблона: шифризделия; условное обозначение
шаблона; номер чертежа агрегата, узла, детали, материала, изкоторого изготавливается деталь; дистанции; срок действия шаб-лона; предприятие, номер цеха; табельный- номер рабочего изго-
ным увеличением, что позволяет устанавливать шаблоны сточностью ±0,05 мм.
3. Объектив центроискателя наводится на фокус вращениякольца на тубусе, а перемещается шаблон под объективом мик-роскопа вручную.
Рис. 2. 65. Сверление отверстий на плаз-кондукторе

Рис. 2. 66. Сверление отверстий на
станке с оптическим центроискателем
59

товившего шаблон; дата изготовления шаблона, клеймо контролера БТК, а также источник изготовления шаблона (чертеж, плаз, ШКК, таблица и т. д.).
2. Специальная информация, характеризующая и дополняющая геометрические и технологические параметры деталей, из-

Рис. 2. 67. Схема для определения лицевой стороны ШКК
готовляемых по данным шаблонам, например, высота и направление бортов, вид и глубина подсечек, вид и величина малок, расположение и тип технологических отверстий и т. д. Информацию наносят на лицевую сторону шаблона, за исключением особых случаев, оговариваемых в чертежах и технических условиях на изготовление шаблонов.
60

натных и конструктивных осей; б) точности обработки поконтуру; в) точности разметки и сверления отверстий; г) соответ-ствия шаблонов самолетным чертежам, чертежам технологиче-ского отдела и техническим условиям на их изготовление; д) пра-вильности взаимной увязки; е) правильности нанесения инфор-мации.
Точность нанесения на шаблон
проверяется микроскопом с окуляр-ной шкалой. Проверка шаблона потеоретическому плазу представленана рис. 2.68. Точность обработкишаблона по контуру проверяетсямикроскопом с окулярной шкалой,щупом, индикаторным приспособле-нием, линейкой. Проверка микро-скопом производится по плазу, щуписпользуется при проверке по
контршаблонам на специальном столе с подсветом (рис. 2.69).Проверка индикаторным приспособлением используется припроверке шаблона ШК по контуру шаблона ШКК и аналогичноШМФ и ШК по ШКК; ШВК по ШК или ШКК (рис. 2.70). Точ-ность разметки и сверления базовых и монтажных отверстий оп-ределяется на плаз-кондукторе посредством кондукторных лине-
Для определения лицевой стороны ШКК пользуются схемой, приведенной на рис. 2. 67. Примеры условных обозначений на шаблонах, применяемых при нанесении информации, приведены в инструкции «Изготовление и применение шаблонов».
Контроль шаблоновВсе шаблоны тщательно проверяются по форме и размерам, по их увязке в комплекте, по чертежу и плазу. Контроль шаблона заключается в проверке: а) точности нанесения коорди-

Рис. 2. 68. Проверка шаблона по теоретическому плазу
осей проверяется по плазу, а от-клонение осей на плазе и шаблоне
Рис. 2. 69. Специальный стол с подсветом
61

ек. Правильность нанесения информации на шаблоны проверяется по плазам, чертежам и таблицам условных обозначений.
Рис. 2. 70. Проверка шаблона индикаторным приспособлением
Допуски на изготовление шаблонов зависят от скорости самолета и назначения детали и приводятся в ведомственной нормали.
Окраска шаблоновШаблоны красят из пульверизатора масляной эмалью, при этом: а) шаблоны ШКК окрашивают красной эмалью А-13; б) все рабочие шаблоны окрашивают в черный цвет эмалью А-12; в) шаблоны приспособлений и ШМФ окрашивают в зеленый цвет эмалью А-7; г) эталонные шаблоны окрашивают в желтый цвет эмалью А-6.
Шаблон ШКК окрашивают только с той стороны, на которую наносят информацию, остальные шаблоны окрашивают с обеих сторон. Углубления информации закрашиваются цинковыми белилами.
2.7. МАКЕТНО-ЭТАЛОННЫЙ МЕТОД
При макетно-эталонном методе обеспечения взаимозаменяемости агрегатов и деталей, а также увязки технологической оснастки исходным элементом является эталон (макет) поверхности агрегата или ее части, с помощью которого получают точное воспроизведение аэродинамических обводов поверхности. С помощью эталона поверхности получают обводы рабочей (формообразующей и сборочной) и контрольной оснастки. Обводы с эталона поверхности переносят на монтажный эталон, а также рабочую и контрольную оснастку путем снятия с него слепков. По эталону поверхности получают обводы узлов и деталей, а также увязывают положение стыковых узлов относительно обводов и осей агрегата.
Макетно-эталонный способ получил особенно широкое распространение при подготовке производства самолетов легкого типа, так как небольшие габариты агрегатов самолета позволяют изготовлять удобные в производстве эталоны поверхностей, контрэталоны поверхностей и монтажные эталоны. Осо-
62


бенно этот метод эффективен при серийном производстве самолета на нескольких заводах и в условиях кооперирования основного самолетостроительного завода с агрегатными заводами, специализирующимися на производстве отдельных агрегатов самолета.
Типовая номенклатура эталонной оснасткиТиповая номенклатура эталонной оснастки включает эталоны поверхности, контрэталоны, монтажные эталоны, эталоны узлов и эталоны деталей.
Эталон поверхности. Приспособление-инструмент — пространственный носитель размеров и формы секции, отсека узла, па-
Рис. 2.71. Эталон поверхности фюзеляжа
пели или всего агрегата самолета называется эталоном поверхности. Эталон поверхности воспроизводит наружную поверхность агрегата или его части в соответствии с принятой схемой членения. По нему изготовляются контрэталоны, рубильники сборочных стапелей и слепки, по которым выполняется заготовительная оснастка в виде пуансонов для формообразования обшивочных и каркасных деталей, шаблонов для обрезки кромок обшивки и профильных деталей и т. п.
Конструктивное оформление эталона поверхности производится в виде прочного сборного, сварного или литого каркаса с опорами для установки его в корпусе приспособления (рис. 2.71 и 2.72). Наружные обводы эталона поверхности достигаются обработкой вручную по шаблонам IIIKK или ШК,
63


Рис. 2. 73. Универсальный стенд для изготовления эталонов поверхности:
1—колонны; 2—верхние балки; 3—нижние балки; 4—стол; 5 и 6—опоры; 7—заготовка эталона; 8—поперечные балки; 9—координатные линейки; 10—фитинги; 11— рубильники; 12—контршаблон; 13—штыри
лоннах, поперечных балках 8, продольных балках 2 и 5 устанавливаются координатные линейки 9. В координатных линейках имеются отверстия с шагом 100+0,01 или 200±0,1 мм. Балка 2 может устанавливаться в положение, необходимом по высоте, на колонне 1 и фиксироваться на ней штырями, вставляемыми в отверстия балки и координатных линеек. Балки 5 устанавливаются и фиксируются на балках 8 в положении, требующемся по раз
64-

собранным на трубчатом каркасе при соблюдении расстояний по чертежу между шпангоутами или нервюрами, а также обработкой на специальных копировально-токарных станках. При из-
готовлении эталона поверхностис помощью шаблонов ШКК илиШК пространство между шабло-нами заполняется легко обраба-тываемыми материалами в видедревесины, гипса, пластмасс, дре-весно-клеевой массы, карбиноль-ного цемента и т. д., которые приобработке пакета снимаются так,чтобы были видны торцы шабло-нов. После обработки плавностьобводов между каркасом шабло-
нов проверяется продольными шаблонами ШК.С, изготовленными по сечениям стрингеров плаза боковой проекции.
При изготовлении эталона поверхности по контр-шаблонам его обработка производится на универсальном стенде (рис. 2.73). Универсальный стенд состоит из колонн 1, верхней балки 2, нижних балок 3 и стола 4. На столе 4 устанавливаются опоры 5 и 6, на которые крепится заготовка эталона 7. Продольные балки 3 устанавливаются на поперечных балках 8. На ко-

меру X. На балках 2 и 3 посредством фитингов 10 фиксируются рубильники 11, которые устанавливаются в нужное положение с помощью координатных линеек.
Для обработки поверхности эталона в стенд устанавливается заготовка эталона, фиксируется в требуемом положении, после чего устанавливаются рубильники, обвод которых выполняется с зазором по отношению к обводу эталона. В зоне расположения рубильников прорезается поверхность эталона до ее совпадения с контуром контршаблона 12, после чего последний фиксирует-
ся на рубильнике 11 штырями 13.Затем столярными инструмента-ми обрабатывается поверхностьмежду шаблонами, а ее соответ-ствие обводам агрегата контро-лируется продольными шаблона-пи ШКС, для установки которыхв стенде предусматриваются точ-ки крепления.
Универсальный стенд позво-
ляет обрабатывать эталоны по-Рис. 2.74. Схема токарно-копиро-
верхности различных размероввального станка ТКБ-1 для изго-
товления эталонов поверхности:
при незначительной переналадке 1-заготовка, 2- копир, 3-головка,
стенда И изготовления рубильни- 4- объемный копир,

КОВ и шаблонов на данную ПО-
т
верхность. Недостатком изготов- ления эталонов поверхности с
помощью шаблонов и контршаблонов является большая трудоемкость и высокая квалификация исполнителя.
Обработка эталонов поверхности на специальных копировальных станках — наиболее производительный способ обработки. Для обработки эталонов поверхностей фюзеляжа, мотогондол, подвесных баков применяют токарно-копировальный станок ТКБ-1 (рис. 2.74). Если обрабатывается эталон круглого сечения, то заготовка 1 обрабатывается резцом в продольном направлении, при этом головка суппорта 3 перемещается от ходового винта, а резец одновременно получает поперечное перемещение от копира 2, кривая которого соответствует обводу. Для обработки эталонов поверхности, сечения которых отличны от круга, применяется объемный копир 4, представляющий собой модель эталона поверхности в масштабе 1:10 и синхронно вращающийся с обрабатываемой заготовкой эталона . При обработке заготовки по объемному копиру 4 копир 2 выключается, а по поверхности копира 4 перемещается специальный датчик 5 гидросистемы станка, управляющий движением головки 3, а следовательно, и резцом. При этом на заготовке эталона воспроизводится поверхность, соответствующая поверхности копира 4 в масштабе 10:1.
65

Станок ТКБ-1 позволяет обрабатывать заготовки эталонов поверхности с максимальной длиной 10000 мм и наибольшим размером поперечного сечения до 3000 мм.
Для обработки эталонов поверхностей агрегатов крыла и оперения с прямолинейными образующими рубильников и ложементов применяется копировально-фрезерный станок КФК-1, позволяющий обрабатывать крыльевые панели одинарной кривизны (рис. 2.75). Эталон поверхности крыльевого (агрегата)
или крыльевая панель 3 ус-
танавливается в неподвиж-ном положении на столестанины 1 станка. По смен-ным копирам 2, отвечаю-щим обводам, перемещает-ся траверса 4, на которойустановлена каретка 5, напоследней, на специальномкронштейне, крепится ци-линдрическая фреза 6 и еепривод 7. При обработке
Рис. 2.75. Схема копировально-фрезер- заготовки эталона или станкаКФК-1: панели фреза снимает материал
с обрабатываемой поверхности
i—станина; 2-копиры; 3-обрабатываемый Териал полосами, равными ее ширине
4—траверса; 5—каретка; б—ци-
линдрическая фреза; 7—привод фрезы
Точность обработки на станке КФК-1 составляет 0,15 мм от размеров обводов копира. После обработки заготовки эталона поверхности по обводу ее поверхность оклеивается перкалем с последующим нанесением на него 2—3 слоев клея. После высыхания клея поверхность эталона полируют. На эталоне поверхности в местах расположения шпангоутов или нервюр устанавливают втулки для базовых отверстий, служащих для установки рубильников. Затем на поверхность эталона наносят оси лонжеронов, нервюр, шпангоутов, стрингеров, обводы люков, элеронов, щитков, линии стыков обшивки и другие вспомогательные линии.
Эталон поверхности на часть агрегата или секции изготовляется с помощью шаблонов ШКС, для чего шаблоны собираются в пакет и центрируются по базовым отверстиям. Пространство между шаблонами ШКС заполняется легко обрабатываемым материалом и обрабатывается по обводам слесарной обработкой. Полученная форма представляет собой контрэталон обвода, по которому получают слепок эталона поверхности.
Контрэталоном называется приспособление, являющееся жестким носителем формы и размеров агрегата или его части (рис. 2. 76). Контрэталон служит для изготовления монтажного эталона и увязки эталона поверхности и монтажного эталона. В частном случае контрэталон, изготовленный по шаблонам
66-

ШКС, может служить для изготовления эталона поверхности части или секции агрегата и для изготовления слепков, применяемых при изготовлении заготовительной и контрольной оснастки (пуансоны, болванки и т. д.). Контрэталон обычно изготовляется по эталону поверхности. Для этого эталон поверхности устанавливается в контрэталоне, выравнивается и фиксируется в положении, требующемся по установочным или реперным точкам. Затем устанавливаются рубильники, обводы рабочей
Рис. 2. 76. Контрэталон крыла
поверхности, которые изготовлены с зазором в 3—5 мм по отношению к обводам эталона поверхности. После этого зазоры между рубильниками и эталоном поверхности заполняют специальным цементом, который при засыхании прилипает к поверхности рубильника, образуя на поверхности обводы, соответствующие обводам эталона поверхности (рис. 2. 77).
Монтажным эталоном называется приспособление, являющееся жестким носителем формы и размеров наружной поверхности агрегата в местах расположения шпангоутов, нервюр и воспроизводящее пространственные стыковые узлы, соединяющие данный агрегат с другими агрегатами (рис. 2. 78). Монтажный эталон служит для изготовления по нему стапеля сборки агрегата. Каркас монтажного эталона представляет собой пространственную форму из труб и профилей. Обводы шпангоутов и стрингеров на монтажном эталоне изготовляются из цемента пли металлических листов. Монтажный эталон изготовляют по контрэталону агрегата. После получения обводов на рубильниках в контрэталон устанавливается каркас монтажного эталона.
67


При изготовление обводов из металлических листов листы подгоняются по обводам рубильников контрэталона ручной опиловкой. После изготовления обводов на монтажный эталон уста-
Рнс. 2. 77. Схема Рис. 2.78. Монтажный эталон крылаизготовления об-вода рубильника навливают стыковые узлы, увязывая их поло-по эталону по-
верхности: жение с обводами. Монтажный эталон обра-
1- эталон поверхно- батывается только по поверхности лекал, т.е.сти: 2—деревянная в местах расположения нервюр, шпангоутов и
опалубка; 3-отвер- стрингеров.
стие для подвески
рубильника 4- цемент. Для расширения фронта работ при изго-5-рубильник товлении технологической оснастки и повы-
6- целлофановая шения точности ее обработки монтажные эта-лента лоны делаются сборными. При членении мон-
тажных эталонов выделяются эталоны на отдельные сборочныеединицы, образующие аэродинамические обводы агрегата. Со-ответственно находят применение монтажные эталоны узлов, па-нелей и деталей. Например, монтажный эталон хвостовой частифюзеляжа истребителя состоит из трех секций, семи панелей идвадцати пяти узлов, на которые изготовляют отдельные эта-лоны.
2.8. ВЗАИМНАЯ УВЯЗКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
Сущность и выбор метода увязкиИзготовление деталей самолета и сборка из них узлов, пане-лей, секций и агрегатов вызывает необходимость согласованиямежду собой формы и размеров заготовительной, сборочной иконтрольной оснастки. Увязка эта достигается переносом формып размеров деталей с помощью их жестких носителей. Методувязки зависит, в основном, от типа самолета. Для самолетовлегкого типа наиболее рациональным является эталонно-шаб-лонный метод увязки, чему способствуют небольшие габариты
68-
агрегатов, а следовательно, эталонов и контрэталонов при достаточной точности их изготовления.
Принципиальная схема увязки технологической оснастки эталонно-шаблонным способом представлена на рис. 2. 79, конкретно увязка технологической оснастки представлена для крыла на рис. 2. 80.
Для самолетов среднего и тяжелого типа применяется увяз-ка технологической оснастки с помощью плаз-кондуктора и ин-струментального стенда. При этом методе исходными элемен-тами являются шаблоны ШКК и чертежи приспособлений, да-ющие координаты центров отверстий подвески рубильниковотносительно базовых осей самолета и агрегата. Принципиаль-ная схема увязки технологической оснастки с помощью плаз-кондуктора и инструментального стенда представлена нарис. 2. 81.
Перспективные вопросы совершенствования взаимозаменяе-мости в самолетостроении отражены в гл. 1 при описании под-готовки производства.
Метод координатно-аналитической увязки поверхностейагрегатов самолета двойной кривизныПерспективным методом автоматизации подготовки произ-водства является комплексная увязка обводов, элементов кон-струкций и технологических баз агрегата на основе использова-ния электронно-вычислительной техники и современныхкоординатных измерительных систем. Цифровая информация о
69-

размерах, форме, конструкции изделия переносится с чертежа непосредственно на* обрабатываемые детали, а информация о взаимном расположении отдельных плоских сечений агрегатов в пространстве —на сборочную оснастку в виде системы коорди- натно-фиксирующих отверстий (КФО).
Рис. 2. 80. Принципиальная схема эталонно-шаблонного способа для крыла:
/—плаз совмещенных сечений; 2—шаблоны контуров; 3—эталон поверхности; 4— контрэталои; 5—монтажный эталон; 6 и 7—слепки для изготовления пуансонов; 8— приспособления для контроля деталей; 9—эталоны узлов; 10—рубильники для стапелей; //—пуансоны для обшивочных деталей; 12—пуансоны для гибки профилей каркаса; 13—формблоки; 14—калибровочные штампы; /5—приспособления для сборки узлов; 16—стапель для сборки крыла; /7—обшивочные детали; 18—профили каркаса;
20—узлы каркаса; 21—крыло самолета
Новый комплекс, построенный на сочетании принципа координированной увязки сборочных баз агрегатов с аналитическими способами расчета сложных аэродинамических поверхностей называется методом координатно-аналитической увязки (МКАУ). Практически наиболее приемлемым направлением развития методов изготовления технологической оснастки является рациональное совмещение автоматических операций с ручными.
Разработка математических методов проектирования сложных поверхностей открыла широкие возможности для автомати-
70-

зации расчетноплазовых работ. Обводы агрегатов задаются кривыми второго порядка, что создает возможность построения теоретических контуров расчетными методами определения и увязки геометрических параметров поверхностей. Участки по-
Рис. 2.81. Принципиальная схема увязки технологической оснастки с помощью плаз-кондуктора и инструментального стенда
верхности двойной кривизны агрегатов заменяются более простыми поверхностями, обладающими математическими закономерностями.
Поверхности, ограниченные контурами двойной кривизны, воспроизводят совокупностями продольных криволинейных образующих в цилиндрической системе координат, пользуясь аналитическим методом подбора кривых второго порядка.
71-
Для агрегатов с. "прямолинейными образующими используют- способ аппроксимации опорных дужек математической линией,, состоящей из сопряженных участков кривых второго порядка.
Составленная для этой цели программа позволяет в процессе расчета подбирать кривую и сравнивать ее с табличными данными. При необходимости можно сузить участок, а затем рассчитать следующий, обеспечив сопряжение с предыдущим участком. Аналитическую аппроксимацию произвольно заданных; поверхностей непрерывными функциями и составление таблиц: основных геометрических параметров агрегатов выполняют прю помощи заранее отработанных универсальных программ в вычислительном центре предприятия на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), например, «Урал-4» «Минск-32» и других..
Полученная информация дает возможность исследовать характер поверхности агрегата, степень плавности его обводов установить отсутствие зон с переменной кривизной и провести* другие виды анализа, чтобы получить оптимальные теоретические контуры агрегатов. Исходную информацию рассчитывают и- кодируют на быстродействующих малогабаритных ЭВМ, настольных клавишных вычислительных машинах. Для определения координат точек контура и значения малок произвольных сечений поверхности агрегатов, координат стыковых точек по* разъемам на базе аппроксимированной поверхности разработаны алгоритмы типовых расчетов.
Математическое представление поверхностей агрегатов открыло реальную перспективу автоматизации процессов расчерчивания теоретических контуров при помощи электронных координатографов. Важным шагом в осуществлении комплексной* механизации плазово-шаблонных работ является внедрение системы черлонов, которые представляют собой безразмерные специальные чертежи общего вида плоского конструктивного- узла или детали, выполненные в натуральную величину на полупрозрачном пластике. Теоретический контур сечений, базовые- оси агрегата, оси элементов конструкции, линии ШВК, ШРД и другие вычерчивают на черлоне с помощью координатографа- или вручную по расчетным данным. Контуры деталей, образующих узел на черлоне, расчерчивают на основании эскизов, разрабатываемых ОКБ. Остальные элементы (сечения, виды, узлы, подписи, штампы и т. п.) конструктор выносит на отдельный» лист, оформляемый на кальке в любом масштабе по ЕСКД. Черлоны содержат полную числовую информацию о геометрии каждого сечения агрегата, что позволяет использовать их для воспроизведения всех элементов, конструкций, входящих в данный узел, а также для снятия кальки чертежа машинным способом. Черлоны обеспечивают взаимную увязку элементов конструкции узла в процессе рабочего проектирования изделия и дают возможность отказаться от изготовления основных шаблонов ШКК и конструктивных плазов. Совмещение конструктор-
72-
ских работ с плазовыми существенно сокращает подготовку 'Производства.
Использование черлонов весьма перспективно для автоматизации программирования обработки сложных контурных деталей с применением фотоэлектрических следящих систем. Автоматизация расчета и преобразования геометрических характеристик контуров в цифровую информацию позволяет весьма широко внедрять в самолетостроение оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ).
При обработке деталей на оборудовании с ЧПУ построение поверхностей осуществляется непосредственно при изготовлении самих элементов конструкции, без предварительного изготовления самих элементов конструкции, без предварительного изготовления специальных носителей форм и размеров в виде эталонов, шаблонов, копиров и т. д. Оборудование с ЧПУ является базой для освоения производства самолетов новых типов. Оборудование с ЧПУ внедряется в заготовительно-штамповочное производство для раскроя листов, гибки труб, изготовление форм блоков, шаблонов, обтяжных пуансонов, ложементов и рубильников стапелей.
Элементы оснастки с переменной малкой обрабатываются на трехкоординатных станках с ЧПУ фрезерными головками с изменяемым углом наклона режущих кромок, а объемная оснастка обрабатывается сферическими фрезами по точкам, вдоль прямолинейных образующих поверхности. Исходными данными для расчета программы являются эквидистанты, взятые по центру сферы фрезы. Для симметричных профилей программу составляют только на одну половину контура, а вторую — обрабатывают по той же программе, переключая направление подач по одной из координатных осей на обратное.
Объемная оснастка, ограниченная сложными криволинейными поверхностями, вызывает затруднения в программировании обработки, так как оно весьма трудоемко. Такую оснастку целесообразнее изготовлять на копировально-фрезерных станках, например, ЛР-163.
Эффективным средством снижения трудоемкости подготовки производства является сборка по координатно-фиксирующим отверстиям (КФО). По этому методу агрегаты самолета и их составляющие собирают на базе специальных отверстий, выполняемых в базовых элементах приспособления и в деталях каркаса изделия, в стандартной координатной сетке плаз-кондуктора (50X50; 25X25) или 10X10 мм. Эти отверстия вносят в чертеж изделия и координируют относительно осей самолета в определенной системе, благодаря чему они и получили название координатно-фиксирующих, а сам процесс сборки назван координатным.
Количество КФО выбирается исходя из величины прогиба конструкции от собственного веса и внешних нагрузок, которую
73-
устанавливают в зависимости от величины допуска на нагруженный контур агрегата. КФО в элементах каркаса сверлят и разделывают в заготовительном производстве по контурам универсально-подгоночных приспособлений на базе доведенного контура детали и с учетом фактически полученных размеров и деформаций. В монолитных элементах КФО выполняют при помощи кондукторных устройств и используют в качестве базы на станках ЧПУ. Данная схема технологического процесса обеспечивает выполнение размеров чертежа в пределах 2—3 классов точности. Координатная сборка требует расчленения замкнутых отсеков на открытые сборочные единицы. Это позволяет создавать компактные схемы стапелей с расположением фиксирующих элементов внутри собираемого объекта, что, в свою очередь, облегчает подходы к агрегату, облегчает закладку под- сборок и выемку готового изделия из стапеля.
Координатная сборка предусматривает комплексное использование системы КФО, что обеспечивает единые технологические базы на всех этапах производства, а именно: 1) установочные базы при обработке деталей на станках с ЧПУ; 2) сборочные базы при сборке узлов и панелей; 3) измерительные базы при прокладке коммуникаций и монтаже систем бортового оборудования; 4) стыковочные базы при стыковке крупногабаритных наборок и агрегатов.
Сборка по КФО широко сочетается на отдельных стадиях работы со сборкой по СО, что требует строгого согласования обеих систем. В панелях одинарной кривизны увязка достигается аналитическим путем в процессе расчета разверток обшивки.
В общем случае задача решается отработкой комплекта пла- зово-шаблонной оснастки (ПШО) в специальном координатном стенде. Эта методика увязки исключает необходимость изготовления эталонов поверхности и другой, объемной, оснастки, образованной поверхностями второго порядка.
Изготовление и монтаж фиксаторов КФО на стапелях осуществляется при помощи координатно-расточных станков, плаз- кондукторов и инструментальных стендов без применения плазовых шаблонов. Это существенно повышает точность монтажа, так как изготовление и установка в пространстве крупногабаритных шаблонов связаны со значительными производственными погрешностями.
Для монтажа сборочных приспособлений и макетной оснастки эффективными являются многопозиционные пространственные стенды. Стенд представляет собой инструментальную систему координат, которая состоит из блока поверочных плит, имеющих отверстия с шагом 50Х500'05 мм, и набора сменные кронштейнов с такими же отверстиями, которые служат для отсчета размеров по оси. Пространственные стенды значительна расширяют фронт работ при монтаже оснастки и обеспечивают высокую точность измерений по трем координатным осям.
74-

Для воспроизведения больших размеров в вертикальной пло-скости используются прецизионные оптические визиры. Для на- стройки универсально-переналаживаемых приспособлений в про-цессе сборки по КФО применяют шаговые линейки, фитинг;угольники и другие инструментальные средства координациразмеров. Для контроля положения системы фиксаторов КФ1в стапелях служит оптико-механическая переносная система ко-ординат.
Перспективным направлением совершенствования процессемонтажа стапельной оснастки является внедрение лазерной тех-ники, обеспечивающей возможность центрирования и непосред-ственного измерения длин с высокой точностью.
На рис. 2. 82 показана схема взаимозаменяемости элементеконструкции крыла самолета, отражающая перенос размеровчертежа, являющегося первоисточником информации, на гото-вый агрегат самолета при применении системы МКАУ.
Система МКАУ позволяет на 50% сократить цикл подготов-ки производства и существенно сократить трудоемкость изделия.
2.9. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ОБВОДОВ ФЮЗЕЛЯЖА
Существующие методы математического задания базируютсяна дискретно-точечном задании поверхностей, что затрудняетразработку единого алгоритма поверхности и ведет к большимпотерям рабочего времени при программировании расчета наЭЦВМ.
Перспективным методом математического задания поверхно-сти является математическое выражение, единое для всех ношречных сечений фюзеляжа:
(2.3)
которое описывает семейство линий в принятой системе координат. На рис. 2. 83 показано семейство кривых, описываемых уравнением 2. 3 при различных показателях степени тип.
При m= ∞; n=∞ 1—прямые, образующие прямоугольник со сторонами Y=B, Z=A и Z=A при Y=B: при 1 <.т<∞ : 1<n<∞, 2 — гладкая кривая с касательными Y=В и Z=0 и Z=A при Г=0;
при т= 1; п— 1 3 —уравнение прямой линии в отрезках;
при 0<т<1; 0<n<1; 4 — гладкая кривая с касательными У = 0 при Z—A и Z=0 при Y=B-
при т=0; п—0; 5 — прямые линии Y—B при Z=0 и Z=A при Г=0;
при т — 2 п=2 6 — частный случай уравнения эллипса с полуосями А и B
Используя уравнение (2.3), можно получить математическое задание поперечных сечений фюзеляжа сколь угодно сложной
75-



формы. При задании поверхности фюзеляжа в делом необходимо, чтобы показатели степени тип, параметры А и В зависели от третьей координаты X, за начало отсчета которой принимается носовая точка фюзеляжа (рис. 2. 84).
Параметры А(Х) и В(Х), определяющие обводы фюзеляжа в плановой и боковой проекциях, обычно задаются кривыми вто-
рого порядка


Значения показателей степени т(Х) и п(Х) вычисляются из уравнения двух лучей, рассекающих предварительную эпюру поперечных сечений фюзеляжа в окрестности фиксированных точек, обусловленных требованиями компоновки и конструкции. Предварительная эпюра разрабатывается конструктором-компоновщиком нового изделия и одновременно служит первичным документом для математического задания обводов фюзеляжа (рис. 2. 85).
Как следует из рис. 2. 85, уравнение лучей в системе координат YOZ имеют вид:
Рассмотрим сечение предварительной эпюры по лучу 1 (рис. 2.86). Как видно из эпюры, в общем случае через фиксированные по условиям компоновки эпюры точки с координатами: (Xi); Х2г2(Х2); Х3Г1 (Х3) . .. Х^ (Хг) провести плавную линию нельзя. Поэтому уравнение плавной кривой ri=f(X) задается таким образом, чтобы аналитические значения RiХi были максимально приближены к эпюрным значениям на заданных по условиям компоновки сечениях.
77-









Из уравнения
Рис. 2.85. ПредварительнаяРис. 2. 86. Сечение предваритель-
эпюра сечений фюзеляжаной эпюры по лучу 1
Подставляя эти значения в исходное уравнение (2.3), получим значения коэффициентов
гдеЗначения показателей степеней тип определяются на ЭВМ е помощью методов вычислительной математики.
Глава 3
МАТЕРИАЛЫ И ПОЛУФАБРИКАТЫ,ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИКАРКАСА И ОБШИВКИ САМОЛЕТОВК материалам, применяемым для изготовления деталей каркаса и обшивки самолетов, предъявляются высокие требования конструктивного характера, а именно: высокая прочность, усталостная прочность, жесткость, вибропрочность, термостойкость, коррозионная стойкость, малый удельный вес. Эти конструктивные качества выявляются в процессе механических, статических и других испытаний на специальных стендах.
Одновременно к материалам, применяемым для изготовления деталей самолета, предъявляются и технологические требования: хорошая пластичность для деформируемых материалов, хорошая жидкотекучесть для литейных материалов, а также обрабатываемость резанием и свариваемость материалов.
Технологические свойства определяются технологическими испытаниями в виде проб на пластичность, сплющивание, и развальцовку, жидкотекучесть, свариваемость, обрабатываемость резанием и другие виды формообразования и сборки. Технологические свойства материалов определяют успешное получение самолетных деталей сложной формы, определяемой аэродинамическими обводами. Номенклатура технологических испытания устанавливается отделом главного технолога завода.
Так как улучшение конструктивных свойств материалов неизбежно ухудшает их технологические свойства, применяют специальные приемы формообразования в виде штамповки с предварительным нагревом, штамповки с применением высоких скоростей, давлений и энергий. Это создает возможность изготовления деталей из высокопрочных и термостойких материалов, сохраняющих конструктивные свойства в условиях аэродинамического нагрева.
В самолетах применяются разнообразные металлические материалы и металлоиды. Учащиеся техникумов изучают их в курсе «Авиационные материалы». Выбор материалов по конструктивным свойствам для самолетных деталей определяется в основном удельной прочностью, под которой понимается отношение предела прочности к удельному весу. Сравнение материалов по данному показателю выявляет оптимальный материал, решающий проблему скорости, высотности и дальности полета самолета.
78-
Для современных, -самолетов хорошо зарекомендовали себя легкие и относительно прочные материалы: алюминиевые, магниевые, титановые, никелевые сплавы, а также специальные стали, армированные пластики и керамика.
Материалы поставляются на самолетостроительные заводы в виде полуфабрикатов: листов, профилей, труб, прутков, литейных чушек и композиционных материалов в виде порошков пластмасс, керамики и металлокерамики.
Обшивочные детали и детали каркаса агрегатов планера для самолетов, летающих на скоростях полета, отвечающих аэродинамическому нагреву — не выше 200—250° С, изготовляются из алюминиевых сплавов Д16, АМц, АМгб, В95, ВАД-23, BAJ1-5, АБМ-1, АБМ-2, АК4-1.
Для скоростей полета самолетов до М=2 хорошо зарекомендовали себя алюминиевые сплавы, спекаемые из порошков, имеющих в составе окись алюминия А1203 до 6—9%.
Сплавы САП-1, САП-2, САП-3 поставляются в листах и прессованных полуфабрикатах и применяются для деталей и узлов, работающих длительно при повышенных температурах. Эти сплавы деформируются ограниченно и предусматриваются для деталей, заготовки которых не подвергаются большим деформациям.
Магниевые сплавы МА1Ч-МА8, МЛ5, МЛ7, МЛ9, МЛ 10, МЛ-11 и др. широко применяются в самолетостроении благодаря малой плотности и сравнительно высокой прочности.
Введение в магниевые сплавы специальных легирующих добавок делает их пригодными для самолетных деталей, работающих при температурах 200—250° С и кратковременно при температуре до 350° С. Недостатком магниевых сплавов является пониженная коррозионная стойкость и необходимость предварительного подогрева до температуры 240—270° С перед пластическим деформированием формообразования деталей.
У скоростных самолетов детали, подвергающиеся нагреву, изготовляются из титана и титановых сплавов ВТ1, ВТЗ-1, ВТ6-С, ВТ8, ВТ9, ВТ10, ВТ14, ВТ 15, ВТ16, ОТ4, ОТ4-1 и др.
Титановые сплавы применяются для изготовления каркасных и обшивочных деталей самолетов при скорости полета, отвечающей аэродинамическому нагреву до температуры 500° С.
Легирование сплавов титана алюминием, хромом, молибденом, марганцем и железом повышает их прочность и сообщает высокую свариваемость. Детали из титановых сплавов изготовляются штамповкой с предварительным подогревом до температуры 350—500° С, а иногда и до 700° С. При технологическом нагреве выше 400° С в обычных условиях эти сплавы теряют пластичность и ударную вязкость. Это вызывает необходимость нх нагрева в вакууме или в среде нейтральных газов перед формообразованием детали. При формообразовании деталей из ли-
80-
стовых титановых сплавов холодной штамповкой применяются высокие энергии и скорости, например, взрыв.
Высокопрочные легированные стали применяются для нагруженных силовых деталей самолетов. Хорошо зарекомендовали себя стали 25ХМА, ЗОХМА, 25ХГСА, ЗОХГСА, ЗОХГСНА и многие другие. Эти стали поставляются в листах, полосах и прутках. Детали и заготовки из этих сталей изготовляют обработкой резанием, горячей и холодной штамповкой.
Жаропрочные стали аустенитного класса 1Х18Н9Т, ЭИ654, 1Х18Н10Т, Х18Н9Т и другие, подобные им, обладают антикоррозионными свойствами и применяются для трубопроводов и деталей, работающих в условиях агрессивных сред.
Для самолетов, летающих с гиперзвуковыми скоростями полета, аэродинамический нагрев деталей превышает 700° С. Для изготовления деталей, работающих в таких условиях, применяются специальные стали переходного аустенитно-мартенситного класса типа СН и ВНС.
Стали СН-2 (Х15Н910), СНЗ, СН4, ВНС2, ВНС5 и другие подобные в результате сложной термической обработки получают прочность <хв=150 кг/мм2. Термообработка этих сталей заключается в нормализации при температуре 975—1050° С, обработке холодом при температуре минус 70° С и отпуске при температуре 400—450° С. Эти стали поставляются в виде листов, профилей и труб.
Для деталей из листовых аустенитно-мартенситных сталей формообразование производится с использованием высоких скоростей и энергий или с предварительным подогревом заготовок.
Для изготовления трехслойных самолетных конструкций с заполнителями в виде сот и пенопластов для рулей, элеронов, закрылков, панелей и отсеков крыла, стабилизатора, фюзеляжа, перегородок, полов, деталей остекления, радиопрозрачных обтекателей локационных антенн, термоизоляции, декоративной отделки широко применяются пластмассы.
Дальнейшим развитием применения пластмасс явилось применение в самолетостроении армированных пластмасс, для армирования которых используются разнообразные органические, металлические, асбестовые, стеклянные, кварцевые, угольные, кремнеземные, керамические и другие материалы. Они используются для конструкций, испытывающих высокие температурные нагрузки.
Для сложных по форме крупногабаритных конструкций при выклейке используют клеи на основе полиэфирных, эпоксидных и других смол. Армированный пластик анизотропен, поэтому необходимо выбирать оптимальное направление укладки армирующего материала по отношению к нагрузке, действующей на конструкцию.
При дальнейшем возрастании скорости полета самолета и аэродинамического нагрева деталей перспективным является
81-
применение керамичееких материалов. Они могут длительное время работать в окислительной среде воздуха при температуре выше 1000° С. При такой температуре применяют чистые окислы алюминия, циркония, бериллия, магния, гафния, титана и тория. Окислы А203, BeO, Zr02, Ti02 могут работать длительное время в интервале температур 1700—2600° С. Для аналогичных условий работы перспективны и бескислородные соединения металлов: карбиды, бориды, нитриды и некоторые другие.
В самолетостроении наметились два направления применения керамических материалов:
непосредственное изготовление деталей из керамики соответствующей удельной прочности и жаростойкости, для чего перспективны окислы, перерабатываемые методами керамической технологии;
для защиты от окисления и термохимических процессов тугоплавких металлов деталей путем нанесения на их поверхность покрытия на основе окисной керамики, для чего применяются разнообразные технологические процессы.
Глава 4
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОКИ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ИЗ ЛИСТА4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Плоские детали и заготовки из листа по количеству и номенклатуре составляют многочисленную группу продукции заготовительных цехов самолетостроительных заводов. Основную массу этих деталей целесообразно получать в раскройных цехах или на отделениях раскроя на высокопроизводительном механизированном и автоматизированном оборудовании. При централизованном раскрое такое оборудование хорошо загружено и затраты на его приобретение и амортизацию быстро окупаются. Особенно благоприятные условия для рационального использования такого оборудования создаются при общезаводском централизованном раскрое.
Однако при свойственном самолетостроению мелкосерийном и опытном производстве, организация централизованного общезаводского раскроя практически трудно осуществима. Поэтому оборудование для листового раскроя обычно размещается в ряде цехов и часто загружено неполностью, из-за чего во многих случаях применение хотя и невысокопроизводительного, но и недорогого неавтоматизированного оборудования оказывается экономически целесообразным. Применение неавтоматизированного, простого оборудования и оснастки оправдывается и тем, что при опытных работах, при изготовлении единичных заказов и головных серий затраты на переналадку сложного, высокопроизводительного оборудования оказываются неэкономичными.
Мелкие доводочные работы по доработке деталей из листа обычно выполняются непосредственно на участках узловой и агрегатной сборки. Для этих работ применяется малогабаритное вспомогательное оборудование — немеханизированные настольные ножницы, вибрационные пневматические и электрические ручные ножницы и т. д.
4.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИЗНАКУ
По технологическим признакам плоские детали и заготовки из листа образуют три группы:
1) Детали с прямолинейными очертаниями. К этой группе относятся крупногабаритные детали при любом масштабе про-
83-

изводства и детали средних и небольших габаритов при небольших масштабах производства.
Детали с криволинейными очертаниями, изготавливаемые на радиальных и специализированных вертикально-фрезерных станках для листового раскроя, на роликовых и вибрационных ножницах. К этой группе относятся крупногабаритные детали с криволинейными очертаниями, получаемые, в основном, на радиально-фрезерных станках, и малогабаритные детали с криволинейными очертаниями, получаемые, в основном, на вертикально-фрезерных станках. Как вспомогательное оборудование при раскрое второй группы применяются роликовые и, реже, вибрационные ножницы. При достаточно больших партиях деталей (свыше 25—50 шт.) целесообразно применять упрощенные листовые (пинцетные) штампы.
Малогабаритные детали как с прямолинейными, так и с криволинейными очертаниями при больших масштабах их изготовления. Эта группа получается вырубкой в штампах.
4.3. СИСТЕМЫ РАСКРОЯ
Выбор способа раскроя зависит от технологической группы детали, ее материала, толщины, располагаемого оборудования, масштабов производства, требований к точности размеров и пр. Для самолетостроения характерна высокая стоимость материалов, что также влияет на выбор способа раскроя. При изготовлении мелких деталей из листа эта стоимость составляет, в среднем, 70—80% от стоимости детали. Для крупногабаритных деталей обшивки самолета этот процент еще выше. Поэтому при выборе способа раскроя основным критерием качества техпроцесса является коэффициент η использования материала, равный отношению суммы ∑ весов Gд деталей, полученных из листа-заготовки, к весу G3 листа-заготовки
При вырубке в штампах наиболее экономичное использование заготовки определяется сопоставлением вариантов расположения деталей в полосе и полос в листе. При раскрое на ножницах и фрезерных станках наиболее экономичное использование материала возможно при организации общезаводского или общецехового централизованного раскроя. В этом случае все детали машины, вырезаемые из листа, группируются по маркам материала, толщине листа и количеству деталей, идущих на одну машину. Затем составляются карты группового раскроя.
Карта раскроя представляет собой выполненный в масштабе чертеж листа-заготовки с расположенными в нем контурами вырезаемых из этого листа деталей и перемычек между ними. В том случае, когда раскрой проектируется на фрезерных стан-
84-
ках, перемычки должны учитывать диаметр фрезы; при прямолинейном раскрое на гильотинных ножницах перемычек может- не быть вообще (безотходный раскрой).
Карта включает комплектный набор деталей (с учетом запасных частей) на один, два и т. д. самолета. На карте компонуются детали только для раскроя на определенном виде оборудования. На ней же указывается количество и размеры отходов. После утверждения карта раскроя превращается & документ, по которому определяется расход материала на одну машину, коэффициент η использования материала и расчерчивается (ШГР) шаблон группового раскроя (см. гл. 2). Различают раскрой групповой и индивидуальный.
При групповом раскрое карта раскроя и ШГР компонуются, из деталей различных конфигураций, подбираемых по соображениям наилучшего заполнения стандартного листа-заготовки. При индивидуальном раскрое на карте раскроя и на ШГР размещаются детали только одного наименования. При групповом раскрое по ШГР коэффициент использования материала можно- довести до η= 88—92%. При нецентрализованном раскрое, без.- разработки карт раскроя, коэффициент использования материала ηпадает до 60%.
4.4. РАСКРОЙ ДЕТАЛЕЙ ПЕРВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
При небольшой толщине листа и невысоких требованиях к точности раскроя детали этой группы получаются на гильотинных ножницах. При большой толщине листа и высоких требованиях к точности (например, при изготовлении толстостенных несущих обшивок самолета и монолитных панелей) дефекты,, получаемые при резке на гильотинных ножницах (утяжка листа, смятие, заусенцы и пр.), по техусловиям недопустимы и операций раскроя выполняется на специальных фрезерных обрезных листовых станках типа ФОЛ-2.
Раскрой на ножницахПроцесс резания на ножницах. В начале соприкосновения ножей с разрезаемым листом (рис. 4.1, а) их проникновение в-- толщу листа происходит за счет упругих деформаций всего сечения и смятия участков, непосредственно соприкасающихся с режущими гранями ножей (на кромке детали участок смятия имеет вид блестящей узкой полосы).
Вследствие зазора г между режущими кромками ножей и вследствие того, что равнодействующие усилия резания приложены на некотором расстоянии С от режущих кромок (рис. 4.1,6) в плоскости резания возникает момент М=Р1а. Под влиянием этого момента заготовка стремится повернуться. Для предупреждения этого гильотинные ножницы снабжаются при-
85-





жимом, создающим противоположно направленный момент Qb. Когда напряжение в сечении достигает предела текучести металла заготовки, начинается пластическое течение. При проник-
Рис. 4. 1. Схема отделения металла при резке на ножницах:
а—начало процесса; б—момент отделения детали
новении режущих кромок ножей на глубину (0,2—0,5) s напряжение увеличивается до значения сопротивления срезу и происходит разрушение материала, начинающееся с появления наклонных трещин у кромок ножей. Увеличиваясь, трещины сходятся, завершая разделение листа по плоскости резания.
Разрушение металла происходит не только под действием усилий сдвига, но и под действием изгибающего момента, по-
Рис. 4. 2. Геометрия режущих кромок ножей: а—углы резания; б—отрезка параллельными ножами; в—отрезка наклонным ножом
этому при определении усилия резания пользуются не коэффициентом т сопротивления сдвигу, а экспериментально определяемым коэффициентом оср сопротивления срезу на ножницах.
При резании на ножницах с параллельными ножами (рис. 4.2, б) усилие резания определится по формуле: Р=
<86




= l,3/lcrCp, где I — длина реза, мм; s — толщина листа, мм; σср — сопротивление срезу, кг/мм2 (берется по таблицам); 1,3 — коэффициент, учитывающий отклонения по толщине листа, механическим качествам материала заготовки, притупление ножей и т. д.
При параллельных ножах вся работа А резания происходит на очень небольшом пути, равном толщине листа. Усилие
получается очень большим и действует, как мгновенно
приложенная нагрузка. Резание происходит с ударом, быстроизнашивающим машину. Поэтому параллельно ножи устанавли-ваются редко, главным образом, при отрезке точных по ширинеполос-заготовок под вырубную штамповку из тонких листов.Обычно верхний нож устанавливается под углом φ (рис. 4. 2, в)и усилие резания в каждый момент определяется площадью
треугольника с высотой s и основанием
Усилие резания при наклонных ножах значительно меньше усилия резания того же листа при параллельной установке ножей. Однако под влиянием момента М—Р1а и горизонтальной составляющей Р2 (см. рис. 4.1,6) заготовка, отрезанным участком опирающаяся на переднюю кромку верхнего ножа, а на неотрезанном участке фиксированная только прижимом, k процессе резания несколько сдвигается, получает утяжку и линия реза получается не прямой, а саблевидной в плане и изогнутой. Поэтому при резке листов малой толщины, когда перегрузки механизма ножниц можно не бояться, а также при резке материалов, имеющих небольшую прочность (текстолита, гетинакса, картона, фибры и т. д.) ножи устанавливаются параллельно. Как видно из формулы, чем больше угол φнаклона верхнего ножа, тем меньше усилие, нагружающее ножницы, при тех же толщине и материале разрезаемого листа. Однако практически при большой длине ножей (более 3 м) величина угла ср ограничивается значением 3—3,5°. При больших значениях ср величина хода верхнего ножа и высота ножниц получаются очень большими, а отрезаемый участок листа сильно изогнутым. Опасность выскальзывания листа из под ножа возникает при угле
Процесс отделения металла при резании на ножницах имеет много общего с процессом резания на строгальных станках и геометрия режущих кромок должна быть аналогичной (см. рис. 4. 2, а). Для уменьшения усилия резания и трения о плоскость среза на ножах предусматривается задний угол а, а для уменьшения изгибающего момента — передний угол у. Величина угла а составляет 1,5—3°, а угла 7 не превышает 10°. Для
87-


того, чтобы под действием горизонтальной составляющей верхний нож не находил на нижний, между ножами в плоскости их движения оставляют зазор г. Величина этого зазора берется по таблицам и составляет, в зависимости от толщины и механических свойств материала разрезаемого листа, 0,02—0,9 мм. Часто из соображений удешевления изготовления и переточки ножей они делаются прямоугольными, без углов а и у. Изготавливаются ножи для гильотинных ножниц из углеродистой стали марок
Рис. 4. 3. Гильотинные ножницы:
а—общий вид; б—схематичный поперечный разрез; i—станина; 2—стол; 3—ползун;
4—прижим; 5—привод; 6—упоры; 7—механизм включения; 8—опорная плита; 9—ниж-ний нож; 10—верхний нож; И—рама; 12—буфер
У8А или У10А с термической обработкой до HRC 56—58, реже—из сталей Х12М, Х12ТФ, 5ХВ2С, 6ХС с термической обработкой до HRC 58—62.
Устройство и работа гильотинных ножниц. На рис. 4.3, а дан общий вид гильотинных ножниц, а на рис. 4. 3, б их поперечный схематический разрез. Жесткая, воспринимающая ударные нагрузки резания, литая чугунная или сваренная из толстых стальных плит станина 1 служит основой, на которой смонтированы все остальные узлы и механизмы. Для жесткости конструкции станина выполняется в виде узла таврового сечения. Массивная опорная плита 8 обеспечивает конструкции большую жесткость в направлении усилия резания. Задний упор 6, расположенный по всей длине ножей, устанавливается в процессе наладки ножниц вращением маховичка.
Чугунный стол 2, снабженный продольными Т-образными пазами, служит опорой для разрезаемых листов. В Т-образных пазах фиксируются болты для крепления боковых и передних
88-
упоров. Заготовка фиксируется на столе прижимами 4, расположенными вдоль линии реза. Прижимы автоматически опускаются на разрезаемый лист в начале рабочего хода ползуна. На ножницах старых типов они фиксируют лист усилием пружин. Более надежное прижатие дают гидравлические прижимы, устанавливаемые на современных моделях гильотинных ножниц. Гидравлические прижимы наиболее полно отвечают требованиям процесса. Они равномерно прижимают лист при любых отклонениях его толщины по длине реза и не пружинят, что уменьшает утяжку листа в процессе резания. Нижний нож 9 крепится горизонтально на торце стола, верхний 10 закрепляется наклонно к нижнему, на ползуне 3. Угол φ наклона верхнего ножа регулируется от 0° до предельного значения (обычно не более 3,5°).
Для уменьшения инерционных нагрузок вес движущихся частей уравновешен буферами 12. Электропривод 5 включает: электродвигатель, редуктор и эксцентриковый или кривошипный механизм, преобразующий вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение ползуна. Механизм включения хода 7, состоящий из педали и сцепной муфты, может -быть переключен при настройке как на одиночные ходы, так и на непрерывную работу. При включении на одиночные ходы для повторения хода необходимо нажать ножную педаль, после чего, независимо от продолжительности нажатия, ползун сделает только один ход. При включении на непрерывную работу ползун непрерывно повторяет хода в течение всего времени, пока нажата педаль.
Технология раскроя на гильотинных ножницах. В паспортах и таблицах технических данных ножниц дана максимальная толщина разрезаемого листа для стали σ=50 кг/мм2. Если σ разрезаемого материала больше или меньше этой величины, то необходимо произвести пересчет максимально допускаемой толщины листа. Для этого удобно пользоваться графиками. Точность резки на гильотинных ножницах зависит от точности установки упоров, прижима заготовки, толщины листа, ширины отрезаемой полосы, состояния режущих кромок и степени износа машины. При работе в нормальных условиях допуск на ширину полосы при длине до 2000 мм составляет при толщине листа до 10 мм и ширине отрезаемой полосы до 500 мм от 0,25— 3 мм. При оптимальных условиях эти отклонения уменьшаются на 40—50%.
Чистота поверхности реза при раскрое на гильотинных ножницах соответствует V 2— V 4 по ГОСТ 2789—73. При разрезке листа на полосы и прямоугольные детали обычно пользуются задними упорами 4 (рис. 4. 4, а). Если деталь имеет форму трапеции или треугольника, пользуются сочетанием боковых и задних упоров (см. рис. 4.4, б). Боковые и передние упоры представляют собой линейки 1, закрепляемые болтами 2 в Т-образ-
89-




ных пазах стола 3 или на кронштейнах 5 стола. Расстановка упора осуществляется по шаблонам (ШРД, ШЗ, ШК и др.).
Особенности резки титановых сплавов. Листовой раскрой титановых сплавов выполняется обычными способами с использованием стандартного оборудования. При раскрое толстых листов из высоколегированных титановых сплавов кромка детали
Рис. 4. 4. Схема настройки ножниц:
а—отрезка по заднему упору; б—отрезка по заднему и боковым упорам; а—отрезка по переднему упору; г—установка для получения наклонного «-.реза; /—линейка; 2—болт; 3—стол; 4—задний упор; 5—кронштейн; 6—подкладка
может выкрашиваться и образуются мелкие трещины, параллельные поверхности листа. Этот дефект предупреждается подогревом заготовки, уменьшением зазора между ножами и применением ножниц с острыми, непритупленными режущими кромками. Подогрев заготовки в зоне резания дается полосой с шириной »60 мм. Температура нагрева — до 700° С. Нагрев может быть выполнен специальными лампами, помещаемыми в желобчатый экран из нержавеющей стали с полированной рабочей поверхностью. Кромки деталей после отрезки зачищаются. В тех случаях, когда объем работ на участке невелик (например, доработка деталей из листа на участках сборки) и установка гильотинных ножниц экономически нецелесообразна, применяются настольные гильотинные ножницы с рычажным
90-
приводом, ручные рычажные ножницы с пневмоприводом, ручные пневматические вибрационные ножницы или ручные роликовые ножницы с пневмоприводом.
Раскрой деталей с прямолинейными
контурами на фрезерных станках.
Листовая резка на фрезерных станках характерна для деталей с криволинейными контурами. Она менее производительна, чем на гильотинных ножницах, и для получения деталей с прямолинейными очертаниями используется только в том случае, когда гильотинные ножницы неприменимы. Таким случаем является, в частности, разрезка крупногабаритных (до 7 м длиной) листов-деталей обшивки самолета, имеющих большую толщину. При большой длине реза и большой толщине листа линия реза при резке на гильотинных ножницах получает, вследствие утяжки, саблевидное искривление, устранение которого требует больших доводочных работ. В этих случаях операция выполняется на специализированных станках. На них же сфрезеровываются фаски, облегчающие окончательную пригонку листов обшивок при сборке. Примером конструкции фрезер- но-обрезного листового станка может служить модель ФОЛ-2 (рис. 4.5). Станок позволяет разрезать и обрезать по контуру листы длиной, до 7 м, шириной до 3 м и толщиной до 12 мм. Станина 1, две стойки 2 и траверса 3 образуют жесткую раму станка. На траверсе 3 закреплены 28 прижимных пневмоци-линдров 8, предназначенных для прижатия разрезаемого листа к столу 7 станка и составляющих одно конструктивно целое со станком. На штоках цилиндров 5 с помощью специальных муфт крепятся прижимы 9, заканчивающиеся коромыслами, распределяющими усилие, развиваемое цилиндром (350 кгс при давлении воздуха в сети 4 кгс/см2) на две точки.
Таким образом, заготовка может быть зажата в 56 точках с общим усилием 9800 кгс. Прижимы могут быть включены как по одному, так и группами, по 2 или 3 прижима. Вдоль стола 7, по его направляющим 4, перемещаются, с помощью ходового винта 6, два суппорта: горизонтально-фрезерный 5 и вертикально-фрезерный 10.
Вертикально-фрезерный несет пальцевидную фрезу с вертикально расположенной осью и предназначен для вырезания в деталях окон и обработки торцов, перпендикулярных направляющим станка. Горизонтально-фрезерный суппорт 5 имеет горизонтально расположенный шпиндель, на котором крепятся торцовые или дисковые фрезы, и предназначен для обрезки продольных торцов листов и снятия фасок. Как шпиндель горизонтально-фрезерной головки, так и шпиндель вертикально- фрезерной головки дают 3000 об/мин. Горизонтально-фрезерный суппорт имеет 9 рабочих ступеней продольной подачи — от 1000
91-

до 144 мм/мин и ускоренную холостую подачу 2250 мм/мин. Вертикально-фрезерная головка имеет 4 подачи — от 750 мм/мин до 240 мм/мин.
Настройка подач вертикальной и горизонтальной головок осуществляется с помощью парно-сменных шестерен. На станке можно выполнять: 1) обрезку плоских прямоугольных листов по контуру; 2) обрезку деталей из листа, изогнутых под большим радиусом (со стрелой прогиба не более 350 мм); 3) вырезку прямоугольных окон в плоских листах и изогнутых листах (со стрелой прогиба не более 350 мм); 4) фрезерование фасок на прямолинейных участках листов, параллельных или перпендикулярных направляющим станка; 5) фрезерование полок прямых профилей (по высоте и толщине).
4.5. РАСКРОЙ ДЕТАЛЕЙ ВТОРОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
Обзор методов раскрояКрупногабаритные детали и заготовки из листов легких сплавов с криволинейными очертаниями в самолетостроении получаются, в основном, фрезерованием. При опытном и мелкосерийном производствах этим же способом получаются и детали с небольшими габаритами. Дуралюмин обрабатывается на фрезерных станках с большими скоростями и подачами. Так, листы из дуралюмина Д16 режутся со скоростью и=450 м/мин с подачей фрезы до 1,8 м/мин. Такие высокие скорости и подачи делают экономически выгодным раскрой листов из алюминиевых сплавов методом вырезки по контуру пальцевой фрезой.
Существует целый ряд моделей специализированных фрезерных станков для листового раскроя. Они имеют обычно всего одну или, реже, две высокие скорости вращения шпинделя, рассчитанные на резание легких сплавов, ручную подачу инструмента или заготовки и большой вылет хобота, несущего шпиндель, что необходимо для раскроя крупногабаритных листов.
Криволинейный раскрой второй технологической группы может также выполняться на роликовых и вибрационных ножницах. При этом производительность и точность меньше, чем при раскрое фрезерованием, но можно раскраивать листы из стали и титана.
Раскрой фрезерованиемСущность процесса заключается в том, что по наложенному сверху или подложенному снизу шаблону 1 (рис. 4. 6) из пакета 2, состоящего из нескольких листов-заготовок, пальцевой фрезой 3 вырезается одновременно несколько деталей. При этом способе отпадает операция разметки. Производительность значительно повышается вследствие одновременной вырезки целого
93-

пакета деталей. Точность раскроя зависит, в основном, от точ-ности применяемого шаблона, а не от квалификации исполни-теля.
Следует отметить, что линии, по которым очерчены контурыкриволинейных деталей самолета, в большинстве своем имеютсложное математическое выражение, \и копирование по шабло-нам — наилучший метод их точного воспроизведения на стан-
Рис. 4. 6. Схема раскроя листа на специализированном вертикально-фрезерном станке с нижним расположением шпинделя:
/—шаблон. 2—пакет заготовок; 3—фреза; 4—копировальный палец;
5—штифт; 6—втулка; 7—заклепка; 8—подкладка; 9—струбцина
ках. Неизбежные потери металла в стружку, определяемые, в основном, диаметром фрезы — недостаток раскроя фрезерованием. В зависимости от размеров деталей и объема производства операция выполняется на вертикально- и радиально-фрезерных станках или на копировально-фрезерных полуавтоматах.
На вертикально-фрезерных станках вырезаются детали небольших габаритов при небольшом коэффициенте повторяемости в самолете и при объеме работ, соответствующем серийному и опытному производству. Заготовками служат карточки, нарезанные из листа на гильотинных ножницах, или отходы, получаемые при вырезании крупногабаритных деталей. Фрезерование можно осуществлять как по всему контуру, так и по отдельным криволинейным участкам (в этом случае детали сначала
94-
вырезаются по прямолинейным контурам на гильотинных ножницах).
На вертикально-фрезерных станках выполняется также чистовая обработка деталей после вырезки их резиной на гидропрессах, обрезка углов и фасонных вырезов в полках профилей, обрезка припусков на отштампованных из листа деталях и т. д. Подача в процессе резания осуществляется ручным перемещением по плоскости стола пакета заготовок 2, прижатого к нему шаблона 1 и сжимающей их струбцины 9. Станки выпускаются двух типов: с верхним расположением шпинделя и с нижним расположением шпинделя.
При нижнем расположении шпинделя он находится под столом станка. Над плоскостью стола выступает лишь закрепленная на шпинделе фреза. По такой схеме работает станок ДФ-98. Шаблон устанавливается над пакетом заготовок и прижимается к копировальному пальцу, закрепляемому на кронштейне стола. Если диаметр пальца равен диаметру фрезы, то раскрой выполняется по шаблонам ШЗ, ШРД или ШК. Если диаметр пальца отличен от диаметра фрезы, то пользуются шаблонами фрезерования ШФ, которые по наружному контуру отличаются от соответствующих ШЗ и ШРД на разницу между радиусами пальца и фрезы.
При раскрое на вертикально-фрезерных станках с верхним расположением шпинделя шаблон 1 кладется под пакет 2 заготовок и обводится при раскрое по копировальному пальцу, закрепленному соосно с фрезой в столе станка. По такой схеме работает станок ДФ-97. Вертикально-фрезерные станки целесообразно использовать в том случае, если пакет деталей имеет небольшой вес и для его перемещения по столу в процессе фрезерования требуется небольшое усилие. При больших размерах деталей вести фрезерование с подачей путем передвижения пакета заготовок трудно. В этих случаях вместо вертикально-фрезерных станков применяются радиально-фрезерные, на которых движется не пакет заготовок, а фреза.
Раскрой на радиально-фрезерных станках. Специализированные радиально-фрезерные станки для листового раскроя алюминиевых сплавов одновременно используются для сверления а раскраиваемых деталях технологических отверстий (НО, 110, БО, СО, ШО), каковую операцию удобно совмещать с раскроем. Для этого на станках делается два хобота: фрезерный, несущий на себе фрезерную головку, и сверлильный, со сверлильной головкой.
В качестве примера конструкции рассмотрим станок ОС-б (рис. 4.7). Станок состоит из тумбы на которой укреплена стойка 6, несущая два трехшарнирных хобота — фрезерный 5 и сверлильный 7. Фрезерная головка 3 перемещается по вертикальным направляющим хобота с помощью пневматического цилиндра 4. Управление подачей воздуха в цилиндр осущест-
95-

вляется с помощью крана 2, вынесенного в зону рабочего места. Сверлильная головка 9 направляется по отверстию шаблона и опускается с помощью рукоятки 10. При этом кондукторная планка 11 прижимается пружиной к пакету деталей. Вес головки уравновешивается, с некоторым избытком, пружиной 8, поднимающей и удерживающей головку в нерабочем состоянии вверху.
Рис. 4.7. Радиальный сверлильно-фрезерный станок ОС-6:
1—тумба; 2—кран; 3—фрезерная головка; 4—пневматический цилиндр; 5—фрезерный хобот; в—стойка; 7—сверлильный хобот; 8—пружина; 9—сверлильная головка; 10—рукоятка; кондукторная планка
Радиальные фрезерно-сверлильные станки для листового раскроя наиболее полно используются при групповом раскрое (рис. 4. 8) из стандартных листов по шаблонам группового раскроя (ШГР). На пакет 3 листов, общей толщиной 8—12 мм (эта толщина для различных материалов различна и ограничивается физическими возможностями фрезеровщика, подающего фрезу 6 усилием рук), накладывается шаблон 5 группового раскроя, по которому сверлятся технологические отверстия. Шаблон при этом скрепляется с пакетом 3 и столешницей 1 станка струбцинами 10. Затем шаблон группового раскроя снимается и вместо него укладываются шаблоны ШРД, ШЗ или ШФ, ориентируемые по технологическим отверстиям и скрепляемые с пакетом также струбцинами.
Для того чтобы поверхность среза была чистой, листы должны фиксироваться в непосредственной близости от работающей фрезы. При зажатии по краю пакета это не представляет особых затруднений и осуществляется постепенной перестановкой струбцин вслед за движущейся головкой. При движении фрезы по внутренним участкам пакета пользование струбцинами не всегда возможно. В этих случаях шаблон вместе с пакетом листов крепят шурупами, ввинчиваемыми в столешницу 1 через отверстия в шаблоне и пакете листов-заготовок. Если в вырезаемых деталях (например, в днищах баков) отверстия сверлить нельзя, то фиксация осуществляется через отверстия
96-


в специально оставляемых ушках, которые после обрезаются на ножницах. При фрезеровании по шаблону ШРД или ШЗ диаметр направляющего пояса фрезы или направляющей втулки 7 должен быть одинаковым с диаметром режущей части фрезы 6. При фрезеровании по шаблону ШФ толщина направляющей втулки должна соответствовать разнице между контурами детали и шаблона.
Рис. 4. 8. Раскрой на станке ОС-6:
а—схема установки для раскроя; б—устройство быстродействующей
струбцины;
1—столешница; 2—рейка; 3—пакет заготовок; 4—рукоятка; 5—шаблон; 6— фреза; 7—втулка; 8—кронштейн; 9—фрезерная головка; 10—струбцина; 11— звездочка; 12—винт; 13—втулка; 14—защелка; 15—пружина
При применении быстродействующей струбцины 10 для закрепления пакета на столе требуется всего один-два оборота звездочки 11. Холостой ход зажимного винта 12 (т. е. подвод и отвод) осуществляется простым перемещением винта вместе с втулкой 13 в отверстии корпуса. При этом втулка фиксируется защелкой 14, зуб которой под действием пружины 15 сцепляется с храповыми зубьями втулки, после чего остается лишь поворотом звездочки окончательно затянуть винт.
Основной недостаток радиально-фрезерных станков для листового раскроя — необходимость ручной подачи фрезы. Руки фрезеровщика в процессе раскроя нагружены динамическими
97

усилиями подачи. Сочетание этих усилий с вибрациями, /возникающими при резании, крайне неблагоприятно для нервно-мы- шечной системы. Этого недостатка не имеет радиальный фрезер- но-копировальный станок с гидравлическим усилителем РФК-1 (рис. 4. 9).
На РФК-1 раскрой ведется также по копиру, уложенному поверх пакета заготовок, но усилие подачи фрезы создается не руками рабочего, а совместным действием двух гидроцилиндров 1.
Рис. 4.9. Станок РФК4:
/—гидравлический цилиндр; 2—рукоятка
Усилие направлено в сторону перемещения рукоятки 2, управляющей подачей гидросмеси в рабочие цилиндры 1. Для осуществления процесса требуются лишь незначительные усилия, прилагаемые к рукоятке 2, необходимые для переключения золотников гидропривода.
Автоматизация листового раскроя фрезерованием усложняется двумя особенностями листового раскроя: 1) фреза должна перемещаться по всегда различным и крайне сложным кривым, характерным для очертаний самолетных деталей; 2) из-за небольшой жесткости листа зажатие заготовки должно всегда быть вблизи работающего инструмента, причем по характеру раскраиваемого материала использование электромагнитных полей исключается.
При существующей автоматизации применяются гидравлические или электрические следящие системы копирования контура шаблона движением фрезы. В качестве примера полуавтоматического раскроя фрезерованием можно привести работу на фрезерно-копировальном полуавтомате КСФ-1М, снабженном электрическим следящим устройством (рис. 4.10). На столе 8
98-

копиров станка устанавливается групповой набор копиров (ГНК) 6 (аналогичный ШГР) с габаритами стандартного листа и с просветами в между копирами 7, обеспечивающими проход фрезы. На рабочем столе 4 станка укладывается пакет 5 листов-заготовок общей толщиной 10—14 мм. Фрезерная каретка 2 станка имеет две головки: копировальную 9 и фрезерную 1. При включении автоматической подачи два щупа копировальной головки 9 («палец» и «разведчик»), воспринимающие кривизну копиров, обходят копир 7 по контуру. С помощью электрической следящей системы, состоящей из потенциометрического датчика угловых перемещений, электромашинных усилителей и электродвигателей продольной и поперечной подач, преобразуют кривизну копира в подачу фрезерной головки 1 (жестко закрепленной вместе с головкой 9 на каретке 2). При этом фреза головки 1, повторяя движение копировального пальца, вырезает из пакета 5 заготовок пакет деталей S соответственно контуру копира 7 с точностью ±0,2 мм. Аналогично работают полуавтоматы ;с гидравлической следящей системой.
Криволинейный раскрой на вибрационных и
дисковых (роликовых) ножницах.
Раскрой на ножницах деталей с криволинейными контурами менее производителен, чем на фрезерных станках, и дает меньшую точность. Ножницы применяются для криволинейного раскроя, главным образом, как вспомогательное оборудование, при выполнении единичных заказов, опытных машин, для обрезки припусков после штамповки, для доработки деталей на участках сборки и для раскроя листов из стали и титана.
При раскрое фрезерованием одновременно вырезается целый пакет деталей, разметки не требуется (операция ведется по накладному шаблону) и точность размеров определяется точностью этого шаблона, а при раскрое на ножницах вырезается только одна деталь, требуется операция разметки, которая для криволинейных контуров требует времени, часто большего, чем собственно раскрой, а точность резки по риске зависит от внимательности исполнителя и его квалификации. Максимально достижимая точность при криволинейном раскрое на ножницах 7—9 кл. при чистоте 2—4 кл. ГОСТ 2789—73.
Для криволинейного раскроя используются вибрационные ножницы (стационарные и ручные), дисковые ножницы или, для доводочных мелких работ, настольные рычажные ножницы с криволинейными ножами. Вибрационные ножницы получили свое название из-за большого числа ходов в минуту (1500— 2000). Ножи этих ножниц (рис. 4. 11,6) делаются очень короткими (L = 35—40 мм). В сочетании с большим углом φ, створа, доходящим до 25°, это позволяет вести процесс отделения заготовки большим числом малых (3—10 мм) резов и получать кри-
100-



волннейные контуры в виде многогранников с большим числом очень коротких граней. Практически это дает плавные криволинейные очертания. Минимальные радиусы криволинейных участков, получаемые на вибрационных ножницах — около 15 мм. Регулировка ножниц заключается в установлении зазора г между ножами, который берется равным 0,25 от толщины s листа г=0,25$. Вибрационные ножницы изготавливаются в двух конструктивных вариантах: а) стационарные с электроприводом; б) ручные с электроприводом или пневмоприводом.
Рис. 4. 11. Вибрационные ножницы:
а—общий вид ножниц Н535; б—схемы резания;
1—электродвигатель; 2—вал; 3—ползун; 4—головка нижнего ножа
Стационарные (рис. 4. 11, а) вибрационные ножницы характеризуются вылетом L станины, позволяющим вырезать отверстия в крупногабаритных деталях. Изображенные на рис. 4. 11, а ножницы модели Н535 позволяют резать сталь толщиной до 6,3 мм. В верхней части станины находится вал 2, приводимый во вращение от электродвигателя 1. На рабочем конце вала- расположен эксцентрик, сообщающий ползуну 3 и укрепленному на нем верхнему ножу поступательно-возвратное движение. Нижний нож укреплен неподвижно на головке 4.
Ручные вибрационные ножницы применяются, главным образом, для доработки крупногабаритных деталей, установка которых на стационарные ножницы затруднена. В частности, ручные вибрационные ножницы применяются при работах по сборке обшивок. Они рассчитаны на резание листов небольших толщин (до 2—3 м>м). С внедрением в конструкцию самолета титана и высокопрочных сталей, листы из которых фрезерованием не раскраиваются, значение парно-роликовых ножниц для
101-




криволинейного листового раскроя как оборудования заготовительных цехов самолетостроительных заводов возрастает.
Схема резания дисковыми ножами-роликами дана на рис. 4. 12, а, б, в. Процесс отделения металла аналогичен процессу резания прямыми ножами, но из-за малой площади со-
Рис. 4. 12. Роликовые ножницы:
а—схема резания с осями ножей, параллельными плоскости заготовки; б— схема резания с наклонным нижним ножом; в—схема резания с двумя наклонными ножами; г—стационарные роликовые ножницы (модель Н451АС): /— электропривод; 2—станина; 3, 4— ножи; 5—винт; 6—головка; 7—рукоятка; 8~
вал
прикосновения с ножом заготовку в процессе резания можно поворачивать. Криволинейная поверхность задней режущей грани ножей легко допускает такой поворот.
При осях роликов, параллельных плоскости заготовки (рис. 4. 12, а), минимальный радиус кривизны вырезаемого контура R=200 мм при толщине листа до 2,5 мм. Еще большие возможности криволинейного раскроя создаются при одном (см. рис. 4.12,6) или обоих ножах (см. рис. 4.12, в) с осями, расположенными под углом к плоскости заготовки.
102-



При резании на ножницах с осями ножей, параллельнымиплоскости листа, угол захвата ф (см. рис. 4.12,а) не долженпревышать 20°, чему соответствует отношение диаметра D роли-ков и толщины s листа D/s=25... 35. Угол а скоса ножей берет-
ся в пределах
Зазор 2 между но-
жами берется равным z=i(0,05 ... 0,07)s. Перекрытие ножей h= ='(0,2... 0,5 )s.
При наклонном нижнем ноже (см. рис. 4. 12, б) ось нижнего
ножа наклоняется под углом
угол
скоса ножей
В том случае, когда наклонены оси обоих ножей (см. рис.4.12,е), угол скоса а=6...10° (3/90... 5/90 я), зазор с по верти-кали берется c^0,3s, а зазор в горизонтальной плоскости —^<0,2 s.
Двухдисковые ножницы с наклонными ножами (см. рис.4.12,г) представляют собой отлитую из чугуна или свареннуюиз листовой стали С-образную жесткую станину 2, на которойсмонтирован электропривод 1, сообщающий принудительное вра-щательное движение верхнему 4 и нижнему 3 ножам. Регулиро-вание горизонтального и вертикального зазоров между ножамидостигается перемещением головки 6 верхнего ножа в двух на-правлениях: рукояткой 7 и регулировочным винтом 5. Для воз-можности перемещения головки 6 при регулировке верхний ножсвязан с приводом карданным валом 8.
Особенности криволинейного раскроя деталейиз титана и высокопрочных сталейКриволинейный раскрой деталей второй группы из титано-вых сплавов, нержавеющих и жаропрочных сталей выполняет-ся на роликовых, вибрационных или рычажных ножницах и наленточных пилах. Раскрой фрезерованием, успешно применяе-мый при изготовлении деталей из алюминиевых сплавов, приизготовлении деталей из титана, нержавеющих и жаропрочныхсталей непригоден. Фрезы очень быстро приходят в негодностьп требуют переточки после прохода участка длиной не более400—600 мм. При резании ленточными пилами инструмент (лен-га) меньше нагревается теплом, выделяемым при резании. Лен-га выбрасывает нагретый металл и при длине 600—1200 ммуспевает остывать до температуры, не снижающей ее прочность.Скорость ленты при резании титана — от 200 до 1300 м/мин. Шагзубьев — от 1 до 4 мм.
Наряду с лентами, имеющими зубья, для разрезки высоко-прочных сталей применяются фрикционные (не имеющие зубь-
103-
ев) ленточные пилы. Если при резании нержавеющей стали лентами с зубьями стойкость не превышает 2 ч, то при резании фрикционными лентами она увеличивается до 29 ч. Резание пилами пакетов листов не рекомендуется, так как может привести к сварке листов уносимыми лентой расплавленными частицами металла.
Раскрой на высечных ножницахОдним из основных методов раскроя деталей второй технологической группы из титана, нержавеющих и жаропрочных сталей является последовательная просечка заготовки вдоль контура детали на высечных ножницах с последующей зачисткой кромок на фрезерных станках.
Общий вид высечных ножниц (модель Н533) дан на рис. 4.13, а. Изменение числа ходов выполняется перестановкой тексропного ремня 2, связывающего электродвигатель 1 с эксцентриковым валом 3, на другую ступень шкивов. Величина хода и длина шатуна регулируется вращением маховичков 4 и 5. Крепление ножей 6, пуансона 7 и матрицы 8 показано на рис. 4.13,6, в, г.
В зависимости от конфигурации и требований, предъявляемых к детали, применяют три способа раскроя: 1) раскрой прямыми ножами; 2) двухстороннее прорезание; 3) перфорационная резка-высечка.
Раскрой прямыми ножами применяется чаще других из-за простоты процесса и простой конструкции ножей. На ножницах Н533 (см. рис. 4. 13, а) верхний нож прямоугольного сечения закрепляется винтами на ползуне. Нижний нож круглого сечения устанавливается в матрицедержателе и также крепится винтом. Формы ножей могут быть различны. Ножи, изображенные на рис. 4. 14, а, для облегчения криволинейной резки имеют скругленные в плане рабочие кромки и угол створа ф между этими кромками на виде спереди. Недостатки резания прямыми ножами — вмятины, образующиеся при входе ножа в лист, заусенцы, изгиб листа.
Этих недостатков не имеет метод двухстороннего прорезания,. при котором резка выполняется в виде узкой канавки. Режущими инструментами при этом служит пуансон 4, имеющий четыре режущих кромки и четыре ножа 3, 5, 6, 7. Резание начинается с нижней кромки пуансона 4 и ножа 6. Затем отделение металла протекает по режущим кромкам ножей 3 и 5, которые образуют с пуансоном 4 угол створа ф. Заканчивается отделение прямоугольного отхода ножом 7 и соответствующей режу- шей кромкой пуансона 4. Скорость прорезки, в зависимости от толщины листа, — 2—5 м/мин. Минимальный радиус кривиз-
104-




Рис. 4. 13. Высечные ножницы:
а-общий вид ножниц Н533; б-крепление ножа- в-кренление бород-
кового пуансона, г-электродвигатель матрицы;
1- электродвигатель, 2- ремень, 3-вал, 4 и 5- маховички,
6-нож, 7- пуансоно-бородок, 8- матрица.
105-


ны—40 мм. Ширина прорезаемой канавки равна толщине ли-ста.
Перфорационная резка-высечка применяется при отрезке посложным кривым с малыми радиусами. Инструментом при этомпроцессе служит хорошо освоенный на самолетостроительныхзаводах бородковый штамп с круглой матрицей 8 и пуансоном7 (см. рис. 4. 13). При раскрое листа толщиной 2,5 мм пуансо-
Рис. 4.14. Инструменты для раскроя листов на высечных ножницах:
а—ножи со скругленными режущими кромками; б—ножи для прорезки;
7—верхний нож; 2—нижний нож; 3 и 5—боковые ножи; 4—пуансон;
6—передний нож; 7—задний нож
ном-бородком с диаметром 3,5 мм можно получать детали с радиусом кривизны R≥2,5 мм. При обсечке в бородковом штампе боковые усилия, возникающие при резке, воспринимаются матрицей, из которой пуансон полностью не выходит. Отход имеет серповидную форму. Величина снимаемого за один ход припуска определяется высотой рабочей грани (заплечика) пуансона. Существуют конструкции бородковых штампов с более сложными и совершенными устройствами для направления пуансона по матрице и ограничения подачи листа.
При всех трех описанных способах вырезку можно выполнять как по разметке, так и по шаблонам. При толщине листа до 8 мм резание может начинаться с любой точки на площади листа-заготовки. При большей толщине для резания из точек, расположенных внутри контура листа, необходимо сначала пробить или просверлить заходное отверстие.
106-
4.6. РАЗМЕРНОЕ КОНТУРНОЕ ТРАВЛЕНИЕ
Размерное контурное травление, для обозначения которого часто пользуются взятым из иностранной литературы термином -«химическое фрезерование», представляет собой процесс избирательного фигурного химического растворения металла с отдельных участков поверхности заготовок в горячих растворах щелочей или кислот. Заготовка покрывается защитной пленкой. На участках, подлежащих травлению, эта пленка удаляется, затем заготовка погружается в травящий раствор, который растворяет металл на незащищенных участках.
Область примененияВ самолетостроении размерное контурное травление применяется, в основном, для снятия припуска по толщине, на тонкостенных, слабонагруженных деталях обшивки с целью устранения местных излишков толщины, обусловливаемых постоянством сечений стандартных листов и профилей. Размерное контурное травление применяется также для увеличения степени монолитности конструкций (замена приклепанных усилений в местах вырезов под люки монолитными утолщениями, местные утолщения в зоне сварных швов, местные усиления листов на участках сосредоточенных сил — у заделки стрингерного набора, у сверлений под болты и заклепки, у кронштейнов подвески элеронов и закрылков).
Значительно реже размерное контурное травление применяется для получения деталей с клиновидными сечениями и для обработки деталей, имеющих большую толщину. Если деталь имеет жесткость, достаточную для надежного зажатия при механической обработке, ее целесообразнее обрабатывать на металлорежущих станках.
Размерным контурным травлением можно обрабатывать детали из сплавов на основе алюминия, титана, углеродистых и малолегированных сталей, нержавеющих жароупорных сталей и т. д. Трудоемкость травления в несколько раз ниже обработки па фрезерных станках при низкой квалификации исполнителей.
Состав травильных ванн и химические процессыПри травлении алюминиевых сплавов пользуются растворами NaOH с концентрацией от 120 до 400 г/л. Одинаковую эффективность можно получить при травлении растворами КОН, но из-за большей стоимости этими растворами не пользуются.
107-

Из кислотных растворов наиболее эффективны растворы соля-ной кислоты НС1.
Однако качество поверхности, полученной при травленииалюминиевых сплавов растворами НС1, ниже, чем при травле-нии щелочами. Растворы НС1 быстрее истощаются, и скоростьтравления уменьшается. Общая стоимость растворения 1 кг ме-талла в кислотных растворах выше, чем в щелочах.
Основной процесс растворения алюминиевых сплавов вNaOH может быть представлен уравнением
В начальной стадии травления в свежем растворе, пока продукты реакции не насытили раствор, они в осадок не впадают, а реакция протекает с большой скоростью, уменьшающейся по мере насыщения раствора. После насыщения раствора продуктами реакции вновь образующиеся молекулы NaAI02 разлагаются на выпадающие в осадок АЬ03 и NaOH, состав раствора стабилизируется и скорость реакции становится постоянной. Поскольку при постоянной скорости реакции расчеты времени травления и контроль процесса значительно проще, в практике пользуются ваннами с раствором уже насыщенным 1МаА10г. Оптимальное содержание ванн—10—15% NaOH при насыщении раствора алюминием 10—40 г/л.
Температурные режимыПроцесс травления в щелочных ваннах можно вести при температурах в диапазоне 20—90° С. Чем выше температура ванны, тем интенсивнее протекает процесс, но одновременно усложняется управление им. Практически установлено, что процесс травления алюминиевых сплавов дает оптимальные результаты при температуре 50—55° С. В этом случае разность температур отдельных точек поверхности влияет на скорость травления меньше, чем при температуре 75—80° С.
Положение деталей в ваннеПузырьки водорода, выделяющегося при травлении, уменьшают скорость травления и, при вертикальном положении детали, стравливание происходит неравномерно. Поэтому обрабатываемые детали располагают горизонтально, обрабатываемой поверхностью вверх (исключение составляют случаи травления на клин). При травлении деталей из труб и двухстороннем травлении листов детали в процессе травления поворачивают.
Чистота обработки травлениемЧистота обработки зависит от чистоты заготовки, плотности, структуры и однородности материала, температуры и концент-
108-
рации раствора, скорости травления, глубины травления, предварительной термообработки и ряда других факторов. Дефекты поверхности заготовки — отклонения по толщине, риски, трещины, забоины, царапины и т. д. при травлении не устраняются, лишь сглаживается острота углов. Прокатанный материал травится лучше и чище, чем литой, прессованный или штампованный. Процесс старения перед травлением также улучшает чистоту поверхности. Чем однороднее структура металла заготовки и меньше зерно, тем выше чистота травленой поверхности. Включения в протравливаемой поверхности, являющиеся источниками точечной эрозии, также ухудшают чистоту травления. Скорость травления зависит главным образом от температуры раствора. Так, например, при травлении в 10%-ном растворе NaOH при повышении температуры с 50° С до 90° С скорость травления возрастает ~в 7 раз (с 0,3 до 2,2 мм/ч). Влияет также процент алюминия в травящем растворе и другие факторы. В среднем скорость травления листов из алюминиевых сплавов составляет около 1 мм/ч. Аналогичны средние скорости травления других металлов: для углеродистых и низколегированных сталей скорость травления — 0,9—1,3 мм/ч, для нержавеющих и жаропрочных сталей — 0,4—0,8 мм/ч, для титановых сплавов — 0,5—0,8 мм/ч. Практически достижимая в цеховых условиях чистота поверхности, полученная травлением, лежит в пределах V4—V5 ГОСТ 2789—73.
Точность обработки травлениемНаибольшая точность контурного размерного травления алюминиевых сплавов составляет, в зависимости от глубины травления, от ±0,05 мм (при глубине травления до 1 мм) до ±0,18 мм (при глубине травления до 5 мм). Теоретически точность может быть достигнута значительно большая, так как при средней скорости снятия металла 0,01 мм/мин процесс может быть прерван с большой точностью по времени. Однако из-за неравномерной температуры отдельных участков обрабатываемой поверхности, неравномерной концентрации травящего раствора, неоднородности химического состава, структуры обрабатываемого металла и неодинаковой толщины слоя выделяющихся при травлении пузырьков водорода указанные точности при существующей технологии являются предельными.
Так как скорость травления слоя плакировки примерно в полтора раза быстрее, чем основного материала, а толщина слоя плакировки обычно неодинакова, плакированные поверхности травятся с меньшей точностью, чем неплакированные. В частности, при одинаковом защитном покрытии, на неплакированном материале скосы получаются в 1,5—2 раза круче, чем на плакированном.
109-






Ввиду того, что после удаления верхних слоев металла травящий раствор попадает под защитную пленку и растворяет участки под ее кромками, размеры участка травления больше размеров шаблона, по которому производилась разметка, тео-
Рис. 4. 15. Схема процесса травления:
а, б—нормальный процесс (защитная пленка отгибается (б) или отламывается (а); в—травление при недостаточной адгезии и излишне прочной пленке; г—травление при хорошей адгезии по чрезмерно жесткой пленке; 3— травление на клин; е—веерное травление
ретически на глубину травления t (рис. 4. 15, а). Практически величина поднутрения зависит от интенсивности удаления пузырьков воздуха из под края защитной пленки и может колебаться в зависимости от качества защитного покрытия и ряда других факторов.
Технология травленияТиповой техпроцесс контурного размерного травления включает операции: 1) подготовку поверхности детали под защитное покрытие; 2) нанесение защитного покрытия; 3) снятие защитного покрытия с обрабатываемых участков; 4) травление; 5) промывку; 6) операции по улучшению чистоты поверхности.
Подготовка поверхности должна обеспечивать хорошую адгезию (прилипание) защитного слоя и несложное удаление этого слоя как на участках, подвергающихся травлению (перед травлением), так и на остальной поверхности (по окончании травления). Подготовка поверхности включает обезжиривание, декапирование, промывку и грунтовку.
110-
Нанесение защитного покрытия. Защитное покрытие должно быть химически устойчивым против травящего раствора, иметь хорошую адгезию к поверхности детали, легко удаляться по окончании травления, противостоять механическим повреждениям при транспортировке детали. Под давлением выделяющихся газов образовавшиеся консольные участки покрытия должны отламываться, как показано на рис. 4. 15, а или отгибаться (см. рис. 4.15,6), позволяя выделяющимся пузырькам газов легко удаляться. Если адгезия недостаточна, а прочность пленки покрытия велика, то газы могут приподнять пленку и начнется травление защищенных участков детали (см. рис. 4. 15, в). Если защитная пленка излишне жестка и препятствует удалению выделяющихся газов, то процесс нормального растворения участков на границах покрытия нарушается (см. рис. 4. 15, г). Обычно защитное покрытие состоит из 3—8 слоев щелочно- устойчивых эмалей или лаков (например, этилцеллулозный лак Э-1, нитроцеллулозный лак А1-Н, эмаль ХВ-16, эмаль ХСЭ-101, лак ХСЛ и др.) и осуществляется методами погружения или пульверизации. Общая толщина слоя — 80—100 ц. После нанесения каждого слоя сушка в течение 20—40 мин при температуре 16—35° С. Окончательная сушка —2—3 ч.
На подлежащие травлению участки накладываются шаблоны. По контуру этих шаблонов защитная пленка прорезается и отслаивается ножом. При одностороннем травлении деталь располагается горизонтально, вверх обрабатываемой поверхностью. При двухстороннем травлении деталь в процессе травления поворачивается на 180°.
При травлении «на клин» (см. рис. 4. 15, <3) деталь располагается вертикально и непрерывно, со скоростью, определяемой углом клина и скоростью травления, поднимается вверх.
Для получения деталей с толщиной, изменяющейся по более сложным законам, применяется «веерное» травление (см. рис. 4. 15, е), которым можно получить поверхности как одинарной, так и двойной кривизны. При веерном травлении линии смачивания не параллельны, как при травлении «на клин», а расходятся веером. Детали в ванне жестко крепятся на специальных рамах, что исключает возможность их выталкивания вверх водородом, бурно выделяющимся на нижних плоскостях. Травильные ванны оборудуются механизмами для перемещения деталей в процессе травления, установками для регулирования температуры раствора и вентиляцией для отсоса выделяющегося воздуха и брызг щелочи. В автоматизированных ваннах перемещения деталей в процессе травления осуществляются автоматически и управляются с помощью программных устройств. На рис. 4. 16 приведена одна из схем автоматической травильной ванны. Рама/с закрепленной на ней деталью 2 подвешена на тягах 3 и автоматически перемещается каретками 4, приводимыми в движение индивидуальными гидроприводами через редукторы 5 и
111-

ходовые винты 6. Каждый из этих гидроприводов имеет независимое управление по программе, записанной на магнитной ленте задающего устройства. Сигналы управления с ленты поступают на шаговые электродвигатели, управляющие золотниками гидромоторов, поднимающих детали из раствора в любой последовательности со скоростью, плавно изменяющейся по за
данной программе.
Технологический цикл обра-ботки детали методом контурноготравления имеет значительнуюдлительность (12—20 ч) и участ-ки размерного контурного трав-ления требуют больших площа-дей. Один из способов уменьше-ния длительности цикла травле-ния — применение струйного ме-тода. При струйном методе осад-ки медных и цинковых соедине-ний, образующиеся на обрабаты-ваемой поверхности, затрудняю-щие отвод водорода и замедля-ющие процесс, уносятся струейтравящего раствора. Подающие
Рис. 4.16. Схема автоматической раствор вращающиеся сопла диа-
травильной ванны:метром 5 мм должны распола-
1- рама; 2—деталь; 3-тяга; 4-карет- ГЭТЬСЯ С ШЭГОМ ~ 150 ММ На расстояние
5—редуктор; 6—ходовой винт
стоянии 200—250 мм от обрабатываемой поверхности.
Существует ряд других способов интенсификации процесса, в частности, метод наливания. При этом методе обрабатываемая поверхность покрывается шаблоном-емкостью. В закрытой полости, образованной обрабатываемой поверхностью и этим шаблоном, циркулирует перекачиваемый насосом травящий раствор. Преимущества этого способа — улучшение санитарных условий рабочего места, сокращение операций нанесения защитной пленки, разметки и удаления этой пленки на обрабатываемых участках и удаления покрытия по окончании процесса. Как уже указывалось, травление дает чистоту V4—V5, тогда как для достижения требуемой по техусловиям усталостной прочности материала обычно необходима чистота не менее V8. Поэтому после травления в технологический процесс включают операции по доводке чистоты — шабловку, зачистку шкуркой, шлифование абразивными порошками с маслом и т. д. Более производительны механизированные способы зачистки—шлифование пневмоинструментами, пульсированием изделия в абразивной среде, ленточно-шлифовальными головками, ферромагнитной крошкой и т. д.
112-
Для травления малолегированных конструкционных, нержавеющих и углеродистых сталей применяются подогретые до 60— 70° С водные растворы азотной, фосфорной и серной кислот или смесей азотной с серной, азотной с соляной или соляной с серной и фосфорной с добавлением регуляторов травления. Для травления нержавеющих сталей применяется водный раствор соляной (50%) и фосфорной (2,5%) кислот, нагретый до температуры 60° С. Для улучшения чистоты поверхности в ванне растворяется нержавеющая сталь в количестве 0,05 кг/л, что, однако, несколько снижает скорость травления. Для травления титана и его сплавов применяют водные растворы плавиковой и серной (или азотной и плавиковой) кислот с добавлением регуляторов травления. Температура ванны 18—20° С.
Состав одного из вариантов ванн (в процентах)
Азотная кислота10,9
Плавиковая кислота5,5
Сульфированный жирный спирт .... 0,04Остальноевода
Скорость травления (мм/ч)
Титановые сплавы0,5—0,8
Нержавеющие и жаропрочные стали . . . 0,4—0,8 Углеродистые и низколегированные стали . . 0,9—1,3
Процесс травления протекает с интенсивным выделением тепла, температура раствора непрерывно повышается и для поддержания ее на оптимальном уровне требуются специальные регулирующие устройства и механические мешалки.
Контроль процессаНаиболее прост контроль с помощью комплекта образцов, погружаемых в ванну вместе с деталью. Через определенные интервалы времени очередные образцы вынимаются и производятся необходимые замеры. Относительно несложен контроль по весу удаляемого металла. По окончании растворения заданного веса оттарированный противовесный механизм, на котором подвешивается деталь, автоматически извлекает ее из ванны.
Существуют схемы автоматического прекращения процесса травления на основании непрерывного, также автоматического, контроля вспомогательного образца, сделанного из того же материала, что и заготовка, погруженного на ту же глубину и растворяемого с той же скоростью. По достижении заданной глубины съема припуска на образце автоматически включается механизм подъема детали из ванны.
113-



4.7. РАСКРОЙ ДЕТАЛЕЙ / ТРЕТЬЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
Вырубка в штампах. Сущность процессаОсновной способ получения малогабаритных плоских деталей самолета из листа при больших масштабах их производства— вырубка в штампах. Высокая производительность, низкая квалификация обслуживания процесса, большая точность и взаимозаменяемость деталей, определяемые исполнением штампа
и не зависящие от квалификации исполнителя, делают вырубную штамповку наиболее желательной даже при мелкосерийном производстве. По характеру разделения металла вырубка в штампе близка к резанию на ножницах с параллельными ножами, но протекает, как правило, по замкнутому контуру.
Пуансон 1 (рис. 4.17, а) в начале соприкосновения с заготовкой вдавливается в нее и сминает ее поверхность. Одновременно режущие кромки матрицы 2 сминают их нижнюю поверхность заготовки.
Рис. 4.17. Вырубка в штампе: усилие смятия увеличиваются и,
а, б, в—последовательность отделения
высоечки: 1-пуансон, 2-матрица
когда оно становится равным сопротивлению вырубаемого контура срезу, начинается скалывание заготовки по этому контуру. У режущих кромок пуансона и матрицы сначала появляются трещины (см. рис. 4.17,6), располагающиеся к направлению движения пуансона под некоторым углом. Затем эти трещины увеличиваются и, наконец (см. рис. 4.17, в), происходит отделение детали. При дальнейшем движении вниз пуансон должен преодолеть сопротивление трения о стенки вырезанного отверстия и сопротивление трения проталкиваемой через матрицу детали об ее стенки.
Для того чтобы трещины скалывания, направленные сверху и снизу, совпадали, между пуансоном и матрицей должен быть зазор, величина которого зависит от толщины листа и пластических свойств материала, определяющих величину угла скалывания а и глубину с проникновения пуансона в заготовку в момент появления трещин. Если зазор мал, то трещины скалывания не совпадают, металл заклинивается между пуансоном и матрицей. Поверхность среза получается рваной, а усилие вырубки резко возрастает. Если зазор между пуансоном и матрицей больше требуемого, то деформация изгиба, возникающая
114-

перед началом образования трещин, значительно возрастает, а деталь получается с заусенцами.
В цеховых условиях величину зазора берут по таблицам. В таблицах величина зазора дается в % от толщины листа и составляет от 5% (при малых толщинах листа) до 15% от толщины 5 заготовки (при больших толщинах листа). При вырубке магниевых сплавов в холодном состоянии чистая поверхность среза может быть достигнута при толщине листа не свыше 1,5 мм. Для получения чистой поверхности среза при больших толщинах операция ведется с подогревом заготовки до 250— 320° С.
При вырубке в штампах титановых сплавов (при большой толщине листа) на торце детали могут появляться микротрещины, параллельные плоскости листа. В этом случае штамповку ведут с подогревом заготовки.
Определение усилий вырубки, съема и проталкиванияПри вырубке в штампах процесс отделения детали от листа- заготовки не является чистым сдвигом, а сопровождается деформацией изгиба, увеличивающей необходимое усилие. Для определения усилия вырубки учитываются все факторы, увеличивающие усилие (изгиб, притупление режущих кромок пуансона и матрицы, возможные неравномерность толщины листа и механических качеств заготовки и др.).
В общем случае расчетная формула имеет вид Рв= l,25Ls0cp, где Рв—усилие вырубки, кгс; L — периметр вырезки, мм; s — толщина листа, мм; аср — сопротивление срезу, кгс/мм2 (с учетом величины зазора между пуансоном и матрицей); 1,25 — коэффициент, учитывающий притупление штампа, неравномерность толщины листа и неоднородность механических качеств материала заготовки.
В большинстве случаев из механических свойств материала известна лишь величина предела прочности σв. В этих случаях принимают
где k — коэффициент, величина которого колеблется для различных металлов в пределах 0,5—0,8.
При расчете усилия, которое должен развить пресс, наряду с усилием Р собственно вырубки необходимо также принимать во внимание две составляющие: усилие Рдр проталкивания детали через матрицу и усилие Рс съема отхода с пуансона. После отделения от заготовки деталь в результате упругих деформаций заклинивается в матрице. Аналогичные деформации вызывают заклинивание отхода (или детали) на пуансоне. Усилия, необходимые для проталкивания детали (или отхода) через
115-
матрицу и для снятия детали (или отхода/) с пуансона, зависят от большого числа трудно учитываемых факторов, в частности, от механических свойств материала заготовки, толщины листа, размеров и формы вырубаемого контура, коэффициента трения между поверхностями штампа и детали (в свою очередь зависящего от смазки), величины зазора между пуансоном и матрицей, степени притупления штампа, изгиба полосы-заготовки, размеров перемычки между вырубаемыми контурами, количества деталей, одновременно помещающихся в рабочем пояске матрицы и т. д. Ввиду сложности определения влияния всех перечисленных факторов в производственных условиях величину усилий съема Рс и проталкивания Рпр находят из эмпирических формул, в которых за основу берут величину усилия вырубки Рв, умножая ее на коэффициенты, определяемые опытным путем.
Усилие проталкивания детали через матрицу рассчитывают по эмпирической формуле PпрРв=Pпр-kIlp-n, где Puv — усилие проталкивания, кгс; Рв—усилие вырубки, кгс; knv—опытный коэффициент, зависящий от механических свойств материала заготовки (берется по таблицам). Для различных материалов значение Рпр колеблется в пределах 0,02—0,13; п — число деталей (или отходов), располагаемых по высоте цилиндрического рабочего пояска матрицы.
Усилие съема детали с пуансона, величина которого необходима для расчета съемников, определяют также по эмпирической формуле: Pc = PB.kс, где Рс — усилие съема, кгс; Рв—усилие вырубки, кгс; kc — опытный коэффициент, зависящий от механических качеств заготовки и равный /ес=0,02—0,05 (берется по таблицам).
Если деталь или отход снимается с пуансона буферным, устройством, сжимаемым при ходе ползуна вниз, то общее усилие, потребное для вырубки, определяют по формуле P=PB-f- +/>c+/V
Если буферного устройства нет, а съем выполняется с помощью съемной плиты, то ползун нагружается усилием съема не при ходе вырубки, а при обратном ходе. В этом случае общее усилие, потребное для вырубки, Р=Рв+Рпр
Если производственный участок, на котором будет эксплуатироваться проектируемый штамп, не располагает необходимыми прессами, то усилие вырубки можно уменьшить скашиванием пуансона (или матрицы) или разделением операции вырезки на несколько операций, в каждой из которых вырубается лишь часть всего контура.
Точность вырубных работРазмер dB вырубленного на штампе отверстия определяется размерами пуансона, а размер dн вырубленной по наружному контуру детали — размерами матрицы. При вырубке отверстия
116-

в детали точный размер отверстия дается пуансону, а необхо-димый зазор между пуансоном и матрицей достигается соответ-ствующим увеличением размеров отверстия в матрице. Привырубке детали по наружному контуру зазор получается за счетсоответствующего уменьшения размеров пуансона. Точность де-талей, полученных штамповкой, зависит от целого ряда факто-ров: а) точности изготовления пуансона и матрицы; б) количе-ства и последовательности переходов; в) конструкции штампаи способа фиксации заготовки; г) толщины листа; д) размерови конфигурации детали; е) конструкции и состояния пресса.Единой системы допусков на размеры деталей, получаемых вы-рубной штамповкой, и на размеры рабочих частей пуансонов иматриц в настоящее время еще нет.
При вырубке деталей с размерами до 150—200 мм при тол-щине s<4 мм в штампах последовательного действия и раз-дельной штамповкой средняя экономическая точность находит-ся в пределах 5—7 класса точности. В штампах повышеннойточности с направляющими цилиндрами или колонками иустройством для прижима заготовки во время штамповки точ-ность вырубки можно получить в пределах 3—4 класса. При-мерные соотношения между точностью вырубаемых деталей иточностью изготовления рабочих участков пуансонов и матрицприведены в таблице:
Класс точности вырубаемой детали 3 За 4 5 6 7 8
Класс точности изготовления рабо- 1 2 2а 3 За 5 5(Чего участка пуансона и матрицы
Для многих штампованных деталей самолета требуемая точ-ность не превышает точности шаблонов ШРД, ШЗ и др. Чистотаповерхности среза при обычной вырубной штамповке находитсяв пределах 3—5 класса чистоты по ГОСТ 2789—73, а при от-резке и прорезке — в пределах 3—5 класса.
Раскрой листа при разделительной штамповкеОсновной задачей проектирования раскроя материала привырубной штамповке является наиболее полное использованиеплощади листа. Степень использования материала при штам-повке характеризуется коэффициентом использования материа-ла равным отношению общей 'площади деталей, „выре-занных из листа, к площади листа /,л-г
117





Использование материала при штамповке зависит от способа разрезки листа на полосы, порядка расположения деталей в полосе и размеров перемычек (между деталями в полосе и от вырубки до края полосы).
Для уменьшения отходов и времени на заправку полосы в штамп лист разрезается на полосы так, чтобы по длине полосы
Рис. 4.118. Схемы раскроя листа и полосы:
а—размещение деталей вдоль полосы; б—размещение деталей поперек полосы; в—прямое расположение деталей в полосе; г—наклонное расположение; д—встречное, с поворотом полосы; е—размещение без перемычек; ж—многорядное размещение
разместилось максимальное количество деталей (рис. 4.18,6). Расположение деталей в полосе может быть прямым (рис. 4. 18, в), наклонным (рис. 4. 18, г), встречным, с поворотом полосы (рис. 4.18,д), многорядным (рис. 4.18,ж). Если требуемая точность детали невелика, то вырезку иногда можно вести без перемычки (рис. 4. 18, е). Величина перемычек п между деталями в полосе и т. до края полосы должна быть минимальной. Однако чрезмерное уменьшение перемычек приводит к их выворачиванию, браку деталей и уменьшению стойкости штампов. При конструировании штампов величины пит берутся по таблицам.
Конструкция разделительных штамповКлассификация штампов для разделительных операций может быть произведена по целому ряду признаков: вид выполняемой операции, построение технологического процесса, род направляющих устройств, характер применения. Разделительные операции имеют следующие разновидности: а) отрезку;- б) вырубку; в) пробивку круглых отверстий; г) надрезку; д) об-
резку (обсечку); е) разрезку; ж) зачистку. В соответствии с перечисленной классификацией процессов штампы называются отрезными, вырезными, дыропробивными, надрезными, обрезными, разрезными, зачистными.
По построению технологического процесса различают штампы простого действия, выполняющие только одну операцию, штампы последовательного действия, в которых заготовка проходит две или более операций, выполняемых в последовательно расположенных друг за другом позициях, и штампы совмещенного действия, в которых две или более операции совмещены в одной позиции.
Направляющие устройства — основной конструктивный признак штампа. Простые открытые штампы не имеют устройств для направления верхней части по нижней. Это направление обеспечивается точностью сопряжения ползуна пресса с направляющими станины. В штампах с направляющей плитой-съемником в ряде случаев эта плита выполняет не только функции съемника, но и направляющего элемента. Штампы с направляющими колонками дают большую точность направления пуансона по отверстию в матрице, обеспечивая точность работы и долговечность штампа. В плунжерных штампах, применяемых в точном приборостроении, направление верхней части штампа по нижней достигается развитой поверхностью направляющего цилиндра (плунжера).
В зависимости от характера применения штампы разделяют на три группы: 1) упрощенные; 2) универсальные инструментальные; 3) специальные инструментальные. Из упрощенных штампов в самолетостроении находят применение: упрощенные, для вырезки резиной на гидропрессах, листовые и блочные.
Упрощенные штампы. Наряду с универсальными инструментальными штампами упрощенные штампы решают основную экономическую проблему заготовительных цехов самолетостроительных заводов — рентабельность применения штамповки в условиях мелкосерийного и опытного производства.
Листовые (пинцетные) штампы. На рис. 4. 19 дан общий вид листового вырубного штампа. Штамп состоит из матрицы 1, пу- ансонодержателя 3 и пуансона 2. Пуансон соединяется с пуан- сонодержателем точечной сваркой или заклепками. В матрицу запрессованы штифты 4 для направления заготовки-ленты и упорный штифт 5, фиксирующий заготовку в направлении подачи ленты. В пуансонодержателе против упорного и направляющих штифтов просверлены окна для выхода штифтов и для контроля положения заготовки в штампе.
На листовых штампах можно вырезать детали из листов дуралюмина, стали, латуни и других материалов при толщине листа от 0,5 до 8 мм. Стойкость листовых штампов зависит от толщины и механических свойств материала заготовки, материала и термической обработки пуансона и матрицы, точности их
119-

изготовления и т. д. и составляет при вырезке деталей из цветных металлов 800—1000 шт. Затраты металла на изготовление листового штампа приблизительно в 10 раз меньше, чем на изготовление инструментального. Трудоемкость изготовления листового штампа колеблется в пределах 5—40 чел.-ч. Производительность при работе с листовым штампом в 5—6 раз выше, чем при ручной слесарной обработке детали. В ряде случаев изготовление листового штампа экономически целесообразно
Рис. 4. 19. Листовой штамп:
/—матрица; 2—пуансон; 3—пуансонодержатель; 4 и 5— штифты
уже при партии в 20 шт. Листовые штампы могут быть применены для получения деталей всех трех технологических групп в период запуска машины в производство, когда основная оснастка еще не изготовлена, а также при изготовлении опытных самолетов и отдельных мелких серий.
Блочные штампы (рис. 4.20), называемые также пластинчатыми быстросменными, характеризуются универсальным корпусом-блоком, закрепляемым на прессе и быстросменными пуансоном 13 и матрицей 2, фиксируемыми на блоке штифтами 19 и быстродействующими прихватами 12 и 25- При затягивании болта 8 прихваты поворачиваются на осях 11, давят на скошенные края пуансонодержателя 6 и прижимают его к опорной пластине 10. При отвинчивании гайки 14 прихваты раздвигаются пружинами 9. На нижней части блока аналогичным образом или с помощью Г-образных прихватов 25 крепится матрица. Опорные пластины 10 и 20 предохраняют верхнюю и нижнюю плиты от износа. Нижняя 1 и верхняя 7 плиты блоков отливаются из чугуна. Их точное взаимное расположение обеспечивается направляющими колонками 3, запрессованными в нижнюю плиту и входящими, по скользящей посадке второго или первого классов, во втулки 4, запрессованные в верхнюю плиту. Точное взаимное рас
J20

положение матрицы и пуансона на штампе достигается применением кондуктора, общего при сверлении и развертывании отверстий в пуансонодержателе 6, матрицедержателе 17 и в верхней и нижней частях блока, куда запрессовываются фиксирующие штифты 19. Кондуктор является комплектным узлом; штампа и хранится вместе с ним.
Рис. 4. 20. Типовая конструкция блочного штампа с механическим
креплением блока:
1—нижняя плита; 2—пуансон-матрица; 3—колонка; 4—втулка; 5—резиновый выталкиватель; 6—пуансонодержатель; 7—верхняя плита; 8—болт; 9— пружина; 10—опорная пластина; 11—ось; 12—прихват; 13—пуансон; 14— гайка; 15—матрица; 16—резиновый съемник; 17—матрицедержатель; 18— поперечный упор; 19—штифт; 20—опорная пластина; 21—анкерный болт; 22—корпус продольного упора; 23—винт: 24—продольный упор; 25—прихват
Показанный на рис. 4. 20 штамп состоит из верхнего пуансо- нодержателя 6, матрицедержателя 17, пуансона-матрицы 2 рубки контура и вырубки отверстия, пуансона 13 просечки отверстия, матрицы 15 рубки контура, съемника 16 и выталкивателя 5. Стойкость рабочих частей блочных штампов при вырубке деталей из алюминиевых сплавов с толщиной листа до 3 мм — от 5000 до 10000 деталей между переточками. До полного износа рабочие части допускают не более 5 переточек.
121-


Блочные штампы значительно производительнее листовых и могут эффективно применяться как при мелкосерийном, так и при среднесерийном производстве. Основным недостатком блочных штампов является несовершенство устройств для фиксации
заготовки, съема детали и отходов, пре-имущества— малая стоимость по срав-нению с обычными инструментальнымиштампами.
Более надежна и технологична конструкция блочных штампов, у которых каждый пакет снабжается собственными колонками 1 (рис. 4.21) и втулками 2. В этом случае блок изготавливается как самостоятельный узел, связанный с корпусом только габаритными размерами и пригодный к установке на любой корпус данного номера. Блок имеет съемник 6, фиксатор 5 для первого удара (вырубка двух отверстий пуансонами 8), фиксатор 4 для вырубки по наружному контуру первой в полосе детали и фиксатор 3 для вырубки всех последующих деталей в полосе. Таким образом, по совершенству фиксации и съему отхода штамп не отличается от нормального инструментального
122-
и обеспечивает нормальные точность и экономичность раскроя полосы и производительность.
Универсальные инструментальные штампы. Эти штампы применяют в самолетостроении, в основном, при изготовлении деталей, полученных поэлементной штамповкой (с нормализованными участками контура и нормализованными отверстиями).
По конструктивному признаку штампы этой группы разделяют на две подгруппы: 1) универсальные дыропробивные штампы для индивидуальной пробивки отверстий и для групповой пробивки отверстий; 2) штампы для поэлементной штамповки контура.
Универсальными дыропробивными штампами пользуются в основном при пробивке конструктивных отверстий в нервюрах, стенках, мембранах, деталях обшивки и др. Эти штампы, как правило, изготовляют открытыми, с тем чтобы можно было установить на них детали с габаритами, ограничиваемыми только вылетом пресса. Примером такой конструкции могут служить штампы для пробивки в нервюрах отверстий для прохода стрингеров (рис. 4. 22).
Штампом пользуются для вырезки отверстий в различных по размерам нервюрах с разным шагом отверстий. Детали устанавливают на штампе с фиксацией инструментальными отверстиями (ИО)по штифтам (ловителям) 10. Верхнюю часть штампа крепят на прессе хвостовиком 7, запрессованным в верхнюю плиту 9. Пуансон 5 запрессован в пуансонодержателе 6 и, кроме того, удерживается от выпадения буртиком, входящим й соответствующую выточку пуансонодержателя, который скрепляют с верхней плитой четырьмя винтами 8 и двумя штифтами. Съемник 3 предотвращает заклинивание детали на пуансоне. Резиновый буфер 4 съемника рассчитывается по усилию съема. Вместо резины могут быть поставлены пружины. Резиновые буферные устройства обычно предпочитают пружинным, из-за простоты изготовления, малой стоимости и более простой регулировки, которая сводится к добавлению или снятию отдельных листов резины из пакета, образующего буфер. Матрицу 2 крепят на нижней плите 1 также четырьмя болтами и двумя штифтами.
Групповая пробивка отверстий под заклепки и болты, в частности, направляющих отверстий, — весьма распространенная операция при изготовлении обшивок и деталей каркаса самолета из профилей. Эту операцию целесообразно выполнять на универсальных штампах с изменяемым расстоянием между осями пуансонов. Если отверстия расположены на одной прямой, го удобно пользоваться штамп-скобами, устанавливаемыми на грофилегибочных прессах (см. гл. 11).
Штампы для поэлементной штамповки. Сущность поэлементной штамповки заключается в том, что контур детали разбивается на элементарные участки (прямые, скошенные, наружные радиусные скругления, внутренние радиусные выемки и
123-

т. д.). Каждый из этих участков контура вырубается на отдельном штампе. Штамп, изготовленный для резки по какому-либо элементу контура, пригоден для изготовления всех деталей, имеющих такие элементы контура, и, следовательно, универсален. Он может быть использован до полного износа и его изготовление экономически целесообразно даже при очень малых сериях.
На рис. 4. 23 приведен пример поэлементной штамповки детали внутреннего набора крыла за 8 операций. После вырубки
Рис. 4. 23. Последовательность изготовления детали поэлементной штамповкой
в универсальном дыропробивном штампе трех направляющих отверстий НО (операции 1—3) на операции 4 высекается угол для облегчения гибки бортов. На операции 5 на штампе для прямолинейной резки обрезается скос. Оба борта гнутся за одну операцию 6 на универсальном гибочном штампе. По имеющимся трем направляющим отверстиям вырубаются и формуются в комбинированных отбортовочных штампах: на операции 7 — верхняя отбортовка меньшего диаметра, а на операции 8 — две остальные, имеющие одинаковый диаметр. Деталь при этом фиксируется ловителями штампов. На участке, где осуществляется поэлементная штамповка, устанавливают группу (линию) прессов со штампами, последовательно выполняющими' операции образования контура детали. Участок оснащается комплектом штампов, обеспечивающих все разновидности поэлементной штамповки.
Специализация рабочих на выполнении отдельных элементов контура и на настройке соответствующего универсального штампа способствует увеличению производительности и улучшению качества деталей. Точность получения контура при поэлементной штамповке ниже, чем при штамповке за один удар,
124-
из-за суммирования неточностей, возникающих при установке заготовки на каждом из штампов, используемых для образования контура. На штампах для поэлементной штамповки величина и конфигурация обрезаемого припуска определяется упорами. Заготовка фиксируется в регулируемых упорах так, чтобы отрезаемая ее часть свешивалась над зевом матрицы и срезалась при ходе пуансона. Регулируемые упоры выполняются в виде планок, закрепляемых болтами на корпусе штампа или в виде передвижных упоров, перемещаемых при наладке с помощью ходовых винтов.
Специальные инструментальные штампы. Упрощенные штампы— листовые, блочные и для поэлементной штамповки — применяют при небольшом объеме мелкосерийного и опытного производства или при запуске машины в производство, в период изготовления основной оснастки. При установившемся производстве с достаточно большой программой экономически целесообразнее применять специальные инструментальные штампы, которые отличаются от упрощенных и универсальных большей производительностью и позволяют лучше использовать материал.
Специальный инструментальный штамп изготовляют только для вырубки одной определенной детали, после изготовления которой он больше не используется (частично могут быть использованы нормализованные детали). В отличие от упрощенных штампов специальные инструментальные штампы обычно имеют конструктивно отработанные устройства для фиксации ленты или полосы-заготовки как по длине, так и по шагу, точное направление пуансона по матрице, а при дальнейшем развитии конструкции — автоматические устройства для подачи заготовки и удаления детали и отходов. Специальными инструментальными штампами изготовляются, в основном, детали третьей технологической группы (небольшие детали из листа с любыми очертаниями контура), получаемые в большом количестве.
Одна из наиболее распространенных конструкций подобного штампа показана на рис. 4. 24. Штамп предназначен для вырубки контровочной шайбы за два перехода. Сначала в ленте-заготовке вырубают внутреннее отверстие, затем на второй позиции вырубают по контуру деталь, которая падает вниз через отверстие в матрице и столе пресса. Этот штамп, как и все штампы, в которых операция выполняется за два или более последовательных перехода, называется штампом последовательного действия или последовательным штампом. Иногда такие штампы называют прогрессивными.
Штамп состоит из следующих деталей: хвостовика 7, с помощью которого его крепят на ползуне пресса, верхней плиты 6 (на этой плите собраны все детали верхней части штампа), пуансонодержателя 5, пуансонов 4 и 9, съемника 3, снимающего с пуансонов заклинившийся на них отход, нижней плиты 1 (на
125-


которой размещены все детали нижней части штампа), матрицы 11, фиксатора 2, определяющего величину перемещения полосы- заготовки (начиная с третьего удара), фиксаторов 12 и 13, до которых подается полоса при первом и втором ударе, колонок 10 и направляющих втулок 8, дающих точное направление верхней части штампа относительно нижней. Лента-заготовка в поперечном направлении фиксируется пазом в съемнике 3.
На рис. 4. 25 изображен штамп для вырубки такой же, каки в предыдущем штампе, контровочной шайбы за один удар нев двух, а в одной позиции. Такие штампы, в которых в однойпозиции совмещается выполнение нескольких операций, назы-ваются штампами совмещенного действия или совмещеннымиштампами. Иногда эти штампы называют компаундными.Штамп работает следующим образом: полоса-заготовка подает-ся (слева направо) до фиксатора 10. При опускании ползунапресса пуансон 7 заходит в пуансон-матрицу 11 и вырубает-
126-


внутреннее отверстие шайбы. В этот момент пуансон-матрица наружным контуром заходит в матрицу 8 и вырубает наружный контур шайбы. Внутренняя высечка (кружок) падает в отверстие в столе пресса. Деталь выталкивается из матрицы 8 выталкивателем 9, опускаемым при верхнем положении ползуна пресса штифтами 6, планкой 5, штоком 4, поперечной планкой, находящейся на ползуне пресса, и упорами станины пресса. Две планки 3 фиксируют заготовку-полосу в поперечном направлении. Съемник 2, удерживаемый в верхнем положении резиновым буфером /, снимает полосу с пуансона-матрицы 11.
Совмещенные штампы обеспечивают более точную соосность наружных и внутренних контуров детали, но сложнее в изготовлении. Удаление детали выполняется сдуванием. Деталь может также оставаться в ленте и удаляться вместе с ней.
Комбинированные штампы. Машинное время при изготовлении деталей вырубной штамповкой очень мало и составляет при числе ходов пресса 60—120 в минуту соответственно 1—0,5 с. Основную долю оперативного времени составляет установка заготовки (полосы, штучной заготовки) и съем готовой детали. Поэтому соединение нескольких операций штамповки в одну резко увеличивает производительность за счет совмещения вспомогательного времени. Такое совмещение дают комбинированные штампы, соединяющие в себе операции вырубки, гибки, вытяжки, отбортовки и т. д.
Оборудование для вырубной штамповки.Выбор и настройка прессовДля вырезной штамповки применяют главным образом механические кривошипные прессы. Наряду с этим иногда пользуются фрикционными и гидравлическими прессами. Кривошипный пресс состоит из следующих узлов и механизмов (рис. 4.26): станины 1, вала 5, маховика или маховой шестерни 3, муфты 4, электродвигателя 2, шатуна 8, ползуна 9, тормозного устройства 6 и стола 10.
Поступательно-возвратное движение ползуна обеспечивается эксцентричным расположением кривошипа 2 вала (рис. 4.27). Регулировка величины хода ползуна достигается поворотом эксцентричной втулки 3, в которую входит кривошип. Втулка фиксируется в различных положениях торцовой кулачковой муфтой 4. От проворачивания на валу муфта удерживается шпонкой.
После установки муфта затягивается гайкой 5. Ползун при1,вижении в направляющих пресса должен иметь люфт не более),05 мм, что особенно важно, когда штамп не имеет направляю-цих устройств и точность направления пуансона по матрице оп-ределяется только точностью хода ползуна. Указанная точность
127-
Максимальная величина хода ползуна
нимальная
ми-

достигается пришабрированием рабочих поверхностей ползуна и направляющих и регулировкой зазора с помощью винтов и клиньев.
Для регулировки расстояния между ползуном и столом ползун 8 соединен с шатуном 6 винтом 7, ввинчиваемым или вывин-
чиваемым в процессе регулировки за шестигранник Ш, находящийся в его средней части. После регулировки винт жестко фиксируется в ползуне затягиванием винта 9, стягивающего сухари 10. Для предохранения от поломки пресса в ползуне часто устанавливают предохранительную шайбу 11, срезающуюся при перегрузках пресса.
Крепление штампов на ползуне достигается зажимом хвостовика 5 штампа (рис. 4. 28) между опорной поверхностью ползуна 1 (обычно призматической формы) и сухарем 2, затягивае-
128-




мым шпильками 3. На многих прессах в ползуне имеется устройство для выталкивания высечки через хвостовик. Оно состоит из поперечины 7, свободно лежащей в сквозной прорези ползуна /. Высота прорези должна быть больше высоты планки на величину хода выталкивания. Нижнее ребро поперечины расположено несколько выше конца хвостовика 5 штампа, то есть там, где находится торец выталкивателя 8. В процессе вырубки,
Рис. 4.27. Схема регулировки хода и подъема ползуна:
/—вал пресса; 2—кривошип; 3—втулка; 4—муфта; 5—гайка; 6—шатун; 7—винт; 8—ползун; 9—винт; 10—сухарь; 11—шайба
когда выталкиватель поднимается вверх, поперечина перемещается в верхнюю часть щели. При ходе ползуна вверх поперечина останавливается упорными винтами 6 раньше, чем ползун дойдет до крайнего верхнего положения, и вместе с выталкивателем перемещается в свое крайнее нижнее положение, выбрасывая высечку 9 из верхней, части штампа. На рис. 4.28,6 показано положение детали в момент вырубки, а на рис. 4. 28, в — в момент выталкивания высечки.
Пресс выбирается для каждой конкретной работы по следующим параметрам (см. рис. 4.26): 1) максимальному усилию; 2) работоспособности (мощности); 3) максимальному ходу ползуна пресса и его регулировке; 4) числу ходов в минуту; 5) площади стола L1хBu величины отверстия в столе Ь\ХВ2 и d; 6) вылету станины С; 7) закрытой высоте (расстоянию Н между нижним торцом ползуна и столом пресса при крайнем ниж-
129



нем положении ползуна). Закрытая высота измеряется на прессе, отрегулированном на наибольшую величину хода, и при предельно укороченной длине шатуна.
При выборе пресса, кроме этих данных, может иметь значение наличие устройства для выталкивания через хвостовик, величина регулировки высоты стола, хода ползуна и длины шатуна.
Рис. 4. 28. Схема установки штампа:
а—крепление верхней части штампа на ползуне; б—положение деталей устройства для выталкивания высечки через хвостовик в момент вырубки; в—положение деталей в момент выталкивания высечки 9\ 1—ползун; 2—сухарь; 3—шпилька; 4—винт; 5—хвостовик; 6—винт; 7—поперечина; 8—выталкиватель; 9—высечка
Наиболее полно все параметры пресса учитываются при проектировании технологии вырубки и вырубных штампов с применением электронных вычислительных машин (ЭВМ). При этом учитывается не только наличный парк прессового оборудования, но и его загрузка и ряд других параметров, которые вводятся в запоминающие устройства ЭВМ.
Порядок проектирования с использованием ЭВМ следующий. В запоминающие устройства ЭВМ вводится нормативно-справочная информация (НСИ). Эта информация содержит все справочные материалы: сведения об имеющемся на заводе оборудовании, характеристики материалов, оснастки, нормативы времени и др. Для получения таких материалов используются справочники и учебники по штамповке (Д. А. Шофмана, Д. А. Вайнтрауба, В. П. Романовского, Б. П. Звороно, С. А. Ва- лиева и др.). С участием инженера-программиста разрабатывается логико-математическая модель процесса. Геометрическая и качественная информация, содержащаяся на чертеже-детали кодируется и вносится в карту исходной информации детали (КИИД). Содержание КИИД в информационно-вычислительном центре (ИВЦ) переносится на стандартную перфоленту. Лента вводится в ЭВМ, которая и выполняет работу по проектированию технологического процесса и штампа.
130-
Машиной назначается оборудование, определяется оптимальное расположение детали в полосе и полосы в листе, определяются оптимальные габариты листа и коэффициент km использования материала заготовки. Назначаются операции очистки и клеймения деталей. Выполняется расчетно-техническое нормирование операции. Из набора бланков-чертежей, имеющихся в распоряжении технологического отдела, выбирается тип штампа. ЭВМ проставляет шифр этого бланка и рассчитывает формы, размеры и допуски рабочих деталей штампа. Результаты расчетов выводятся на алфавитно-цифровое печатающее устройство. Документация передается в отдел главного технолога и там окончательно оформляется. По данным документации подбирается бланк-чертеж, в который вносят размеры и допуски рабочих частей штампа.
130-
Глава 5
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТАГИБКОЙ ИЗ ЛИСТА5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИЗНАКУ
Детали самолета, получаемые гибкой из листа, можно разделить на три технологические группы: 1) гнутые детали небольших габаритов различной конфигурации (типа скоб, кронштейнов для крепления гидротрубопроводов, электрожгутов, маслопроводов и др.); 2) плоские детали с бортами и их заготовки (нервюры, перегородки, мембраны и др.); 3) профили из листа. Особую группу гнутых деталей из листа составляют обшивки самолета одинарной кривизны. Гибка этих деталей рассматривается в гл. 10.
Детали первой группы при небольшом объеме производства— при единичных заказах и мелких сериях или в период изготовления основной оснастки (при запуске машины в производство) — изготовляют вручную на оправках или на универсальных гибочных станках (кантовках). При большом объеме производства детали первой группы изготовляют в гибочных штампах.
Детали второй технологической группы характеризуются плоской формой и наличием бортов по краям. Значительные габариты этих деталей при изготовлении их в инструментальных штампах вызывают большие затраты металла и связанную с этим высокую стоимость штампов. Наиболее экономически целесообразным методом изготовления деталей второй группы в условиях самолетостроения является гибка резиной на гидравлических прессах.
Детали третьей группы характеризуются большой протяженностью в одном направлении и одинаковыми конфигурацией и размерами сечений по длине. Основной метод получения деталей этой группы — гибка с помощью универсальных или, реже, специальных штампов на универсальных листогибочных прессах. Профили из листа с криволинейными образующими изготовляют, в основном, последующей прокаткой на роликах прямолинейных профилей, полученных гибкой из листа.
S-2- СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ПЛАСТИЧЕСКОГО ИЗГИБА
При нагружении лежащей на матрице заготовки, усилием пуансона слои А рис. 5. 1 металла, расположенные внутри угла
132-
изгиба, сжимаются и укорачиваются в продольном направлении, одновременно растягиваясь в поперечном. Слои Б, располо-женные на наружной стороне изгибаемого угла, растягиваются,удлиняясь в продольном направлении и укорачиваясь в попе-речном. При этом в соответствии с гипотезой «плоских сечений»все сечения изгибаемого бруса, перпендикулярные его оси,остаются плоскими и после изгиба. При небольшой относитель-ной ширине B/s заготовки (5/s<C5) в результате описанныхдеформаций прямоугольные сечения изгибаемой детали превра-
щаются в трапецеидальные.В средней части изгибаемогооечения расположен нейтраль-ный - слой деформаций 00,длина волокон в котором приизгибе не изменяется.
При больших радиусах Rгибки положение нейтрально-го слоя почти совпадает с се-рединой сечения. По мереуменьшения радиуса гибкиэтот слой смещается к внут-ренней стороне изгибаемогоугла. Величина деформациирастянутых и сжатых слоевизгибаемой детали зависит отвеличины радиуса изгиба R и
толщины заготовки s. Чем меньше радиус кривизны, тем боль-ше деформации крайних волокон. При очень малых радиусахизгиба может произойти разрыв -наружных волокон, поэтому оп-ределение минимально допустимых радиусов изгиба имеет боль-шое практическое значение. Для вычисления минимально допу-стимого радиуса Rminизгиба обычно пользуются формулойRmin=ks, где Rmin — минимальный радиус изгиба, мм; k — коэф-фициент, зависящий от механических свойств материала заго-товки и расположения волокон и получаемый опытным путем;s — толщина листа, мм.
Отношение R/s радиуса изгиба к толщине листа называюттакже относительным радиусом изгиба Rотн (Roih=R/s).
При раскрое заготовки детали в штампе или на ножницахвблизи поверхности среза образуется зона нагартованного ма-териала, и если полученные таким образом заготовки не под-вергались отжигу, их следует рассматривать как нагартован-ные. Металл в листе, полученном прокаткой, анизотропен. Егокристаллиты получают в результате проката волокнистую фор-му и прочность в сечениях, расположенных поперек волокон,больше, чем в сечениях, расположенных параллельно волокнам.При предельных значениях радиуса изгиба заготовки в листепри раскрое располагают так, чтобы линия изгиба была перпен-

Рис. 5.1. Схема напряжений и деформаций при пластическом изгибе
133-
дпкулмрил направлению волокон или образовывала с ними угол не менее 45°
Значения радиуса Rom приведены в табл. 5. 1. Как видно из таблицы, на величину минимального значения радиуса влияет иагартовка, температура подогрева и расположение линии изгиба относительно направления волокон, образующихся при прокатке. Значительное влияние имеет также состояние кромок заготовки. Большие заусенцы на кромках способствуют образованию трещин. При предельно малых радиусах изгиба заусенцы перед операцией гибки зачищаются (они должны быть направлены внутрь угла гиба).
Таблица 5.1
Значения минимального относительного радиуса изгиба Roth для различных материалов
Материал Отожженные или нормализованные Нагартованные
Расположение линии изгиба поперек волокон вдоль волокон поперек волокон вдоль волокон
Алюминий АД, АДО 0 0,3 0,3 0,8
Дуралюмин мягкий 1 1,5 1,5 2,5
Дуралюмин твердый 2 3 3 4
Сплав В95М — — 1,8 3
Сплав В95Т — — 3,5 5
Сплав АМгбТ 2 — — —
Магниевый сплав МА1 2* 3* 7 9
Магниевый сплав МА8 2* 3* 5 8
Титановый сплав ВТ1 1,5** 2** 3 4
Титановый сплав ВТ5 — — 4 5
Медь отожженная 0 0,3 1 2
Латунь Л68 0 0,3 0,4 0,8
Сталь 05—08кп 0 0,3 0,2 0,5
Сталь 15—20, Ст. 3 0,1 0,5 0,5 1
Сталь 45—50, Ст. 6 0,5 1 1 1,7
Сталь ЗОХГСА — — 1,5 4
Сталь нержавеющая — — 2,5 6,5
* Нагрев до 300° С.
** Нагрев до 300—400° С.
134-
5.3. ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ
Если волокна, находящиеся на внешней стороне угла изги-баемого листа пластически растянуты, а на внутренней сторонеугла пластически сжаты, то наряду с пластическими в них при-сутствуют и упругие деформации, имеющие предельные значе-ния. Вблизи нейтральной линии О—О, на которой знак напря-жений меняется, если она расположена внутри материала, всег-
да находится -слой, в кото-ром деформации не пере-шли за предел упругости.
Таким образом, послеснятия изгибающих усилийв листе остаются упругиедеформации, которые зас-тавляют деталь распружи-нивать. В практике штам-повочных работ пружине-ние выражают углом ∆φмежду сторонами изгибае-мого угла, на который уве-личивается угол загиба српосле снятия изгибающегоусилия. Величина угла ∆φзависит от целого ряда фак-торов: относительного ради-уса изгиба R0TH=R/s, углазагиба φ, упругих свойств
металла заготовки и ее нагартовки и конструкции штампа. За-висимость угла пружинения ∆φ от относительного радиуса из-гиба Яотн видна на рис. 5.2, где представлены 8 образцов дета-лей одной и той же толщины, изогнутые пуансоном с одним и темже углом 60°, но с разными радиусами изгиба. При увеличениирадиуса пуансона с 3 до 24 мм угол пружинения увеличиваетсяна 16°30' (83°—66°30'). Поскольку кривизна детали, а следова-тельно, и относительный радиус кривизны Rотн на различныхучастках пуансона различны — пружинение детали при гибкев значительной степени зависит от конструкции штампа. Этузависимость при проектировании штампа трудно учесть.
Рекомендации по выбору и определению рабочих размеровтибочных штампов даны в нормали АН-702. В практике значе-ния ∆φ при расчетах размеров штампа берутся по таблицам илиграфикам, составленным на основании экспериментальных дан-ных. На определенный таким образом угол пружинения при кон-струировании гибочного штампа делается поправка в размерахрабочих частей пуансона и матрицы. Точных поправок обычнополучить нельзя, так как механические свойства материалов.колеблются даже для заготовок, полученных из одного листа

135-
(в частности, из-за различного наклепа в середине и по периферии листа, полученного при прокатке). Поэтому гибочные штампы после испытания часто дорабатываются. Величину угла пружинения практически можно уменьшить почти до нуля введением дополнительной операции калибровки с чеканящим ударом (выполняется обычно на фрикционных прессах).
5.4. ОСОБЕННОСТИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ГИБКИ ЛИСТОВ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
Листы из нержавеющей и жаропрочной стали, применение которых в самолетостроении с каждым годом растет, для повышения прочности нагартовывают прокаткой в холодном состоянии. При этом пластичность этих сталей значительно уменьшается и пружинение при гибке (в штампах, резиной и т. д.) имеет очень большое значение. Для сталей 1Х18Н9Н, 1Х18Н9ТН и ЭИ654Н угол пружинения при Rотн=3 доходит до 15°, а при Rотн=15 — до 35°. При относительных радиусах Я0тн^8 радиус изогнутой детали мало отличается от радиуса пуансона. При больших относительных радиусах изгиба при конструировании штампа необходима корректировка радиуса пуансона.
Сплавы титана имеют узкий интервал формуемости и сравнительно небольшое удлинение, что резко ограничивает возможности гибки. Способность материала к формообразованию может быть выражена отношением разницы между пределом прочности и пределом текучести к пределу прочности, выраженным в %. В то время как у аустенитной нержавеющей стали это отношение равно 70%, у сплавов титана оно опускается до 8%.
Механические свойства титановых сплавов анизотропны и значительно колеблются даже в пределах площади одного листа. Отклонения по толщине листов титана значительно больше, чем для других металлов, что вызывает затруднение при назначении рабочих размеров штампа и увеличенные отклонения в размерах отштампованных деталей. Поверхность заготовок из титана должна быть гладкой без рисок и царапин, а кромки не должны иметь заусенцев. Перечисленные дефекты могут стать очагами разрушения, особенно при гибке по небольшим радиусам на участках, где преобладают деформации растяжения (на наружных участках изгибаемого угла).
Из-за большого и неравномерного пружинения обычные технологические схемы для формообразования деталей из титана непригодны и процессы ведутся в следующем порядке. В холодном или нагретом состоянии заготовке общепринятыми методами придается приближенная форма с широкими допусками. Затем деталь проходит для снятия остаточных напряжений термообработку и получает окончательную форму калибровкой в горячем состоянии. Таким образом, гибка деталей из титана на прессах в основном является предварительной операцией. Хотя
136-
во многих случаях детали из титана можно гнуть в штампах без нагрева заготовки, обычно предпочитают вести процесс с подогревом, что уменьшает пружинение и позволяет выполнять гибку с меньшими радиусами скруглений. Заготовки из титана нагреваются при этом до 260—315° С, а заготовки из титановых сплавов — до 425—540° С, с подогревом штампов с помощью электроспиралей до 135—260° С.
Гибку титана рекомендуется вести на гидравлических прессах, обеспечивающих невысокие скорости деформации. При гиб- ке с небольшими скоростями (на гидравлических прессах) штамп может быть нагрет до 540°, а заготовка взята без подогрева. За время хода (3—5 с) ползуна заготовка успевает нагреться до оптимальной температуры за счет контакта штампом. При работе на обычных кривошипных и на листозагибочных прессах матрица и пуансон не подогреваются, а заготовку нагревают до 565° С.
Поскольку титан имеет склонность к растрескиванию по радиусу гибки, все сложные по форме полученные гибкой или формовкой детали из титана подвергаются флюоресцентному контролю. Если обнаруженные таким образом дефекты незначительны, они удаляются зачисткой и шлифованием.
5.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ГИБКИ В ШТАМПАХ
Все случаи гибки в штампах можно свести к трем схемам: 1) свободная гибка (рис. 5.3,6); 2) гибка с упругим выталкивателем (рис. 5.3, в); 3) гибка с калибровкой (рис. 5.3, г).
При свободной гибке усилие пресса затрачивается только на преодоление сопротивлений деформации изгибаемой детали и усилий трения ее о стенки матрицы. При этом стенки детали получаются, как это видно из рис. 5.3, б, не плоскими. Для устранения этого явления применяют упругие выталкиватели (см. рис. 5.3, в). Как показывает практика, усилие, развиваемое выталкивателем, должно составлять 25—30% усилия, необходимого при свободной гибке. При гибке с калибровкой (см. рис. 5.3, г) потребное усилие рассчитывают по усилию калибровки, которое значительно больше усилия гибки. При расчетах усилий гибки изгибаемую деталь можно рассматривать как балку, нагруженную давлением пуансона. Однако расчеты значительно усложняются, поскольку между заготовкой и стенками матрицы возникают силы трения, а также происходит упрочнение материала вследствие пластических деформаций на изгибаемых участках детали. С учетом этих факторов величина усилия гибки П-образной детали (см. рис. 5. 3, а) равна (в конце процесса, когда усилие имеет наибольшую величину)
137-

где 8В — относительное
рыве (в момент начала
удлинение материала заготовки при раз-
образования шейки); b —• длина деталипо линии изгиба, мм; гп — радиусскругления рабочей кромки пуансона,мм; с—-коэффициент, учитывающийуменьшение трения изгибаемой дета-ли о рабочую поверхность матрицы(берется из таблиц).
В цеховых условиях для прибли-женных расчетов усилия гибки безкалибровки обычно пользуются фор-мулой
усилие пресса, тс;принимаемый длягибки (£=0,25);линии изгиба, мм;
при растяже-
где Р — потребноеk — коэффициент,обычных условийb—общая длина
сгв — предел прочностинии, кге/мм2.
Из формулы видно, что требуемоеусилие изгиба составляет часть уси-лия разрыва по изгибаемому перимет-ру, причем коэффициентом 0,25 учи-тывается как влияние радиусов скруг-ления пуансона и матрицы, так и тре-ние, и заклинивание при изгибе. Еслигибка ведется с калибровкой детали,то необходимое усилие пресса рассчи-тывают по формуле P=qF/1000, гдеР — усилие пресса, тс; F — площадь,подлежащая калибровке, мм2; q —удельное давление калибровки, кг/мм2(берется из таблиц).

Рис. 5.3. Схемы гибки в штампах:
а—схема нагружения заго-товки; б—свободная гибка(«на провал»); в—гибка супругим выталкивателем;г—гибка с калибрующимударом
5.6. /ТОЧНОСТЬ ГИБКИ В ШТАМПАХ
На точность деталей, получаемых гибкой в штампах, оказывает влияние целый ряд факторов: однородность механических свойств материала заготовки, отклонения по толщине заготовки, форма и размеры изготовляемой детали, конструкция и точность изготовления штампа (в частности, наличие прижима), точность изготовления пуансона и матрицы, точность направления верхней части штампа относительно нижней, точность базирования заготовки на штампе, количество переходов при штамповке (в особенности, наличие операции калибровки).
138-




Наиболее часто встречающимися видами брака при гибке вштампах являются: искажение формы детали вследствие пру-жинения, трещины по линии изгиба, вмятины, царапины и зади-ры на поверхности детали, смещение изгибаемых участков от-носительно друг друга, изменение толщины материала в зонегибки. Брак по пружинению устраняется точным учетом угловпружинения материала, а при значительных отклонениях упру-гих свойств материала — введением операции калибровки.
Трещины появляются вследствие неправильного выбора ра-диуса изгиба, неправильного расположения линии изгиба отно-сительно направления волокон материала или в результате де-фектов материала.»
Царапины и задиры устраняются очисткой поверхностиштампа и заготовок от загрязнений (песка, окалины и т. д.).Причины вмятин — малые радиусы схода на матрице и износштампа. Причиной смещения изгибаемых участков относитель-но друг друга является неправильная фиксация заготовки няштампе.
Утонение на участке изгиба обычно происходит из-за малыхрадиусов рабочих частей пуансона и защемления заготовки меж-ду пуансоном и матрицей.
5.7. ТЕХНОЛОГИЯ ГИБОЧНЫХ РАБОТГибка деталей первой технологической группыГибка на оправках. Как уже указывалось, при изготовленииединичных заказов и в период запуска новой машины в произ-
водство, когда серийная технологическаяоснастка —- гибочные штампы — еще неизготовлена, детали первой технологиче-ской группы гнут вручную на оправках илина универсальных загибочных станках —кантовках.
Гибочные оправки обычно изготавлива-ют из двух половин: собственно оправки 1(рис. 5-4) и прижима 2, взаимно фиксиру-емых штифтами 3. Это позволяет зажиматьзаготовку 4 между двумя с надлежащейчистотой обработанными поверхностями,что предохраняет ее от повреждения губ-ками тисков. Заготовка, заложенная междуполовинами оправки, зажимается вместе сними в тисках и изгибается ударами молот-
ка. Фиксация заготовки в оправке осуществляется
по инструментальным отверстиям (ИО) или по контуру.
Контур рабочей поверхности оправки изготовляют по шаб-лону внутреннего контура (ШВК) детали. Радиус рабочей кром-ки берется по шаблону контура сечения (ШКС) детали с уче-

Рис. 5.4. Гибка на двухсторонней оправке в тисках:
/—оправка; 2—прижим; 3—штифт; 4—деталь
139-
том угла пружинения. Материалом для изготовления гибочных оправок служит балинит или любая поделочная сталь. Производительность при гибке в оправках во много раз меньше производительности при гибке в штампах., Поверхность детали Повреждается ударами молотка или киянки и детали требуют сплошного контроля.
Гибка на кантовках (листогибочных станках с поворотной балкой). Схема гибки на листогибочных станках с поворотной
Рис. 5. 5. Гибка на универсальных листогибочных станках (кантовках) :
а—схема гибки; б—кантовка; 1—стойки; 2 и 8—маховики подъема верхнего и нижнего столов; 3—рукоятка; 4—фартук; 5—нижний стол; 6—противовес; 7—верхний стол (траверса); 9—заготовка; 10—линейка; 11—упор;
гибочной балкой (кантовках) дана на рис. 5. 5, а, а общий вид небольшой кантовки с ручным приводом — на рис. 5. 5, б. Станок состоит из двух стоек 1 нижнего стола 5, верхнего стола 7, фартука 4 и механизмов подъема верхнего и нижнего столов. Верхний стол при зажиме заготовки может перемещаться в вертикальном направлении вращением маховика 8, а нижний стол в процессе настройки станка на толщину заготовки — с помощью маховиков 2. Поворотную гибочную балку (фартук) при гибке поворачивают на оси рукоятками. Вес фартука уравновешен противовесом 6. Станок позволяет гнуть детали по прямым линиям под различными радиусами, определяемыми радиусом линейки 10. Заготовка 9 кладется на нижний стол 5 станка и прижимается к нему линейкой 10. Прижим достигается вращением маховика 8, опускающего верхний стол 7 с его линейкой 10. После этого рукоятками 3 поворачивают фартук 4 вверх до изгиба заготовки на требуемый угол. Ширина отгибаемого участка определяется упором П.
Детали можно также устанавливать по разметке или шаблонам. Для гибки под различными радиусами к станку следует иметь комплект линеек. Накладывая на линейку прокладкой 12,

12—прокладка
140-
можно получать детали с различным радиусом изгиба без смены линейки. Маховики 2 предназначены для регулирования положения нижнего стола, рабочая поверхность которого должна располагаться выше рабочей поверхности линейки фартука на толщину заготовки. На отечественных самолетостроительных заводах применяются кантовки как с ручным, так и с механическим Приводом.
Изображенный на рис. 5.6, а ручной станок позволяет гнуть деталь длиной (по образующей) до 2000 мм при толщине листа до 3мм из стали и до 6 мм из дуралюмина. На станках с механическим приводом механизированы как перемещение верхнего стола, так и поворот гибочной балки (фартука). Такие механизированные станки дают достаточную эффективность не только как вспомогательное, но и как основное листозагибочное оборудование.
Примером конструкции механизированной кантовки может служить модель И2118. Станок имеет гидравлический привод как фартука, так и прижимной балки. Машина может работать как с раздельным управлением приводами прижимного и поворотного механизмов, так и в автоматическом режиме. Управляется машина с помощью кнопок и переносной панели. Аналогичную конструкцию имеет кантовка И2116. Кантовки И242 и И2114, в отличие от описанных, имеют механический привод зажима и поворота (от индивидуальных электроприводов). Аналогичные по конструкции рассмотренным кантовкам настольные гибочные станки, устанавливаемые на слесарных группах, используются для гибки небольших деталей в период изготовления оснастки по новым машинам или при исполнении небольших заказов.
Гибка в штампах. При серийном и крупносерийном производстве детали первой технологической группы и, в незначительной степени, второй и третьей изготовляют в гибочных инструментальных штампах. Поскольку гибка в штампах обеспечивает высокую точность размеров и взаимозаменяемость деталей, в отдельных случаях штампы удешевленных конструкций применяют и при изготовлении мелких партий деталей. Особое значение при этом имеют универсальные гибочные переналаживаемые штампы (УГШ), которые могут быть использованы для целой технологической группы деталей, причем для перехода от изготовления одной детали к изготовлению другой требуется очень нетрудоемкая переналадка.
По конструктивным признакам гибочные инструментальные штампы можно разделить на четыре группы: 1) простые с цельными пуансоном и матрицей (рис. 5. 6; 5. 7 и 5. 8); 2) с пуансоном или матрицей, поворачивающимися или скользящими в процессе гибки детали (рис. 5. 9 и 5. 10); 3) комбинированные, в которых операция гибки совмещается с другими операциями или совмещаются несколько последовательно выполняемых опе-
141-

Рис. 5. 6. Гибочный штамп, работающий на провал (а); правильно согнутая деталь (б); брак (в):
/—матрица; г—фиксатор; 3—пуансон

Рис. 5.7. Штамп с жестким (калибрующим) ударом:
/—пуансон; 2—матрица; 3—фиксатор

Рис. 5.8. Штамп с прижимом-выталкивателем от универсального буферного устройства:
прижим-выталкиватель; 2—матрица; 3—пуансон; 4—фиксатор

Рис. 5. 9. Схемы штампов с поворачивающимися деталями матрицы:
а—для гибки детали с закрытой малкой; 6—для гибки патрубка; /—пуансон; 2—матрица; 3—сухарь
142-
раций гибки; 4) универсальные, переналаживаемые (УГШ) рис. 5. 11.
Штампы с цельными пуансоном и матрицей наиболее простые в изготовлении и отладке, в свою очередь, могут быть разделены на три подгруппы: а) штампы, работающие на провал (см. | рис. 5.6); б) штампы с калибрующим ударом (см. рис. 5.7)| в) штампы с выталкивателем (см. рис. 5.8).

Рис. 5. 10. Гибочный штамп со скользящими деталями матрицы:
/—оправка; 2—движок; 3 и 4—клинья; 5—пуансон; 6 и 7—пружины; 8—направляющая колонка
Штампы, работающие на провал, просты и недороги в изготовлении. Заготовка фиксируется на матрице 1 с помощью упора или рамки-фиксатора 2. Пуансон 3, изогнув деталь, проталкивает ее через отверстие в матрице и столе пресса в подставленную тару. Хотя заготовка и фиксирована на матрице, из-за неодинакового трения или неодинакового сопротивления изгибу гибка происходит с неодинаковым перемещением сторон и деталь получается бракованной (см. рис. 5.6,6 и в). Пружинение детали (∆φ) при такой конструкции не компенсируется; деталь
143-
приходится дорабатывать или мириться с возможными откло-нениями./
В штампах (см. рис. 5. 7) в конце гибки заготовки, уложен-ной на матрицу 2 и фиксаторы 3, пуансон 1 калибрует деталь,и ошибка из-за пружинения устраняется. Усилие в конце удараможет резко возрасти из-за плюсового отклонения по толщинезаготовки. Для предупреждения поломки пресса под такие



Рис. 5. 11. Гибка хомутиков на универсальном переналаживае-мом гибочном штампе:а—формы хомутиков; 6, в, г, б—переходы операции гибки;/—оправка; 2 и 11—упоры; 3 и 10—упоры; 4 и 9—ползуны; 5 и 8—рычаги;6 и 7—сухари
штампы при установке на кривошипные прессы кладется резиновая прокладка. Обычно для штампов с жестким ударом используются фрикционные прессы.
В штампах с прижимом-выталкивателем (см. рис. 5. 8) заготовка, с момента соприкосновения с ней пуансона, в течение всей гибки зажата между прижимом 1 и пуансоном 3, что предохраняет заготовку от сдвига. Если это не вредит качеству детали, в прижим или пуансон запрессовывается керн, который, вдавившись в заготовку, обеспечивает невозможность ее сдвига относительно пуансона. Поскольку колебания в величине уси-
144-


лия зажатия заготовки не отражаются на процессе гибки, гибочные штампы обычно устанавливаются с универсальными буферными устройствами, имеющимися на прессах, что резко удешевляет штамп.
Штампы со скользящими или поворотными частями применяются при гибке деталей сложной конфигурации или для компенсации пружинения. На рис. 5.9, а и б дана схема штампа с поворачивающимися сухарями 3. При гибке скобы с закрытой малк1рй (см. рис. 5. 9, а) пуансон 1 сначала отгибает борта скобы 90°, а в конце хода, надавливая на нижние плечи, поворачивает сухари <3 так, что вертикальные их плечи догибают борта до нужного угла. При подъеме пуансона возвращаемые пружинами в исходное положение сухари позволяют пуансону выйти из матрицы 2.
Аналогично работает штамп (см. рис. 5. 9, б). Примером конструкции со скользящими деталями может служить штамп для гибки детали капотного замка, изображенный на рис. 5. 10. Заготовка фиксируется между оправкой 1 и движком 2, перемещающимся под действием клина 3, Клинья 4 сдвигают пуансоны 5, которые при этом и выполняют операцию гибки. В исходное положение пуансоны возвращаются под действием пружин 6, а движок 2 — под действием пружин 7. Для разгрузки направляющих колонок 8 скобы клиньев 4 расположены таким образом, чтобы боковые составляющие усилия гибки взаимно уравновешивались.
При характерных для самолетостроения частых сменах моделей машин, большой номенклатуре деталей и опытном и мелкосерийном характере производства, технологические отделы и инструментальные цехи в большинстве случаев не в состоянии своевременно спроектировать и изготовить всю специальную оснастку для запускаемого в производство самолета. Даже своевременно поступившие в цех штампы нередко требуют переделки или доработки вследствие изменений, внесенных в конструкцию детали за время проектирования и изготовления штампа. Поэтому значительный процент деталей из листа, относящихся к первой технологической группе, изготавливается вручную на слесарных группах со свойственными ручной работе неточностью, отсутствием взаимозаменяемости и дефектами поверхности.
Одним из решений этой проблемы является применение универсальных гибочных переналаживаемых штампов (УГШ). Применение универсальных переналаживаемых штампов осуществляется по двум направлениям: а) изготовление однотипных, но имеющих различные размеры, деталей; б) выполнение однотипных элементарных операций по изготовлению различных по размеру и конфигурации деталей (поэлементная штамповка). Переналаживаемые штампы сложнее и дороже в наладке, требуют высококвалифицированных наладчиков, не так жестки и ме-
145-
нее точны, чем специальные инструментальные штампы, работа на них менее производительна, но они дают возможность получать детали со свойственной штампам точностью и чистотой поверхности. Конструктивно эти штампы характеризуются универсальным корпусом и переставными или сменными рабочими частями (пуансоны, матрицы, упоры, фиксаторы).
Для обеспечения всего комплекса гибочных работ по типовым деталям самолета необходимо иметь комплект переналаживаемых штампов, на каждом из которых можно выполнять определенный вид гибочных работ (гибка одного угла, {гибка двух углов, гибка на углы до 360° и т. 'д.). Универсальные переналаживаемые штампы могут быть также применены для выполнения отдельных элементов операций гибки деталей со сложной конфигурацией. В этом случае целесообразно выполнять все гибочные операции на одном участке, сгруппировав прессы в одну поточную линию.
Проектированию универсальных переналаживаемых штампов должна предшествовать работа по анализу конструктивных форм деталей и разработка технологии поэлементной штамповки. В качестве примера рассмотрим конструкцию переналаживаемого гибочного штампа для изготовления деталей типа хомутиков, в большом количестве и ассортименте применяемых на каждом самолете. На штампе можно получать самые разнообразные формы хомутиков (см. рис. 5. 11, а).
На рис. 5.11,6 показано исходное положение деталей штампа. Заготовку-полосу укладывают на подвижные ползуны 4 и 9 между упорами 10 и 3. При включении хода пресса сменная оправка 1, форма и размеры которой соответствуют внутренним размерам детали, вдавливает заготовку в паз, образованный сухарями 6 и 7, сообщая кривизну ее нижней части. Изгиб верхней части детали выполняется торцовыми поверхностями ползунов 4 и 9, сдвигаемых в конце хода пресса вниз рычагами 8 и 5, которые поворачиваются упорами 2 и 11, расположенными на верх* ней части штампа. На рис. 5. 11, в показана гибка хомутика с неодинаковыми по длине концами в момент завершения формообразования нижней части его и начала формовки верхней части. На рис. 5. 11, г изображен момент окончания гибки симметричного хомутика, а на рис. 5. 11, д — несимметричного.
Оборудование для гибки в штампах. При небольшой высоте изгибаемой детали, когда ход пуансона небольшой, операция выполняется на простых кривошипных прессах, применяемых ; для вырубных работ с установленными на них универсальными ; буферными устройствами. Если деталь высокая, то кривошипные вырубные прессы, имеющие небольшой ход ползуна, непригодны и штамп проектируется на прессы, применяемые для j вытяжных работ, —кривошипные гидравлические или фрикционные. Если деталь гнется с правкой (с калибрующим ударом), 1 то применяются фрикционные или гидравлические прессы. На >
146-
кривошипных прессах гибка с калибровкой при больших плюсовых отклонениях по толщине заготовки может привести к потомке пресса. При выборе пресса и конструкции штампа учитываются не только размеры, материал и толщина стенок детали, но и наличие свободного оборудования на производственных участках, наиболее экономичный раскрой листа-заготовки и целый ряд других факторов. Наиболее полно значение всех этих факторов учитывается при проектировании технологического процесса и штампа на ЭВМ (более подробно см. гл. 4).
Гибка деталей второй технологической группыДетали второй технологической группы (плоские детали средних и больших габаритов с бортами) составляют как по количеству, так и по весу значительную часть от общей массы деталей каркаса самолета. К этой группе относятся нервюры из листа, всевозможные стенки, перегородки, мембраны и т. д. (рис. 5. 12, а). Общим технологическим признаком этой группы является наличие бортов, с помощью которых эти детали связываются с обшивкой самолета и с остальными элементами каркаса.
Гибка-формовка резиной на гидропрессах. Основным методом изготовления этих деталей является гибка резиной на гидропрессах. При этом, помимо деформаций, характерных для операций гибки, на участках с криволинейными бортами происходит деформация металла, свойственная операции вытяжки {на выпуклых участках бортов) или отбортовке (на вогнутых участках бортов). Обычно одновременно с гибкой бортов на нервюрах формуются рифты и отбортовки, расположенные в стенке детали. В целом этот комплекс процессов в производственных условиях называется формовкой. В основе процесса лежит свойство несжимаемости резины, заключенной в замкнутом пространстве.
Схема процесса формовки резиной на гидропрессе представлена на рис. 5. 12, б, в. При ходе ползуна вниз резина подушки 1 замыкается в пространстве между стенками контейнера 2 и болстерной плитой 3. При этом резина, обтекая контур форм- блоков 4, установленных на плите, загибает борта и формует углубления в стенке детали 5. Как видно из схемы, единственной специальной деталью штампа является формблок 4.
Преимущества гибки резиной — дешевизна и простота изготовления оснастки и короткие сроки подготовки новых производств — обусловили почти исключительное применение этого метода при изготовлении деталей второй группы. Резиновая подушка вместе с контейнером является по существу универсальной матрицей. Твердость резины, из которой изготовляют подушку, выбирают в зависимости от давления при формовке, механических свойств и толщины формуемого листа. Для фор-
147-

мовки деталей из тонких стальных и алюминиевых листов приобычных давлениях (100 кгс/см2) подушку набирают из резинымягкой или средней твердости. При повышенных давлениях (до400 кгс/см2) и для формовки толстых листовых материалов

пользуются твердыми сортами резины. Толщина подушки должна обеспечивать степень деформации резины при штамповке, близкую к 20% (т. е. высота подушки должна быть в 5 раз больше высоты формблоков). Подушка крепится к дну контейнера пробками или запрессовывается в него с обжимом 3—5 мм на сторону. Зазор между болстерной плитой и контейнером, как и при вырезке резиной, берут равным 3—5 мм на сторону. Высота Н формблоков составляет (1,3—1,4)А мм при вогнутых бор
148-

тах и h-1-5 мм при прямых и выпуклых бортах, где h — высота борта (см. рис. 5. 12). Эти размеры обеспечивают необходимый прижим края борта к формблоку. В большинстве случаев высота борта нервюр и стенок не превышает 20 мм и поэтому формблоки изготовляют толщиной 25—30' мм.
Материалом для изготовления формблоков служит балинит. Технология изготовления следующая. На заготовку формблока,. вырезанную на ленточной пиле, накладывают шаблон внутреннего контура (ШВК), фиксируемый на этой заготовке шпилечными отверстиями (ШО) по запрессованным в формблок штифтам 6 (которые в производстве неправильно называют шпильками). Непосредственно по шаблону или по прочерченной ПО' нему риске контур вырезают на вертикально-фрезерном станке- (например, модели ДФ-98). Радиусы наружных верхних углов; запиливают вручную по шаблону ШКС драчевыми пилами. Для фиксации на формблоках заготовок деталей используются отверстия ШО. По отверстиям ШО на формблоке сверлят отверстия диаметром 5 мм, в которые забиваются шпильки. Наиболее рациональная конструкция шпилек приведена на рис. 5. 12, г. При поломке выступающей части такая шпилька легко выбивается. Увеличенный диаметр нижней части шпильки обеспечивает длительное сохранение точности посадочного отверстия. Количество шпилек зависит от конфигурации и размера детали. Шпильки должны не только фиксировать заготовку, но и предотвращать возможность ее утяжки при гибке.
Стойкость формблоков из балинита колеблется в пределах 1500—3000 деталей. При формовке деталей из магниевых сплавов, осуществляемой с подогревом пуансонов и заготовок, формблоки изготовляют из сплавов АК6, Д16 и других, имеющих температурный коэффициент расширения, близкий к коэффициенту расширения МА1 и МА8.
Для компенсации упругих деформаций изгибаемых деталей- стенки формблоков поднутряют (см. рис. 5.12, г) на величину угла пружинения. Формблоки расстанавливают на болстерной плите или непосредственно на столе пресса таким образом, чтобы площадь стола была максимально использована, но при этом между краями заготовок оставалось расстояние около 5 мм. Заготовки из дуралюмина подаются на штамповку в отожженном или свежезакаленном состоянии. Штамповка в свежезакаленном состоянии имеет то преимущество, что отштампованная; деталь не требует дальнейшей термической обработки, а следовательно, и правки, которая в этом случае из-за бортов и рифтов отличается трудоемкостью и неудобством. Детали небольшой толщины (1 мм и меньше) со сплошной конфигурацией и большими габаритами штампуют исключительно в свежезакаленном состоянии. При большой толщине листа и простой конфигурации детали поводка после закалки незначительна и операция закалки выполняется после штамповки, на которую-
149-
заготовка подается в отожженном состоянии. Если радиус загиба бортов не меньше трех толщин листа, борта прямые, на стенке нет сложных рифтов и деталь не требует ручной доработки, то штамповку ведут из закаленного материала (в состоянии поставки). Заготовку при штамповке в отожженном состоянии или свежезакаленном правят на многовалковой правильной машине или на падающем молоте. При правке на многовалковой машине заготовку пропускают через валки от одного до трех раз. При правке на падающих молотах заготовки укладывают на стол молота пакетами по 30—50 шт. Правка осуществляется за 3—б ударов стесселя. В исключительных случаях правку можно выполнять вручную, ударами резиновой киянки или валька по детали, уложенной на рихтовочную плиту или форм- блок. Иногда, при небольшой толщине и большой площади стенки, на плоской части детали при операции гибки бортов образуются «хлопуны» (участки с местным выпучиванием). Наиболее рациональный способ предотвращения образования «хлопунов» — введение на соответствующих участках детали рифтов (на что требуется согласие конструктора самолета).
При штамповке деталей с малой высотой бортов резина может, не отгибая полностью бортов, частично обтекать их, в результате чего получается неполный загиб. Наименьшая высота бортов для различных материалов, определенные экспериментальным путем, обычно приводятся в таблицах. Она зависит от внутреннего радиуса г изгиба, толщины s, материала заготовки и давления формовки.
При формовке бортов с малыми радиусами кривизны контура могут появляться разрывы (на вогнутых участках) или складки (на выпуклых участках). На рис. 5. 13 видно, что на вогнутых участках наружная дуга заготовки Z-2 должна при гибке -борта растянуться до размера внутренней дуги /2. При предельных значениях эта деформация приводит к появлению разрывов. На выпуклых участках наружная дуга заготовки L\ при гибке борта сокращается до размера внутренней дуги 1\. Эта деформация в значительной степени происходит вследствие утолщения борта и при предельных значениях ведет к образованию складок.
Степень посадки (укорочения) kn кромки борта на выпуклых участках характеризуется отношением /гп= (1— RJR^lOO, где Яд — радиус детали в плане; R3 — радиус заготовки в плане (рис. 5.13).
Экспериментально установленные значения kn для формовки различных материалов как без доводки, так и с последующей доводкой бортов (разглаживание получившихся при формовке гофров) приводятся в технологических нормативах НИАТ.
Формовку за один переход с последующей правкой складок на бортах можно заменить многопереходной (не более трех переходов) бездоводочной формовкой с промежуточными отжи-
150-

гами детали. Радиус кривизны кромки детали Rn' (рис. 5. 14, а} на каждом переходе берется по таблицам бездоводочной формовки. При формовке бортов на вогнутых участках детали де-
формации материала аналогичны происходящим при отбортовке и характеризуются коэффициентом отбортовки k0= = (RjJ-Ra — 1) Ю0%, где ЯД — радиус детали в плане; R3 — радиус заготовки.

Рис. 5. 14. Способы уменьшения складкообразования при формовке резиной:
а—формовка за два перехода: б, в—формовка с оправкой складкодержателем; г— оправка; д—вырезные фестоны; е—глухие фестоны; 1—заготовка; 2—форм б л о?;; 3—шпилька; 4—прижим; 5—универсальный упор; 6— подушка контейнера; 7—верхняя плита; 8—нижняя плита; 9—вкладыш; 10—пинт
151-
Предельно допустимые значения k0 для листов толщиной0,8 —2 мм см в табл. 5. 2.
Таблица 5. 2
Предельно допустимые значения k0 для листов толщиной 0,8—2 мм
Материал Давление формовки, кгс/см2 К, % Примечание
Д16М 75-400 15-22 В свежезакаленном со
В95М стоянии
МА8 75 85-104 При нагреве до 300° С
ВТ1 300 -400 40—50 300° С
При формовке с последующей доработкой — посадкой образовавшихся складок — допускается правка складок, не превосходящих определенной величины. Такие складки называются «нормальными». Высота нормальной складки должна быть менее основания складки или равна ему. Экспериментально установлено, что величина Ra/R3 для нормальных складок на деталях из свежезакаленного или отожженного дуралюмина может составлять:
Толщина листа 0,5 0,6 0,8 1-1,2
Ra/R3> 0,9 0,84 0,8 0,77
Доводочные работы значительно увеличивают трудоемкость изготовления деталей, снижают их качество и точность и, при серийном производстве, допускаются лишь как исключение. Поэтому при серийном производстве на тех участках гибки, где образуются складки, делают вырезные или глухие (жесткие) фестоны. Вырезные фестоны (см. рис. 5. 14,(3) несколько ослабляют прочность детали, а глухие (см. рис. 5. 14, е), наоборот, повышают жесткость конструкции. Расположение заклепок на •отгибаемом борте должно быть увязано с расположением фестонов. Вырезные фестоны, должны заходить за линию сгиба борта, иначе эта линия при формовке будет смещаться. Размеры фестонов нормализованы.
Если по конструктивным соображениям фестоны недопустимы, то применяют натяжные оправки, выполняющие функции складкодержателей. Оправка (см. рис. 514, г) состоит из верхней плиты 7, нижней плиты 8 и вкладыша 9. Рабочая кромка верхней плиты скругляется по радиусу, равному 3—4 толщинам изгибаемого листа. Контур верхней плиты обрабатывают по шаблону ШК детали, а рабочую кромку нижней плиты — по
152-
шаблону ШВК детали. Верхнюю плиту изготовляют из стали 45 с соответствующей термической обработкой, нижнюю плиту и вкладыш — из балинита.
Схема штамповки с применением оправки приведена на рис. 5.14, б, в. Заготовка 1 фиксируется на формблоке 2 по отверстиям ШО шпильками 3. На заготовке устанавливается прижим 4. Край заготовки заводится в оправку, внутренний паз которой предварительно смазывается машинным маслом. Универсальный упор 5 устанавливают вплотную к скошенному краю оправки. При ходе ползуна вниз оправка 'под давлением резиновой подушки 6 опускается, отодвигая упор и удерживая край детали от образования складок. Одновременно с формовкой бортов в стенках деталей второй технологической группы формуются рифты (зиги) и отбортовки. При формовке рифтов (зигов) и от- бортовок происходит местная вытяжка металла заготовки. При этом около формуемого углубления получается утонение листа (до 6—10% первоначальной толщины), которое зависит от соотношения геометрических размеров рифта. Установлено, что при толщине заготовки 0,5—1,2 мм радиус кривизны сечения рифта г должен быть не менее 6 мм. Если на имеющейся установке давление резины контейнера оказывается недостаточным и рифты формуются не на полную глубину, применяют накладки из резины, балинита, текстолита или алюминиевых сплавов.
Стандартные отбортованные отверстия облегчения (отбортовки) 13СТ, 14СТ, 10СН и 11СН в стенках деталей получают в инструментальных штампах с фиксацией по инструментальным отверстиям (ИО). Детали с подсечками (Z-образными изгибами с высотой, равной толщине листа) формуются с применением твердых накладок, фиксируемых на формблоке шпильками. Зазор между формующим уступом формблока и накладкой составляет 1,5 s.
Если формблок имеет большую кривизну (например, форм- блоки для изготовления деталей типа шпангоутов), то в результате неодинаковых усилий, действующих на внешний и внутренний контур формблока при формовке, в нем возникают изгибающие усилия, которые при небольших поперечных сечениях формблока могут вызвать его поломку. В этом случае формблок крепится на дополнительный опорный лист, разгружающий его от изгибающих усилий.
Детали из магниевых сплавов формуются в подогретом состоянии. Для этого формблоки подогревают на электрических или газовых плитах или в печах. При толщине заготовки 1,5 мм и больше обычно подогревают не только формблоки, но и заготовки. Подогревают также болстерную плиту пресса.
Схема формовки показана на рис. 5. 15. Для уменьшения теплопотерь в окружающую среду подштамповая плита защищена снизу и сверху теплоизолирующими подкладками. Температуру подогрева заготовки до штамповки при стальных или чу-
163-
гунных штампах берут равной 340—360° С, а при штампах изалюминиевых сплавов — 250—350° С.
Формблоки для гибки с подогревом изготовляются из спла-вов АК6, Д16, стали, силумина или чугуна. Наилучшие резуль-таты дают формблоки из сплавов АК6 и Д16, имеющие коэф-фициент линейного расширения примерно одинаковый с мате-риалом заготовок. Для уменьшения сцепления с формуемыми
деталями формблоки анодируются.Для предотвращения разрушения ре-зины контейнера под действием высо-кой температуры нижний слой подуш-ки толщиной 10—20 мм выполняетсяиз термостойкой резины (например,марки 2961 или 3109 группы ЗД).
При формовке деталей, подогретыхдо 280—320° С, пружинение практиче-ски не наблюдается. Для предотвра-щения отгиба борта при снятии дета-ли формблоки лоднутряют на угол|3— 1—2°. Для магниевых сплавов МА1и МА8 предельная высота борта, кото-рую можно получать без образованияскладок, определяется коэффициентом


При формовке рифтов (зигов) иотбортовок на деталях из сплавов МА1и МА8 давлением резины в контейне-ре 85—100 кгс/см2 радиусы скругле-ния берутся в пределах г≥ (4—7)5.
Особенности формовки деталей из титана и его сплавов. Дляформовки резиной деталей из титановых сплавов требуются дав-ления 340—700 кгс/см2. Формблоки должны быть обязательностальными. В качестве смазки применяется тальк. Простые поконтуру детали из листов небольшой толщины формуются безнагрева. Сложные по конфигурации детали из толстого листа —в горячем состоянии. При нагреве заготовка укладывается наформблок и покрывается сверху таким же по форме листом-покрышкой из алюминия. Этот пакет нагревают в печи до 540° Си быстро переносят на пресс. Для предохранения резиновой по-душки пресса .пакет сверху накрывают прокладкой из силиконо-вой резины толщиной 25 мм, выдерживающей до 200 ходов. Дав-ление формования — около 700 кгс/см2. После снятия формо-вочного давления деталь пружинит и, как правило, требуетсякалибровка с нагревом и отжиг.
Процесс калибровки основан на ползучести титана и егосплавов при совместном воздействии высоких температур и дав-ления. Калибруемая деталь, предварительно отформованная ка-ким-либо способом, устанавливается на калибровочную оправку,

Рис. 5. !5. Схема формовки резиной на гидропрессе с:
/—пластина; 2—формблок; 3— термостойкая резина; 4—резиновая подушка; 5—заготовка; б— теплоизоляционная прокладка; 7—болстерная плита с подогревом
154
154-
изготовленную с точным соблюдением размеров без учета пружинения или теплового расширения, и подвергается в течение некоторого времени (10—30 мин) совместному воздействию давления (105—210 кгс/см2) и температуры (510—560° С), создаваемой пламенем газовых горелок или электронагревателей. Давление калибровки может создаваться гидравлическим прессом или гидроцилиндрами специальных калибровочных установок.
При калибровке на гидропрессах на стол пресса устанавливается универсальный корпус-держатель штампа с электроподогревом с помощью пластинчатых электронагревателей, обеспечивающих постоянную температуру нагрева 540° С. Предварительно отожженная деталь калибруется под давлением до 210 кгс/см2 в течение 2—10 мин. Затем деталь снимается и охлаждается при комнатной температуре. Полученные при формовке гофры и волнистость калибровкой полностью устраняются, а деталь получает точные размеры. Ручной доводки после калибровки не требуется.
Пример конструкции калибровочной установки дан на рис. 5. 16. Калибруемая деталь /, установленная на оправку 3, прижимается к ней сверху плитой 2, приводимой в действие гидроцилиндром 6. С боков деталь вторым гидроцилиндром 6 зажимается между неподвижной 4 и подвижной 5 колодками. Подогрев ведется пламенем газовых горелок 7. Рабочее пространство установки имеет футеровку 8 из огнеупорного кирпича.
5

155-

Оборудование. Гибку-формовку деталей второй технологической группы (плоские детали с бортами и их заготовки) выполняют на специально сконструированных для этой цели гидравлических прессах с резиновой подушкой-контейнером, заполняемой жидкостью под давлением (см. гл. 8). Для этой цели применяются также простые гидравлические прессы, фрикционные прессы и падающие молоты. Применение быстроходных кривошипных и эксцентриковых прессов не рационально, так как из-за упругой отдачи резиновой подушки механизм пресса быстро изнашивается.
Динамическая штамповка резиной на установках, использующих энергию свободно падающего груза. Энергия перечисленных выше видов оборудования в ряде случаев бывает недостаточна для формовки деталей из трудно формуемых высокопрочных материалов (высокопрочных сталей, титановых сплавов и др.). Лучшие результаты дает ударная штамповка резиной нагретых заготовок (в частности, сплавы ОТ4-1 до 650° С) на установках типа УДШР, использующих энергию свободно падающего груза- На установке УДШР-800 груз, падающий с высоты 6300 мм, развивает энергию удара до 30000 кгсм, что позволяет создавать в контейнере давление формующей резины до 1000 кгс/см.
Гибка деталей третьей технологической группы (типа профилей из листа)Поскольку при равновеликой площадке поперечного сечения прессованные профили имеют большую жесткость и точность, профили, получаемые гибкой из листа, применяются в тех случаях, когда нет прессованных профилей требуемого сечения. Профили из листа изготовляют гибкой нарезанных гильотинными ножницами полос на специальных листогибочных прессах или па загибочных станках (кантовках) с поворотной гибочной балкой. Применение для этой цели обычных эксцентриковых прессов нецелесообразно, так как штампы получаются громоздкими, дорогими и неудобными в эксплуатации.
Сущность процесса, усилия, деформации. Гибка профилей из листа обычно выполняется в универсальных штампах по схеме свободного изгиба, реже — в специальных штампах. Заготовка 4 (рис. 5. 17, а) свободно укладывается на матрицу 3, с ориентировкой по ширине по универсальным упорам, имеющимся на прессе. После включения хода ползуна пресса деталь гнется пуансоном 1 на требуемый угол с учетом угла пружинения, определяемого при гибке первой детали И компенсируемого увеличением глубины захода пуансона в зев матрицы.
Универсальный штамп состоит из прямого 1 (рис. 5.17,6) или изогнутого 2 пуансона и универсальной матрицы 3, имеющей на гранях различные по размерам и форме пазы. Размеры пазов обычно нормализуются. При свободной гибке, без протя-
156-
гивания заготовки в щели между пуансоном и стенками матри-цы (см. рис. 5.17,а), усилие можно определить по эмпириче-ской формуле
где Р — усилие гибки, кгс; L — длина профиля, мм; <тв — вре-менное сопротивление разрыву материала заготовки, кгс/мм2; с—

эмпирический коэффициент, зависящий от отношения 6/s; b ширина зева матрицы; s — толщина листа:
b/s <8 <12 <16
с 1,33 1,26 1,20
Получение профилей из листа методом стесненного изгиба.Как уже указывалось, основной недостаток профилей, согнутыхиз листа, — не жесткие углы между стенкой и полками. В по-следние годы задача получения гнутых из листа профилей с же-сткими углами решена методом стесненного изгиба. Этот методособенно важен при изготовлении кольцевых деталей, типашпангоутов, с большими поперечными сечениями. До последнеговремени такие детали во многих случаях изготавливались путемобработки на металлорежущих станках кованых, катаных илигнутых "заготовок, имеющих прямоугольное сечение. При такомспособе коэффициент использования дорогостоящего материаланё превышает 0,1—0,2. При переводе таких заготовок на гибку
157-


из листа коэффициент использования материала можно повысить до 0,7—0,8. Однако из-за малых радиусов в углах между полками такая гибка ранее не производилась. Лишь в последние годы был разработан метод стесненного изгиба, который решает эту задачу.
Сущность процесса стесненного изгиба заключается в том, что плоская полоса-заготовка профиля сжимается в поперечном направлении, после чего гнется с сохранением и увеличением

Рис. 5. 18. Схема стесненного изгиба профиля из полосы
напряжения сжатия в процессе изгиба. Стесненный изгиб может быть применен при протягивании, прокатывании, штамповке и при загибке кромок.
Схема стесненного изгиба при прокатывании в роликах дана на рис. 5. 18. Гибка профиля осуществляется прокаткой в четырех парах роликов. При прокатке в первых двух парах (см- рис. 5. 18, а, б) выполняется простой изгиб. В третьей и четвертой парах — стесненный. Процесс перетекания материала при стесненном изгибе наглядно виден при сопоставлении рис. 5.18,в и рис. 5.18,г. При неизменной высоте стенки (45 мм) ширина полок уменьшилась с 24,5 до 24 мм за счет принудительного перетекания металла в наружные углы профиля. Процесс ведется с местным нагревом зон деформации с помощью- индуктора.
Оборудование для гибки профилей из листа. По кинематической схеме и внешнему виду листогибочные кривошипные прессы (см. табл. 5. 3) близки к гильотинным ножницам, с той разницей, что вместо верхнего ножа на ползуне крепится универсальный или специальный пуансон, а вместо нижнего ножа на столе пресса устанавливается универсальная или специальная матрица.
Управление прессами как педальное, так и кнопочное, с переносного пульта. Пресса (кроме мод. 59) могут работать в режиме одиночных ходов, в автоматическом режиме и в наладочном режиме (от толчковой кнопки). Расстояние между столом и пол-
158-
зуном контролируется по шкале, установленной у рабочего ме-ста. Основные параметры листозагибочных прессов нормализо-ваны (ГОСТ 7879—56).
Таблица 5. 3
Техническая характеристика листогибочных прессов
Модель пресса Номинальное усилие TC Длина стола и ползуна, мм Число ходов в минуту Расстояние между столом
и ползуном в его нижнем положении, мм Регулировка расстояния между столом и ползуном, мм
И1330 100 2550 10 и 30 320 100
И1330А 100 4050 10 и 30 320 100
И1332Б 160 5050 8 и 24 400 125
И1334Б 250 5050 8 и 24 400 125
59 1500 30 285 60
Оснастка и технология гибки профилей из листа. Как ужеуказывалось листогибочные прессы используются, главным образом, как вспомогательное оборудование и поэтому специальным штампам предпочитают универсальные, комплект которых обычно имеется при прессе, как его принадлежность. Соответственно детали получаются в большинстве случаев методом поэлементной многопереходной гибки. Для гибки открытых профилей применяются прямые пуансоны 1 (см. рис. 5. 17). Полузакрытые и коробчатые профили гнутся изогнутыми пуансонами 2. Угол а пазов матрицы берется в пределах 75—90°, а ширина паза b — от 5 до 30 мм. Радиус г рабочей части пуансона берется равным внутреннему радиусу изгибаемого профиля и колеблется в пределах 1—7 мм. Угол между гранями пуансона обычно равен 15°. Ширину зева матрицы b определяют по формуле: £=2(r+s+l), где b — ширина зева; г-—внутренний радиус изгиба; s — толщина заготовки.
Комплект универсальных пуансонов и матриц обеспечивает выполнение основной массы работ по гибке профилей. В качестве примера на рис. 5. 19, а дана схема гибки коробчатого профиля за 8 переходов. Восьмой переход может быть выполнен только изогнутым пуансоном. Специальные пуансоны и матрицы изготовляют при большом объеме работ или при невозможности изготовления детали на универсальных штампах.
На рис. 5. 19,6, в, г изображены специальные штампы для изготовления полузакрытых профилей на рис. 5. 20 для гибки трапецеидального гофра. Величина угла а на верхних плоскостях пластин 1 матрицы и на нижних плоскостях боковых пластин 2 пуансона 3 должна точно соответствовать углу пружине-
159-



Рис. 5. 19. Схема гибки профилей на уни- . версальных и специальных штампах:
а—последовательность гибки коробчатого профиля на универсальном штампе за 8 переходов; б, в—гибка полузакрытого коробчатого профиля на специальном штампе за две операции; г— гибка профиля трубчатого сечения на специальном штампе за две операции:
Рис. 5.20. Штамп для гибки трапецеидального гофра:
а—схема штампа; б—разметка заготовки; 1—пластина матрицы; 2—боковая пластина пуансона; 3—пуансон; 4—ловитель
160-


ния материала и обычно доводится при отладке штампа. Параллельность волн гофра и точное соблюдение величины шага достигаются фиксацией заготовки на штампе двумя запрессованными в пуансон 3 ловителями 4, входящими в инструментальные отверстия (ИО), предварительно просверленные в заготовке.
В качестве примера специализированного переналаживаемого штампа на рис. 5. 21 приведена одна из конструкций штампа

Рис. 5.21. Универсальный подсечный штамп:
/—пуансон; 2—прокладки; 3—вкладыш пуансона; 4—упорная линейка; 5— винт; 6—вкладыш матрицы; 7—матрица
для прямолинейных подсечек. Вкладыш 3, укрепленный на пуансоне 1, и вкладыш 6, укрепляемый на матрице 7, могут устанавливаться с помощью прокладок 2 на различных высотах, чем и определяется глубина подсечки. Ширина подсечки устанавливается линейкой 4, фиксируемой с помощью винтов 5. Для установки заготовки на прессе часто применяют универсальные упоры, допускающие регулировку как по высоте, так и в горизонтальном направлении. Величина угла загиба при гибке универсальными пуансонами определяется глубиной захода пуансона в матрицу. Поправка на угол пружинения производится при наладке пресса регулированием длины шатунов. Профили из листа с непрямолинейной осью получают за две операции: а) гибка из полосы прямолинейного профиля; б) изгиб полученного профиля на профилегибочных станках (см. гл. 11).
6 72

Глава 6
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТАВЫТЯЖКОЙ В ШТАМПАХ И РОТАЦИОННОЙОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ6.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И СХЕМА ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ
Одним из наиболее производительных и точных способов изготовления полых деталей с постоянной толщиной стенки является вытяжка из листа в штампах. В самолетостроении вытяжкой из листа получают корпусы узлов топливных систем и систем смазки, днища баков, полусферы шаровых баллонов, заготовки сильфонов, различные защитные кожухи, коробки и колпачки, передние отсеки подвесных баков, законцовки крыльев, киля и стабилизатора, детали мотогондол, обтекатели воздушных винтов и т. д.
Схема классификации деталей, получаемых вытяжкой, по технологическим признакам дана на рис. 6. 1. Основными тремя технологическими группами являются: 1) тела вращения; 2) детали коробчатой формы; 3) детали сложной формы. В свою очередь, эти группы делятся на подгруппы в зависимости от очертаний стенок и дна. Сущность процесса вытяжки из листа заключается в том, что плоская заготовка 1 (рис. 6. 2) под действием пуансона 2 и матрицы 4 вытягивается в полую пространственную деталь 5. Это происходит в результате перетекания металла в толщине листа, без существенных изменений этой толщины. Обычно вытяжка производится в холодном состоянии. При вытяжке из малопластичных металлов (например, магниевых и титановых сплавов) для увеличения пластичности заготовка подогревается.
6.2. ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ
Если на поверхности заготовки 1 (см. рис. 6. 2) нанести концентрическую сетку, то после вытяжки можно видеть, что четырехугольники этой сетки вытянулись в радиальном направлении за счет уменьшения в тангенциальном направлении. Это вытягивание тем больше, чем меньше отношение диаметра d детали к диаметру Ds заготовки d/Da, называемое коэффициентом вытяжки. Характер деформаций при вытяжке виден также из сопоставления формы и размеров заготовки 1 с геометрической разверткой 6 готовой детали 5. Материал заштрихованных на заготовке треугольников (они называются «характеристически-
162-

163-
154-







ми») перетек в радиальном направлении, образовав заштрихованные участки стенки детали с высотой (Dp—D3)/2, которых на заготовке не было. Перетекание металла из фланца вытягиваемой детали в ее стенки происходит в результате совместно действующих во фланце усилий растяжения в радиальном направлении и усилий сжатия в тангенциальном направлении. В процессе вытяжки отдельные участки вытягиваемой детали нагружены сложными, непрерывно изменяющимися в процессе формообразования детали напряжениями, и претерпевают соответствующие им деформации.
На рис. 6. 2 показана схема напряжений и деформаций на участках цилиндрической детали при вытяжке с прижимом. Наиболее опасным является сечение на участке перехода от боковой стенки детали к ее дну, на которое пуансон непосредственно передает усилие от ползуна пресса. Здесь действуют значительные двухосное растяжение и одноосное сжатие, приводящие к значительному растяжению и утонению стенки. Наибольшее утонение может здесь достигать до 18% от толщины заготовки. При предельных значениях усилия вытяжки по этому сечению происходит отрыв дна. В сечениях плоского дна действуют двухстороннее равномерное растяжение и осевое сжатие. Цилиндрическая часть стенки находится в линейно-напряженном и плоско-деформированном состоянии.
На скруглениях рабочих кромок матрицы действуют пространственный изгиб, радиальное растяжение и тангенциальное сжатие. Во фланце детали, находящемся под прижимом, действуют радиально-растягивающие σ1 и тангенциально-сжимающие 03 напряжения. Сжимающие напряжения σ3 имеют относительно небольшую величину. Под действием тангенциального сжатия 03 •фланец заготовки утолщается, может произойти потеря устойчивости и складкообразование 7 (см. рис. 6.2). Наибольшее утолщение края детали, наблюдаемое при вытяжке деталей без фланца, может доходить до 30% от начальной толщины заготовки. Для предупреждения складкообразования вытяжные штампы, за редким исключением, снабжаются прижиманием а складержателями 3. Вытяжка без складкодержателя возможна только при получении неглубоких деталей с большой •относительной толщиной стенки s/D (гдё s — толщина листа; D — диаметр заготовки).
6.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВКИ И ЧИСЛА ПЕРЕХОДОВ
Чтобы определить размеры заготовки при вытяжке деталей из листа, руководствуются основным законом обработки давлением — вес и объем материала заготовки (без припусков на обрезку) должны быть равны весу и объему материала готовой .детали. При обычной вытяжке (без утонения стенок) этот закон
165-
может быть с достаточным приближением сформулирован так:поверхность заготовки должна быть равна поверхности готовойдетали. В производственных условиях площадь заготовки обыч-но рассчитывается для тонкого листового материала (s "С 1,5 мм)по внутреннему периметру и наружной высоте или наружномупериметру и внутренней высоте готовой детали. При большихтолщинах стенки расчет ведется по средней линии. При вытяж-ке деталей с формой тел вращения заготовка имеет формудиска.
Для стакана (см. рис. 6. 1) диаметр заготовки D рассчиты-вают из равенства
При вытяжке деталей, отличных от тел вращения, определение формы заготовок значительно усложняется. Способы их расчета приводятся в различных справочниках. Обычно эти способы дают лишь приближенные размеры и полученные по ним данные можно класть в основу проектирования штампа для вырубки заготовки под вытяжку лишь в том случае, когда края детали после вытяжки обрезаются. В практике такие расчеты делаются для определения числа переходов, а размеры и форма заготовки уточняются опытным путем после изготовления вытяжного штампа. Поэтому штампы для вырезки заготовки под вытяжку изготовляют после изготовления вытяжных штампов.
Размеры шаблона заготовки детали (ШЗ), по которому изготовляют вырубной штамп, уточняются при испытании вытяжного штампа. Формообразование, возможное за одну операцию* ограничивается максимально-допустимыми деформациями и напряжениями в материале заготовки, которые в практике проектирования техпроцессов листовой вытяжки учитываются коэффициентами вытяжки пг, определяемыми для каждого материала экспериментальным путем в технологических лабораториях и зафиксированными в Справочниках и нормативах. Эти коэффициенты выбираются таким образом, чтобы напряжения в материале заготовки не превосходили временного сопротивления разрыву.
Для цилиндрических деталей коэффициент вытяжки m=d\D> где d — диаметр вытянутого цилиндра; D—диаметр плоской; заготовки. Если при расчете окажется, что требуемый коэффициент меньше допустимого предельного коэффициента, то это означает, что для получения детали требуется два или больше переходов. В этом случае коэффициент вытяжки для последующих переходов определяют по формуле ma=dn/dTI—1, где

166-


dп—1—диаметр полуфабриката предыдущего перехода, мм; dn — диаметр вытягиваемого полуфабриката, мм.
Коэффициент вытяжки m2 на второй операции имеет большую величину, чем коэффициент вытяжки m1 на первой операции. С достаточным приближением при применении промежуточных отжигов для всех последующих операций значение т можно брать таким же, как и для второй операции.
При очень точных расчетах значение т на каждой последующей операции берется несколько большим, чем на предыдущей. В табл. 6. 1 приведены значения коэффициентов вытяжки для цилиндрических деталей из различных материалов.
Таблица 6.1
Значения коэффициентов Ш\ и т2 при простой вытяжке цилиндрических деталей из различных материалов
Материал и условия вытяжки
Цилиндрические детали
mt
Стали 08 и 10 отожженные Алюминий AM и АМц Сталь 1Х18Н9Т
Магниевый сплав МА1 в холодном состоянии Магниевый сплав МА8 Магниевый сплав МА1 с нагревом Магниевый сплав МА8 до 330—350° С Дуралюмин Д16М и Д1М Сплав ВТЛ-1 в холодном состоянии Сплав ВТЛ-1 с нагревом до 300—400° С Сплав ВТ 1-2 с нагревом до 300—400° С •Сплав ВТ5 в холодном состоянии
0,50—0,550,52—0,550,52-0,580,87-0,920,80-0,850,45-0,500,38-0,450,52-0,58
0,70-0,75 0,70-0,75 0,75-0,80
0,57-0,67 0,54-0,64 .0,74-0,80
0,57-0,60 0,40-0,45 0,40-0,45 0,62-0,65
При подогреве до 550—600° С сплав ВТ1 позволяет вести вытяжку с коэффициентом т=0,28, а сплав ВТ5 при подогреве до 700° С — с коэффициентом 0,46. Однако практически процесс ведется с режимами, указанными в таблице. В процессе вытяжки материал наклёпывается и его пластичность ухудшается. Поэтому между отдельными переходами вытянутые полуфабрикаты отжигаются. Необходимость отжигов и между какими переходами следует их производить определяется при отладке технологического процесса.
На величину предельного (наименьшего) коэффициента вытяжки т влияют следующие факторы:
1. Качество материала, состояние его поверхности, толщина и т. д. Как правило, отожженный материал (мягкий) лучше
167-

штампуется, чем неотожженный (наклепанный). Поверхностьматериала должна быть гладкой и чистой. Рабочие поверхностиштампа (пуансона, матрицы, прижимного кольца) с загрязне-ниями быстро изнашиваются, на них образуются задиры и цара-пины, что увеличивает сопротивление при перемещении мате-риала и ухудшает его штампуемость. По этой же причине рабо-чие поверхности штампа следует тщательно обрабатывать иполировать и при вытяжке применять смазку. Чем материал
толще, тем он лучше штампуется, ибодоля напряжений от трения, приходя-щаяся на поперечное сечение материа-ла вытягиваемой детали (полуфабри-ката), меньше.
Геометрия инструмента (радиусыскруглений матрицы и пуансона, зазормежду матрицей и пуансоном).
Способ вытяжки (с прижимомили без прижима, при комнатной тем-пературе или с подогревом.
Наиболее просто определяется чис-ло переходов для деталей типа стака-на. Сначала из условия равенстваплощади заготовки и площади деталинаходят размер заготовки (диаметр Dдиска). Затем по диаметру Dи коэффициенту т\ вытяжки для пер-вого перехода (см. табл. 6. 1) опреде-ляют диаметр детали d\ после первогоперехода. По полученному значению
диаметра d\ последовательно определяют диаметры следующихпереходов по формуле dT[=dn-lmTl. Расчет продолжается до техпор, пока очередной диаметр du будет равен (или несколько-меньше) диаметру готовой детали. Количество выполненных вы-числений соответствует числу переходов.
При вытяжке деталей со сложной конфигурацией (рис. 6. 3)за первый переход (а) вытягивают поверхность, необходимуюдля образования внутренней части детали (т. е. набирают необ-ходимое количество материала). При последующих операциях(б, в, г, д) набранный материал переформовывается до оконча-тельных заданных размеров. Если такая последовательность не-будет соблюдена, то из-за сопротивления выступов на перифе-рии детали и образования складок перетекание металла будетзатруднено и может произойти разрыв металла.
При вытяжке коробок с прямоугольной или квадратной фор-мой дна за несколько операций на первых операциях обычно-вытягивают, соответственно, овальные или цилиндрические по-луфабрикаты, которые на последующих операциях перетягиваютдо заданной формы.

Рис. 6.3. Последовательность вытяжки детали со сложной конфигурацией
168-
При вытяжке прямоугольных деталей наибольшей деформации подвергается материал заготовки, образующий углы детали (закругления), где по существу и происходит вытяжка. На прямых же участках стенок материал подвергается почти исключительно гибке. Выше указывалось, что для предотвращения образования складок применяется прижим. Однако относительно толстый материал можно вытягивать и без прижима, так как он оказывается достаточно устойчивым против складкообразования. При больших значениях коэффициентов вытяжки m, когда сжимающие усилия в окружном направлении во фланце заготовки относительно невелики, складки при вытяжке также не образуются.
В табл. 6. 2 указано, в каких случаях следует производить вытяжку с прижимом и без прижима.
Таблица 6. 2
Приближенные пределы применения вытяжки с прижимом и без прижима заготовки
Для первой вытяжки Для последующих вытяжек
Способы вытяжки s/D т s/D т
С прижимом 0,015 0,60 0,01 0,80
Без прижима 0,017 0,55 0,015 0,78
6.4. РАДИУСЫ ОКРУГЛЕНИЙ ПУАНСОНА И МАТРИЦЫ
Значительное влияние на процесс вытяжки имеет величина радиусов скруглений пуансона гл и матрицы гм (см. рис. 62). При уменьшении радиусов скруглений усилие вытяжки растет и увеличивается возможность отрыва дна. При чрезмерном увеличении радиусов скругления пуансона и матрицы размеры незажатого участка увеличиваются и могут образоваться складки. При меньшей относительной толщине заготовки s/D радиус скругления матрицы должен быть большим.
Большое влияние на процесс вытяжки оказывает смазка, уменьшающая усилие вытяжки и износ штампов. При вытяжке с хорошей смазкой коэффициент трения ц колеблется в пределах 0,08—0,1, тогда как при вытяжке без смазки его значение доходит до 0,18—0,2. При работе без смазки стойкость штампов уменьшается примерно на 40%. Смазками служат различные минеральные масла, а также смеси из нескольких жидких компонентов. При тяжелых вытяжках в смазки добавляются твердые наполнители—сера, коллоидальный графит, тальк. Для алюминия и его сплавов хорошей смазкой является технический вазелин. При вытяжке с подогревом в качестве смазки применяется масло «вапор», смешанное с коллоидальным графитом.
169-
Титан и его сплавы имеют очень низкие антифрикционные свойства, работая на трение в паре с более твердыми металлами (сталь, чугун), они сильно истираются и переносятся на более твердые металлы. При трении с более мягкими металлами (цинк, свинец) последние размазываются по титану и быстра покрывают его. При вытягивании деталей из титана и его сплавов происходит их интенсивное налипание на рабочие поверхности штампов. Под действием контактного давления на рабочих поверхностях штампа отдельные частицы металла привариваются к поверхности штампа и сдираются со штампуемого материала. В процессе штамповки эти налипшие частицы уплотняются и приобретают настолько высокую твердость, что вызывают повреждение поверхности детали. Поэтому выбор смазки при вытяжке деталей из титана и его сплавов имеет очень важное значение.
Хорошие результаты дают коллоидальный графит, молибденит, воск (как нехлорированный, так и хлорированный) и смазки, применяемые при вытяжке магниевых сплавов. Лучшие результаты дают фосфатирование, омеднение и специальное анодирование, сочетаемые с перечисленными выше смазками, трилак 455 (раствор акрилатной смолы в трихлорэтилене), ДТ-40 (хлорированное масло большой вязкости), смазка ДН-2 (смесь сульфонатного жирового масла с 43%-ным трихлорэтиленом).
Наиболее эффективна сульфидизация, осуществляемая нагревом заготовки до температуры 570° С в течение 15 мин в расплавленной соляной ванне (соль цианистой кислоты и серы) с выдержкой в течение 3 ч.
6.5. ЗАЗОР МЕЖДУ ПУАНСОНОМ И МАТРИЦЕЙ
При установлении зазоров учитывается утолщение края заготовки, происходящее при вытяжке, и полюсовые отклонения толщины листа-заготовки. В практических расчетах при вытяжке цветных металлов можно для всех переходов, кроме последнего, принимать величину одностороннего зазора (см. рис. 6.2), равной z=1,l ... l,3)s, а для черных — г= (1,2... l,4)s.
На последнем переходе при необходимости калибровки стенок детали указанные величины зазоров можно уменьшать. При этом коэффициент вытяжки должен быть увеличен. Увеличение зазоров для черных металлов по сравнению с зазорами для цветных металлов вызывается тем, что листы черных металлов изготовляют с двусторонними отклонениями по толщине, тогда как листы цветных металлов — только с минусовыми допусками.
170-
6.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ СКЛАДКОДЕРЖАТЕЛЯИ ВЫТЯЖКИ
Усилие складкодержателя должно быть минимальным, чтобыне произошло отрыва дна детали и образования складок. Этоусилие определяют по формуле Pc=qF, где Рй — усилие склад-кодержателя, кгс; q — удельное давление на 1 мм2 площадиприжима; F — площадь прижима, мм2, q — берется по табли-цам.
Усилие вытяжки, передаваемое пуансоном на заготовку, рав-но произведению площади втягиваемого поперечного сечения навеличину напряжения втягивания (с учетом сил трения и изги-ба). Напряжение втягивания 0ВТ получается как сумма напря-жений растяжения в радиальном направлении 01 (см. рис. 6.2),сжатия в тангенциальном направлении а3, напряжений от изги-ба на пуансоне и матрице в вертикальной и горизонтальной (поокружности) плоскостях и напряжений, вызванных трениеммежду заготовкой, матрицей и прижимом. Величины этих состав-ляющих точно могут быть подсчитаны только при наличии точ-ных значений коэффициентов, характеризующих свойства метал-ла вытягиваемой детали, размеров и конфигурации заготовки,влияния смазки, зазора между пуансоном и матрицей и пр. Та-кой расчет трудоемок, а точность его результатов, зависящая отправильности выбранных коэффициентов, не всегда достоверна.
Практически, при технологических расчетах усилие вытяжкиопределяется как часть усилия, необходимого для отрыва днавытягиваемой детали. Величина принятой доли, учитываемаякоэффициентом с, берется в зависимости только от одной вели-чины — коэффициента вытяжки т. Потребное усилие при вы-тяжке цилиндрических деталей или цилиндрических полуфабри-катов на первом переходе из плоской заготовки составляетPB—ndsc6B, где Рв — усилие вытяжки, кгс; d — диаметр дета-ли, мм; s — толщина листа, мм; ав — временное сопротивлениеразрыву, кг/мм2; с — коэффициент.
Коэффициент вытяжки т 0,55 0,57 0,60 0,62 0,65 0,67 0,70 0,72 0,75 0,77 0,80
Коэффициент с 1,00 0,93 0,86 0,79 0,72 0,66 0,60 0,55 0,50 0,45 0,30
6.7. СКОРОСТЬ ВЫТЯЖКИ
Максимально возможная скорость вытяжки зависит от ряда факторов (материал детали, ее конфигурация и пр.), значение которых еще недостаточно установлены.
Практически при глубокой вытяжке берутся следующие скорости:
171-

Скорость вытяжки, мм/с
Материал
на прессах простого действия
на прессах двойного действия
Алюминий Сплавы алюминия Латунь Медь
Сталь углеродистая Нержавеющие стали
900
500 150-200
1000 750 300
500 430
180-250' 100-150
При вытяжке деталей из титана и его сплавов скорости вытяжки не должны превосходить 0,5—0,6 от скорости, применяемой для углеродистых сталей. Поэтому для вытяжки деталей из титана и его сплавов обычно применяют не быстроходные кривошипные прессы, а гидравлические прессы, имеющие небольшую скорость ползуна.
6.8. РАЗНОВИДНОСТИ СХЕМ ВЫТЯЖНОЙ ШТАМПОВКИ
В зависимости от условий проведения технологического процесса, конфигурации и материала детали вытяжка может осуществляться по нескольким схемам.. Наибольшее применение находят: 1) вытяжка с конусной матрицей и дополнительными складкодержателями; 2) реверсивная вытяжка; 3) вытяжка с перетяжными ребрами; 4) вытяжка с утонением стенок; 5) многослойная вытяжка; 6) вытяжка с подогревом всей заготовки или ее фланца.
Применяются конусные матрицы и дополнительные складко- держатели при глубокой вытяжке для уменьшения числа операций, при вытяжке из заготовок с малыми относительными толщинами и при изготовлении деталей с большими конусными фланцами. Если матрица и складкодержатель имеют не плоскую, а конусную поверхность ('см. рис. 6.4), то заготовка перед заходом в цилиндрическую рабочую поверхность матрицы предварительно формуется конической частью штампа в конусную чашку. Угол охвата вытяжного ребра матрицы материалом заготовки и наружный диаметр заготовки благодаря этому уменьшаются, что снижает усилие вытяжки. Радиус закругления вытяжного ребра матрицы может быть взят равным до десяти толщин листа, что также снижает усилие вытяжки. Все это дает
Конусные матрицы и дополнительныескладкодержатели172-
возможность вести вытяжку с коэффициентами т~0,42—0,46вместо коэффициентов т=0,52—0,56, требующихся при вытяж-ке в плоской матрице .с плоским складкодержателем.
Значение угла β (см. рис. 6. 4) определяется по эмпириче-ской формуле Р<5 + -^— + 0,3(f*0-0,5), где s —толщина за-готовки, мм; D — диаметр заготовки, мм; ц0 — коэффициент вы-
тяжки, допустимый для данно-го отношения при матрице сплоской рабочей поверхно-стью.
При увеличении угла р запределы получаемых по этойформуле значений по краямзаготовки образуются складкии процесс вытяжки не осуще-ствим. При заготовках с ма-лой относительной толщинойs/D угол р очень мал и эффектот применения описываемогоспособа незначителен. В такихслучаях может быть примене-на вытяжка с дополнительнымприжимом 3.
Спроектированный напресс двойного действия штамп(рис. 6.4) работает следую-щим образом: при опусканиинаружного ползуна пресса за-крепленная на нем плита 7,
несущая прижимы 3 и 2, опускает их на фланец заготовки. До-полнительный прижим 3, который может в вертикальном на-правлении перемещаться по штырям 4, в исходном положенииотжат мощными спиральными пружинами 5 вниз, до соприкос-новения с верхней плоскостью прижима 2, жестко связанного сплитой 7 кольцом 6. Кольцо первым приходит в соприкоснове-ние с заготовкой, прижимает ее к горизонтальному пояску мат-рицы 1 и останавливается. При дальнейшем опускании плиты7 пружины 5 сжимаются, увеличивая усилие прижима, а кони-ческий складкодержатель 2 опускается на заготовку и формуетее коническую часть.
По окончании этой формовки, когда наружный ползун прес-са и плита 7 останавливаются, опускается внутренний ползунпресса, несущий на себе пуансон 8, и окончательно вытягиваетдеталь. Конусный прижим 2 описанного штампа можно рассмат-ривать, как вытяжной пуансон первого перехода, вытягивающийконическую чашку. По описанной схеме можно вытягивать де-
Рис. 6. 4. Схема вытяжки с конусной матрицей и дополнительным прижимом:
/—матрица; 2—прижим; 3—дополнительный прижим; 4—штырь: 5—пружина; 6— кольцо; 7—плита; 8—пуансон
173-

тали с большими конусными фланцами, у которых угол наклона образующей к оси достигает 45°.
Аналогично конусным прижимам действуют дополнитёльные сферические прижимы. Дополнительный сферический прижим фиксирует заготовку на закруглении матрицы, предупреждая складкообразование. Это позволяет увеличить радиусы скругления матрицы в 2—3 раза по сравнению с максимально допустимыми при вытяжке по обычной схеме и получить коэффициенты вытяжки до m=0,4.
Реверсивная вытяжка (вытяжка с выворачиванием)Особенностью этого метода является изменение направления вытяжки на обратное по сравнению с предыдущим переходом. Это дает значительное увеличение радиального натяга материала, что особенно ценно при вытяжке тонкостенных деталей сферической и параболической формы. Этим же методом получают детали с двойной стенкой и глубокие коробки.

Рис. 6.5. Схема реверсивной вытяжки фиксатора двигателя:
а—схема штампа; б—последовательные фазы вытяжки; пуансономатрица;2—матрица: 3—пуансон; 4—выталкиватель; 5—деталь
На рис. 6.5 дан пример реверсивной вытяжки детали 5 (фиксатора реактивного двигателя). В начале процесса (/) формуется чаша с конической стенкой, на фланце которой из-за отсутствия складкодержателя образуются складки. При дальнейшем опускании (II) пуансономатрицы 1 материал стенки перетекает через ее кромку, протягиваясь через зазор между пуансо- номатрицей 1 и матрицей 2. При этом деталь натягивается на пуансон 3, а гофры, выправляясь в зазоре, создают дополнительный натяг материала. Готовая деталь 5 снимается с пуансоном 3 выталкивателем 4.
174

Вытяжка с перетяжными (тормозными) ребрамиПри вытяжке неглубоких сферических деталей (например, днищ топливных баков) применяют тормозные ребра, располагаемые кондентрично рабочей кромке матрицы, или вытяжную

Рис. 6.6. Схема вытяжки с подогревом фланца:
'—трубчатые электронагреватели; 2—матрица; 3—складкодержатель; 4—пуансон; 5—трубка водяного охлаждения пуансона
кромку матрицы делают в виде выступающего ребра (рис. 6. 6). Вытяжка с тормозными ребрами аналогична реверсивной вытяжке. Ребра уменьшают складкообразование, увеличивая растягивающие напряжения и уменьшая тангенциальные.
Вытяжка с утонением стенокПри вытяжке с утонением стенок зазор между пуансоном и матрицей меньше толщины заготовки, и высота вытягиваемой детали дополнительно увеличивается за счет уменьшения толщины стенок. Таким способом получают в самолетостроении различные колпачки, гильзы, защитные кожухи и т. д. При этом появляется возможность совмещения нескольких операций в одной путем последовательного протягивания заготовки через несколько матриц, расположенных одна над другой.
Многослойная вытяжкаПрименяется при изготовлении деталей из заготовок с малой относительной толщиной и заключается в том, что одновременно вытягиваются несколько, положенных друг на друга, заготовок. Это увеличивает устойчивость борта против складкообразования.
175-
Вытяжка с подогревомВытяжка с подогревом всей заготовки или только ее фланца применяется в том случае, когда материал (сплавы магния и титана) при обычных температурах мало пластичен, а при повышенных температурах его пластичность значительно повышается. Особенно благоприятные условия вытяжки создаются в том случае, когда фланец заготовки подогревается, а стенка и дно сохраняют обычную температуру или охлаждаются. При этом, поскольку прочность дна и стенки не уменьшена подогревом, они могут воспринимать от пуансона и передавать фланцу максимально допустимые усилия. В разогретом до состояния повышенной пластичности фланце эта усилия вызывают максимально возможные деформации. Коэффициенты вытяжки т., получаемые при подогреве фланца, могут достигать следующих значений: для магниевых сплавов МА1 и МА8 — 0,3 ... 0,32, для алюминия AM и АМцМ — 0,39... 0,42, для дуралюмина Д16М и Д16АТ — 0,33 ... 0,37, для сплава В95А-Т — 0,32 ... 0,35.
На рис. 6. 6 дана схема вытяжки с подогревом фланца. Подогрев ведется с помощью вмонтированных в матрицу 2 и склад- кодержатель 3 трубчатых электронагревателей 1 или токами высокой частоты. При этом температура, а следовательно, прочность стенок и дна вытягиваемой детали остаются неизменными. Для их охлаждения в полость пуансона 4 подается по трубке 5 проточная вода. Большие степени деформации можно получить, упрочняя стенки и дно детали низким охлаждением при сохранении на фланце обычной температуры. Такое охлаждение достигается подачей внутрь полого пуансона жидкого азота. Низкое охлаждение дна и стенки позволяет увеличить степень деформации примерно на 20—30%.
В практике самолетостроительных заводов значительно большее применение находят процессы вытяжки с подогревом всей заготовки детали. Так, в частности, вытягиваются многие детали из ряда титановых и магниевых сплавов. При вытяжке технически чистого титана применяется нагрев заготовки до 200— 360° С. В нагретом до температуры 350—400° С состоянии вытягивается сплав ВТ1-2. Сплав ВТ1-1, имеющий лучшую пластичность, штампуется с подогревом только при сложной конфигурации детали и при необходимости сокращения числа операций.
Наилучшая температура подогрева — 350—400° С. Заготовки из титанового сплава ВТ6С перед вытяжкой нагреваются в воздушной печи до 800° С. Для уменьшения охлаждения фланца матрица и прижим нагреваются до 200—250° С. Сплавы ОТ4 и ОТ4-1 наиболее пластичны при температуре 500—650° С.
Для компенсации тепловых потерь при переносе от электропечи к штампу заготовка нагревается до 700° С, а в процессе штамповки повторно 2—4 раза подогревается. Сам штамп подогревается до 250° С. При особо сложных конфигурациях дета-
176-
леи дается местный дополнительный подогрев заготовки газо-выми горелками. Сплав ОТ4 очень чувствителен к неравномер-ности остывания. При понижении температуры на отдельных уча-стках заготовки пластические свойства этого участка резкоизменяются. Поэтому иногда предпочитают вытяжку деталей из
сплава ОТ4 вести в хо-лодном состоянии.
Из-за значительногопружинения титановыхсплавов, как правило,в процесс вводится за-ключительная операциягорячей калибровки. На-грев заготовок из тита-новых сплавов обычновыполняется в электри-ческих муфельных печах.Нагрев на электроплитахили путем контактирова-ния с подогретыми частя-ми штампа малоэффек-тивен из-за низкой тепло-проводности титана,а штампы подогреваютсятолько с целью уменьше-ния скорости остываниязаготовки. Нагрев пламе-нем газовых горелокиз-за его несовершенстваприменяется только для
местного подогрева отдельных участков сложных деталей илипри ручном изготовлении деталей в опытном производстве. Не-которое применение находят также индукционный нагрев и на-грев электросопротивлением, применение которых ограничивает-ся формой заготовок.
В качестве примера вытяжки с подогревом детали из тита-нового сплава рассмотрим процесс получения полусферы шаро-баллона из сплава ВТ6С. Заготовка, нагретая в воздушной печидо температуры 800° С, вытягивается за три перехода на гидро-прессе в штампах (рис. 6.7). Для уменьшения утонения дна истенок детали соприкасающийся с ними пуансон 1 охлаждаетсяизнутри до комнатной температуры сжатым воздухом, подавае-мым через штуцер 4. Для уменьшения охлаждения фланца де-тали матрицу 7 и прижимные кольца нагревают до 200—250р С.На первом и втором переходах фланец зажимается в асботек-столитовых прижимных кольцах 2 и 3. На третьем переходе —стальными кольцами 5 и 6. Слева на рисунке дана схема пер-вого и второго переходов, справа — третьего перехода.
177-

Рис. 6.7. Схема вытяжки полусферы шаро- баллона:
1—пиансон; 2 и 3—асботекстолитовые кольца; 4— штуцер; 5 и б—стальные кольца; 7—матрица
После третьего перехода вытянутая деталь отжигается в воздушной печи при температуре 750° С. Все детали из сплавов, титана, полученные вытяжкой для снятия внутренних напряжений, обязательно подвергаются термической обработке. В противном случае переупрочнение, полученное как при холодной,, так и при высокой горячей деформациях, приводит к растрескиванию готовых деталей под действием внутренних напряжений.
Магниевые сплавы в холодном состоянии недостаточно пластичны. При повышении температуры свыше 220° С их пластичность резко увеличивается. Поэтому в холодном состоянии вытяжку деталей из магниевых сплавов производят лишь при больших коэффициентах вытяжки:=0,91—0,83 для< сплава МА1 и 0,83—0,80 для сплава МАЯ Глубокую вытяжку магниевых сплавов ведут с подогревом до 350—380° С. При этом нагрев фланца заготовки осуществляется от матрицы и прижимного кольца, а охлаждение стенки вытягиваемой детали — от пуансона, в полости которого протекает вода.
6.9. КОНСТРУКЦИИ ВЫТЯЖНЫХ ШТАМПОВ Классификация вытяжных штампов
По типовой конструктивной схеме простейшие вытяжные штампы имеют много общего с вырубными. В отличие от вырубных у вытяжных штампов специальных устройств для точного направления пуансона относительно матрицы обычно не требуется, так как между пуансоном и матрицей есть зазор, равный толщине заготовки, а края пуансона и матрицы обязательно скруглены и в момент захода пуансона в матрицу дают хорошее направление.
Конструктивно наиболее сложной частью вытяжного штампа является устройство для фиксации фланца детали — складкодержатель (прижим). Во многих случаях из-за удобства расположения складкодержателя под столом пресса матрица располагается наверху, на ползуне пресса, а пуансон — внизу, на его столе. Поэтому конструкцию вытяжного штампа во многом определяет характер фиксации фланца заготовки.
По конструктивным признакам вытяжные штампы можно- разделить на четыре группы:
Штампы для мелкой вытяжки без прижимных и съемных: устройств.
Штампы с индивидуальными буферными устройствами (на эксцентриковые и кривошипные вырубные прессы).
Штампы на простые прессы с универсальными буферными устройствами.
4- Штампы на прессы двойного и тройного действия.
Штампы каждой из этих групп, применяемые для выполнения первой операции (т. е. вытяжки из плоской заготовки), зна-
178-
Типовая конструкция штампа для пресса простого действияВ штампе, изображенном на рис. 6.8, пуансон 1 расположенна нижней части штампа, что позволяет расположить громозд-
кое буферное устройство под столом 7пресса. Выталкивание готовой деталииз матрицы 2, расположенной на верх-ней части штампа, осуществляется вы-талкивателем, состоящим из диска 3и штока 4, проходящего через хвосто-вик 5 штампа. Штифт 6 предохраняетвыталкиватель от выпадения из штам-па при работе и транспортировке. Притакой конструкции выталкивателяпресс должен иметь устройство длявыталкивания через хвостовик штампа.
Как видно из рис. 6.8, буферноеустройство составляет значительнуючасть всей конструкции штампа исильно ее удорожает. Удорожанияможно избежать, если буферное уст-ройство сделать универсальной при-надлежностью пресса, что в большин-стве случаев и делается. При проекти-ровании вытяжных штампов на экс-центриковые или кривошипные выруб-ные прессы прижимное устройствообычно связывают с буфером, распо-лагаемым под столом пресса, а съем.детали с верхней части штампа осу-ществляется выталкивателем черезхвостовик штампа или пружинами.Хорошие эксплуатационные качестваимеют пневматические буферные уст-
ройства, которые обеспечивают постоянное по всей длине ходаползуна усилие прижатия, величина которого легко бесступен-чато регулируется с помощью редукционного клапана.
Штампы для прессов двойного и тройного действияТакие штампы конструктивно значительно проще штампов,проектируемых на простые прессы. Вместо сложной конструк-
"чительно отличаются от штампов, применяемых для последующих переходов.
По построению технологического процесса все штампы можно разделить на две группы: 1) простые и 2) комбинированные. В простых штампах выполняется одна операция, в комбинированных совмещаются две или более операций.

Рис. 6.8. Схема вытяжного штампа с нижним расположением буфера:
/—пуансон; 2—матрица; 3— ДИСК; 4—ШТОК; 5—ХВОСТОВИК; 6— штифт; 7—стол пресса
179-
Рис. 6. 9. Схема вытяжного штампа на пресс двойного действия:
1—внутренний ползун; 2—наружный ползун; 3—переходная плита; 4—прижимное кольцо; 5—пуансон; 6—деталь; 7—матрица; 8—выталкиватель; 9— штифт; 10—пневматическое буферное устройство (подушка)
Штампы на прессы тройного действия позволяют совместитьза один ход две операции, для выполнения которых в обычныхусловиях потребовалось бы два штампа. На рис. 6. 10 показанпример такого штампа. В начале хода пресса наружный пол-зун— складкодержатель 5, опускаясь, прижимает с помощьюприжимного кольца 4 фланец заготовки 2 к матрице 7. Затемопускается внутренний ползун 6 с укрепленным на нем верхнимпуансоном 3 и вытягивает конфигурацию первого перехода, пос-ле чего нижний ползун пресса через штифты 8 и нижний пуан-сон 1 формует участок второго перехода.
Комбинированные штампыНазываемые штампами совмещенного действия комбиниро-ванные штампы позволяют избежать вспомогательных операцийустановки, фиксации и съема деталей на промежуточных опера-
циях. Поскольку трудоемкость этих операций во много раз боль-ше машинного времени штамповки, производительность трудапри переводе операции с группы простых штампов на один ком-бинированный резко возрастает. Вытяжные операции в значи-тельной части выполняются на эксцентриковых и кривошипных
ции буфера-складкодержателя штамп снабжается только прижимным кольцом 4 (рис. 6.9). Это кольцо крепится на наружном ползуне 2 пресса, выполняющем функции складкодержате- ля. Для выталкивания готовой детали 6 из матрицы 7 делается простая плитка — выталкиватель 8 с помощью пневматического буферного устройства 10, являющегося узлом пресса.

Рис. 6. 10. Вытяжной штамп на' пресс тройного действия:
1—нижний пуансон; 2—заготовка; 3— верхний пуансон; 4—прижимное кольцо; 5—наружный ползун; 6—внутренний ползун; 7—матрица; 8—штифты
180-

прессах для вырезной штамповки, более распространенных и дешевых. Однако в этом случае для каждого штампа, устанавливаемого на указанных прессах, требуются индивидуальные- буферные устройства для прижима заготовки и съема со штампа готовой детали. Значительно упрощает и удешевляет конструкцию вытяжных штампов установка на прессах постоянных- буферных устройств с пружинами или резиной.
6.10. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫТЯЖНЫХ РАБОТ
Вытяжка обычно требует большого хода пресса, и кривошипные вырубные прессы, имеющие небольшой ход, для выполнения средних и глубоких вытяжек оказываются просто непригодными. Оборудованием, специально изготовляемым для вытяжных работ, являются вытяжные прессы двойного действия, характеризующиеся большой величиной хода, небольшой скоростью ползуна, наличием второго (наружного) ползуна-складкодержателя и пневматических буферных устройств, располагаемых под столом пресса.
На рис. 6. 11, а изображен общий вид пресса двойного действия. Наружный ползун 1 (см. рис. 11,6), несущий на себе складкодержатель 3, опускается первым и прижимает заготовку к матрице 5. Вслед за этим с заготовкой соприкасается внутренний (вытяжной) ползун 2 и вытягивает ее. Затем оба ползуна поднимаются. Как видно из графика движения ползунов (рис. 6. 11, в), наружный ползун в промежутке между точками I и II при вращающемся главном вале остается неподвижным, что обеспечивается сложной кинематической цепью, связывающей главный вал с наружным ползуном. Начиная с точки II (при повороте главного вала на 180°), ползун движется вверх.
Существуют прессы тройного действия, у которых наряду с двумя верхними ползунами, работающими аналогично ползунам пресса двойного действия, в столе имеется третий ползун, перемещающийся внутри стола пресса в направлении, противоположном движению верхних ползунов.
Вытяжные прессы обычно снабжаются постоянными пневматическими буферными устройствами (подушками), обеспечивающими неизменяющееся при ходе пресса усилие прижима заготовки. Буферные устройства (на больших прессах их обычно несколько) располагаются под столом пресса. Выбор пресса и конструкции штампа зависят не только от размеров, конфигурации и материала детали, но и от парка прессов, которыми располагает производственный участок, их загруженности и других факторов. Наиболее полно значение всех факторов учитывается при проектировании технологического процесса вытяжки и штампа на ЭВМ (см. гл. 4, § 7).
181-


Рис. 6.11. Пресс двойного действия:
а—общий вид; б—схема движения ползунов; в—график движения ползунов;/—наружный ' ползун; 2—внутренний ползун; 3—скадкодержатель; 4—пуан-сон; 5—матрица
482-
6.11. ТОКАРНО-ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫОбласть применения и схема процессаВ период подготовки серийного и крупносерийного производ-ства, когда вытяжные штампы еще не изготовлены, а также примелкосерийном и опытном производствах, когда изготовлениесложных, многопереходных вытяжных штампов недопустимо уд-линяет период подготовки производства и увеличивает себестои-мость машины, полые детали из листа, имеющие форму тел вра-

Рис. 6.12. Выдавливание из листа на токарно-давильном станке'г
а—схема процесса; б—перетекание металла заготовки; в—переходы при выдавливании конического стакана; 1—заготовка; 2—оправка; 3—центр; 4—да- вильник; 5—гребенка
щения (как с прямолинейными, так и с криволинейными образующими), целесообразно выдавливать на токарно-давильных; станках. Так получают передние и задние отсеки подвесных топливных баков самолета, сферические днища, обтекатели воздушных винтов, корпуса цилиндрических радиаторов и различные цилиндрические и конические обечайки с суженными торцовыми сечениями.
Схема процесса выдавливания (называемого также обкаткой) дана на рис. 6. 12. Заготовка 1, в форме диска, прижимается к закрепленной на шпинделе станке оправке 2 вращающимся центром 3 задней бабки и, под влиянием усилия трения, этого прижатия, вращается вместе с оправкой. С помощью давильника 4, свободно оперяющегося на гребенку 5 и удерживаемого руками давильщика, заготовка обжимается постепенным движением давильника от центра заготовки к ее периферии. На том участке окружности заготовки, где давильники соприкасаются с ней, передаваемое им усилие Р преобразуется (рис. 6. 12, б) в напряжение aQ и соответствующие ему деформации, действующие в радиальном направлении, и связанные с ни-
183-
ми напряжения σ и деформации ее , действующие в тангенциальном направлении.
В результате этих деформаций кальцевой участок (точнее, виток спирали) заготовки, соприкасающийся с давильником, удлиняется в направлении образующей детали за счет укорочения по длине окружности. Процесс протекает за счет перемещения металла в толщине листа без существенных изменений этой толщины и аналогичен процессу вытяжки в штампе, но в отличие от него, материал перетекает не по всей площади фланца, а в каждый момент, на узком участке t (см. рис. 6.12,6) в зоне действия усилия, создаваемого давильником. В процессе формовки детали этот участок перемещается от дна детали к ее вершине по винтовой линии с шагом, равным подаче давильника за один оборот детали. Усилие на давильнике соответственно во много раз меньше усилия на пуансоне вытяжного штампа при вытяжке такой же детали. Если при вытяжке в штампе предельные значения коэффициента вытяжки ограничиваются прочностью стенки детали вблизи дна, то при выдавливании на токарно-давильных станках такого ограничения нет и возможные степени деформации ограничиваются в основном только пластическими свойствами металла заготовки.
ОборудованиеТокарно-давильные станки по устройству аналогичны токар- но-винторезным станкам, но не имеют механизма подачи, а механизм главного движения значительно упрощен. Вместо суппорта на токарно-давильном станке установлена подвижная •опора (гребенка), на которую при работе опирается давильник. Для установки дисков-заготовок большого диаметра высота центров у токарно-давильных станков значительно больше, чем у обычных токарно-винторезных станков и позволяет выдавливать детали диаметром до 800 мм.
Оснастка и инструментОснасткой при работе на токарно-давильных станках служат закрепляемые на шпинделе станка оправки — тела вращения, имеющие форму и размеры внутренней полости изготавливаемой детали. Часто их вытачивают на самом станке. В зависимости от толщины, механических свойств заготовки и объема производства оправки вытачиваются из стали, чугуна, вторичных алюминиевых сплавов (например, силумина), балинита или сухой древесины.
Обычно делается одна оправка по окончательным размерам внутренней полости готовой детали. Если на одной оправке деталь выдавить не удается, изготавливаются оправки на промежуточные переходы (рис. 6. 13, а). При выдавливании деталей с
суженными выходными сечениями оправки делаются разъемными (рис. 6. 13,6). Клинья 2 и 3 такой оправки фиксируются с одной стороны в проточке корпуса 1, с другой — вращающимся центром 4, а по наружному диаметру — заготовкой. По окончании формовки детали оправка снимается с корпуса 1 и из нее вынимается клин 2, имеющий параллельные боковые грани. После этого остальные клинья 3 легко удаляются сдвигом к центру 4.

Рис. 6. 13. Давильные оправки:
а—переходные оправки при выдавливании кока воздушного винта: б—разъемная оправка для выдавливания корпуса радиатора; /—корпус оправки; 2 и 3—клинья; 4—вращающийся центр; 5—заготовка
Деревянные оправки после предварительного вытачивания резцов доводятся до окончательных размеров обдавливанием сферическим давильником, что придает поверхности большую чистоту и прочность. Для увеличения прочности деревянные оправки на участках, подвергаемых увеличенному давлению, снабжаются металлическими кольцами. При выдавливании деталей из стального листа толщиной более 1 мм оправки делаются металлическими.
Давильники изготавливаются из углеродистой стали У8 или У10 с термической обработкой до HRC = 58—60. Высокая твердость и чистота рабочей поверхности давильника является необходимым условием получения чистой поверхности выдавливаемой детали. Поэтому рабочая поверхность давильника должна иметь чистоту 12—14 класса ГОСТ. Обычно поверхность полируется. Профиль рабочей части давильника должен соответствовать профилю облавливаемого участка детали.

185-

На рис. 6. 14, а— г показаны рабочие участки давильникоз для выдавливания наружных участков; на рис. 6.14,(9, е—давильники для формовки углублений как на цилиндрической, так л на торцовой частях детали.

Рис. 6. |14. Давильники
При больших удельных давлениях и мягком металле заго-товки применяются роликовые давильники (см. рис. 6. 14, в, г),которые более сложны в изготовлении, но обеспечивают лучшую•чистоту поверхности. Роликовый давильник (см. рис. 6. 14, г)•служит для закатки кромок. Для подрезки торцов деталей при-меняются давильники-резцы (см. рис. 6. 14, ж, з).
Технология давильных работТокарно-давильные станки применяются не только для вы-давливания полых деталей из листа, но и для доводки (прогла-живания) поверхности деталей, полученных вытяжкой в штам-пах, закатки кромок, подрезки торцов, обрезки по длине и т. д.Заготовкой обычно служат плоские диски, реже, цилиндриче-ские и конические стаканы. Степень деформации заготовки привыдавливании может быть задана отношением hid высоты полу-ченной детали h (см. рис. 6. 12, в) к ее диаметру d или коэффи-циентом вытяжки т, равным отношению диаметра <2п-н детали,полученного при очередном переходе к диаметру d предыдущегоперехода: m=dJI+i/d.
Ориентировочные данные по выбору числа переходов в зави-симости от отношения:
hid 1 1-1,5 1,5—2,5 2,5-3,5 3,5-4,5 5-6
Число переходов 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6
Нормативы по технологии токарно-давильных работ еще мало разработаны. При характерных для токарно-давильных работ больших удельных давлениях на рабочей поверхности давильника материал заготовки сильно нагартовывается и необ-
186-
ходим отжиг, который дается как между переходами, так и по»окончании формовки детали.
Сцепление (трение) между рабочей поверхностью давильни-ка и поверхностью детали, ухудшающее чистоту обработки,уменьшается полировкой рабочей поверхности давильника исмазыванием поверхности детали минеральными маслами или:хозяйственным мылом (при изготовлении деталей из нержавею-щих сталей).
На качество поверхности оказывает влияние и скорость де-формации (скорость на давильнике). В таблице 6.3 приведеныэкспериментально установленные оптимальные частоты враще-ния детали при выдавливании из различных материалов.
Таблица 6. 3
Выбор частоты вращения детали при давильных работах
Материал заготовки Мин 1 Материал заготовки Мин 1
Латунь 1000—1100 Дуралюмин 500-900
Алюминий 1200-800 Медь 800- 600
Магниевые сплавы 1000-600 Сталь мягкая 600-400
Для выдавливания деталей из титана и магниевых сплавов процесс ведется с подогревом заготовки и давильной оправки. Осуществляется подогрев пламенем горелки, установленной на станке со стороны, противоположной давильнику. Наряду с обычными газовыми горелками применяются и специальные, с широким факелом, охватывающим большую поверхность. Деталь при выдавливании смазывается жаростойкими смазками, например, суспензией коллоидального графита, разведенного в тетрахлориде. Точность деталей, полученных выдавливанием на токарно-давильных станках, достигает 0,01—0,02 диаметра детали. Чистота поверхности — до 7—9 класса.
При работе с ручной подачей инструмента, когда усилие на давильнике и его подача могут изменяться в широких, объективно не контролируемых пределах, часты случаи брака по утонению стенок. Особенно часто это бывает на участках с малыми радиусами кривизны, где усилие нажатия давильника должно быть максимальным. Поэтому силовые детали, изготовленные на токарно-давильных станках, проходят сплошной контроль по толщине стенок.
Работа на обычных токарно-давильных станках малопроизводительна, требует больших затрат физического труда и высокой квалификации исполнителя. Эти недостатки устраняются
187-
при замене обычных токарно-давильных станков полуавтомата-ми с гидравлической подачей давильника, программируемой спомощью плоских копиров.
А/ 6.12. РОТАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ
Называемая иначе ротационным выдавливанием или раскат-кой, отличается тем, что формообразование детали происходитсо значительными изменениями толщины стенки заготовки.
Сущность процесса и основные расчетыРолик давильника 1 (рис. 6. 15), перемещаясь вдоль обра-зующей оправки 2, сдвигает в направлении подачи находящий-ся в контакте с ним участок заготовки 3, ас ним вместе и всюдеформированную, незафиксированную от перемещения в осе-вом направлении часть заготовки. Этот сдвиг распространяетсяло винтовой линии с шагом, равным осевой подаче давильника.
В зависимости от направления течения металла различаютпрямое выдавливание, когда материал перетекает в направленииподачи давильника, и обратное, когда материал течет в направ-лении, обратном движению давильника. В первом случае длинаоправки равна длине детали, во втором — такой зависимости.нет.
Методика расчета напряжений и усилий при ротационной об-работке давлением еще достаточно не разработана. При фор-мовке детали из толстостенной заготовки усилие на давильникево много раз меньше усилия, необходимого для перетекания:металла, за счет уменьшения диаметра фланца (как это проис-ходит при вытяжке в штампах). Поэтому диаметр заготовкиостается неизменным и равен наибольшему диаметру детали,а толщина, форма и размеры заготовки жестко связаны с кон-фигурацией и размерами детали, условиями равенства объемовматериала на соответствующих участках заготовки и детали. Так,например, при формовке детали 4 из заготовки 3 (рис. 6. 15, а)дно детали с диаметром d и толщиной s образуется из централь-ного участка заготовки с такими же размерами, а коническаячасть с образующей I формуется из кольцевого участка заготов-ки с диаметрами D и d и толщиной s3.
Толщина конической части детали определяется из усло-вия равенства объемов sRl=s3(D — d) или sa=s3sina.
Предельные значения угла а определяются пластическимисвойствами материала заготовки, ограничивающими степень еедеформации -ф при утонении,

где ss — толщина заготовки; 5Д — толщина детали на наиболееутоненном участке.
168-

Рис. 6. 15. Схема ротационной обработки давлением:
а—схема выдавливания конической детали за один переход; б—выдавливание конической детали за два перехода; в—выдавливание ко- •нической детали с переменной толщиной стенки; г—выдавливание сферической детали: 1—давильник; 2—оправка; 3—заготовка; 4—готовая деталь
189-

Для плоских заготовок ψ= (1 —sin а) • 100, где а — поле- вина угла при вершине конуса.
Для материалов с пониженными пластическими свойствам» (ЗОХГСА, Х17Н2, АМгб) ψ ≤50%.
Для металлов с удовлетворительной пластичностью (Ст20; СН2, Д16, АМгЗ и др.) ψ≤66%.
Для материалов с хорошей пластичностью утонение стенки может достигать 70—75% от исходной толщины. В отдельных, случаях за один переход удается получить утонение до 90%.



Рис. 6. 16. Типовые детали, получаемые ротационной обработкой давле-нием
Таким образом, при хорошей пластичности металла значение-угла а для одного перехода доходит до 30° (не менее). Значе-ние -ψ может быть увеличено подогревом заготовки в зоне дефор-мации.
Если по условиям пластичности металла деталь не можетбыть выполнена за один переход, операцию разбивают на не-сколько переходов (см. рис. 6. 15, б). В этом случае толщинастенки после каждого из переходов определяется, как и при фор-мовке, за один переход

С появлением специализированных токарно-давильных полу-автоматов с гидравлической подачей давильников, обеспечива-ющей очень высокие давления, до 300 кгс/см2, ротационная об-работка давлением стала широко применяться для получения:полых деталей самолета, имеющих форму тел вращения с пере-менной толщиной стенки.
При опытном и мелкосерийном производствах таким спосо-бом целесообразно получать тонкостенные высокопрочные обо-лочки цилиндрической, конической и оживальной формы как свнутренним, так и с наружным оребрением и пассивными закон-цовками из высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих ста-лей, сплавов титана, никеля, молибдена, алюминиевых сплавовД16, АЦМ, АМгб и др. (рис. 6. 16).
Так, в частности, получают обечайки баков, корпуса двига-телей, заготовки для сильфонов, оболочки самолетов и т. д., мно-гие из которых раньше изготавливались сварными и клепаны-
190-


ми. Переход на бесшовные конструкции корпусов двигателей, работающих под большим давлением в условиях двухосного растяжения, уменьшает вес обечаек и соответствующий расход высокопрочных сталей на 10—20%.
Ротационной обработкой давлением можно получить крупногабаритные полые детали вращения с толщиной стенки менее Ю,4 мм, что при механической обработке весьма сложно и связано с большими отходами металла в стружку. Возможности получения полых деталей (Вращения со сложными очертаниями значительно расширяются при сочетании ротационной обработки давлением с обычными токарно-давильными процессами.
Ротационная обработка давлением повышает исходные механические свойства материала в результате упрочнения, вызываемого большими степенями деформации. Так, например, сталь СН2, имевшая до операции предел прочности 0В=13О кгс/мм2 и предел прочности ств = 130 кгс/мм2 и предел текучести сто,2= = 105 кгс/мм2, после операции имела соответственно ств= = 185 кгс/мм2 (повысился на 40%) и ст»2=178 кгс/мм2 (повысился на 70%).
Выдавливанием с утонением можно получать тонкие листы со значительно увеличенными механическими свойствами, имеющие переменную толщину, ребра, утолщенные кромки, что достигается разрезкой и развертыванием в лист выдавленных крупногабаритных обечаек.
Современные станки для ротационной обработки давлением позволяют получать из нержавеющих и жаропрочных сталей детали с диаметром более 1500 мм и длиной более 3000 мм с чистотой поверхности до 7—9 классов и точность размеров выше 4 класса, а в отдельных случаях — до 8 класса.
Заготовками для получения конических деталей как с прямолинейными, так и с криволинейными образующими служат вырезанные из листа диски, трубы, цилиндрические или конические чашки, полученные сваркой из листа, вытяжкой в штампах или отливкой. Число переходов зависит от формы заготовки и .детали. При изготовлении стальных деталей за один переход можно получить конусные детали с углом конуса до 30° (не менее) , а при изготовлении из алюминиевых сплавов — до 20°. Для получения из плоской заготовки цилиндрической детали •операция разбивается на два перехода: а) выдавливание из плоской заготовки полуфабриката — усеченного конуса с углом до 35°; б) выдавливание из полуфабриката цилиндрической детали.
Как уже указывалось, нормативы по ротационной обработке давлением мало разработаны. Оптимальные окружные скорости на давильнике обычно лежат в пределах 20—25 м/мин. Увеличенные окружные скорости позволяют увеличивать продольную
Технология ротационной обработки давлением191-
подачу давильника без превышения допустимых значений подач на один оборот детали. Наилучшая чистота поверхности достигается при подаче 0,1—0,25 мм/об. С увеличением подачи увеличивается производительность труда, но ухудшается качество поверхности, на которой появляются следы давильного ролика. При подачах 1,5—2 мм/об качество поверхности резко снижается, а при выдавливании тонких деталей из легких сплавов возможен даже обрыв детали. Высота h гребешков на поверхности детали связана с радиусом R. рабочей кромки давильного ролика и его продольной подачей s мм/об зависимостью
По высоте гребешков h по ГОСТ 2785—51 находят класс чистоты поверхности. Из-за высоких давлений на роликах заготовка нагревается и требуется ее охлаждение. Обычно охлаждение ведется с помощью эмульсий, применяемых на металлорежущих станках. При особо тяжелых работах применяются специальные смазки, имеющие большую вязкость, а также фосфатные покрытия поверхности заготовки.
При выдавливании за несколько переходов между переходами дает отжиг. Отжиг необходим также и при выдавливании за один переход с большими коэффициентами утонения стенки.
Как для конических, так и для сферических деталей с постоянными или переменными толщинами $д стенки исходным условием при расчете толщины и угла наклона стенки заготовки является равенство объемов металла v3 заготовки и уд детали, заключенных между двумя соответствующими сечениями заготовки и детали (см. рис. 6. 15, г).
Для облегчения перетекания металла при ротационной обработке давлением в ряде случаев применяют нагрев заготовки в зоне деформации. Газовая горелка — обычной конструкции или с широким факелом — укрепляется на суппорте со стороны, противоположной давильнику, и в процессе обработки перемещается вместе с ним. Температура нагрева заготовок обечаек из сталей 1Х18Н9Т и ЭИ811 колеблется в пределах 750—850° С.
Формовка начинается с участка плотного прилегания заготовки и ведется в сторону большого диаметра. При толщине заготовки более 1,5 мм малый торец заготовки фиксируется подпорной шайбой. При толщине листа менее 1,5 мм такой фиксации недостаточно, так как возможна потеря продольной устойчивости стенок заготовки и сползания ее в сторону, обратную движению ролика. В этом случае вместо подпорной шайбы устанавливается схватывающий прижим. Наличие сварных швов на чистоту обработки не влияет. Швы должны выполняться автоматической сваркой. Выступание шва на внутренней поверхности заготовки не допускается. Зачистка шва должна быть выполнена

192-
заподлицо с основным металлом, без подрезов. С наружной стороны заготовки шов не должен выступать больше, чем на 0,2 мм.
Для изготовления конических обечаек как с прямолинейными, так и с криволинейными образующими отечественной промышленностью выпущен горизонтально-давильный станок СДГ-20 (рис. 6. 17, а). На станке можно выдавливать оболочки,

Рис. 6. 17. Горизонтально-давильный станок СДГ-20 и схемы работы на нем:
а—общий вид станка; б—выдавливание одним роликом по копиру; в—выдавливание без утонения с помощью бустерного устройства; г—выдавливание двумя роликами; д—выдавливание тремя роликами; /—ролик; 2—суппорт
имеющие постоянную и переменную толщину стенки с плавным или ступенчатым изменением этой толщины. Выдавливание можно вести одним, двумя или тремя роликами.
При выдавливании одним роликом по копиру усилие на нем не должно превышать 10 тс. Профиль копира повторяет наружный контур детали. При схеме работы с тремя роликами, применяемой при выдавливании цилиндрических обечаек, ролики в радиальном направлении жестко связаны. Выдавливание можно вести как по прямой, так и по обратной схемам. На станке имеется бустерное устройство для работы одним роликом с ручным управлением.
Варианты технологических схем обработки на станке даны на рис. 6. 17, б — д. Пример выдавливания детали с криволиней-
7 72
198
ной образующей по копиру одним роликом 1 ем. рис- 6.17,6. Поперечный суппорт 2 задней каретки устанавливается перпендикулярно образующей детали и перемещается в соответствии с профилем копира. На рис. 6. 17, в показана схема ручного выдавливания на станке одним роликом 1. Ролик перемещается вручную, причем усилие на рукоятке ручного привода, равное 8—

Рис. 6.18. Бустерное устройство БУ-2:
а—общий вид; б—принципиальная гидросхема; /—плита; 2—гидроцилиндр попереч-ной подачи; 3—гидроцилиндр поворота; 4—рукоятка управления; 5, 7—золотники;6—регулятор давления; 8—гидронасос; 9—ролик
10 кгс, увеличивается бустерным устройством станка до 5 тс. Бустерное устройство дает станку преимущества простого токарно давильного станка — дешевизну и быстроту переналадки на изготовление новых деталей.
При больших усилиях на ролике выдавливание ведется по копирам двумя диаметрально расположенными роликами 1 (см. рис. 6. 17,г), что разгружает станок от осевых усилий, устраняет разностенность детали и позволяет вести процесс с усилием на роликах, доходящим до 20 тс.
194-

На рис. 6. 17,(9 приведена схема формовки цилиндрической детали. Три ролика 1, жестко связанные между собой, имеют подачу только вдоль оси вращения детали.
Бустерные усилители позволяют использовать для ротационной обработки давлением большинство моделей универсальных токарных и лобовых станков. Появляется возможность изготовления крупногабаритных деталей с размерами, соответствующими высоте центров лобового станка. Станки для изготовления таких крупногабаритных деталей обычно изготавливаются с вертикальным расположением шпинделя и представляют собой дорогостоящее оборудование.
Бустерный усилитель БУ-2, устанавливаемый на суппорте лобового станка вместо резцедержателя (рис. 6. 18), имеет два гидравлических цилиндра: цилиндр 2 поперечной подачи и цилиндр 3 поворота. Совместное действие этих цилиндров воспроизводит движения, которые выполняет давильник при ручном выдавливании. При этом усилие руки давильщика, требующееся лишь для перемещения плунжеров золотников, увеличивается на ролике по 2 тс (такое усилие развивает каждый из цилиндров). При перемещении рукоятки 4 следящий золотник 5 цилиндра поперечной подачи и следящий золотник 7 цилиндра 3 поворота, связанные с рукояткой 4 тросами боудена, открывают проход маслу, подаваемому от гидронасоса, в правую или левую полости цилиндров, перемещающих давильный ролик 9. Усилие, создаваемое цилиндром 2 поперечной подачи, бесступенчато регулируется в пределах от нуля до максимума с помощью регулятора давления 6. Питается система лопастным гидронасосом 8, развивающим давление, равное 50 кгс/см2.
РаскаткаПроцесс выдавливания с утонением цилиндрических оболочек получил название «раскатки». Раскатка ведется одним, двумя или тремя одновременно работающими роликами. В отдельных случаях, в частности, при выдавливании тонкостенных стаканов — заготовок для сильфонов — число роликов может быть увеличено до двенадцати. Это обеспечивает увеличенное осевое усилие, необходимое для передвижения заготовки по оправке.
Для получения тонкостенных цилиндрических деталей с переменной толщиной стенок заготовки также должны иметь цилиндрическую форму. Они получаются из листа, прессованной или катаной трубы, из раскатанных колец, кроме того, отливкой и поковкой; и могут быть как монолитными, так и сварными.
Объем металла заготовки равен объему металла детали плюс технологические припуски (на обрезку готовой детали, на зажатие заготовки, и на выход ролика). Внутренний диаметр заготовки берется на 0,1—0,4 мм больше диаметра оправки. Длина заготовки по соображениям экономики — небольшая, за счет
195
увеличения толщины стенок. Это увеличение ограничивается мощностью станка и допустимыми степенями деформации металла заготовки. Увеличение толщины стенки заготовки также приводит к раскатке детали — увеличению ее внутреннего диаметра. Это явление делается заметным при толщине стенки свыше 4— 6 мм.
Одновременно с утолщением стенок заготовки несколько увеличивается разностенность деталей. Раскаткой получаются детали и с постоянной и с переменной толщиной стенок, изменяющейся плавно или уступами, в виде буртиков, поперечных ребер и заплечиков (см. рис. 6. 16,6, в, г). Толщина наружных буртиков не должна превышать толщину заготовки. Толщина внутренних бортов устанавливается для каждой конкретной детали эмпирически. Утолщение внутрь детали может быть выполнено только с одного конца (см. рис. 6. 16, г).
В зависимости от режимов и материала чистота поверхности деталей, полученных раскаткой, колеблется в пределах 4— 9 класса (ГОСТ 2789—73). Точность размеров по толщине стенки достигает ±0,05 мм. Точность по диаметру — до 3—4 класса. На чистоту и точность обработки значительное влияние оказывают смазка и охлаждение заготовки. В качестве охлаждающей жидкости обычно используются эмульсии, применяемые на металлорежущих станках. В качестве смазки применяются: при изготовлении деталей из стали — машинное масло; при изготовлении деталей из титановых сплавов — коллоидный графит, в частности, коллоидный препарат В-1.
Раскатку деталей из титановых сплавов ведут с зональным нагревом заготовки пламенем газовой горелки, устанавливаемой на суппорте станка со стороны, противоположной давильнику. В качестве примера рассмотрим процесс раскатки на станке СРГ-1.
Станок СРГ-1 (рис. 6. 19, а) предназначен для изготовления только цилиндрических деталей из высокопрочных сталей гладких и с наружными ребрами по прямому и обратному способам. Обработка ведется тремя роликами или с помощью шариковой обоймы. Давильная оправка крепится на планшайбе передней бабки 7 и на центре задней бабки 8, центр перемещается с помощью гидроцилиндра. Продольная подачи каретки, несущей три давильных ролика по направляющим станины, также осуществляется с помощью гидроцилиндров 10. Поперечная подача давильных роликов, закрепленных на роликодержателях гидроцилиндров И поперечной подачи, также гидравлическая. Для установки роликов в рабочее положение станок снабжен гидроупорами. Для охлаждения роликов и деформируемого участка заготовки на станке установлена система жидкостного охлаждения. Схема выполнения операции на станке показана на рис. 6. 19,6, в, г. Заготовка 5 устанавливается на оправку 4, закрепленную на шпинделе 1 станка и снабженную съемным
196-

кольцом 2. После прижатия заготовки вращающимся центром &задней бабки ролики 3 устанавливаются на размер и включа-ется их продольная подача (см. рис. 6. 19, в). По окончаниипроцесса давильные ролики и центр отводятся и готовая детальснимается с оправки с помощью кольца 2 (см. рис. 6. 19, г).
Техническая характеристика отечественных станков для ро-тационной обработки давлением дана в табл. 6. 4.
Таблица 6.4
Технические характеристики станков для ротационной обработки давлением
Характеристики 3P-5S TT-53 ТТ-76 СДГ-20 СРГ-1
Наибольший диаметр 520 900 1200 1200 1000
заготовки, мм Наибольшая длина де 700 600 1500 1200 3000
тали, мм Усилия на давильни- — — — 20000 40000*
ке, кгс Предельная частота 350-2780 — — 32—1040 11-460
вращения шпинделя, мин-1 Габариты станка, мм 4150Х 8350 X 7075 X 13800X
хзюох Х7000Х Х5450Х Х4000Х
Х2000 Х2670 Х3900 X 4400J
Максимальная толщи 2,5 8 — — —
на обрабатываемого ли ста из цветных спла вов, мм Число давильных ро 1 1 2 3 а
ликов * Каждого из трех роликов.
Оснастка для ротационной обработки давлениемПри выдавливании деталей из малоуглеродистых сталей и алюминиевых сплавов оправки изготавливаются из стали 45 с термообработкой HRC 35—40 из поделочных углеродистых сталей или из чугуна. Выдавливание деталей из высокопрочных сталей производится на оправках из инструментальных сталей высокой твердости, в частности, ШХ15, ГХЗ и др. Чистота поверхности оправки не менее 8 класса ГОСТ. Чтобы следы обработки оправки не отпечатались на поверхности детали, оправки полируются. Биение рабочей части оправки, после установки на станке и прижатия пинолью задней бабки, не должно превышать 0,05 мм, а при выдавливании тонкостенных деталей — 0,02 мм. Разница в диаметрах цилиндрической части, отнесенная ко всей
а
198
длине оправки, не должна превышать 0,05 мм, причем уменьше-ние диаметра со стороны, прилежащей к шпинделю станка, недопускается и в этих пределах.
Для ротационной обработки давлением применяются исклю-чительно роликовые давильники. Наружный диаметр роликаобычно берется в пределах 200—300 мм. Увеличение этого диа-метра вызывает увеличение площади его соприкосновения с де-

Рис. 6.20. Ролики для ротационной обработки давлением:
а—для обкатки деталей из титана и высокопрочных сталей; б— для выдавливания мягких материалов; в—универсальный ролик для получения конусных деталей из плоских заготовок; г— -универсальный ролик для получения конусных деталей из кольцевых заготовок; Э—универсальный ролик для обработки цилиндрических деталей
талью и, следовательно, уменьшение, при неизменной величине усилия на давильнике, удельного давления на заготовку.
Изготавливаются ролики из инструментальных сталей. При обычных работах — из сталей типа Х12М с термообработкой до HRC 59—61; при формовке деталей из высокопрочных материалов— из сталей Р18 Х12Ф1 с термообработкой до HRC 61—63. Из дорогостоящих инструментальных сталей делается только рабочая часть ролика (остальная часть из стали 45). Материал и термообработка роликов должны исключать налипание на них материалов заготовки. Чистота рабочей поверхности ролика — не ниже V 9 ГОСТ. Профиль рабочей части ролика выбирается соответственно твердости материала заготовки и характеру обработки.
Для обкатки цилиндрических деталей из титана и высокопрочных сталей применяются ролики с профилем, показанным ца рис. 6. 20, а. Если заготовка выполнена из мягких материа
199-
лов (алюминиевых сплавов, малоуглеродистых сталей), то перед рабочим калибрующим пояском А делается направляющий поясок Б (см. рис. 6.20,6), препятствующий образованию наплыва впереди ролика. Чем меньше угол наклона гребня А ролика и больше калибрующий поясок, тем больше явление раскатки— увеличение внутреннего диаметра детали). С увеличением ширины калибрующего пояска, улучшается чистота поверхности детали. Однако при увеличении этой ширины до (8—10) s мм/об (где s мм/об — продольная подача ролика) оработанная поверхность может шелушиться. Обычно станок оснащается универсальными роликами трех типов (ем. рис- 6.20, в—д).
Глава 7
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТАНА ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫХ (ПАДАЮЩИХ) МОЛОТАХ7.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА
Небольшие по размерам, имеющие сложную конфигурацию обшивки, относящиеся к третьей технологической группе (см. гл. 10), а также детали типа полупатрубков, окантовок, крестовик и пр. (рис. 7. 1) при характерных для самолетостроения мелко- и среднесерийном производствах изготавливать в инструментальных штампах экономически нерентабельно. Сложные многопереходные инструментальные штампы резко удорожают самолет, а значительные сроки, необходимые для изготовления таких штампов, затягивают период запуска машины в производство.
Одним из наиболее эффективных решений этой проблемы является применение листоштамповочных (падающих) молотов (рис. 7. 2), оснащенных дешевыми быстро (за 3—5 смен) и несложно (путем отливки), изготавливаемыми свинцовс-цинковыми штампами. Простые свинцово-цинковые штампы обычно позволяют совмещать несколько операций, требуемых при штамповке в инструментальных штампах, в одну операцию за счет многократного повторения ударов пуансона. После изготовления необходимого количества деталей штамп используется как материал для отливки других штампов.
Процесс штамповки на листоштамповочных молотах имеет ряд недостатков. Детали, изготовленные на листоштамповочных молотах как по чистоте, так и по точности хуже деталей, полученных вытяжкой или формовкой в инструментальных штампах. Трудоемкость изготовления каждой детали значительно выше из-за ручной доводки, на которую обычно требуется больше времени, чем на собственно штамповку. Квалификация штамповщика на падающих молотах должна быть значительно выше квалификации штамповщика на кривошипных и гидравлических прессах, так как при штамповке на молотах оператор должен сам решить, где на заготовке сделать вырезы для облегчения перетекания металла, где увеличить припуск, где установить регулирующие вытяжку прокладки из резины и какие размеры должны иметь эти прокладки. Доводка детали "в процессе штамповки — правка складок после каждого последующего удара — требует от штамповщика знаний и опыта дюральщика (жестян-
201-
202-
Рис. 7. 1. Типовые детали самолета, изготавливаемые на листо штамповочных молотах:
а—крестовина фонаря; б, в—обтекатели; г, б—полупатрубки; г—колпачок-ж—окантовка; з—крышка электросборки; и—обшивка двери; к—жесткостькрышки капота; д—каркас двери; л—стыковой угольник; к—деталь лон-жерона гондолы двигателя


щика). При регулировке силы удара стесселя по переходам тре-буется хороший навык и понимание процесса перетекания ме-
талла, которые даются много-летним опытом.
Несмотря на перечислен-ные недостатки при мелкосе-рийном, и, в особенности, приопытном производствах штам-повка на Падающих молотахперечисленных в начале главыдеталей самолета являетсянаиболее рентабельной и со-ставляет 10—15% по трудоем-кости от общего объема заго-товительно-штамповочных ра-бот на самолетостроительныхзаводах.
Фирма Боинг применяетлистоштамповочные молотыдля штамповки даже такихсложных деталей как закон-цовки из слоистого алюминиядля каналов ракеты «Минит-мен», причем брак отформо-ванных деталей не превышает1 %. Экономическая целесооб-разность применения падаю-щих молотов при средних се-риях в каждом конкретномслучае может быть установле-на сравнением вариантов тех-процесса.

Рис. 7.2. Общий вид листоштамповоч- ного молота:
/—золотник; пневмопанель питания от сети сжатого воздуха; 3—выхлопная труба; 4—рукоятка управления; 5—педаль управления замками; 6—шабот со столом; 7—болты с пружинами; в—стойка; 9—стес- сель; 10—шток; 11—траверса; 12—пневмо- цилиндр; 13—направляющие
7.2. ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫЕ ПАДАЮЩИЕ МОЛОТЫ
На раме молота (см. рис. 7.2), собранной из шабота 6, стоек 8 и траверсы 11 укреплен пневмоцилиндр 12, на штоке 10 которого находится стессель (ползун). Верхняя часть штампа закрепляется на этом ползуне, а нижняя устанавливается на столе, отлитом как одно целое с шаботом 6. С помощью рукоятки управления 4 сжатый воздух подается в верхнюю или нижнюю полости пневмоцилиндр а 12, что заставляет стессель 9 вместе с установленной на нем верхней частью штампа ударять по заготовке, уложенной на нижнюю часть штампа или подниматься вверх. Сила удара регулируется высотой подъема стесселя, зависящей от поворота рукоятки управления.
203-
Подвергающийся сильным динамическим нагрузкам стессель 9 молота выполнен из стального литья. В нижней его части просверлены отверстия, через которые вставляют резьбовые шпильки для крепления пуансонов. Стессель перемещается по направляющим 13. Для точного направления пуансона направляющие при их износе могут выдвигаться из стоек 8 с помощью клинье- вого устройства. В верхней части стесселя имеется/гнездо для закрепления конца штока 10.
Боковые стойки 8 скрепляют нижнюю и верхнюю части молота и служат направляющими для стесселя. Для уменьшения вибрации при штамповке болты 7, скрепляющие стойки с шаботом 6 и с верхней траверсой И, установлены с пружинами. Внутри стоек смонтированы замки, удерживающие стессель от опускания, когда не требуется производить удары1 Прежде чем произвести удар, оператор должен с помощью ручки управления 4 слегка приподнять стессель 9, освободить замки от веса падающих частей, затем, нажимая ногой на педайь управления замками 5, убрать замки внутрь стоек.
Верхняя траверса 11 служит для скрепления верхних частей стоек 8 с воздушным цилиндром 12. В отдельных конструкциях молотов верхняя траверса выполнена за одно целое с цилиндром. Воздушный цилиндр 12 о находящимся внутри поршнем и штоком 10 служит для подъема стесселя 9 и увеличения скорости падающих частей при движении вниз. В верхней части цилиндра 12 имеется воздушный амортизатор, предохраняющий поршень от удара о верхнюю крышку цилиндра. Для герметичности между подвижным штоком и нижней частью цилиндра 12 предусмотрено сальниковое уплотнение.
Шабот со столом 6 служит для установки на нем матрицы и крепления нижних частей стоек 8. Шабот молота вместе с фундаментом воспринимает энергию удара падающих частей. Поэтому вес шабота в 10—16 раз превышает вес падающих частей молота. Например, вес шабота трехтонного молота MJI-3 равен 30 тс, а пятитонного 83 тс.
В механизм управления молотом входит также управление предохранительными замками. Педаль 5 с помощью тяг и рычагов (при нажиме на нее ногой) убирает замки внутрь стоек 8. При снятии ноги с педали пружины, помещенные в стойках, выпускают замки наружу, предохраняя стессель от падения. Нижней частью стессель упирается на зубья замков.
Технологические возможности листоштамповочных молотов определяются энергией удара, зависящей от веса падающих частей (вес стесселя и верхней части штампа) и высоты их подъема, и площадью стола. Модель молота обозначается весом падающих частей (в тоннах).
Экспериментально установлено, что листоштамповочный молот M7I-1 развивает энергию удара, достаточную для формооб-
204
разования детали, которая при изготовлении на гидропрессе требует усилия до 500 тс, а молот МЛ-5 эквивалентен гидропрессу с усилием '2000—2600 тс.
7.3. ТЕХНОЛОГИЯ ШТАМПОВКИ
НА ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫХ МОЛОТАХ
Типовой технологический процесс изготовления детали на листоштамповочном молоте включает операции: раскроя заготовки, подготовки ее под штамповку, собственно штамповку и доводочные операции.
Особенность раскроя заготовок под штамповку на листоштамповочных молотах заключается в том, что заготовки снабжаются большими припусками (обычно не менее 20 мм на сторону). Размер заготовки сначала берется по приближенной развертке детали, а затем уточняется в процессе штамповки первых деталей. Тонной фиксации заготовки на штампе обычно нет. Подготовка (заключается в обрезке припуска до минимума на одних и увеличении на других участках заготовки для регулирования перетекания металла при штамповке.
На участках наибольших деформаций заготовку можно в соответствии с будущими очертаниями детали, подгибать, разводить, выколачивать или посаживать. Заготовку разводят в тех местах, где для облегчения вытяжки на штампе необходимо увеличить площадь материала за счет его утонения. Например, заготовки для каркаса двери (см. рис. 7.1, л) и концевого обтекателя стабилизатора (см. рис. 7. 1,в) необходимо разводить в средней части, т. е. в местах максимальной вытяжки материала. Это сокращает, количество переходов при штамповке.
Посадку (на посадочных станках Гавриленко) производят и в тех местах заготовки, где необходимо уменьшить ее площадь за счет утолщения материала. Для облегчения штамповки жесткости крышки капота (см. рис. 7. 1,к) и концевого обтекателя (см. рис. 7.1, в) выполняют посадку материала по длинной стороне заготовки. Это убирает лишний материал и уменьшает правку гофров при штамповке.
Подгибка заготовок осуществляется на гибочных прессах и трехвалковых станках для более точной фиксации заготовки на матрице. Эту операцию необходимо производить для таких деталей как обшивка двери (см. рис. 7. 1 ,и) и каркас двери (см. рис. 7. 1 , л). Заготовки толщиной меньше 1,2 мм не гнут, так как они изгибаются от собственного веса при укладке на матрицу. Заготовки стыкового угольника (см. рис. 7.1, ж) и профиля лонжерона (рис. 7. 1,м) гнут на гибочных прессах, после чего они хорошо укладываются в матрицу, и при штамповке получают правильную форму без перекосов.
В зависимости от направления кривизны детали различают штамповку на вытяжку (рис. 7. 3, а) и на обжатие (рис. 7. 3, б).
205-
При штамповке на вытяжку деталь обращена выпуклой настью вниз. Матрица 5 штампа имеет вогнутую.форму, облегчающую фиксацию заготовки. Появляющиеся при штамповке складки на формуемой детали можно править, не снимая деталь со штампа. Большинство деталей штампуется «на вытяжку».
При штамповке на обжатие матрица имеет выпуклую форму и заготовку необходимо перед укладкой на штамп предварительно подогнуть. Штамповка на обжатие применяется, главным образом, при калибровке деталей, отштампованных на штампах первого перехода, и для формовки деталей, имеющих сложные контуры и небольшую глубину вытяжки./

0)Ь)
Рис. 7.3. Способы расположения заготовки в штампе:
a—штамповка на вытяжку; б—штамповка на обжатие; 1—рым-болты;
2—анкерная гайка; 3—шпилька; 4—пуансон; 5—матрица
Процесс штамповки протекает следующим образом: после укладки заготовки на матрицу стесселю дается небольшой ход и пуансон, заходя неглубоко в матрицу, делает первую, предварительную формовку детали. Стессель поднимается, фиксируется в поднятом положении упорами. Деталь осматривают. Образовавшиеся складки и гофры выправляют вручную ударами молота без съема детали с матрицы. Затем дается второй удар с большим заходом пуансона в матрицу, деталь снова осматривают и правят и т. д. Последний удар — калибрующий — осуществляется с полным заходом и чеканящим ударом пуансона.
В большинстве случаев операция штамповки выполняется в одном штампе. Постепенный, с каждым ударом все больший, заход пуансона в матрицу позволяет совместить в одном штампе несколько переходов, обычно требуемых при штамповке в вытяжных инструментальных штампах. Однако при глубокой вытяжке может потребоваться расчленение операции на несколько переходов. На рис. 7. 4 дан пример конфигурации детали (см. рис. 7. 4, б), требующей изготовления трех штампов. В штампе первого перехода набирается материал для будущего колпачка. На переходах (см. рис. 7. 4,б и в) этот материал приобретает окончательную форму. Многопереходная штамповка применяется также при изготовлении больших серий деталей, когда дополнительные затраты на изготовление штампов несколько перехо-
206-
дов компенсируются экономией рабочего времени в результате сокращения доводочных ручных работ, кроме того улучшается качество деталей.
Вместо сложных расчетов размера штампа на промежуточные переходы для деталей незамкнутой формы можно пользоваться следующим методом (см. рис. 7.4). По матрице окончательного перехода или по готовой эталонной детали изготовляют слепок в ив нескольких слоев грубой марли, пропитанной воском или парафином, толщиной 2—3 мм. После остывания воска сле-


Рис. 7\ 4. Схема формовки детали в трех штампах:
а—первый переход;б—второй переход;в—третий переходи калибровка
Рис. 7.5. Схема формовки детали за два перехода:
а—штамп первого перехода; б—штамп второго перехода
пок снимают с исходной формы и расправляют, стараясь уменьшить глубину вытяжки. Ввиду того что волокна нити материи (марли) не растягиваются, а только изгибаются, распрямление слепка не изменяет его длины.
Вытяжка будет производиться на первых переходах в более благоприятных условиях, так как глубина вытяжки а и б на расправленном слепке меньше глубины вытяжки готовой детали в. По слепкам а и б изготовляют гипсомодели матриц промежуточных переходов.
Для снятия нагартовки деталь в промежутке между переходами термически обрабатывается. На рис. 7. 5 дан пример двух- переходной штамповки детали сложного профиля. На первом переходе (а) для облегчения перетекания материала формуются только углубления без крайних рифтов. Радиусы Ri для облегчения перетекания материала берут в полтора-два раза больше радиусов R2, требуемых по чертежу детали, а глубину hi выштамповок — несколько (до 5%) меньшей окончательной глубины /г2. На втором переходе это потребует дополнительного растяжения материала и деталь не будет иметь хлопунов. Фор-
207-
мовка крайних рифтов (б) не будет вызывать утяжки металлаиз средних участков. Как и в предыдущем примере заготовкапосле первого перехода подвергается термообработке для снятиянагартовки.
В ряде случаев, когда для штамповки какой-либо/ впервыезапускаемой в производство детали не ясно, можно ли ее полу-чить в штампе за один переход, сначала изготавливается одинштамп, по окончательному размеру детали. Если практическиотштамповать в нем деталь невозможно, изготавливают один
или несколько штампов на промежуточ-ные переходов.
При глубокой вытяжке /и сложныхконфигурациях деталей свободная штам-повка в ряде случаев не позволяет полу-чить деталь без складок и гофров дажепри расчленении операции на несколькопереходов. В этом случае применяютразличные прокладки, регулирующие пе-ретекание металла заготовки. Для преду-преждения складкообразования на флан-цах заготовки можно пользоваться фа-нерными рамками 2 (рис. 7.6), выпол-няющими одновременно функции склад-кодержателя и ограничителя захода
пуансона в матрицу. Рамки вырезаются из фанеры, толщиной2—4 мм, размер отверстия в рамках на 10—15 мм больше раз-меров рабочего контура матрицы.
Поскольку штампы не имеют специальных устройств дляфиксации заготовки и рамок, заготовка укладывается на матри-цу по риске на матрице, а рамки на заготовку — по контурупроема в матрице, намеченного ударами резиновой киянки позаготовке, лежащей на матрице.
Высота пакета берется ниже высоты детали на 3—5 мм, вы-тягиваемых на первом переходе. Переход состоит из двух уда-ров. При первом, не сильном, происходит неглубокая вытяжка(ход пуансона ограничен рамками). При втором ударе, силь-ном, фанера рамок, спружинивая, прижимает фланец заготовкик плоскости матрицы с усилием, выправляющим гофры, обра-зовавшиеся при первом ударе, и предупреждает образованиеновых. Затем верхняя рамка снимается, снова повторяются дваудара и т. д. Рамками можно пользоваться как при штамповкена вытяжку, так и при штамповке на обжатие.
Задержать или усилить перетекание металла на отдельныхучастках детали можно с помощью резиновых накладок, исполь-зуемых на фланце заготовки и на отдельных участках ее внут-реннего контура.
Реверсивная штамповка на листоштамповочных молотах при-меняется при вытяжке," требующей нескольких переходов. Она

Рис. 7.6. Схема штамповки с фанерными рамками:
/—пуансон; 2—фанерные рамки; 3—заготовка; 4—матрица
уменьшает местные утонения листа, значительно сокращает до-водочные работы и расход металла на технологические припу-ски. Коэффициент использования металла при штамповке в про-стых штампах на листоштамповочных молотах, часто не превы-шающий! 0,4—0,5, при реверсивной штамповке можетувеличиваться до 0,75—0,8, а трудоемкость доводочных работ,обычно составляющая в среднем 304-50% общей трудоемкости

Рис. 7.1. Примеры распределения деформаций по переходам штамповки:
а—коробка; б—штамповка первого перехода коробки; в—полу-патрубок; г—штамповка первого перехода полупатрубка
изготовления детали, в отдельных случаях уменьшается на 40— 50%. Одновременно с уменьшением ручных доводочных работ улучшается качество детали.
Выполняется реверсивная штамповка как в жестких штампах, так и в штампах с резиновым пуансоном. Штамповку с резиновым пуансоном применяют при изготовлении деталей простой конфигурации: днища, обтекатели, полупатрубки, коробки из листа как черных, так и цветных металлов с толщиной стенки до 2 мм. Для формообразования деталей с относительно сложной конфигурацией, при повышенных требованиях к равномерности толщины стенок и расходу материала используются жесткие штампы с пуансонами из свинца из ТЛКЭ и материалами из АЦ13.
На рис. 7. 7 показаны примеры конфигурации рабочих поверхностей матриц штампов первых переходов для типовых деталей. Как видно из приведенных примеров, методика распределения деформаций по переходам аналогична применяемой при
209-
вытяжке в инструментальных штампах. Размеры и геометрия заготовок определяются также по методике, принятой при штамповке — вытяжке в инструментальных штампах.
7.4. ОСОБЕННОСТИ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙИЗ ТИТАНА И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
При сложной конфигурации детали из ВТ1-1, ОТ4 и OT4-I штампуют с подогревом заготовки. Нагрев, выполняемый в установленных на рабочем месте электропечах, позволяет сократить число переходов. В процессе штамповки заготовку, по мере остывания, повторно нагревают. Повторные нагревы иногда повторяются до четырех раз./
Сплав ВТ1 наиболее пластичен при 350—400° С, а ОТ4 и ОТ4-1 — при 500—650° С. С поправкой на тепловые потери при транспортировании заготовки от печи к штампу начальная температура нагрева (температура при выемке из пери) для заготовок из сплава ВТ1 берется равной 600° С, а для заготовок из ОТ4 и ОТ4-1 — 700° С. Для уменьшения тепловых потерь заготовки при соприкосновении со штампом его подогревают до 250° С. На участках детали, получающих при штампе большие местные деформации, применяется местный нагрер заготовки газовыми горелками.j
Для облегчения перетекания металла рабочие поверхности штампа смазывают. Перед калибровкой деталь повторно нагревают (тот нагрев является одновременно отжигом), а для уменьшения поводки при охлаждении оставляют охлаждаться в штампе в течение 3—5 мин. Несмотря на смазку на поверхности деталей остаются следы цинка, которые удаляют травлением в азотной кислоте.
Радиационный нагрев инфракрасными лучами при штамповке деталей из высокопрочных сплавов на основе титана, молибдена и бериллия позволяет повышать температуру заготовки со скоростью, легко регулируемой и доходящей до 800° С в минуту. В качестве источников инфракрасного излучения применяют кварцевые лампы, силитовые стержни, стержни из дисилицида молибдена, проволочные спирали и трубы из нихрома.
Наиболее удобно в эксплуатации трубчатые кварцевые лампы инфракрасного излучения типа НИК 220—1000 Тр. Лампа состоит из вольфрамовой проволочной спирали, размещенной внутри трубки из термостойкого кварцевого стекла. Трубка заполнена внутри аргоном и иодом. Молибденовые выводы спирали приварены к цоколям. Диаметр трубки — 10 мм, длина — 370 мм. Потребляемая мощность при напряжении 220 В составляет 1040 Вт, а при напряжении 350 В — 2200 Вт. Лампы соединяются в нагревательные панели, состоящие из экрана и 100— 120 ламп, укрепленных в держателях, охлаждаемых водой.
210-
Для уменьшения тепловых потерь устанавливаются боковые рефлекторы, также охлаждаемые водой. Установка передвигается по рельсам, смонтированным на столе молота. Подвод и отвод охлаждающей воды осуществляется с помощью гибких шлангов. Продолжительность нагрева заготовки устанавливается с помощью реле времени. После нагрева питание установки отключается, установка отодвигается по рельсам в сторону, и включаются рабочие ходы стесселя.
Для равномерного распределения температуры по площади листа нагрев ведется с несколькими перерывами по 5 с, в течение которых происходит выравнивание температуры. Чтобы матрица не перегревалась (для матриц из АЦ13 максимальная температура нагрева не должна превышать 250° С) ее рабочие поверхности покрываются теплоизоляционным слоем, состоящим из 40% алюминиевой пудры А1г03 и 60% бакелитового лака. Это покрытие' служит и смазкой, препятствуя налипанию цинка на поверхности штампуемой детали. Время нагрева заготовки зависит от толщины листа и колеблется от 2 мин, при толщине листа 0,8—1 мм, до 3 мин, при толщине листа 1,2—2 мм.
При штамповке магниевых сплавов заготовку нагревают до 320—340° С в воздушных электропечах, устанавливаемых рядом с молотом, на котором производится штамповка. Чтобы деталь не остывала в процессе штамповки, необходимо нагревать также матрицу (до 250°С). Пуансон можно не нагревать, так как время контакта его с деталью незначительно. Матрицу и пуансон изготовляют из цинка или сплава АЦ13. При отливке в матрице делают сквозные отверстия диаметром 22—25 мм, в которые после ее установки на молот вставляют трубчатые электронагреватели (ТЭН). Для безопасности работы напряжение подводимого тока не должно превышать 36 В. Для автоматического регулирования температуры матрицы в электросхему включается терморегулятор с термопарой, вставляемой в одно из отверстий матрицы. Для уменьшения теплоотдачи от штампа столу молота под штамп кладутся теплоизолирующие прокладки. Прокладками обычно служат полосы из перфорированной нержавеющей стали толщиной 1—1,5 мм, укладываемые в 5— 6 слоев во взаимно перпендикулярном направлении. Благодаря большому количеству отверстий такие полосы являются надежной теплозащитой, так как воздух в отверстиях плохо проводит тепло. Вместе с тем прочность полос вполне достаточна, чтобы поддерживать матрицу при работе молота.
Вследствие незначительного сопротивления нагретого материала промежуточные удары молота должны быть очень слабыми, поскольку сильные удары могут вызвать разрыв материала, лишь калибрующие удары могут быть сильными.
При штамповке магниевых сплавов применяют смазку, состоящую из 40% масла «Вапор» и 60% стеарата натрия. Такая смазка хорошо выдерживает температуры, при которых указан
211-
ные сплавы штампуются, быстро расплавляется при натирании нагретой матрицей и деталью (при комнатной температуре эта смазка твердая). При штамповке необходимо следить, чтобы вся рабочая поверхность матрицы была смазана, так как от цинка или сплава АЦ13 на детали может остаться налет, который придется зачищать перед оксидацией.
7.5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШТАМПОВ
ДЛЯ ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫХ МОЛОТОВ /
В качестве рабочей оснастки при штамповке на падающих молотах в большинстве случаев используются литые металлические штампы из цинка, свинца, модифицированного чугуна и алюминиево-цинкового сплава АЦ13. В последнее время для изготовления штампов начинают применять различные пластические массы (пластики).I
Штамп состоит из двух частей: пуансона 4 и матрицы 5 (см. рис. 7.3). Пуансон прикрепляется к стесселю молота резьбовыми шпильками 3, ввинчивающимися в залитые анкерные гайки 2. Матрица 5 устанавливается на столе молота. Для транспортировки штампов в пуансон и матрицу при отливке вставляют рым-болты 1.
Пуансон и матрицу изготовляют методом отливки. Механической обработке рабочие поверхности штампов не подвергаются, а только зачищаются слесарным способом. Изготовление таких штампов гораздо менее трудоемкое, чем изготовление инструментальных металлических штампов для прессов. Поэтому штампы для падающих молотов в несколько раз дешевле и требуют меньше времени для изготовления, что позволяет значительно сократить сроки подготовки производства.
Процесс изготовления штампов состоит из четырех основных операций: а) изготовления модели матрицы; б) отливки матрицы; в) зачистки и доводки матрицы; г) отливки и доводки пуансона. Последовательность изготовления штампов показана на рис. 7. 8.
Модель матрицы изготовляют из гипса, так как он легко обрабатывается, недефицитен и дешев. Технический гипс (2Са04Н30), замешанный в воде, теряет текучесть через 10— 15 мин и затвердевает через 20—25 мин после начала замеса.
Источником формы для гипсовой модели может служить:
деревянная болванка;
слепок из пескоклеевой массы (ПСК) с макета поверхности;
плазовые шаблоны (отдельные или собранные в корзину шаблонов);
чертежи детали;
эталонная деталь.
212-
Болванки и слепки служат источником формы для сложных крупногабаритных деталей типа жесткостей, законцовок капотов, заиизов, окантовок люков фюзеляжей и гондол двигателя.
Плазовые шаблоны применяют для изготовления гипсовых моделей деталей типа профилей, лонжеронов, нервюр, пространственный деталей, имеющих форму тел вращения и др.


У&)

Рис. 7. 8. Технологическая схема изготовления свинцово- цинкового штампа:
а—изготовление гипсовой модели; б—отливка матрицы; в—доводка матрицы; г—отливка пуансона; /—эталон патрубка; 2— гипсовая модель матрицы; 3—заформованная опока; 4— залитая матрица; 5—готовая матрица; 6—опока с матрицей; 7—залитый пуансон; 8—установка гаек; S—готовый штамп
Чертежи деталей используются только при изготовлении гипсовых моделей простых деталей типа коробочек, профилей несложных форм, крышек и патрубков с плоским разъемом.
По эталонным деталям выполняют гипсовые модели сложных форм, изогнутых в двух плоскостях: патрубков, коллекторов горячих коммуникаций. Эталонные детали также используются в тех случаях, когда форма детали уточняется и отрабатывается по самолету или отдельному агрегату. К таким деталям относятся сложные зализы, стыковые угольники и др.
Модель матрицы по длине и ширине несколько больше готовой матрицы. Это вызвано тем, что материал, из которого будет отливаться матрица, при переходе из расплавленного состояния'
2iaв твердое и при остывании до комнатной температуры даетусадку.
Для отливки матриц применяют технически чистьщ -цинкмарок Ц1, Ц2 и ЦЗ, который обладает хорошими лилейнымисвойствами и удовлетворительно сохраняет форму при штампов-ке, или сплав АЦ13.
При реверсивной штамповке гипсовую модель матрицы полу-чают следующим образом (рис. 7.9). С матрицы второго пере-хода снимается гипсовый слепок. Для предупреждения прили-пания гипсового слепка к цинковой матрице на ее поверхность

Рис. 7. 9. Схема получения гипсовой модели первого перехода при реверсивной штамповке:
а—срез верхней части; б—выборка впадины; 1—нижняя по-ловина; 2—верхняя половина
наносится разделительный слой (30—50%-ный раствор стеарина в керосине, веретенное масло, автол и т. д.). С полученного гипсового слепка срезают верхнюю половину 2 выпуклой части, а в оставшейся нижней части 1 выбирают впадину, в которую могла бы полностью поместиться срезанная часть 2. В эту впадину заливают раствор гипса и погружают предварительно смазанную разделительным составом срезанную часть 2. После полного отвердения залитого раствора из мастер-модели извлекают срезанную часть 2, а гребни обрабатывают по обводу для получения необходимых радиусов плавного сопряжения. По полученной таким образом мастер-модели изготовляют модель, по которой в дальнейшем выполняют штамп первого перехода. Наиболее распространенным материалом для изготовления пуансонов штампов падающих молотов являются свинец и термопластическая литейная композиция на основе этилцеллюлозы (ТЛК-Э).
Для штамповки деталей из нержавеющей стали и титановых сплавов с целью повышения стойкости пуансоны изготавливают из цинка, сплава АЦ13 или чугуна.
Кроме того, применяются комбинированные пуансоны, имеющие рабочую облицовку из свинца, ТЛК-Э или эпоксидных композиций, а корпус—из цинка или сплава АЦ13.
Для отливки свинцовых пуансонов применяют технически чистый свинец CI, С2, СЗ и С4. Относительная мягкость свинца
214-
позволяет получать чистую, без отпечатков поверхность деталей. Холодная текучесть свинца обеспечивает равномерный зазор между матрицей и пуансоном (при ударе пуансон формуется по матрице). Поскольку температура заливки равна 360° С, расплавленный свинец выливают в матрицу из цинка или сплава АЦ13, таким образом, матрица служит формой для отливок пуансона, что значительно упрощает и удешевляет процесс изготовления штампов для падающих молотов.
Пуансоны из ТКЛ-Э по сравнению с литыми металлическими обладают рядом преимуществ. Стойкость их вдвое выше свинцовых. На поверхности пуансонов из ТЛК-Э не остаются, следы складок (гофров) и отпечатки отштампованных деталей. Поэтому качество штампованных деталей (чистота поверхности) получается более высоким. При ударе такие пуансоны производят меньше шума, их легче восстанавливать, для этого достаточно опрессовать изношенную поверхность пуансона по нагретой матрице.
Недостатком пуансонов из ТЛК-Э является малый вес. Поэтому стессель для получения сильного удара, например, при
калибровке, утяжеляют добавочными грузами. При работе вследствие упругости пластика ТЛК-Э наблюдается вибрирование пуансонов (подпрыгивание).
7.6. УСТАНОВКА ШТАМПОВ НА МОЛОТ
Верхняя часть штампа крепится на стесселе с помощью шпилек 3 (см. рис. 7. 3). Ориентированная на столе молота по верх
ней части нижняя часть штампа фиксируется заливкой цинка, для чего вокруг матрицы на столе делается глиняный валик. Более совершенно крепление с помощью планок-прихватов 2 (рис. 7.10), фиксируемых на столе 2 молота с помощью шпилек 1, ввинченных в резьбовые отверстия а.

Рис. 7.10. Крепление матрицы на столе молота: а—резьбовое отверстие; /—шпилька; 2—прихват; 3—стол молота
Глава 8
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕМЕТОДЫ ФОРМОВКИ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТАИЗ ЛИСТА И ТРУБ8.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
Применявшиеся ранее в самолетостроении алюминиевые и магниевые сплавы в современных конструкциях самолетов постепенно заменяются жаростойкими и нержавеющими сталями, титаном и другими сплавами, имеющими высокие показатели прочности, но низкие технологические свойства. Одновременно, с целью облегчения веса самолета и уменьшения числа швов, размеры деталей обшивок непрерывно увеличиваются. На современных самолетах монолитные панели и обшивки длиной 7— 12 м уже не редкость. Все это привело к тому, что усилия, необходимые для формообразования деталей обшивки и каркаса самолета, возросли во много раз и существующее прессовое оборудование требованиям производства не удовлетворяет. Простое увеличение мощности прессов и оснастки до необходимых уникальных размеров резко повышает себестоимость, но не дает требуемого качества деталей.
Поиски и исследования отечественных и зарубежных заводов, технологических лабораторий и институтов показали, что при небольших объемах производства эффективным решением задачи является применение высокоэнергетических процессов — взрывов бризантных взрывчатых веществ (БВВ), порохов, газовых смесей, электрических разрядов в воде, импульсов мощных электромагнитных полей и др. Такие процессы получили название высокоэнергетических, потому что при взрывах даже незначительных количеств ВВ выделяется большое количество энергии, что позволяет создавать очень большие усилия и давления. Так, например, взрывом только 1 кг тротила можно получить усилие до 10 000 тс.
Особенно ценны при опытном и мелкосерийном производствах преимущества высокоэнергетических методов формообразования: невысокие затраты на оборудование и оснастку при хорошем качестве изделий, универсальность оборудования, возможность ведения процесса в вакууме и защитных средах. Кроме того, при высокоэнергетических методах формообразования достигается высокая точность размеров, а это особенно важно при
216-
изготовлении деталей из титана и высокопрочных сталей, доводка которых очень сложна и дорога.
Высокоэнергетические методы формообразования деталей из высокопрочных материалов экономичнее других методов при изготовлении небольших серий крупногабаритных деталей, а в ряде случаев конкурируют со штамповкой на прессах и при больших масштабах производства.
8.2. ШТАМПОВКА ВЗРЫВОМ БВВ Схема и сущность процесса
Схема формовки взрывом бризантного взрывчатого вещества (БВВ) дана на рис. 8.1. Заготовка 2 устанавливается на жесткой матрице 1 и прижимается к ней по периметру складкодер-
К насосной, установке
К Вакуум-насосу

Рис. 8. 1. Схема формовки взрывом БВВ в воде:
1—матрица; 2—заготовка; 3—складкодержатель; 4—антисейсмическая прокладка; 5—бетонная стенка; 6—облицовка из стальных листов; 7—заряд; в—набор металлических сеток
жателем 3. Над заготовкой располагается заряд 7, величина которого определяется расчетным путем. Взрывная волна, переданная через воду, нагружает заготовку со скоростью, достигающей нескольких сотен метров в секунду, формуя и калибруя деталь в матрице.
217-

Вместо воды для передачи и распределения по плоскостизаготовки энергии взрывной волны могут быть использованыколлоиды, сыпучие вещества или специальные смеси, состоящиеиз наполнителя (глина, мел), связующих материалов (солидол,машинное масло) и отвердителей (парафин, канифоль). Процессформообразования взрывом по характеру нагружения заготовкипринципиально отличен от формования на гидравлических и ме-ханических прессах, на которых в течение всего процесса за-готовка нагружена внешними статиче-скими силами, передаваемыми ей ползу-ном пресса через пуансон или резину.
' В начальный момент действия взрыв-ной волны ее действию противостоят нетолько внутренние силы сопротивлениязаготовки, но и в значительно большейстепени инерционные силы массы заго-товки. При дальнейшем протекании про-цесса давление взрывной волны умень-шается. Начиная с того момента, когдаоно становится равным силам внутрен-него сопротивления деформации материа-ла заготовки, дальнейшее деформирова-ние, в том числе и калибровка деталейпо матрице, осуществляется, в основном,за счет сил инерции частиц металла за-готовки. Это подтверждается наблюде-ниями за процессом деформации заго-товки при формовке взрывом (рис. 8.2).
Под влиянием взрывной волны с фронтом, близким к плос-кому, заготовка сначала движется параллельно своему началь-ному положению, вытягиваясь за счет фланца (см. рис. 8.2, а).Затем за счет накопленной кинетической энергии она отрыва-ется от волны, вытягивается до соприкосновения с матрицей (см.рис. 8.2, б) и, ударяясь об нее, калибруется, вдавливаясь в мель-чайшие углубления и риски на поверхности матрицы (поэтомупри формовке взрывом чистота внутренней поверхности матрицыимеет важное значение).
При определенной скорости (называемой критической), раз-ной для различных металлов, заготовка разрушается в точкеудара взрыва, но при скоростях, несколько меньших критичес-ких, металлы приобретают повышенные пластические свойства,что происходит, главным образом благодаря высокому гидро-статическому давлению (до 200 000 кгс/см2). Это дает возмож-ность формовать детали из хрупких материалов, не поддающих-ся формовке методами статического нагружения, и приниматьбольшие степени деформации за один переход.
Из-за незначительного пружинения при калибровке взрывомточность деталей значительно повышается. Так как основная

Рис. 8. 2. Последовательность формообразования сферического днища взрывом БВВ в воде:
а—вытяжка под давлением ударной волны; б—вытяжка « калибровка под влиянием сил инерции
218-
по величине, заключительная, стадия деформации заготовки протекает под действием инерционных сил, форма деталей, получаемых из сварных заготовок, сварными швами не искажается; в зоне шва микротрещин и пористости не образуется.
Штамповка взрывом может применяться для вытяжки и калибровки деталей из листа, для кольцевой обтяжки, отбортовки, пробивки отверстий, резки, гибки и т. д., причем некоторые операции можно совмещать. Габариты деталей и усилия при взрывной штамповке почти не ограничены. Наиболее отработаны процессы формовки из листа крупногабаритных деталей типа целых сферических днищ, отдельных участков сферических емкостей, крупногабаритных жесткостей, монолитных панелей (в том числе, сотовых конструкций), тороидальных поверхностей и т. д. При изготовлении крупногабаритных деталей этого типа калибровка взрывом является единственным методом достижения точных размеров.
Экономический эффект замены необходимых для получения перечисленных деталей сверхмощных гидравлических прессов и многотонных штампов недорогой установкой для формовки взрывом, имеющей лишь одну специальную деталь-матрицу, особенно заметен. Так, стоимость установки для формовки деталей типа сферического днища диаметром 3000 мм в 30 раз дешевле гидравлического пресса соответствующей мощности.
По виду применяемых взрывчатых веществ штамповка взрывом имеет три основные разновидности; а) штамповка бризантными взрывчатыми веществами (БВВ); б) штамповка пороха- ми; в) штамповка взрывчатыми газовыми смесями.
Бризантные взрывчатые вещества (БВВ) характеризуются мгновенным сгоранием (взрывом) со скоростью детонации 5700—6900 м/с. Процесс горения практически по скорости неуправляем. БВВ используются, главным образом, для взрыва в открытых объемах. К группе БВВ относятся: тротил, аммониты, гексоген, тетранитропентаэритрит и др. Наиболее удобен спрессованный в заряды требуемой формы тротил, подрываемый с помощью электродетонаторов. Из всех БВВ он наиболее изучен и по нему имеются исчерпывающие расчетные данные.
При штамповке взрывом взрывной волне необходимо придать определенную форму. Это достигается соответствующей конфигурацией заряда. Так, цилиндрический заряд создает волну цилиндрической формы, плоский заряд — плоскую волну, сферический заряд — волну сферической формы. Обычно БВВ выпускают в виде детонирующих шнуров, зерен или шашек различной величины и формы, из которых и формуются заряды. В отдельных случаях для придания волне нужной, формы применяются комбинированные заряды, составленные из разных ВВ, отличающихся скоростью детонации. Форму взрывной волне можно придать также, применяя коммулятивные заряды (имеющие направленный взрыв) или локализаторы — устройства, ог-
219-
раничивающие зону действия волны. К взрывчатым веществам предъявляются требования: безопасность в обращении, стабильность свойств, простота возбуждения взрыва, невысокая стоимость и влагоустойчивость.
Установки для штамповки взрывом БВВКрупные и средние детали формуются открытым или полузакрытым методом на полигонах в бассейнах или в наземных резервуарах. Полигон для формовки взрывом оборудуется бассейнами различных габаритов, площадками для открытой штамповки на воздухе, помещениями для штамповки небольших деталей порохами, складами ВВ и подсобными помещениями.
Бассейн (см. рис. 8.1) представляет собой цилиндрический или пирамидальный приямок с бетонными стенками 5, облицованными стальными листами 6. Облицовка защищает бетон от раскрашивания. Между облицовкой и бетоном укладывается антисейсмическая прокладка 4 (песок, дерево). Диаметр приямка составляет не менее 1,5 диаметра штампа.
Высота столба воды hi над зарядом берется в 1,5—2 раза больше расстояния h2 от заряда до заготовки. Столб воды над заготовкой должен быть достаточно велик, чтобы нейтрализовать действие волны разряжения, отраженной от свободной поверхности. Расстояние hz берется равным 0,5—0,6 диаметра формуемой детали. Для уменьшения выброса воды в бассейн опускается набор восьми металлических сеток. Сетки не мешают выходу газообразных продуктов взрыва, но задерживают массу воды. Для заполнения и слива воды бассейн снабжен насосной установкой. Для отсоса воздуха из пространства между заготовкой и матрицей установка оборудована вакуум-насосом. Если при штамповке деталь не касается стенок и дна матрицы, то отсос воздуха не обязателен. Если деталь должна отформоваться по поверхности матрицы, то неотсосанный воздух, не успевая полностью выйти из нее, обжигает деталь и искажает ее форму. Вакуум должен быть не менее Ю-1 ... Ю-3 мм рт. ст. Если толщина s листа заготовки больше 0,01, ее диаметра D, то отсос воздуха можно заменить сверлением отверстий в теле матрицы для выхода воздуха.
В качестве заполнителя бассейна может быть использована любая жидкость. Чем больше удельный вес передающей среды, тем больше коэффициент использования энергии взрыва. При передаче через воздух этот коэффициент равен 4%, а при передаче через воду — до 33%. Обычно используют воду. Разлет ВВ и осколков детонатора при этом минимален и поражение ими обслуживающего персонала исключается. Шум при формовке взрывом в воде не превосходит шума от обычного кузнечно- прессового оборудования.
220-
Матрицы для формовки взрывом в зависимости от объема производства материала, толщины заготовки и вида формообразования (с калибровкой или без калибровки) делают из стали, чугуна, цинковых сплавов, бетона и других материалов.
Если матрица используется для калибровки, ее рабочая поверхность должна быть очень чистой, так как малейшие неровности, риски и даже капли воды, попавшие на матрицу, отпечатываются на поверхности детали. Для получения высокой чистоты поверхности детали в ряде случаев после каждого под-

Рис. 8. 3. Штамп для формовки взрывом БВВ в установке бассейно-
го типа:
а—конструкция штампа; б—формуемая деталь; 1—рым; 2—кольцо; 3—матрица; 4—штуцер; 5—выталкиватель; 6—манжета; 7—фиксатор; 8—корпус
рыва поверхность матрицы обрабатывают пескоструйкой и полируют абразивным порошком. Рабочие поверхности бетонных матриц облицовываются стекловолокном.
Во избежание искажения при импульсных нагрузках, матрицы должны иметь значительный (10—13-кратный) запас прочности.
Матрицы из цинковых сплавов применяются при штамповке небольших партий деталей из листов малых толщин (не более 3 мм), когда формующие усилия не превышают ав цинкового сплава. У цинковых сплавов имеется свойство самосмазки, что уменьшает потребное количество смазки на вытяжных радиусах. Минимальная толщина стенок матрицы — 200 мм. Получают матрицы литьем по модели штампуемой детали.
Матрицы из стали и ковкого чугуна применяют, когда партия деталей большая, толщина заготовки доходит до 3 мм, а в теле матрицы имеются участки концентрации напряжений.
Для крупногабаритных матриц применяется среднеуглеродистая и низколегированная стали.
На рис. 8.3, а дан пример конструкции штампа для формовки деталей из жаропрочной стали ЭИ878 толщиной 2,5 мм (рис.
221-
222-

8.3, б). Для возможности съема готовой детали, имеющей уши- рение в средней части, матрица 3 собрана из двух половин, взаимно ориентируемых фиксаторами 7. Своей наружной конической поверхностью (угол конуса 3°) матрица входит в имеющий ответный конус корпус 8 штампа, откованный, как и матрица 3, из стали 5ХНВ и стянутый кольцами 2.
Для повышения ударной вязкости матрица термически обработана до HRC = 40—45. Воздух из пространства между заготовкой и матрицей отсасывается через штуцер 4. Верхний торец штампа герметизирован резиновой манжетой 6. Для съема отформованной детали штамп вынимается из бассейна за рымы Д а матрица выпрессовывается из корпуса выталкивателем 5.
Матрицы из бетона и пластмасс применяются при изготовлении деталей по единичным заказам или при формовке тонколистового металла с низкими значениями σs-
Для предупреждения складкообразования по фланцу формуемой детали на матрице устанавливается прижим или вытяжное кольцо. Прижатие осуществляется болтами, гидравлическими скобами, гидравлическими рычажными зажимами или гидроцилиндрами, оттягивающими прижимное кольцо вниз. Если формовка должна выполняться с подогревом заготовки, то вместо воды в качестве передающих сред могут быть использованы другие среды.
Определение массы заряда БВВМетодика расчета величины заряда БВВ разработана недостаточно и расчет массы заряда может быть выполнен лишь приближенно и только для ограниченного числа видов штампуемых деталей. Давление взрывной волны на заготовку зависит от целого ряда факторов, многие из которых трудно учесть расчетными формулами,— формы ударной волны, определяющей поле давления, свойств проводящей среды, характера взаимодействия ударной волны с заготовкой, формы заготовки, механических свойств материала, относительной толщины (для круглых
от заряда до заготовки, высоты столба жидкости над зарядом, разряжения в полости матрицы.
Теоретические расчеты строятся на определении давления на заготовку взрывной волны, преломленной металлом заготовки. Это давление сопоставляется с сопротивлением заготовки, определяемым по формулам теории пластичности, откуда и находят требуемую массу заряда ВВ. Для такого расчета необходимы коэффициенты, учитывающие перечисленные выше факторы, в справочной литературе отсутствующие. В практике пользуются полуэмпирическими формулами, выведенными на основании опытов для каждого конкретного вида штамповки.
заготовок
конфигурации и размеров бассейна, расстояния-
Так, например, масса q заряда тротила, необходимая для формовки сферических днищ, с достаточным приближением можно определить по формуле:
где q — масса заряда тротила, г; R — расстояние от заряда дозаготовки, м; стЕ — предел прочности материала заготовки,кгс/см2; s — толщина заготовки, см; d — диаметр детали, см;f — глубина детали, см; k — опытный коэффициент. Для дур-алюмина & = 8,2; для титана &=11,1; для стали &=16,9.
8.3. ШТАМПОВКА ВЗРЫВОМ (ГОРОХОВ
Особенности процесса и определение массы зарядаПри штамповке небольших деталей вместо БВВ целесообраз-нее пользоваться порохами, взрываемыми в замкнутом прост-ранстве. Установки для такой штамповки не требуют специаль-ных полигонов и могут быть размещены в заготовительно-штам-повочных цехах. В отличие от БВВ, которые при прохождениипо ним детонационной волны взрываются со скоростью 5700—6900 м/с и весь процесс штамповки протекает в течение микро-секунд, пороха сгорают параллельными слоями со значительноменьшей скоростью (порядка 400 м/с). Процесс штамповкидлится несколько миллисекунд, давление на заготовку распро-'страняется равномерно и можно управлять протеканием взрыва.При сгорании на открытом пространстве пороха взрывной вол-ны почти не дают и поэтому штамповка взрывом порохов осу-ществляется только в установках закрытого типа. Формообра-зование может выполняться и непосредственным давлением по-роховых газов, но обычно процесс ведется через промежуточныетела — твердые, такие как стессель молота, или жидкости.
Массу заряда q для деталей типа сферических днищ можноподсчитать по достаточно приближенным результатам формулы
223-


где q — масса заряда, кг; ра — давление пороховых газов, кгс/см2; W <|>— первоначальный объем, в котором начинает гореть заряд, дм3; Wu — объем штампуемой детали, дм3; Б, — сумма внешних работ, совершаемых газами; k — показатель адиабаты газа для пироксилинового пороха (k =1,2); с — коэффициент, учитывающий потери (на теплоотдачу, негерметичность и др.). Колеблется в зависимости от конструкции установки в пределах 0,5—0,85; f — сила пороха. Для пироксилинового пороха /=950000 кг-дм/кг.
Сумма внешних работ (2<), совершаемых газами, включаетработу пластического деформирования заготовки и работу попреодолению сил трения при перемещении заготовки по матрице
в процессе штамповки. Поскольку подсчет этой суммы трудо-
емок и неточен для ориентиро-вочных расчетов, можно брать
где k =1,13 для листов из алю-миниевых сплавов и /г = 1,18—1,2 — для стальных листов.
Схема формовки взрывомпороха с передачей давленияна заготовку через жидкуюсреду представлена на рис. 8.4.Над заготовкой 5 и в крышку 5залита жидкость (вода иликоллоидная смесь), изолиро-ванная от заготовки резиновойдиафрагмой 6, а от заряда 3эластичной камерой 4. Этажидкость, имеющая определен-ную инерционность, демпфи-рует толчок от расширяющих-ся газов, вследствие чего ско-рость деформирования нара-стает более плавно, нежели
при непосредственном действии на заготовку пороховых газов.Заготовка 8 прижата к матрице 10 кольцом — складкодержате-лем 7. Воздух из пространства между заготовкой и матрицейвытесняется при формовке через отверстие а в матрице 10 и кор-пусе 9. Запальная свеча смонтирована в гильзе 2, фиксирован-ной в крышке 5 затвором 1.
т
Формовка на пресс-пушкахи пресс-молотах взрывного действияШтамповка взрывом порохов с передачей давления на заго-товку через твердые тела осуществляется на пресс-молотахвзрывного действия и на пресс-пушках. Если стесселю падающе-го молота сообщить энергию взрыва, то на нем можно выпол-нять работы, для которых потребовались бы уникальные гид-равлические прессы.
Примером конструкции пресс-молота взрывного действия мо-жет служить модель ПМВД-1, схема которой дана на рис. 8.5.По кинематической схеме ПМВД-1 аналогичен падающим моло-

Рис. 8.4. Схема формовки взрывом пороха с передачей давления через жидкую среду:
1—затвор; 2—гильза; 3—заряд; 4—камера; 5—крышка; 5—диафрагма; 7—кольцо; 8— заготовка; 9—корпус; 10—матрица
224-


там серии МЛ, но, в отличие от них, ускорение стесселю прирабочем ходе создается не сжатым воздухом, а газообразнымипродуктами взрыва пороха. Корпус молота собран из основа-ния 1 двух стоек 3 и блока ци-
линдров 7. Блок имеет рабочийцилиндр, по которому под дей-ствием пороховых газов пере-мещается вниз (при рабочемходе) поршень 8 и два пневмо-цилиндра с поршнями 9, авто-матически возвращающими ра-бочий поршень в исходноеверхнее положение. Упруго со-единенный с поршнем 8 стес-сель 4 с контейнером 6 и рези-новой подушкой 5, выполняю-щей функции универсальнойматрицы или универсальногопуансона, движется по направ-ляющим станины. Шабот 2установлен в основании 1 нагидравлическом амортизаторе.При ударе жидкость из поло-сти а перетекает в полость бчерез отверстия небольшогосечения, смягчая резкость уда-ра. По окончании рабочегоцикла она снова возвращает-ся в полость а давлением сжа-того воздуха, поступающего,как и для питания пневмоци-линдров подъема стесселя, отзаводской сети сжатого воз-духа.
В верхней части рабочегоцилиндра на резьбе закреплензатвор 10, внутри которого на-ходится камера сгорания и
вставляется гильза с пороховым зарядом и пистоном-взрывате-лем. Боек, разбивающий пистон, имеет электромагнитный спуск.Технология штамповки на пресс-молоте взрывного действияаналогична технологии штамповки резиной на падающих моло-тах. Мгновенное давление резины при максимальной скоростистесселя о = 32 м/с и весе падающих частей молота, равном350 кг, равно 2500 кгс/см2. Энергия удара, определяемаяскоростью стесселя в конце хода, регулируется изменениемобъема камеры сгорания или изменением величины заряда.

Рис. 8. 5. Схема пресс-молота взрывного действия:
1—основание; 2—шабот; 3—стойка; 4—стес- сель; 5—подушка; 6—контейнер; 7—блок цилиндров; 8—поршень, рабочего цилинд- дра; 9—поршень пневмоцилиндра возврата; 10—затвор
8 72
225

Объем камеры сгорания изменяется ввинчиванием регулировоч-ного винта.
Опыт показал, что ручные доводочные работы, составляющиепосле штамповки на падающих молотах до 35% трудоемкостиизготовления детали при штамповке на пресс-молоте взрывногодействия, уменьшаются до 20%. Пресс-пушки, представляющиесобой другую разновидность оборудования для взрывной штам-повки с передачей энергии через твердое тело, могут быть легкоизготовлены из стволов снятых с вооружения артиллерийскихсистем.
В самолетостроении пресс-пушки могут быть эффективно ис-пользованы, в частности, для формовки деталей типа сильфоновиз стали, титана, сплавов алюминия, латуни и других материа-лов.
8.4. ШТАМПОВКА ВЗРЫВЧАТЫМИ ГАЗОВЫМИ СМЕСЯМИ
Взрывчатые вещества (бризантные и пороха) опасны в обра-щении и по правилам техники безопасности требуют для обслу-
живания перевозки, храненияи использования специальноподготовленные кадры взрыв-ников и специально оборудо-ванные и изолированные отдругих зданий помещения дляхранения. Горючие газы (аце-тилен, метан, пропан и кисло-род), транспортируемые к мес-ту потребления в баллонах, та-кой опасности не представ-ляют и на любом предприятииимеется многолетний опытобращения с этими газами.
По теплотворной способно-сти горючие газы значительно
выше ВВ. Так, теплотвор-ная способность тротила —1010 ккал/кг, а смеси аце-тилена с кислородом —2900 ккал/кг. Стоимость энер-гии взрыва смеси метана с кис-лородом в 15 раз дешевле та-кого же количества энергии,полученной взрывом тротила.
На рис. 8. 6 дана схема уста-новки для формовки детали излиста взрывом газовой смеси.Заготовка 9 фиксируется наматрице 7 складкодержате-
Рис. 8.6. Схема установки для формовки деталей из листа взрывом газовой смеси:
/—манометр; 2—свеча; 3—трубка; 4— взрывная камера; 5—диафрагма; 6, 11, 12—штуцеры; 7—матрица; в—корпус; 9—заготовка; 10—складкодержатель; 13—спираль
226-
лем 10. Резиновая диафрагма 5, уплотняющая стык взрывной камеры 4 и корпуса 8 установки, одновременно изолирует заготовку от продуктов взрыва. После подачи во взрывную камеру 4 через штуцеры 6 к 11 горючего газа и кислорода (воздух при этом выпускается через штуцер 12) смесь воспламеняется запальной свечой 2. Горение смеси в трубке 3 быстро переходит в детонацию, чему способствует форма трубки и спираль 13, создающая эффект шероховатости трубки. Детонационная волна из трубки распространяется на весь объем рабочей камеры 4 и формует заготовку. Воздух из пространства между заготовкой и матрицей выходит через отверстие а.
Процентное соотношение газов в смеси устанавливается по их парциальному давлению, замеряемому с помощью манометра 1. Опыты показали, что на установках, выполненных по описанной схеме, можно выполнять не только вытяжные операции, но и формовку ребер жесткости, просечку отверстий и другие работы.
Электрогидравлическим эффектом называется непосредственное создание, с помощью электрического разряда в жидкости, ударной волны, которая образуется вследствие перехода части жидкости в плазму с мгновенным увеличением начального объема в тысячи раз. Это увеличение имеет характер взрыва, причем ударная волна перемещается со сверхзвуковой скоростью.
Схема формовки из листа сферической детали с помощью электрогидравлического эффекта (электрогидравлической штамповки) дана на рис. 8.7. Заготовка 15 зажимается между матрицей 3 и фланцем 4 корпуса установки. Нижняя часть корпуса представляет собой резервуар 5, заполняемый водой через кран 14, сливается вода через кран 13. Воздух из пространства между матрицей 3 и заготовкой 15 отсасывается с помощью вакуум- линии 16. В резервуаре 5 находятся погруженные в воду электроды 6, с помощью которых образуется дуговой разряд. Электроды могут иметь искровой промежуток или закорачиваются инициирующим проводником 11.
Батарея конденсаторов 9, питаемая от сети промышленного тока через повышающий трансформатор 8 и выпрямитель 7, накапливает заряд, энергия и напряжение которого должны соответствовать требуемой работе формовки детали. На существующих установках напряжение заряда, регулируемое при настройке, достигает 18,5 кВ. При замыкании по команде с пульта управления цепи разрядником 10, высоковольтный дуговой раз
8.5. ШТАМПОВКА С ПОМОЩЬЮЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА(ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ШТАМПОВКА)
Схема и сущность процесса227
ряд испаряет и превращает в плазму инициирующий проводник 11, объем которого в контактирующей с ним воды за очень малый промежуток времени возрастает в 104 ... 105 раз. Скорость расширения образовавшегося плазменного канала — около 106 см/с. Частицы воды на границе плазменного канала получают соответствующее ускорение и образуют ударную волну (электрогидравлический эффект). Затем следует пульсирующее

Рис. 8.7. Схема электрогидравлической формовки:
1—плита; 2—пневмозажим; 3—матрица; 4—фланец; 5—резервуар; 6—электрод; 7—выпрямитель; в—трансформатор; 9—батарея конденсаторов; 10— разрядник; 11—инициирующий проводник; 12—регулятор высоты подъема электродов; 13 и 14—краны; 15—заготовка; 16—вакуум-линия
чередование сжатия и разрежения, пока энергия, переданная жидкости зарядом, не израсходуется. Под действием пульсирующей ударной волны заготовка получает ускорение и движется к матрице, приобретая сначала форму правильного круга, затем параболоида и, наконец, прилегает к матрице по всей ее поверхности. В этой последней стадии формовки, как и при формовке взрывом, основную роль играют инерционные силы частиц формуемой заготовки.
При точном расчете заряда конденсаторов энергия заряда конденсаторов к концу формования полностью израсходуется. Деталь, прилегая в последней стадии формования к матрице, не будет передавать на нее значительных усилий и поэтому матрицу можно изготавливать из малопрочных материалов (например, алюминиевых сплавов) даже при формовке деталей из высокопрочных материалов.
228-
Форма волны, образуемой при разряде, должна быть, по возможности, близкой к форме матрицы. Так как разряд, продолжающийся после испарения инициирующего проводника, проходит по плазменному каналу, форма волны определяется и задается конфигурацией проводника. Например, для получения цилиндрической волны проводник изгибается в кольцо. Для получения плоской волны проводнику придают форму паука или нескольких концентрических колец.
Наряду с величиной и напряжением заряда, расстоянием между электродами и их расположением, давление на заготовку регулируется и расстоянием от нее до электродов; для этого на установке предусмотрено соответствующее устройство 12 (см. рис. 8.7).
Если одним мощным импульсом деталь отформовать не удается (она разрушается или образуются складки), то энергия формования разбивается на несколько импульсов. Процесс формовки зависит не только от перечисленных выше факторов, но и от конфигурации формуемой детали, относительной толщины
заготовки — и лишь приближенно описывается эмпирическими
формулами. Мощность разряда может значительно превысить работу деформации и создать дополнительное нагружение матрицы. Поэтому матрицы и устройства для их крепления на установке (поз. 1 и 2) делаются с запасом прочности.
При небольших размерах формуемых деталей процесс ведется в закрытых установках. При формовке крупногабаритных деталей удобнее установки, у которых поверхность жидкости сообщается с атмосферой. При штамповке в открытых резервуарах для достижения равного результата требуется большая энергия разряда, чем при штамповке в закрытых установках, так как во втором случае эффект отражения ударной волны уменьшает пружинение детали.
Оборудование и оснасткаЭлектрогидравлическая штамповка выполняется на специальных установках или специальных прессах, скомпонованных из повышающего трансформатора, выпрямительного устройства, батареи конденсаторов, разрядного устройства, пульта управления, токопроводов (обычно выполняемых в виде коаксиального кабеля) и технологического блока. Технологический блок скомпонован из матрицы, прижимной плиты, прижимов с регулируемым усилием и разрядной камеры. На прессах для электрогидравлической штамповки фланец заготовки . прижимается механизированным прижимным устройством по аналогии с механическими вытяжными прессами. Материалом для изготовления матриц служат алюминиевые сплавы, низкоуглеродистые стали, бетон, эпоксидные композиции.
229-
Область примененияЭлектрогидравлическую штамповку применяют для формовки сплавов алюминия и меди, малопластичных высокопрочных металлов — титана, ниобия, вольфрама, Колумбия и высокопрочных сталей различных марок, в том числе нержавеющей стали. Этим способом можно производить вытяжку, калибровку, пробивку отверстий, отбортовку, раздачу и калибровку деталей и» труб, деталей с внутренними уширениями, наружной и внутренней резьбой и т. д.
При электрогидравлической штамповке затраты на изготовление оснастки резко снижаются вследствие объединения в один нескольких переходов, необходимых при штамповке на механических прессах, и вследствие упрощения штампа, единственной специальной деталью которого является матрица. Одновременно значительно улучшается точность и чистота поверхности штампуемых деталей. Совершенно отпадают трудоемкие операции ручной доработки деталей, необходимые, например, при штамповке на падающих молотах.
8.6. ШТАМПОВКА ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ^(ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ШТАМПОВКА)
Сущность процесса и основные расчетыЕсли в поле соленоида 1 (рис. 8.8) поместить металлическую токопроводящую заготовку 2, то при прохождении по соленоиду импульса тока, его магнитное поле, взаимодействуя с магнитным

Рис. 8.8. Схема формовки импульсным магнитным полем:
/—соленоид; 2—заготовка; 3—пуансон; 4—разрядник; 5—батареяконденсаторов; 6—выпрямитель; 7—трансформатор
полем наведенного им в теле заготовки тока, заставит заготовкусжиматься в направлении пуансона 3. При очень большом токев обмотке соленоида эти силы сжатия могут быть настолько ве-лики, что частицы материала заготовки, преодолевая сопротив-ление сжатия, со скоростью, соизмеримой со скоростью взрывнойволны, устремятся к поверхности пуансона, и ударившись о нее,(примут форму поверхности пуансона.
230-
Отличительная особенность электромагнитной штамповки — равномерное приложение давления. Равномерность объясняется тем, что деформирующие усилия возникают в самих частицах материала заготовки по всей ее массе. Энергия взаимодействия полей соленоида и заготовки, деформирующая заготовку, зависит от быстроты нарастания тока в соленоиде, силы импульса, его продолжительности и коэффициента взаимоиндукции соленоида и заготовки. Чем больше сила тока и скорость ее изменения в обмотке соленоида 1, тем больше его магнитное поле и ЭДС, индукцируемая в заготовке, токи и поля, создаваемые этой ЭДС, и сила взаимодействия, формующая заготовку. Импульс тока в соленоиде создается разрядом батареи конденсаторов 5. Заряжаются конденсаторы от сети промышленного тока через повышающий (до 100 000 В) трансформатор 7 и выпрямитель 6. Импульс тока от конденсаторов на рабочую обмотку соленоида подается с помощью высоковольтного разрядника 4. На существующих установках давление, прижимающее заготовку к пуансону, достигает 10000 кгс/см2.
Процесс электромагнитной штамповки может быть автоматизирован, а его параметры определены расчетным путем. Если известна энергия, необходимая для формообразования детали и КПД установки т] (практически т]=3—10%), то электрические параметры процесса можно рассчитать, зная коэффициенты самоиндукции соленоида и заготовки и коэффициент их взаимоиндукции. В общем случае энергия W магнитного поля тока I, проходящего по замкнутому контуру соленоида с индуктивностью L, равна W=LI212. При изменении силы тока в соленоиде возникает ЭДС самоиндукции е, равная L=dl/dt.
Рассматривая заготовку как замкнутый контур, находящийся в магнитном поле соленоида, можем определить наведенную в заготовке ЭДС взаимоиндукции е2.
м dh_ dt 12 dt
где i]}12 — величина сцепления магнитных потоков контуров;
Ми — коэффициент взаимоиндукции контуров.
Рассматривая соленоид и заготовку как два достаточно близко расположенных контура, в которых протекают изменяющиеся во (времени токи 1\ и /г, можно выразить ЭДС наводимые в соленоиде (et) и заготовке (е2) формулами
E=-L^ + M^L; dt — dt
е= L^ + M^L; dt — dt
где M :— коэффициент взаимоиндукции контуров соленоида 1 изаготовки 2 М=Ма=М2\.
231-
Оборудование и оснасткаВ рассмотренной схеме установки (см. рис. 8.8) выпрямляю-щее устройство собирается из кенотронных ламп или полупро-водниковых вентилей. Высоковольтные конденсаторы 5 должныиметь низкую собственную индуктивность и выдерживать боль-шое количество импульсных разрядов. Конденсаторы собирают-ся в батарею по параллельной и по параллельно-последова-тельной схемам. Из конденсаторов емкостью 3—14 мкф соби-раются батареи с энергией до 400 кдж.
В качестве разрядных устройств используются газоразрядныевысоковольтные лампы (игнитроны) или высоковольтные раз-рядники, представляющие собой большие стальные или латун-ные электроды, расположенные друг от друга на небольшом рас-стоянии, заполненном азотом (при закрытой конструкции).
Наиболее сложной задачей является разработка конструк-ции рабочих катушек, которые при работе установки испытыва-ют те же нагрузки, что и формуемые заготовки. Для поглощениякинетической энергии импульса катушки делаются макси-мально массивными. Существуют конструкции катушек с прину-дительным охлаждением и предварительным напряжением ма-териала. Основные разновидности катушек: а) цилиндрические;б) соленоидного типа; в) плоские.
Цилиндрические катушки предназначены для размещениявнутри трубчатых заготовок (при операциях раздачи, формовкирифтов, развальцовки и т. д.).
Катушки соленоидного типа представляют собой соленоид,,внутренний диаметр которого на 0,5 мм больше наружного диа-метра заготовки. Применяются для обжатия трубчатых заго-товок (например, при напрессовке на внутреннюю деталь), для»обжатия труб и т. д.
Плоские катушки применяются для выколотки, вырубки, че-канки и т. д. Катушка представляет собой плоскую спираль, вде-
ланную в корпус (диаметром до 300 мм) и отделенную от за-;готовки только слоем изоляции. Примером конструкции плоской
232-
Знак минус ставится при согласованном, направлении потоков самоиндукции и взаимоиндукции, а знак плюс — при встречном направлении. Коэффициент М при этом всегда положительный. Энергия Немагнитного поля, связанного с двумя контурами —
соленоида и заготовки,— равная-)- MIxIit
при наличии токов в обоих контурах передается из одного контура (соленоида) в другой (заготовки), деформируя заготовку по форме пуансона или матрицы, помещенных на пути движущихся частиц массы заготовки.
катушки может служить универсальный магнитный «молот» (рис. 8.9), позволяющий формовать и выколачивать пространственные детали отдельными участками по аналогии с механическими выколоточными молотками. Контур (см. рис. 8.9, а) имеет два полюса (при одном полюсе давление на заготовку вблизи оси меньше, чем на периферии, и плоские заготов-
Поддод токаМагнитные силовые

6)
Рис. 8.9. Схема магнитного молота:
а—двухполюсный контур универсального назначения; б—магнитный молот для формовки гофра
ки после импульса выпучиваются в центре). Молот специальной конструкции для формовки гофра изображен на рис. 89, б.
Задача изготовления катушек, которые в течение длительного времени могли бы выдерживать колоссальные динамические нагрузки, сочетающиеся с термическими и электрическими нагрузками, решается по двум направлениям: 1) изготовление катушек многократного действия с каркасами из высокопрочных материалов, в пазы которых закладываются рабочие проводники; 2) изготовление очень дешевых, но малопрочных катушек разового действия. При подаче рабочего импульса такая обмот-' ка разлетается в стороны. Для предохранения обслуживающего персонала от возможных травм установка должна иметь защитный кожух.
233-
Технологические особенности процесса электромагнитнойштамповкиВ отличие от формовки на механических прессах материал заготовки деформируется без соприкосновения с инструментом и качество его поверхности не нарушается. Давление на заготовку распределяется равномерно, а усилие легко регулируется изменением энергии импульса. Так как для передачи заготовке
Рис. 8. 10. Обжатие трубы на наконечнике тяги:
а—схема процесса; б—узел с обмоткой, подготовленные к операции; в—узел после операции; 1—наконечник; 2—труба; 3—катушка
деформирующих усилий промежуточных деталей или сред не требуется, процесс легко вести с подогревом заготовки в вакууме или в защитных средах.
В настоящее время процесс достаточно освоен при изготовлении небольших передних деталей. Местные выдавки на стенках труб, запрессовка штуцеров и ниппелей, раздача и обжатие отдельных участков по длине трубы, запрессовка втулок сальников и целый ряд других операций может быть выполнен, со скоростью до 10 операций в минуту при очень небольших затратах времени на переналадку. Для выполнения перечисленных операций разработаны конструкции универсальных станков, успешно эксплуатируемые на самолетостроительных заводах.
Процесс обжатия конца трубы 2 тяги управления на наконечнике 1 с помощью поля, создаваемого катушкой 3, показан на рис. 8.10.
Один из способов увеличения технологических возможностей высокопрочных малопластичных металлов при формообразующих операциях— наложение да статические усилия формования вибраций околозвуковых частот. Такое наложение сочетает в себе качество процессов ударного действия (увеличивается
\ \
\ *\
// ,//

8.7. ВИБРАЦИОННАЯ ШТАМПОВКА
234-

степень деформации за счет повторных ударов) и качество про-цессов статического действия (возможность ведения процесса вточных штампах).
Если заготовка 3 (рис. 8.11), находящаяся на матрице 4,формуется пуансоном 2, закрепленным на вибраторе 1 и совер-шающим возвратно-поступательные движения с амплитудой А
(порядка десятых долей милли-метра) и с частотой до 20000 Гц, то
требуемое усилие формовки в не-сколько раз уменьшается, а воз-можная степень деформации увели-
чивается. Это происходит вследствие того, что вибрации, накла-дываясь на статические усилия деформации, разупрочняют ме-талл и снижают контактное и межкристаллическое трение.
Таким образом, действие вибрационной нагрузки аналогич-но действию нагрева заготовки. Поскольку при нагреве многиеиз малопластичных сплавов, например, сплавы молибдена и бе-риллия, интенсивно насыщаются водородом или окисляются, атитановые сплавы интенсивно охрупчиваются, то нагрев заготов-ки целесообразно (даже (при повышенных производственных за-тратах) заменять на повышение пластичности с помощью вибра-ционных нагрузок.
Параметры вибратора (частота, амплитуда, возмущающаясила) необходимо подбирать практически, так как нет достаточ-ного опыта. Например, основной показатель — частота колеба-ний — может колебаться от 25 Гц до 20 кГц. Высокие частотысоздаются магнитострикционными вибраторами. Колебания низ-кой частоты обеспечиваются электромеханическими эксцентрико-выми вибраторами. Отечественная строительная промышленностьвыпускает несколько конструкций вибраторов и подобрать виб-ратор с требуемыми характеристиками нетрудно.

Рис. 8.111. Схема вибрационной штамповки:
/—вибратор; 2—пуансон; 3—заготовка; 4—матрица
Рис. 8.12. Схема вибрационной вытяжки с пульсирующим прижимом:
в—исходное положение; б—образование складок; в—разглаживание складок; /—пуансон; 2—прижим; 3—заготовка; , 4— матрица
235-
При вибрационной вытяжке в штампах пульсирующее дав-ление может быть сообщено пуансону (см. рис. 8.11) матрицеили прижиму. Схема вытяжки с пульсирующим прижимом да-на на рис. 8.12. По мере захода пуансона 1 в матрицу 4 нафланце заготовки 3 образуется гофр с высотой волны /г; не пре-вышающей хода прижима (см. рис. 8.12, б). При ходе вниз при-жим разглаживает образовавшийся гофр (см. рис. 8.12, в), приходе прижима вверх гофр образуется снова и т. д.
В отличие от обычных (статических) методов вытяжки, пе-ретекание металла во фланце заготовки осуществляется за счетпосадки гофра прижимным кольцом. Это уменьшает нагрузкупуансона и вытянутых участков заготовки, позволяет улучшитькоэффициент вытяжки и сократить число переходов. Областьрационального применения вибрационной штамповки — формо-образующие операции (вытяжка, отбортовка, формовка) неболь-ших и средних деталей из высокопрочных малопластичных ме-таллов.
8.8. СТАТИЧЕСКАЯ ШТАМПОВКА ЖИДКОСТЬЮ(ГИДРОШТАМПОВКА)
Сущность и технологическая характеристикапроцессаЕсли в вытяжном штампе вместо жесткого металлическогопуансона использовать жидкость А (рис. 8.13). нагнетаемую под

1 2 з ЬА
Рис. 8.13. Схема штампа для гидроформовки сферического днища:
Л—формующая жидкость (вода): 1—стол пресса; 2—нижняя плита: 3 и 5—каналы; 4—резиновый жгут; 6—ползун пресса; 7—облицовка; 8—матрица
высоким давлением, то заготовка, растягиваемая и вдавливае-мая в матрицу 8 гидростатическим давлением, приобретает фор-му матрицы. Такой процесс называется гидроштамповкой или
236-
гидроформовкой. Жидкость в этом случае выполняет функции универсального пуансона, пригодного для матрицы любой формы.
Гидроформовка имеет ряд преимуществ, особенно важных при мелкосерийном производстве. Мощность гидросистемы, питающей установку, мало связана с размерами формуемых деталей, которые таким образом, могут быть очень большими. Затраты металла и квалифицированного труда станочников, необходимые для изготовления и доводки стальных штампов, почти отпадают, так как пуансон делать вообще не надо, а на матрицу (в основном, железобетонная конструкция) требуется значительно меньше металла и обработки, чем на цельнометаллическую.
При опытном и мелкосерийном производствах получающаяся экономия средств резко снижает себестоимость продукции. Более того, отпадает надобность уникальных по размерам и мощности прессов, которые при штамповке крупногабаритных деталей в металлических штампах необходимы.
Другое очень существенное преимущество гидроформовки — возможность получения деталей с суженными выходными сечениями, из которых жесткий стальной пуансон по окончании формовки извлечь нельзя.
. Основные недостатки гидроформовки: а) малая производительность, обусловленная длительностью операции установки и зажатия заготовки, уплотнения рабочей полости, заполнения ее жидкостью; б) невозможность формовки участков, имеющих небольшие радиусы кривизны; в) утонение заготовки в центральной зоне; г) смещение заготовки из заданного положения из-за отсутствия трения о пуансон.
Область рационального применения гидроформовки: а) формовка крупногабаритных деталей из малопрочных материалов (до ав=40—60 кгс/см2, имеющих небольшую толщину стенок и плавные очертания, при небольшом объеме производства; б) формовка деталей с суженными выходными сечениями.
Типовые конструкции установок для гидроштамповкиУстановки для формовки днищ. Конструкция штампа для формовки сферических деталей типа днищ выбирается в зависимости от конфигурации, толщины и материала заготовки и объема производства. Наиболее просты и требуют наименьших затрат труда, материала и времени на изготовление штампы, устанавливаемые на стол гидропресса (см. рис. 8.13).
Штамп устанавливается на столе 1 гидравлического пресса и прижимается к нему ползуном 6. Это обеспечивает герметичность внутренней полости штампа, образованной матрицей 8 и нижней плитой 2 штампа. Железобетонная матрица 8 представ-
237-
ляет собой стальной сварной каркас, заполненный бетоном и облицованный по рабочей поверхности цементом марки НИАТ-МЦ, обеспечивающим высокую чистоту поверхности, быстрозатвер- девающим с небольшой усадкой. Толщина облицовки 7 — около 20 мм. Резиновый жгут 4 уплотняет зазор между матрицей и нижней плитой.
Наполнение рабочей полости штампа водой в процессе вытяжки осуществляется через канал 5 в теле нижней плиты. Перетяжное ребро, расположенное на нижней плите 2 по периметру заготовки, обеспечивает устойчивость листа-заготовки (предотвращает образование складок). По окончании вытяжки вода давлением сжатого воздуха вытесняется в расходный бак по каналу 3. Давление формующей воды создается гидроустановкой с роторно-пластинчатыми или роторно-поршневыми насосами высокого давления.
В ряде случаев при гидроформовании сферических днищ применяется реверсивный метод, при котором операция разбивается на два перехода. При первом переходе (рис. 8.14, а) заготовка-лист 1 вытягивается в полуфабрикат 7 по форме вкладыша 2, причем по ее периметру образуется высокий кольцевой рифт, который на втором переходе (рис. 8.14, б), выполняемом при снятом вкладыше 2, выворачивается до прилегания и калибровки по матрице 9 и получения окончательной формы детали.
Увеличенный угол изгиба заготовки у ребра матрицы, получаемый при реверсивной формовке, дает дополнительное натяжение заготовки по периметру и уменьшает опасность складкообразования. Силы трения, возникающие между вкладышем и заготовкой, фиксируют средний участок заготовки, удерживая заготовку от смещения и предохраняя от утонения ее центральную часть.
На первом переходе формовка ведется при незажатом фланце заготовки. Свободное перемещение фланца достигается с помощью прокладки 5 соответствующей толщины, положенной на время первого перехода между матрицей 9 и нижней плитой 3 штампа. На втором переходе эта прокладка снимается и формовка продолжается при защемленном фланце детали за счет объема материала, вытянутого на первом переходе. Формующая жидкость подается в рабочую полость через канал 10, а после окончания формовки сливается через канал 6. Зазор между матрицей 9 и плитой 3 герметизируется резиновым жгутом 4. Во вкладыше 2, закрепляемом ,на матрице болтами, и в теле матрицы сделаны каналы 8 для выхода воздуха.
Прижатие верхней части штампа к нижней может достигаться усилием траверсы гидропресса, клиновыми фиксаторами, болтами или специальными быстродействующими зажимами. Пружинение детали после формовки компенсируется соответствующей корректировкой формы матрицы.
238-
Применение гидроформовки в сочетании с инструментальными штампами (гидромеханическая штамповка) соединяет преимущества обоих методов и позволяет уменьшить число переходов. При получении деталей глубокой вытяжкой из титана гидромеханическая формовка дает лучшие результаты, чем многопереходная вытяжка в инструментальных штампах. При вытяжке в инструментальных штампах поверхность титанового листа- заготовки легко загрязняется. Мелкие частицы металла, отры-

Рис. 8. 14. Схема реверсивной гидроформовки:
а—первый переход; б—второй переход; 1—заготовка; 2—вкладыш; 3— нижняя плита; 4—резиновый жгут; 5—прокладка; 6—канал; 7—полуфабрикаты; 8—канал; 9—матрица; 10—канал; 11—готовая деталь

Рис. 8.115. Схема вытяжки в гидромеханическом штампе:
напрессе одинарного действия; б—на
прессе двойного действия; ■
корпус;2—кольцо; 3—складкодержа- тель; 4—пуансон; 5—шток; 6—трубопровод; 7—клин; 8—болт; 9—заготовка; 10—датчик;
11—готовая деталь
вающиеся от поверхности, действуют подобно абразивным зернам и увеличивают наволакивание и нагрузку заготовки в процессе вытяжки. В гидромеханических штампах, где вместо металлического пуансона с заготовкой контактирует вода, это явление устраняется.
На рис. 8.15 приведен пример вытяжки эллиптического днища с цилиндрическим пояском в гидромеханическом штампе на прессе одинарного (см. рис. 8.15, а) и двойного (рис. 8.15, б) действия. Нижняя часть штампа собрана из корпуса 1 и кольца 2. Заготовка 9 прижимается к кольцу 2 на прессе двойного действия складкодержателем 3 и штоками 5, на которые давит прижимная траверса пресса, а на прессе одинарного действия — клиньями 7 и болтами 8.
Пуансон 4 вытягивает заготовку в стакан с плоским дном (см. форму пуансона). Затем через трубопровод 6 в полость между дном пуансона и заготовкой подается формующая жидкость, которая вытягивает плоское дно в сферическую готовую деталь 11. Электроконтактный датчик 10 сигнализирует об окончании вытяжки.
239-
Установки для гидроформовки конических обечаек с непрямолинейными образующими. При больших габаритах деталей гидроформовка выполняется на установках, принципиальная схема которых дана на рис. 8.16. Форма детали определяется конфигурацией внутренней рабочей полости кор*1уса 5, к которой деталь прижимается непосредственно или через, резиновую диафрагму 2 формующей жидкостью, заливаемой во внутреннюю полость 4
1 1 JaMlxa

Рис. 8. 16. Схема гидроформовки конических обечаек с криволинейными образующими и с перемещающимися в процессе формовки торцами заготовки:
/—верхний зажимной диск; 2— диафрагма; 3—сердечник; 4— внутренняя полость; 5—корпус;
6—облицовка

Рис. 8. 17. Схема гидромехани- ческо го штампа для формовки конической обечайки:
/—матрица; 2—заготовка; 3—приемник ; 4—пуансон; 5—резиновый жгут; б—кольцо; 7—буфер; 8— .плунжер
заготовки. Формовка с диафрагмой 2 применяется в том случае, когда края заготовки в процессе формовки перемещаются, и без резиновой диафрагмы герметизация их прилегания к матрице невозможна.
Облицовка 6 из пластмассы обеспечивает чистоту поверхности формуемой детали. Для уменьшения расхода воды приза- полнении установки внутрь вставляется полый сварной герметически закрытый сердечник 3.
При небольших размерах детали и «большом объеме производства гидроформовка конических обечаек может выполняться в гидромеханических инструментальных! штампах (рис. 8.17). Штамп устанавливается на пресс двойного действия. Заготовка 2, установленная в матрицу, герметически прижимается к ней снизу уплотняющим пояском пуансона 4а сверху — уплотняю-
240-
щим кольцом 6, упруго прижимающим верхний периметр заготовки к краю матрицы под действием резинового буфера 7. Зазор между верхним периметром заготовки и пуансоном уплотняется резиновым жгутом 5. Плунжер 8, закрепленный на вытяжной траверсе пресса, при опускании вытесняет жидкость через каналы б в пространство между пуансоном и заготовкой. Давлением этой жидкости заготовка формуется и калибруется по внутренней полости матрицы. Жидкость из пространства между заготовкой и матрицей вытесняется через каналы а в приемник 3.

6)748
Рис. 8. 18. Схема гидроформовки сильфона:
а—первый переход; б—второй переход; 1—неподвижная головка; 2—цанга; 3—заготовка; 4— разрезное кольцо; 5—подвижная головка; 6—глухая справка; 7—готовая деталь; 8—оправка с каналом
Установки для гидроформовки деталей из трубчатых заготовок. Из трубчатых заготовок (цельнотянутых или сваренных из листа) в самолетостроении получают муфты соединения дюритовых шлангов, сильфоны, детали шаровых соединений выхлопных коллекторов и труб горячей коммуникации.
Наиболее сложны в изготовлении и чаще других применяются в конструкции самолета сильфоны. Сильфоны изготавливаются. из сваренных на роликовых машинах или цельнотянутых тонкостенных труб или стаканов, полученных многопереходной вытяжкой из листа.
Операция гофрирования разбивается на два перехода.
Первый переход — предварительная формовка (вспучивание) гофра. Заготовка 3 (рис. 8.18) герметически зажимается по концам цангами 2 на оправках 6 и 8, находящихся на подвижной головке 5 и неподвижной 1. По наружному контуру заготовка фиксируется разрезными кольцами 4. Через центральное отвер-
241-
стие в оправке 8 подается жидкость с давлением, обеспечивающим предварительное вспучивание волн гофра.
Второй переход — сжатие волн гофра (см. рис. 8.18, б). Не уменьшая давления внутри заготовки, подают подвижную головку 5 до полного сближения колец. Волны гофра, сжимаясь в осевом направлении до шага Li, поднимаются, заполняя внутренние полости, образованные кольцами 4, и заготовка приобретает размеры готовой детали 7. По окончании формовки давление формующей жидкости снимается. Кольца 4 удаляются раз- движением в радиальном направлении. Для этого кольца выполнены разрезными, в виде двух раздвижных блоков полуколец.
8.9. ФОРМОВКА РЕЗИНОЙ
Сущность и технологическая характеристика процессаСжатая в замкнутом пространстве резина ведет себя, как несжимаемая жидкость; формовка резиной является разновидностью гидроформовки, при которой функции жидкости выполняет резина. Преимущество резины перед жидкостями — большие силы сцепления между частицами, вследствие которых резина по окончании деформации принимает прежнюю форму. Из-за большей вязкости резины оснастка для формовки может быть выполнена без специальных герметизирующих устройств, с большими неплотностями, зазорами и щелями. Это значительно упрощает и удешевляет оснастку (рис. 8.19).
Помещенная в стальной контейнер 1 резина 2, замыкаясь в его пространстве установленной на столе жесткой частью штампа (матрицей 4 или пуансоном 5), формует деталь 3, выполняя в зависимости от конструкции штампа, функции пуансона (см. рис. 8.19, а), матрицы (см. рис. 8.19, б) или, при реверсивной вытяжке, последовательно того и другого. Затраты на изготовление штампа при штамповке резиной очень невелики, так как вместо целого штампа изготавливается только пуансон или матрица.
Наряду с преимуществами резина имеет существенные технологические недостатки. При больших степенях деформации она быстро теряет прочность и разрушается, поэтому приходится часто заменять резину. Усилие, необходимое для формовки деталей резиной, должно быть в ряде случаев во много раз больше усилия, требующегося при формовке этой же детали в жестких штампах. Происходит это потому, что в то время как в металлическом штампе усилия формовки прилагаются лишь на деформируемых участках заготовки, при формовке резиной давление должно с одинаковой интенсивностью передаваться на все участки площади заготовки (на деформируемые и на недефор- мируемые).
242-
Уменьшения степени деформации резины и мощности привода пресса можно, в частности, достигнуть, применяя вместо резиновой подушки резиновую оболочку, заполняемую внутри жидкостью. По такой схеме работают специальные прессы прямого действия типа ПШР (см. рис. 8.19, в).
При изготовлении деталей со сложной пространственной конфигурацией из листа формовка и штамповка резиной находят

б)

в)
Рис. 8.19. Разновидности процессов формообразования деталей резиной:
а—вытяжка упругим пуансоном по жесткой матрице; б—вытяжка жестким пуансоном в упругой матрице; в—формовка резиновой оболочкой, заполняемой жидкостью; ./--контейнер; 2—резиновая подушка; 3—формуемая деталь; 4—матрица; 5—стол; 6—плита; 7—стессель молота; 8 и 11 пуансон; 9—складко- держатель; 10—ползун пресса
широкое применение. Применение упрощенной оснастки с резиной вместо сложных многопереходных металлических вытяжных штампов резко уменьшает затраты на изготовление оснастки и сокращает период подготовки производства.
Формовка резиной применяется, главным образом, для изготовления деталей внутреннего набора самолета: стенок, перегородок, диафрагм, панелей, нервюр, жесткостей, коробок, полупатрубков и охватывает большинство формообразующих операций: гибку-формовку плоских деталей с бортами (типа нервюр), формовку полупатрубков, отбортовку краев отверстий, штамповку подсечек и рифтов, неглубокую вытяжку. При небольшой толщине листа-заготовки (для дуралюмина до 1,3 мм) и при невысоких требованиях к чистоте и точности реза с помощью резины можно выполнять и разделительные операции.
По энергетическому признаку формовка резиной имеет две разновидности: а) статическая формовка (операция выполняется при малых скоростях ~3 м/с за один ход на гидропрессах)
243-
и б) динамическая формовка (одним или несколькими повторными ударами ползуна на листоштамповочных «падающих» молотах, на фрикционных прессах, на пресс-молотах взрывного действия. Эксцентриковые и кривошинные прессы для этой операции непригодны, так как из-за упругой реакции резины механизм пресса быстро приходит в негодность.
Технология формовки и конструкция штамповФормовка резиной может выполняться по двум основным схемам: 1) формовка жестким пуансоном по упругой матрице (см. рис. 8.19, б) и 2) формовка упругим пуансоном по жесткой матрице (см. рис. 8.19, а). Для предупреждения складкообразования фланец заготовки может фиксироваться специальным складкодержателем 9 (см. рис. 8.19, б), кольцом, прижимаемым резиновой подушкой, или неподвижной опорой-складкодержателем.
Формовка упругим пуансоном по жесткой матрице (см. рис. 8.19, а). В сварной или литой цилиндрический стальной контейнер 1 плотно (с натягом 3—5 мм) вставлена резиновая подушка-пуансон 2. Эта часть штампа является универсальной для деталей, габариты заготовок которых не больше внутреннего диаметра D контейнера. Нижняя часть (матрица 4) имеет цилиндрическую форму, а рабочая часть ее выполняется по наружному контуру детали. Матрицы можно изготовлять из цинка, сплава АЦ13, чугуна, балинита и других материалов.
При ударе молота резиновый пуансон 2 деформирует заготовку детали 3, придавая ей форму матрицы. Возникающие силы трения между резиной, текущей в углубление матрицы, и фланцем заготовки благоприятствуют процессы вытяжки. Контейнер с универсальным резиновым пуансоном крепится к стес- селю 7 молота шпильками так же, как и жесткие пуансоны. Матрица 4 устанавливается свободно на стол 5 молота и фиксируется плитой 6, имеющей отверстие, равное внутреннему диаметру контейнера.
На рис. 8.19 б и в приведен вариант схемы формовки упругой матрицей по жесткому пуансону. Эта схема имеет ряд преимуществ. В частности, она дает очень выгодное распределение напряжений в материале вытягиваемой детали. Наиболее полно эти преимущества использованы на специальных гидравлических прессах ПШВР, предназначенных для штамповки- вытяжки резиной. Заготовка укладывается на пуансон 8, ее края ложатся при этом на складкодержатель 9, находящийся перед началом вытяжки на одном уровне с верхней плоскостью пуансона. При ходе пресса ползун 10 с укрепленным на нем контейнером 1, в который запрессована резиновая подушка 2, опускается на деталь, фиксируя ее дно на пуансоне 8, а края — на складкодержателе 9. Когда давление резины 2 возрастает до
244-
величины, необходимой для предотвращения образования гоф-ров на фланце детали 3, ползун 10 останавливается. Включает-ся нижний гидроцилиндр пресса, на котором установлен пуан-сон 8. Пуансон, поднимаясь, вытягивает деталь. По мере подъ-ема пуансона вытягиваемые участки детали прижимаются кнему давлением резины. Это уменьшает утонение стенки деталив наиболее опасном месте — в сопряжении стенок с дном — ипозволяет на 20-^30% увеличить степень формоизменения де-тали.
Детали, штампуемые в инструментальных штампах за не-сколько переходов, при штамповке резиной можно (в ряде слу-чаев) изготавливать за один переход. Фланец детали в течениевсего процесса вытяжки остается зафиксированным на складко-держателе 9 давлением резиновой подушки 2. Чтобы давлениерезины в подушке не увеличивалось по мере захода в нее пуан-сона, пресс снабжен автоматическим устройством, стабилизирую-щим это давление за счет опускания складкодержателя. Длялучшего прижатия заготовки к пуансону их соприкасающиесяповерхности не смазываются, а боковая поверхность пуансонавдоль образующей не шлифуется.
ОснасткаЖесткие части штампа при формовке резиной изготавливают-ся из балинита, чугуна, вторичных алюминиевых сплавов поконтурам детали. Наибольшую сложность представляет правиль-ный выбор размеров универсальной части штампа — контей-нера. По характеру рабочей нагрузки контейнер представляетсобой и рассчитывается на прочность как резервуар, рабо-тающий при высоких давлениях (до 1200 кгс/см2), при импульс-ном нагружении этими давлениями. В соответствии с правиламиГосгортехнадзора контейнеры должны подвергаться испытаниямна прочность. При высоких давлениях стенки контейнеров со-бираются из стальных колец или рамок, соединяемых сваркой(рис. 8.20, а) или кольцевыми ребрами, входящими в ответныепроточки (рис. 8.20, б ив).
Резиновые подушки обычно склеиваются из листов толщиной30—60 мм. Сорт резины подбирается в зависимости от проекти-руемого процесса формовки. Чем мягче резина, тем большуюстепень деформации она допускает. Однако с уменьшением твер-дости увеличивается опасность затекания резины под борт де-тали. Хорошие результаты дают комбинированные подушки, укоторых основная масса состоит из резины мягкой или среднейтвердости, а нижняя часть — лист толщиной 40—60 мм из рези-ны повышенной твердости.
При штамповке с подогревом заготовок (в частности, из ти-тановых и магниевых сплавов) на подушку подклеивается тер-мостойкая резина марки 5168. В плане резиновая подушка де-
245-
лается на 2,5—3 мм больше соответствующего размера контейнера, что обеспечивает необходимый натяг при запрессовывании

подушки в контейнер. Высота подушки Н (см. рис. 8.19, а) берется равной пятикратной высоте h штампуемой детали. При меньших высотах резина быстро изнашивается.
ОборудованиеОсновным оборудованием, применяемым при штамповке резиной, являются специальные гидравлические прессы типа ПШВР для глубокой вытяжки резиной и прессы типа П-307 для формовки резиновой подушкой, заполняемой водой. Большой объем работ по штамповке резиной выполняется также на универсальных гидравлических прессах, листоштамповочных «падающих» молотах и на фрикционных прессах.
Когда производственный участок оснащен универсальными гидравлическими прессами, а приобретение прессов типа ПШВР организационно невозможно или экономически нецелесообразно из-за небольшого объема работ, глубокую вытяжку резиновой матрицей можно реализовать с помощью монтируемой на универсальном гидравлическом прессе установки УВШ (рис. 8.21).
Установка добавляет к прессу второй, нижний, гидравлический цилиндр, создающий усилие прижатия фланца вытягиваемой детали к резиновой подушке- Усилие сохраняется постоянным в процессе вытяжки детали. На корпусе 7 установки жестко крепится пуансон 3, выполненный по внутренним размерам вытягиваемой детали. Прижимное кольцо-складкодержатель 4 фиксируется на опорных колонках 5. Колонки закреплены на плунжере 6 гидроцилиндра установки. Усилие зажатия фланца детали между резиновой подушкой 2 контейнера 1 и складкодержателем 4 регулируется с помощью редукционного клапана гидросистемы в зависимости от требований технологического процесса.
246
При ходе вытяжки пуансон остается неподвижным, а прижимное кольцо-складкодержатель 4 опускается, сохраняя постоянное усилие прижатия фланца. Это достигается стравливанием жидкости из под плунжера 6 через перепускной клапан гидросистемы, отрегулированный на заданное усилие прижатия.

Рис. 8.21. Схема установки УВШна универсальный гидравлическийпресс для глубокой вытяжки в ре-зиновой матрице:
1—контейнер; 2—резиновая подушка;3—пуансон; 4—складкодержатель; б—опорная колонка; 6—плунжер гидро-цилиндра; 7—корпус гидроцилиндра
Рис. 8.22. Формовка разжимными пуансонами:
1—обечайка; 2—пуансон; 3—конический клин
8.10. ФОРМОВКА РАЗЖИМНЫМИ ПУАНСОНАМИ(КОЛЬЦЕВАЯ ОБТЯЖКА)
Сущность и область применения процессаСущность процесса заключается в том, что сваренная из ли-ста цилиндрическая или коническая обечайка 1 (рис. 8.22) на-девается на разрезанный на секторы пуансон 2, после чего уси-лием гидропривода внутрь пуансона вводится конический клин3, раздвигающий секторы пуансона до придания заготовке окон-чательных размеров и конфигурации.
Формовка разжимными пуансонами экономически рента-бельный при серийном производстве способ получения цилинд-рических и конических обечаек с криволинейными образующими,корпусов подвесных баков, цилиндрических и конических обши-вок отсеков беспилотных летательных аппаратов, камер сгорания
24 Т
и пр. Этот способ позволяет изготавливать детали из высокопрочных нержавеющих сталей титана и его сплавов. Кольцевая обтяжка применяется и как операция калибровки.
ОборудованиеДля формовки и калибровки разжимными пуансонами небольших деталей используются универсальные гидравлические, кривошипные, эксцентриковые

Рис. 8.23. Схема пресса ПКД:
/—прижим; 2—шайба; 3—тяга; 4—разрезной пуансон; 5—опорная плита; 6— конус; 7—шпилька; 8—стол; 9—траверза; 10—колонки; И—гидроцилиндр; 12— поршень; 13—плунжер
Рис. 8.24. Конструкция универ-сального разжимного пуансона:
/—прижим; 2—болт; 3—конус; 4—пос-тоянный сектор; 5—сменный сектор;6—фиксатор сектора; 7—опорная пли-та; 8—фиксатор заготовки
пуансонами. Крупногабаритные детали (диаметром до 1600 мм и высотой до 1000 мм) формуются на специальных прессах типа ПКД (пресс калибровки деталей), выпускаемых отечественной промышленностью (рис. 8.23).
Плоский стол 8 пресса имеет шесть Т-образных пазов, по которым с помощью анкерных болтов крепится конус в. Раз
248-
движные секторы разрезного пуансона 4 опираются на подъем-ную плиту 5, установленную на маркетные шпильки 7. Послетого, как заготовка надета на пуансон 4, включается рабочийгидроцилиндр 11. Перемещаясь вниз, цилиндр, связанный с при-жимом У, колонками 10, траверсой 9 и тягой 3 давит через шай-бу 2 на секторы пуансона 4, натягивая их на конус 6. Секторы,опускаясь на конус, раздвигаются, формуя и калибруя деталь.
По окончании процесса давление из рабочего цилиндра Ifснимается. Подается давление внутрь неподвижного поршня 12.Под влиянием этого давления плунжер 13 поднимается, пере-мещая траверсу 9 вверх. Вместе с траверсой поднимаются мар-кетные шпильки 7, лежащая на них плита 8 и пуансон 4. Схо-дя на малый диаметр неподвижного конуса 6, пуансон освобож-дает готовую деталь. Все узлы пресса устанавливаются в исход-ное положение.
При отсутствии прессов типа ПКД формовка разжимнымипуансонами выполняется на обычных гидравлических прессахв специальных штампах с разжимными пуансонами.
Оснастка и технология обтягиванияС целью уменьшения затрат металла и рабочей силы приформовке и калибровке крупногабаритных деталей применяютуниверсальные разжимные пуансоны (рис. 8.24). Универсальныйпуансон собирается из конуса 3, секторов 4, на которые уста-навливаются сменные рабочие секторы 5, опорной плиты 7 иприжима 1. Сменные секторы 5 крепятся на постоянных секто-рах 4 с помощью штифтов 6 и болтов 2. Штифты 8 фиксируютзаготовку по высоте.
Участки материала заготовки, находящиеся между разжим-ными секторами, деформируются по прямой, а не по окружно-сти, что приводит к огранке поверхности. Чем больше секторов,тем огранка будет меньше. Увеличение количества секторовбольше 12—18 практически невозможно, так как они получаютсяслишком тонкими и слабыми. Несколько уменьшает огранкуповерхности формовка обечаек в два или больше переходов.При первом переходе пуансон не полностью разжимают. Затемснимают давление пресса и поворачивают обечайку так, чтобыграненые места легли на поверхность секторов, после чего осу-ществляют окончательную формовку.
Глава 9
ДОВОДОЧНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТА9.1. СОДЕРЖАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ДОВОДОЧНЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Анализ трудоемкости технологических процессов в заготовительных цехах самолетостроительных заводов показывает, что во многих случаях ручная доводка (доработка) детали, после ее изготовления на механическом оборудовании, по трудоемкости не только сравнима, но в ряде случаев значительно больше трудоемкости основных механизированных операций. Так, например, трудоемкость ручной правки нервюр после их заключительной термообработки значительно больше трудоемкости их формовки на гидропрессах. Поэтому доводочным и вспомогательным работам следует при разработке технологических процессов уделять не меньшее внимание, чем основным, тем более, что они требуют более высокой квалификации исполнения, более тщательного сплошного контроля и не обеспечивают, как всякая ручная операция, стандартного качества деталей.
Квалификация рабочего, занятого на доводочных работах, более высокая, чем штамповщика, резчика, фрезеровщика и сверловщика. Рабочие — доводчики, медники, жестянщики или дуральщики должны самостоятельно определять место и степень деформации детали, последовательность отдельных приемов работ и очередность проведения термической обработки, так как расчленить технологический процесс доводки детали практически невозможно и нецелесообразно.
Трудоемкость изготовления деталей, проходящих ручную доводку, на 80—90% состоит из доводочных работ и только 10— 12% падает на работу штамповочного оборудования. Одним из главных направлений в снижении общей трудоемкости заготовительно-штамповочных работ является устранение или уменьшение ручной доводки деталей. Эта задача осложняется небольшой серийностью самолетостроительного производства, сжатыми сроками для подготовки производства новых изделий, частыми их модификациями, а также большой номенклатурной сложных пространственных листовых деталей.
Для уменьшения или полной ликвидации ручных доводочных работ можно рекомендовать: 1) изготовление деталей обшивки самолета из дуралюмина обтяжкой в свежезакаленном состоя
250-
нии; 2) замену ручного способа изготовления деталей штампов-кой на прессах, падающих молотах или формовкой резиной приповышенном давлении; 3) изготовление переходных и калибро-вочных штампод для падающих молотов, калибровку дуралю-мина в свежезакаленном состоянии; 4) отработку штампов иформоблоков с учетом пружинения материала; 5) применениештамповки с одновременной закалкой в штампах.
При доработке деталей обшивки и каркаса самолета, от-штампованных или полученных обтягиванием на прессах, нахо-дят применение следующие механизированные процессы: 1) вы-колотка^) посадка; 3) отбортовка; 4) зиговка. Соответствующееоборудование, обычно называемое вспомогательным, — зиг-машины, выколоточные молотки, посадочные станки — обычноустанавливается на участках, где протекают основные операцииили вблизи слесарно-сборочных групп. При изготовлении опыт-ных машин, когда проектирование и изготовление механизиро-ванной оснастки (штампов, обтяжных пуансонов и пр.) эконо-мически нерентабельно и организационно невозможно (так какнедопустимо увеличивать сроки изготовления машины) вспомо-гательное оборудование выполняет функции основного.
9.2. ВЫКОЛОТКА
Сущность и технологическая характеристикаоперацийВыколотка — операция превращения плоских участков ли-ста-заготовки в участки, имеющие сферическую или более слож-ные пространственные формы. Ручная или машинно-ручная
операция выколотки в опытном иединичном производствах заме-няет операции обтягивания, вы-тяжки и формовки, а при серий-ном производстве используетсядля доработки после указанныхопераций отдельных участков де-тали, которые почему-либо немогут быть выполнены точно почертежу (пружинение, нетехноло-гичные формы детали и т. д.).
Сущность процесса выколоткизаключается в том (рис. 9. 1), чтов результате ударов молотка 1 научастке АВ листа-заготовки 2 ме-
талл утоняется. Так как объем металла не уменьшается, тодлина L(L2>Li) и площадь участка увеличиваются. Посколькуокружающие, недеформируемые, участки заготовки не позво-ляют металлу течь в стороны, увеличение площади вызывает

Рис. 9.(1. Схема процесса выколотки:
/—молоток; 2—деталь; 3—опорный инструмент
251-
образование выпуклости или вогнутости. Изменяя силу и количество ударов и место их приложения можно получить заданную форму детали. Чем больше и с большей силой будет нанесено ударов в определенную часть заготовки, тем больше можно поднять материал на этом участке.
При выколотке средней части круглой заготовки расстояние между точками А и В практически не изменится, так как диаметр внешнего, недеформированного, кольца не меняется. Следовательно, материал в средней части должен принять форму сферической или иной выпуклой поверхности. При выколотке происходит интенсивная деформация заготовки и, следовательно, быстрая нагартовка материала. Поэтому при значительной выколотке необходимы промежуточные отжиги. Операция выколотки может осуществляться вручную или механизированными способами.
Для ручной выколотки применяют универсальный опорный инструмент различной формы в зависимости от формы детали и, как правило, стальные молотки со сферической рабочей частью. Такая форма предотвращает образование забоин при перекосе
молотка (рис. 9.2). Рабочие поверхности опорного инструмента и молотков калят и полируют. Опорный инструмент крепится и слесарные тиски или в специальные стойки, устанавливаемые на полу. Операцию начинают с места максимального утонения (а значит, и максимального «подъема» материала). Удары наносят не очень сильно, но часто, располагая их по расходящейся спирали. В местах меньшего подъема материала силу ударов уменьшают. Для получения выпуклости в определенную сторону при начале выколотки деревянным или пластмассовым молотом наносят удары дальше точки опоры, создавая направление подъема материала. После предварительной выколотки про
Ручная выколотка
Рис. 9. 2. Инструмент для ручной выколотки:
а, б, в—выколоточные молотки; г, д, е, ж—опоры
252-

изводят отжиг заготовки. Выколотку продолжают до тех пор,пока не получат требуемую форму детали. Необходимо учиты-вать, что при сильном ударе можно получить местное выпучи-вание больше необходимого. При ударах по выпуклой частиполучается не уменьшение, а увеличение выпуклости.
При выколотке деталей сложных форм производят одновре-менно посадку бортов вручную или на станках Гавриленко.
Поэтому на участках доводки и выко-лотки деталей устанавливают посадоч-ные станки. После получения заданнойформы поверхность детали проглажи-вают гладильными молотками на опор-ном инструменте, так как в результатепосадки и выколотки остаются следы по-садки гофров и местные вмятины. Наокончательно выколоченной детали обре-заются припуски и опиливаются зау-сенцы.
Ручную выколотку деталей с неболь-шой выпуклостью можно производить ина болванках: деревянных, металличе-ских и из пескоклеевой массы ПСК. Вы-колотка детали типа чашки с фланцемна болванке показана на рис. 9. 3. Заго-товка плотно прижимается к болванке,после чего начинают выколотку с края Авыпуклости, постепенно передвигаяськ середине С. Если сразу начать выко-
лотку с середины, то может наступить разрыв материала, таккак края не будут деформированы. Для снятия нагартовки иоблегчения дальнейшей выколотки проводят промежуточныеотжиги. После окончания выколотки деталь проглаживаюти обрезают.
Закалку деталей из сплавов Д16 и В95 производят передокончанием выколотки, так как после закалки детали под дейст-вием внутренних напряжений деформируются, теряют форму иих снова приходится править по болванке.
При выколотке деталей из магниевых сплавов необходимонагревать деталь и болванку, ввиду того, что в холодном сос-тоянии эти сплавы малопластичны. Деталь нагревают газовымигорелками или паяльными лампами. Металлические болванкиподогревают с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭН).Для контроля температуры нагрева детали применяют специ-альные термокарандаши, которыми закрашивают нагреваемыйучасток. Побеление карандашного мазка означает, что темпе-ратура достигла, указанной на термокарандаше, и нагрев сле-дует остановить.


Рис. 9.3. Схема ручной выколотки чашки с фланцем
252-
Выколотку магниевых сплавов дуралюминовыми молотками или на дуралюминовых болванках производить нельзя. При соприкосновении дуралюмина с нагретой поверхностью магниевой детали происходит диффузия алюминия в магний, а это место впоследствии становится очагом коррозии. Поэтому молотки и болванки изготовляют из стали, чугуна, цинка или магниевого литья.
Машинная выколоткаВыколотка деталей или доводка штампованных деталей ручным способом весьма трудоемкая операция. Поэтому во всех заготовительно-штамповочных цехах устанавливают пневматические выколоточные молоты. Замена ручной выколотки механической резко снижает трудоемкость и улучшает качество поверхности деталей.
Выпускаемые выколоточные молоты имеют примерно одинаковое устройство и различаются, в основном, весом падающих частей, а следовательно, и силой удара.
Таблица 9.1
Модель Вес ладающих Вылет Число ходов Наибольшая толщина обрабатываемого листа
частей, кгс станины в минуту дуралюмин сталь
М001 8 1085 400 2 1
М002 12 1085 400 4 1,8
МООЗ 16 1500 375 6 О о
М004 20 1500 350 10 5
На молотах М001 и М002 выколачивают детали из алюминиевых сплавов толщиной до 4 мм и мягкой стали толщиной до 1,8 мм. Молот М003 применяется для выколотки деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 6 мк и нержавеющей стали толщиной до 2 мм. Модель М004 позволяет выколачивать детали из титановых сплавов и нержавеющих сталей толщиной до 2,5 мм.
На рис. 9.4 показаны общий вид и схематический разрез пневматического выколоточного молота. Основными частями молота являются: а) станина 16, выполненная из чугунного литья. Г-образная форма дает большой вылет и позволяет выколачивать детали больших габаритов. Для облегчения станина имеет двутавровое сечение; б) пневматическая головка 14 со штоком и бойком; в) электродвигатель 15 со шкивом, установленный на станине; г) приставная стойка 13 с наковальней. Стойка крепится на самостоятельном массивном фундаменте^ воспринимающем удары молота.
254-

255-
Наковальни на стойке могут меняться в зависимости от характера работы. Для правильной работы молота и для получения деталей без забоин необходимо, чтобы ось наковальни и стойки совпадала с осью бойка и штока пневматической головки. Пневматическая головка состоит из корпуса 1, коленчатого вала 3 и насаженного на него шкива 2. На коленчатый вал надет шатун 4, соединенный с поршнем 5, который совершает поступательно-возвратное движение в цилиндре 6. Внизу цилиндра 6 помещен поршень 7, соединенный со штоком 10.
При ходе поршня 5 вверх в межпоршневом пространстве создается вакуум и поршень 7 со штоком 10 также начинает перемещаться вверх. Для пропускания воздуха под поршень 7 имеется обратный клапан 11. Достигнув верхней мертвой точки, поршень 5 начинает опускаться вниз, сжимая воздух, находящийся между поршнями. Поршень 7 под действием собственной массы и силы сжатого воздуха начнет перемещаться вниз, ударяя бойком, прикрепленным к штоку 10, по материалу выколачиваемой детали. Воздух под поршнем 7 будет выходить через выпускной клапан 8. Регулируя выпуск воздуха ручкой 9, можно получать удары разной силы. При закрытом клапане 8 поршень 7 со штоком задерживается на определенной высоте, так как сжатый воздух под поршнем не дает ему опуститься до конца. Пружинный клапан 12 также может регулировать силу удара, выпуская сжатый воздух из межпоршневого пространства. Этот клапан не дает быстрой регулировки силы удара и используется как настроечный при регулировке молота.
Подготовка к выполнению операции начинается с подбора бойка с необходимой формой рабочей части (см. рис. 9.4 в, г,д)„ Для более интенсивного утонения материала требуется увеличенное давление q бойка на материал. Это давление может быть определено по формуле q = P/F, где q — давление, кгс/мм2; Р— сила удара, кгс; F — площадь рабочей части бойков, мм2.
Силу удара Р можно увеличивать до предела, ограниченного для каждого из четырех типов молотов. Чем больше вес падающих частей, тем больше сила удара. На любом молоте, не меняя веса падающих частей, можно увеличить давление q, уменьшив площадь F рабочей части бойка. Площадь рабочей части бойка можно уменьшать только до определенной величины. Чрезмерное ее уменьшение приводит к зарубкам на поверхности детали или к образованию трещин.
Бойки изготавливают из углеродистой инструментальной стали У8А или У9А. Рабочую часть закаливают и отпускают да твердости HRC 44—48, после чего тщательно полируют. Заготовка детали помещается под бойком и удерживается рабочим, а крупные детали (типа обшивок) двумя рабочими. Подводя необходимые места детали под боек, производят выколотку. Для равномерной деформации материала необходимо непрерывно перемещать заготовку относительно бойка.
256-
Машинная выколотка так же, как и ручная, сильно нагарто- вывает материал, поэтому деталь необходимо несколько раз отжигать. Форму выколачиваемой детали в процессе работы проверяют по шаблонам, болванкам или другой контрольной оснастке. Для облегчения течения материала и получения чистой детали поверхность выколачиваемой детали смазывают машинным маслом. После выколотки детали проглаживают гладильными бойками (слабыми ударами).
Заготовки из тонкого листового материала рационально выколачивать по две-три одновременно, что повышает производительность труда и обеспечивает хорошее качество поверхности. В этом случае перед выколоткой необходимо каждую заготовку смазать машинным маслом. Таким приемом пользуются при толщине листа до 0,8 мм.
Детали, изготовленные выколоткой (как ручной, так и машинной), должны проходить сплошной контроль не только по форме, но и по толщине стенки. Если у дуральщика нет необходимого опыта, отдельные участки могут быть нагартованы до такой степени, что восстановление с помощью отжига первоначальных свойств металла невозможно.
Так как даже при механизации выколотки при ударе деформируется очень небольшой участок листа, общее время операции весьма большое. Перечисленные отрицательные стороны процесса выколотки заставляют при серийном производстве применять более совершенные процессы (обтягивание, вытяжку, штамповку на падающих молотах и пр.), сохраняя выколотку лишь как вспомогательную операцию.
9.3. ПОСАДКА
Сущность и технологическая характеристикаоперации
В то время как при выколотке выпуклые или вогнутые поверхности получаются за счет утонения и соответствующего увеличения по площади внутренних участков заготовки, при посадке тот же результат достигается утолщением и соответствующим сокращением по длине периферийных участков заготовки при неизменной толщине внутренних участков.
Сущность процесса посадки может быть иллюстрирована схемой, данной на рис. 9.5. Если на участке материала длиной k (см. рис. 9.5, а) изогнуть («навести») волны гофра, как показано на рис. 9.5, б, то длина кромки участка уменьшается до k(h<li)- Если затем ударами молотка (как это делается при ручной посадке) или давлением (как это делается на станках Гавриленко) полученные волны гофра осадить, то длина участка /3 (несколько увеличенная по сравнению с 4) будет меньше U за счет увеличения толщины листа s2>st. Прямоугольная заготовка (см. рис. 9.5, а) в результате такого укорочения одной
257
стороны, плавно изменяющегося по длине L волны, приобретает форму элемента плоского кольца (см. рис. 9.5, г). Если выполнить равномерную посадку но окружности плоского листа, то можно получить пространственную деталь типа сферы или конуса. Изменяя степень посадки на отдельных участках, можно получать поверхности различной кривизны. Операция посадки

Рис. 9. 5. Схема посадки:
а—исходная заготовка; б—наведение гофров; в—посадка гофров; г—схема изменения формы детали
применяется при подготовке листа под штамповку на падающих молотах, под обтяжку, при доводке отштампованных и обтянутых деталей и при ручной выколотке. Величина посадки зависит от пластичности материала. При значительной посадке происходит сильная нагартовка, поэтому детали необходимо подвергать промежуточному отжигу. Посадка термически упрочняемых сплавов Д16 и В95 осуществляется только в отожженном и свежезакаленном состоянии, так как при посадке в исходном (твердом) состоянии могут появляться трещины. Посадку можно выполнять на станках Гавриленко, ПС-80 или ручным способом.
Ручная посадкаРучная посадка материала выполняется в два приема: гоф- рирование (образование гофра) и посадка гофра.
Гофрирование производят на той части детали, которую необходимо посадить. Эта операция производится гофрилками (рис. 9.6) или круглогубцами. Гофры изготовляют невысокими для предотвращения образования складок или трещин при дальнейшей посадке. Оптимальный размер гофра должен иметь высоту h, равную ширине Л (см. рис. 9.5). Располагают гофры
258-

равномерно по длине борта детали. Посадку гофра выполняют деревянными, металлическими или текстолитовыми молотками на конце рельса или на плите. Первые удары производят по высокому краю гофра для того, чтобы удержать остальную часть гофра от распрямления. После этого легкими и частыми ударами посаживают гофр, начиная с низкой части и переходя к краю борта. Посадку гофров выполняют наводильным (заостренным) молотком, проглаживание — гладильным молотком.
Рабочие части гофрилок, молотков, концов рельса и плит должны быть тщательно отполированы, чтобы не повредить поверхность деталей. Так как при посадке материал сильно на- гартовывается, его необходимо отжигать. После отжига можно повторно гофрировать и посаживать. Ручную посадку повторяют до тех пор, пока не получат деталь требуемой формы. Процесс ручной посадки весьма трудоемкий, требует высокой квалификации жестянщика и многократной термической обработки.
Машинная посадкаПоследовательность выполнения операции посадки на стан-ках, работающих по схеме Гавриленко (рис. 9.7) аналогичнапоследовательности при ручной посадке. Лист-заготовку вкла-дывают в рабочую щель станка, образованную верхним под-вижным пуансоном 2 и нижним неподвижным 3, Ввод, переме-щение по длине борта и съем заготовки выполняются при ра-ботающем станке.
9*
259


нием ее периметра. Это укорочение получается следующим об-разом: в начале каждого хода (см. рис. 9.7, а) на лист опуска-ется язычок-пуансон 5 и выгибает волну. Верхний хобот 2 в это
время приподнят и не прижи-мает лежащий на нижнем хо-боте лист, позволяя волне сво-бодно формоваться. Затем пу-ансон 5 отходит, верхний хобот2 опускается, прижимая листк нижнему хоботу (см. рис.9.7,6), а снизу по волне про-катывается ролик 4, разглажи-вая ее. Зажатый между хобо-тами лист позволяет волне раз-гладиться только за счет утол-щения материала. Дуга abcукорачивается при этом додлины прямой ас. Недостатокстанков, работающих по схемеГавриленко — невозможностьпосадки узких бортов, располо-женных вблизи возвышенныхучастков детали, в частности,
полок профилей. Этого недостатка не имеет посадочный станокПС-80, схема работы которого дана на рис. 9. 8.
С каждым рабочим ходом (60—90 раз в минуту) на заготовке образуется новое утолщение с соответствующим уменьше-
260-
Благодаря большому вылету станины (500 мм) станок ПС-80, предназначенный, в основном, для посадки полок профилей, успешно используется и для посадки листа. Верхние плавающие губки 2 находятся на ползуне 4, который движется возвратно- поступательно с помощью кривошипно-коленного механизма привода станка. Аналогичные им нижние губки 1 расположены на неподвижной нижней части станины. Нормальное к верхним скошенным граням губок 2 усилие Q разлагается на наклонной плоскости этих граней на вертикальные составляющие Р, прижимающие заготовку 5 к нижним губкам 1, и на горизонтальные составляющие Р"', которые в конце опускания ползуна перемещают зажатый участок к центру штампа. Аналогично действует правая пара губок 1 и 2. В результате сближения левой и правой пар губок зажатый между ними участок заготовки укорачивается за счет утолщения.
Соотношение между усилием Р' зажатия заготовки и усилием Р" сближения губок (посадки), в общем случае определяемое углом наклона граней плавающих губок 1 и 2, на станке ПС-80 может изменяться с помощью клиньев 3. Усилие R, развиваемое клиньями, разлагается на наклонных плоскостях их граней на горизонтальные составляющие, действующие навстречу усилиям Р", и на вертикальные составляющие, суммирующиеся с усилиями Р\
Таким образом, с увеличением усилия R, развиваемого клиньями, усилие зажатия заготовки губками увеличивается, а усилие сближения губок уменьшается. Величина R регулируется изменением давления в гидроцилиндрах пневмогидравлического привода, с помощью которого эти клинья приводятся в действие.
9.4. ОТБОРТОВКА ОТВЕРСТИЙ
Операция отбортовки применяется при изготовлении люковых проемов в обшивках фюзеляжа, крыльев, оперения и мотогои- дол, при формовке отверстий облегчения и конструктивных отверстий в листовых деталях внутреннего набора самолета. Как элемент, повышающий жесткость без дополнительного увеличения веса, отбортовки в конструкциях самолетов очень распространены.
Сущность и технологическая характеристика операцииСущность процесса отбортовки заключается в образовании по краю отверстия борта за счет отгиба кольца материала, непосредственно примыкающего к этому краю. Как видно из схемы, в процессе отбортовки диаметр заготовки d увеличивается до величины D. Это происходит, в основном, за счет растяжения сечений, входящих в кольцо (деформации материала в радиальном направлении очень малы), и связано со значительным
261-
утонением материала, увеличивающимся по мере приближенияк крайним сеченйям борта.
Наглядное представление о характере деформаций материа-ла дает сопоставление формы ячеек радиально-кольцевой сетки,,нанесенной на поверхности заготовки (см. рис. 9.9, в), с их фор-мой и размерами после отбортовки (см. рис. 9.9, б).
Степень деформации материала, наибольшая для крайнегосечения, определяется коэффициентом отбортовки £0тб = d/D,
равным отношению диаметра d отвер-стия в заготовке к диаметру D борта(по средней линии). Максимально до-пустимые значения коэффициента от-бортовки зависят не только от пласти-ческих свойств материала заготовки,но и от относительной ее толщиныs/d-100(%), равной отношению тол-щины s листа к диаметру d отверстия:в заготовке.
Имеют значение также форма пу-ансона и состояние кромок отверстия(чистота, отсутствие микротрещин шзаусенцев). Предельные значения ко-эффициента &отб для различных ма-териалов в зависимости от способа от-бортовки и относительной толщиныматериала при расчетах берутся потаблицам. Чем больше относительнаятолщина s/d -100%, тем меньше &ot6,
и, следовательно, тем выше борт можно получить при том жематериале заготовки. С увеличением радиуса скругления рабо-чей кромки пуансона усилие на пуансоне при прочих равныхусловиях уменьшается, а допустимая высота борта увеличи-вается.
В тех случаях, когда за одну операцию борт нужной высотыполучить нельзя, операция разбивается на две или больше с про-межуточным отжигом заготовки.
Для последующих операций k 0Тб берется на 15—20% больше,,чем на первой R0Тб =Rотб (1,15...1,2).
Размеры отверстия d в заготовке с достаточным приближе-нием можно найти, считая, что борт отгибается без радиальногорастяжения (для рис. 9.9) \d=D\—K{r+s/2)—2ft.
При высоких бортах и небольших значениях d требуется бо-лее точный расчет, построенный на равенстве объема материаладо и после отбортовки. Усилие отбортовки при определении мощ-ности оборудования с достаточной точностью определяется поформуле Р== 1,5я(£>—d) -5сгв, где D — диаметр отбортованного*отверстия, мм; d — диаметр отверстия в заготовке, мм; ав —

262-

временное сопротивление разрыву, кгс/мм2; s — толщина лис-та, мм.
Небольшие стандартные или нормализованные отбортовки(в стенках нервюр, перегородок топливных баков и т. д.) удобновырубать и формовать в открытых комбинированных штампах,направляемых с помощью ИО, просверленных в заготовках приих раскрое по ШРД и ШЗ.
Конструкция комбинированного штампа для вытяжки и вырубки стандартной отбортовки 14СТ дана на рис. 9.10. Заготовку (нервюру, перегородку и т. д.) устанавливают на штампе по инструментальным отверстиям (ИО), в которые входит фиксатор (ловитель) 1. При опускании верхней части штампа на нижнюю сначала вытяжной пуансон 2 формует углубление (усилие сжатия буфера 3 должно быть больше усилия формовки), затем пуансон 2 останавливается матрицей 5, а вырубной пуансон 4, продолжая движение, вырубает отверстие. Так выполнять операцию отбортовки можно в небольших плоских или имеющих небольшую кривизну деталях. Отбортовка отверстий в крупногабаритных, имеющих пространственную форму, деталях может выполняться тремя способами: а) вручную; б) в штампах на специальных гидропрессах; в) на радиально-сверлильных станках с помощью головки с вращающимися роликами.
Отбортовка вручнуюОтбортовка вручную выполняется на болванке или на армированном пескослепке с местным подогревом пламенем газовой горелки. Этот способ трудоемок, требует исполнителей высокой квалификации и не обеспечивает стандартного качества выполнения.
263-

несколько отбортованных отверстий, опора может быть выполнена скользящей или поворачивающейся на шарнирах, с тем, чтобы все отверстия могли быть отбортованы за несколько позиций в одном установе. По кинематике процесс аналогичен протягиванию.
Отбортовка в штампеПример отбортовки в штампе на специальном гидропрессе показан на рис. 9.11. Изделие 3 устанавливается на станине 1Q с помощью сваренной из труб опоры 8. Если в изделии имеется
264-
После установки матрицы 2 на станину и изделия 3 на опору 8 включается гудроцилиндр 1, и его шток 4 вводится в отверстие заготовки. На шток надевается составной пуансон 5—6 (см. рис. 9.11, б) фиксируемый клином 7. Включается рабочий ход, во время которого пуансон 5—6 отбортовывает отверстие на матрице 2. Детали из высокопрочных алюминиевых сплавов перед отбортовкой отверстий диаметром до 300 мм подогреваются до температуры 300—350° С. При больших диаметрах отверстий отбортовка ведется без подогрева.
На рис. 9.11, б показана конструкция насадного пуансона для отбортовки отверстий, расположенных на поверхностях, перпендикулярных к оси отверстия, а на рис. 9.11,6 — для отбортовки отверстий на поверхностях, не перпендикулярных к оси отверстий. Охлаждающийся к концу операции борт, охватывающий пуансон, зажимает его калибрующую часть (зазор между ними соответствует горячей прессовой посадке) и при извлечении пуансона заготовка недопустимо деформируется. Для устранения этого пуансон делают составным — из калибрующей части 6 и формующей части 5 (см. рис. 9.11, б и в). После калибровки отверстия калибрующая часть 5 выходит из него «на провал» и бортом не защемляется. Поворотная стойка 9 служит для облегчения установки и съема пуансонов.
Отбортовка на радиально-сверлильных станкахТакая отбортовка имеет то преимущество, что выполняется на весьма распространенном оборудовании — радиально-сверлильных станках. Инструментом служат закрепляемые на шпинделе станка роликовые головки (рис. 9.12). На головке смонтированы три роликовых блока 2} несущих ролики 1. Зубчатые сектора 8 блоков, находящиеся в сцеплении с рейкой 4, при опускании шпинделя станка поворачиваются в своих кольцевых направляющих вместе с роликами 1, катящимися по краю отверстия и выдавливающими борт по матрице, установленной на стол станка. Процесс аналогичен работе на токарно-давильном станке с тем различием, что изделие при выполнении операции остается неподвижным. При опускании шпинделя закрепленная на нем средняя часть головки со шлицевой втулкой 5 опускается, сжимая пружины 3, усилием которых корпус б, блоки 2 и находящиеся на них ролики 1 прижимаются к выдавливаемому борту. Снизу головка центрируется роликом 7, входящим в направляющую втулку матрицы. Борт формуется простым опусканием вращающегося шпинделя станка, несущего головку, как при сверлении отверстия. Сложность и дороговизна механизма роликовой головки в изготовлении и наладке являются существенными недостатками этого способа.
265-

266-

Зиговкой называется операция формовки в листовых заготовках канавок («рифтов» или «зигов») путем прокатывания заготовки между двумя роликами. На плоских стенках рифты обычно делаются для увеличения жесткости, а на трубах — для фиксации на них дюритовых шлангов.
9.5. ЗИГОВКА
Сущность н назначение процессаПри большом объеме производства рифты формуются в штампах или резиной на формоблоках одновременно с формовкой или вытяжкой всей детали. При небольших объемах работ, в частности, при изготовлении опытных машин, единичных заказов, или в период изготовления основной оснастки рифты формуются на универсальных зигмашинах (рис. 9.13). Инструментом при этом служат ролики (рис. 9.14), форма рабочей части которых определяет профиль формуемого рифта. Длина рифта может быть любой. Расстояние от оси рифта до края заготовки уста-
267-
навливается при единичных работах — разметкой заготовки по ШРД, ШЗ или другим шаблонам, а при изготовлении партии деталей — установкой упора, имеющегося на станке.

ОборудованиеПримером конструкции зигмашины может служить модельИБ2713.
На зигмашине ИБ2713 (см. рис. 9.13) верхний ролик 4 опус-кается пневмоцилиндром 1, включаемым в работу ножной пе-далью 5. Шток 2 пневмоцилиндра связан с ползуном 3, несущимверхний ролик 4. Эти машины позволяют формовать зиги на ли-стах стали и титана с толщиной до 3 мм (см. табл. 9.2).
Таблица Р. 2
Техническая характеристика зигмашин
Модель Наибольшая толщина обрабатываемого стального листа, мм Усилие прижатия роликов, к ГС Скорость проката, м/мин Вылет роликов», мм
И2715 3,15 3000 4-12 500
ИБ2713 2,00 2000 6,6-10 320
ЭМ49 2,00 боа
268-
ОснасткаЗиговочные ролики (ом. рис. 9.14) изготавливаются из углеродистых сталей У У—У10 или малоуглеродистых цементируемых сталей с последующей цементировкой и закалкой. Твердость рабочей поверхности роликов — не менее HRC 40—44. Шероховатость поверхности V 8. Полировка рабочей поверхности роликов (особенно при заготовке цветных металлов) обязательна. Профиль рабочей поверхности ролика выполняется по профилю соответствующей поверхности рифта. В самолетостроении в основном распространены два профиля: полукруглый (см. рис. 9.14, а) и трапецеидальный (ем. рис. 9.14,6). Размеры полукруглых рифтов нормализованы. Редко встречающиеся в конструкциях самолетов трапецеидальные гофры не нормализованы.
На рис. 9.14, в—к показана конфигурация роликов для различных работ, выполняемых на зигмашинах.
Технология зиговочных работЗиговка плоских деталей (см. рис. 9.14, в) встречается при изготовлении днищ топливных баков, различных перегородок, жесткостей, стенок нервюр и т. д. При изготовлении сквозных рифтов поводка плоскости детали незначительна и зиговку можно производить на деталях из материала в любом состоянии (мягком или закаленном).
Прокатка рифтов, не доходящих до краев детали, вызывает коробление поверхности вследствие неравномерной деформации материала. Для сокращения правки зиговку вполняют на деталях из материала в свежезакаленном (дуралюмин) или отожженном состоянии. При зиговке по разметке криволинейных рифтов пользуются ручным приводом для вращения роликов, так как при машинном приводе рабочий может не успеть направить деталь под ролики и расположение рифта не совпадет с разметкой. Зиговка узких и длинных деталей может привести к изгибу полосы на ребро вследствие неравномерного нажима роликов на материал. При зиговке таких деталей сильно зажимать ролики нельзя и операция разбивается на несколько переходов. При зиговке сварных обечаек необходимо, чтобы нижний ролик находился внутри детали, так как удерживать деталь наверху неудобно. Если диаметр обечайки или днища бака больше расстояния от роликов до пола, то зигмашину устанавливают на подставку или делают приямок. Перед зиговкой обечайки и днища баков должны быть отторцованы, так как неровность торцов вызовет волнистость рифта. Если одновременно выполняется и отбортовка (см. рис. 9.14, ж), то отбортованная поверхность йе получится плоской и величина отбортовки будет различная. Ролик сильно зажимать нельзя, так как можно смять край обе
269-
чайки, в результате чего увеличится ее диаметр, и обечайка не будет стыковаться с днищем.
На рис. 9.14, г показан профиль роликов для одновременной прокатки двух рифтов. Расстояние между рифтами при прокатке в таких роликах будет точным по всей длине рифтов, а производительность увеличивается не только за счет сокращения машинного, но и вспомогательного времени. Соответственно изменяя профиль роликов, на зигмашине можно выполнять подсечку (см. рис. 9.14, д), закатку бортов, отбортовку. Иногда отбортовка выполняется одновременно с прокаткой рифта (ж) или с подсечкой (е).
При зиговке труб диаметр ролика, входящего внутрь трубы, ограничен диаметром заготовки и ролик часто выполняется консольным (см. рис. 9.14, и). Для смыкания роликов второй ролик изготовляется большего диаметра. При равных числах оборотов верхнего и нижнего валов линейные скорости на рабочих частях роликов будут различны, в результате чего на трубах появятся надиры. Чтобы их предотвратить, нижний ролик не крепится на шпонку вала, а вращается на нем свободно.
Для зиговки рифтов сильфонов с несколькими глубокими войнами ролики изготовляются двух- или трехручьевыми. После образования первой волны заготовку сильфона подают на шаг, фиксируя первую волну на втором ручье. Затем вторая волна фиксируется на втором ручье и так далее до получения нужного количества волн. Можно зиговать на сильфоне сразу все волны, но для этого необходимо изготовить несколько переходных роликов с уменьшенной глубиной волны и увеличенным шагом волн. В противном случае произойдет разрыв материала, так как запертый крайними рифтами материал не сможет перемещаться с цилиндрической части заготовки и удлинение превысит допустимое. На рис. 9.14, к показаны посадочные размеры роликов.
Глава 10
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБШИВОК САМОЛЕТОВ10.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБШИВОК по ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ
Обшивки самолетов по технологическим признакам можно разделить на три основные группы (рис. 10.1): 1) обшивки одинарной кривизны (с прямолинейной образующей) / и а, б, в, г9 д; 2) крупногабаритные обшивки двойной кривизны (у которых любое сечение дает кривую линию) II и з, и, к; 3) мелкогабаритные обшивки со сложной конфигурацией типа зализов, за- концовок обтекателей (III и е, ж).
Построение технологического процесса изготовления обшивки и выбор оборудования определяются принадлежностью детали к одной из этих групп, а также материалом детали, объемом производства и техническими условиями на изготовление и приемку.
10.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБШИВОК ОДИНАРНОЙ КРИВИЗНЫ (ПЕРВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГРУППА)
К первой технологической группе относятся детали обшивки центральной части фюзеляжа, стабилизатора, крыла и центроплана. Они, в свою очередь, образуют три технологические группы: 1) цилиндрические — из листа с постоянной, по длине детали, кривизной сечения (см. рис. 10.1, а и б); 2) конические — из листа с переменной, по длине детали, кривизной сечения (см. рис. 10,1, в, г, д); 3) монолитные, в которых обшивка составляет одно целое с ребрами жесткости. По конфигурации монолитные обшивки могут быть как цилиндрическими, так и коническими.
Каждую из этих подгрупп можно дополнительно разделить по второстепенным технологическим признакам (наличие окон, форма кромки и т.д
Типовой технологический процесс изготовления цилиндрических и конических обшивок одинарной кривизны включает следующие операции: 1) отрезку заготовки; 2) гибку; 3) чистовую обрезку по контуру и вырезание окон. В зависимости от требуемой точности вторую и третью операции можно менять местами. Менее точные обшивки сначала вырезаются в окончательный размер, затем гнутся. Точные обшивки обрабатываются по контуру после гибки.
271-

Отрезка заготовокЗаготовки точных обшивок отрезают гильотинными ножницами с припуском на чистовую обработку или сразу фрезеруют в окончательный размер на фрезерных станках типа ФОЛ или радиально-фрезерных типах ОС-86, РФ и др. Заготовки деталей обшивки, к точности которых не предъявляют высоких требований, отрезают сразу в окончательный размер гильотинными ножницами. Необходимость обработки обшивок по контуру на фрезерных станках вызывается тем, что при отрезке ножницами отклонения от размера при длине линии реза 2—3 м могут достигать 3 мм (в основном, вследствие утяжки листа). В ряде случаев для уменьшения работы по подгонке обшивки по стыку при сборке на краях ее снимаются фаски. Операция снятия фасок выполняется также на кромко-фрезерном станке типа ФОЛ-2.
Гибка обшивок одинарной кривизныОсновной способ гибки обшивок одинарной кривизны — прокатка в трехвалковых станках типа КХЛ и ЛГС, в четырехвалковых станках типа ГЛС или, при выполнении разовых заказов по изготовлению небольших деталей, — в ручных трехвалках, используемых как вспомогательное оборудование. При малых радиусах изгиба обшивки (например, на обшивках носков плоскостей) способ прокатки неприменим и обшивки этого типа получаются обтягиванием на обтяжных прессах.
Отечественной промышленностью выпущены три однотипные, мало отличающиеся по конструкции модели механических трех- валок типа КГЛ: КГЛ-1М, КГЛ-2 и КГЛ-3, различные по мощности и размерам прокатываемого листа, и несколько отличная по конструкции, но работающая по той же схеме модель ЛГС-10.
Станок КГЛ-2. Рассмотрим в качестве примера устройство и работу среднего по мощности станка КГЛ-2 (рис. 10.2).
На двух тумбах 1 укреплена станина 2, на которой на плитах 3 установлены два нижних валка 4, получающие вращение от распределительного механизма, расположенного в тумбах 1. Над двумя нижними валками расположен третий, верхний, валок 5, установленный в подшипниках на подвижной траверсе 6 и также получающий принудительное вращение от распределительного механизма. Все три валка для предотвращения прогиба при нагружении, изгибающем деталь усилием, упираются на ролики 7 кронштейнов 8. При настройке станка нижние валки могут раздвигаться, оставаясь взаимно параллельными (при гибке цииндрических обшивок) или располагаясь под углом (при гибке конических обшивок).
Верхний валок может перемещаться в вертикальном направлении вместе с траверсой 6, на которой он укреплен. При этом
273-

другого в результате упругих деформаций скручивания. Кривизна изгибаемой детали определяется диаметрами валков DB и DB (см. рис. 10.2, а) и расстояниями L и 2а между их осями. При раздвижении нижних валков (настроечное движение) радиус кривизны изгибаемой детали увеличивается. При подъеме верхнего валка радиус кривизны изгибаемой детали увеличивается, при опускании — уменьшается. Этим перемещением верхнего валка изменяется радиус кривизны обшивки в процессе ее гибки-прокатки.
Верхний валок вместе с траверсой 6 поднимается и опускается гидроцилиндрами 9, укрепленными на тумбах 1. При параллельном расположении верхнего валка относительно нижних изгибаемая обшивка получает коническую форму (при этом, поскольку окружные скорости на концах валков остаются одинаковыми, изгибаемая поверхность не является поверхностью правильного конуса). Траверса вместе с верхним валком может подниматься и опускаться в процессе прокатки обшивки. Этим достигается плавное изменение радиуса кривизны детали Подъ
он может оставаться параллельным нижним валкам (при гибкецилиндрческих обшивок) или располагаться к ним под углом(при гибке конических обшивок). Все три валка получают вра-щение от распределительных коробок через карданные валы, чтообеспечивает синхронное вращение трех валков при любом ихположении и во время подъема и опускания верхнего валка.
Передачей крутящего момента на оба конца каждого из вал-ков устраняется возможность отставания одного конца валка от
274-
ем траверсы может осуществляться как с помощью кнопок ручного управления, так и автоматически — от гидромеханического копировального устройства.
Характеристика листогибочных станков. Станок КГЛ-3, наибольший по габаритам и мощности, применяется для гибки крупногабаритных обшивок. На нем может быть установлено такое же копировальное устройство, 'как на КГЛ-2.

Станок (пресс) Л ГС-10 представляет собой дальнейшее развитие конструкции схемы КГ Л. На нем можно гнуть обшивки не только прокатыванием, но и впередвижку, опусканием универсального пуансона (как на листогибочных кривошипных прессах) .
Конструктивно ЛГС представляет собой гидравлический че- тырехколонный пресс, собранный из нормализованных узлов (рис. 10.3). Проектом пресса предусматривается возможность изготовления трех сборных размеров: ЛГС-5, ЛГС-10 и ЛГС-15 для гибки листов, соответственно 5, 10 и 15 м длиной (см. рис. 10.3, а, б, в).
В вариантах ЛГС-10 и ЛГС-15 'предусматривается работа двух и трех траверс, синхронизируемая с помощью гидромеханических копирных устройств. Вдоль стола пресса установлены загрузочные столы. Готовая изогнутая деталь удерживается при-
275-
емным устройством, имеющимся внутри станины. Техническаяхарактеристика трехвалковых станков дана в табл. 10.1.
Таблица 10. t
Техническая характеристика копировально-гибочных трехвалковых станков
Основные технические данные КГЛ-1М КГЛ-2 клг-з лгс-ю
Наибольшее рабочее усилие траверсы, тс 20 110 275 500
Наибольшие размеры изгибаемого листа, мм: длина 3500 5000 7000 10000
ширина Не ограничена Нагрузка на 1 пог-см листа, кгс 56 220 390 500
Наименьший радиус гибки, мм 20 75 150 —
Диаметры валков, мм: верхнего 14 60 120 —
нижних 21 80 140 —
Скорость прокатывания, м/мин 0,5; 0,75 0,7; 1,5 1,13 1,1$
Наибольший угол наклона траверсы 40' 1° 30' 55'
Расстояние 2а между осями (см. рис. 10.2) нижних валков, мм наибольшее 160 200 350 —
наименьшее 40 90 200 —
Наибольший рабочий ход траверсы, мм 18 230 ' 360 300
Технология прокатки цилиндрических обшивок. Рассмотрим технологию гибки на станке КГЛ-2, получившем наибольшее распространение. При опытном и мелкосерийном производстве, а также в период изготовления оснастки для серийного производства работа на станке выполняется с ручным управлением, без использования копировального устройства. При этом настройка станка сводится к определению и регулировке размера Ь (см. рис. 10.2), который вместе с размером 2а определяет радиус изгиба детали. Величина 2а регулируется перемещением плит, на которых смонтированы валки. Величина 2а на станке КГЛ-2 может регулироваться в пределах от 90 до 200 мм. Величина Ъ устанавливается для каждого участка гибки в зависимости от требуемой кривизны, толщины изгибаемого листа и механических свойств материала. В цеховых условиях величина b выбирается по графикам.
276-
На рис. 10.4 приведен такой график, составленный для дур- алюмина Д16А-ТНВ. График построен с учетом пружинения материала для значения 2а-110 мм. По оси ординат отложены радиусы кривизны, получаемые после снятия нагрузки, а по оси абсцисс — величины Ъ и соответствующие им показания индикаторов подъема траверсы. Стрелочный индикатор 10 (см. рис. 10.2),

Рис. 10.4. График зависимости радиуса кривизны листов ду- ралюмина Д16А-ТНВ от расстояния между осями верхнего и нижнего валков на станке КГЛ-2
связанный с упорным винтом, ограничивающим опускание тра-версы, имеет две шкалы: внутреннюю (с ценой деления 0,1 мм)и наружную (с ценой деления 1 мм) подъема верхнего валка.При гибке цилиндрических обшивок оба конца траверсы уста-навливаются на одинаковую высоту. Упоры, определяющие по-ложение концов траверсы, регулируют при траверсе, поднятойв крайнее верхнее положение.
После того как упоры отрегулированы, в станок закладыва-ется заготовка, траверса опускается на упоры, включается вра-щение валков и начинается операция гибки. Края обшивки надлине менее 80 мм от края могут быть изогнуты только совме-
277-
стно с лентой, подложенной под заготовку. Операцию подкатки обоих краев производят перед началом гибки. При этом верхний валок дополнительно поднимается на толщину подкладываемой ленты.
Направляющие отверстия (НО) под заклепки и болты в обшивках сверлят до гибки. Если толщина листа не превышает 5 мм, а радиус изгиба не менее определенной величины (для Д16А-ТНВ 800 мм, для В95А-Т 1800 мм, для МА8 500 мм и т. д.), то окна вырезают также до операции гибки. Если однократная прокатка не дает требуемого радиуса, то операцию повторяют при соответствующим образом скорректированном положении траверсы.
После окончания прокатки станок останавливается и деталь вручную или специальным приспособлением снимают со станка. При ручном съеме больших обшивок станок КГЛ-2 обслуживают пять рабочих (два —с передней стороны станка, два — с задней стороны и один — у пульта управления). При использовании .подъемных 'приспособлений количество рабочих и затраты физического труда сокращаются.
В процессе гибки верхний валок всегда в какой-то степени проскальзывает относительно заготовки из-за различных линейных скоростей на внутренней и наружной 'поверхностях. Для предотвращения повреждения поверхности листа, которое может произойти в результате проскальзывания, заготовку покрывают оберточной бумагой.
При ручном управлении станком любая кривизна изгибаемой обшивки получается как сумма цилиндрических поверхностей, так как одновременные перемещения траверсы и вращение валков невыполнимы. Полученная таким образом как бы граненая поверхность обшивки имеет худшие аэродинамические качества, чем плавная кривая теоретического профиля.
Только автоматическая работа станка с одновременным перемещением прокатываемой детали и подъемом или опусканием верхнего, гибочного, валка может обеспечить плавную кривизну обшивки. Автоматическое управление гибкой резко увеличивает производительность станка, так как отпадают потери времени, связанные с многократными остановками станка, замерами кривизны и регулировкой высоты подъема траверсы, неизбежными при работе с ручным управлением.
Поскольку скорость подачи заготовки валками определяется окружной скоростью валков и является величиной постоянной, автоматизация управления гибкой-прокаткой сводится к автоматическому подъему и опусканию в процессе прокатки верхнего гибочного валка, положение которого относительно нижних и определяет радиус изгиба детали.
При работе по полуавтоматическому циклу кривизна изгибаемой обшивки на КГЛ-2 программируется профилем кулачка-
'278
копира, управляющего подъемом верхнего валк^ станка с помощью гидравлической следящей системы.
Гибка на станках ГЛС. На станках типа ГЛС прокатка ведется по четырехвалковой схеме (рис. 10,5), при которой средние — верхний и нижний — валки, имеющие принудительное вращение, перемещают заготовку: а крайние — свободно вращаясь, изгибают ее. При такой схеме подгибка концов заготовки и гибка конических обечаек значительно упрощаются, а точность гибки обшивок увеличивается. Механизм подъема верхнего валка позволяет гнуть замкнутые обечайки, снимаемые по окончании процесса перемещением вдоль оси валков. Техническая характеристика станков типа ГЛС дана в табл. 10.2.
Таблица 10.2
Техническая характеристика листогибочных четырехвалковых станков типа ГЛС
Параметры характеристик ГЛС-0,5К ' ГЛС-2К ГЛС-2,5 ГЛС-4 ГЛС-12
Наибольшая длина образующей обечайки, мм
Наименьший диаметр обечайки, мм 500 80 2000 500 2500 оОО 4000 400 12000
Наименьшая нагрузка на 1 пог. см листа, кгс 150 150 640 75 1700
Наибольшее усилие траверсы, тс 7,5 30 160 30 2000
В качестве представителя группы четырехвалковых листогибочных станков рассмотрим средний по мощности станок ГЛС-2К. Верхний 14 и нижний 15 (см. рис. 10.5,6) ведущие валки получают принудительное вращение от электродвигателя 9 через коробку скоростей 7 и карданные валы 5. Верхний ведущий вал 14 установлен на траверсе 4, которая вместе с ним может подниматься гидроцилиндрами 6. Кривизна изгибаемых деталей задается сближением или подъемом гибочных валков 13. При сближении валков кривизна увеличивается. Сближение осуществляется вращением маховичков 12, заклиненных на ходовых, винтах каретодк 16, на которых валки укреплены в подшипниках. Валки 13 сближением одних концов или раздвижением других могут устанавливаться под углом, в результате чего* обечайки получаются коническими. Подъем кареток 16 вместе с установленными на них валками 13 осуществляются гидроцилиндрами 11.
При подъеме кривизна увеличивается, при опускании — уменьшается. Величина подъема устанавливается упорными гай.
279-

ками, находящимися на штоках гидроцилиндров. Верхний 14 и нижний 15 ведущие валки имеют (см. кинематическую схему станка рис. 10.5, в) самостоятельные приводы. Вращением рукояток 8 и 10, связанных с механизмами скользящих шпонок, верхнему валку 14 можно задавать пять скоростей вращения а нижнему 15 — четыре.
Если на левом конце верхнего валка заклинить на шпонке ведущий ролик 2, а на всей остальной его длине установить плотно друг к другу шарикоподшипники 3, то левый конец прокатываемой обечайки будет принудительно перемещаться ведущим роликом 2 с его окружной скоростью, а остальная длина обечайки будет проскальзывать вместе со свободно вращающимися шарикоподшипниками. Если таким же образом заклинить на правом конце нижнего ведущего валка 15 ведущий ролик, а на остальной длине вплотную друг к другу установить свободно вращающиеся шарикоподшипники, то нижний ведущий валок будет передвигать заготовку со своей заданной ему коробкой скоростей, скоростью, а верхний — со своей, также заданной ему с помощью коробки скоростей.
Таким образом, при прокатке обечаек можно получать за один проход (с подкаткой концов — за два прохода) точные, лишенные седловидности детали. Такой процесс возможен только при гибке листов из материалов повышенной прочности, в частности, нержавеющих и жаропрочных сталей. При прокатке мягких алюминиевых сплавов наборные ведущие валы оставляют на листе отпечатки, а ведущие ролики верхнего и нижнего валка раскатывают кромки заготовки, и образующие конуса получаются криволинейными. Поэтому при прокатке листов из алюминиевых сплавов ведущие валки делаются монолитными, а скорости их берутся одинаковыми. Гибочные валки собирают из шарикоподшипников, плотно друг к другу насаженных на вал.
Перед началом работы станок настраивают. Вращением маховичков 12 устанавливают расстояние между гибочными валками, а установкой упорных гаек йа штоках гидроцилиндров И — высоту подъема гибочных валков. Гибочные валки опускают в нижнее положение. Включением гидроцилиндра 6 поднимается траверса 4, несущая верхний ведущий валок 14, и заготовка устанавливается на станок. Опусканием траверсы верхний валок прижимает .заготовку к нижнему. Включается подъем заднего гибочного валка 13 (гидроцилиндрами 11) и вращение ведущих валков.
281-


В конце прохода получается готовая обечайка с одним неподогнутым концом. Задний гибочный валок опускается, поднимается передний, станку дается реверс, в результате которого под-
катывается второй конец обшивки. Включается подъем траверсы и готовая деталь снимается со станка.
Наиболее мощный из группы ГЛС станок ГЛС-12 имеет две конструктивных особенности, значительно увеличивающие его
282-
технологические возможности: а) устройство для гибки обшивок пуансоном впередвижку (как на листогибочных прессах); б) автоматическое регулирование кривизны изгибаемой детали с помощью системы автоматического контроля кривизны, выполняющей функцию обратной связи.
Для простой гибки (с передвижкой заготовки) на траверсе 1 станка (рис. 10.6) крепится универсальный гибочный пуансон 2, а гибочные валки Я включением гидроцилиндров 5 устанавливаются в верхнем положении и выполняют функции универсальной матрицы. Вращение валков отключается. Гибка выполняется возвратно-поступательным движением траверсы, работающей, как ползун гибочного пресса.
Перемещение заготовки на шаг гибки может выполняться автоматически, что очень удобно при гибке ребристых панелей. Такое перемещение осуществляется с помощью кареток 4 загрузочных столов 6. После каждого очередного рабочего хода траверсы 1 ходовой винт 5 поворачивается механизмом 7 автоматической пбдачи, перемещая каретку 4 на шаг.
Автоматическая корректировка кривизны изгибаемой детали выполняется путем повторных ходов пуансона с большей глубиной опускания.
Электроконтактный датчик, щуп 11 которого вместе с левым плечом рычага 12 опускается (изогнутой деталью (при достаточной ее кривизне), замыкает верхний контакт 10, подавая механизму 7 сигнал на очередное шаговое перемещение детали. Если кривизна недостаточна, замыкается нижний контакт 9, подавая сигнал механизму регулировки глубины опускания пуансона. Затем следует повторное опускание траверсы с пуансоном на тот же участок детали, но с большей глубиной захода в нее. Если этот ход дает требуемую кривизну, следует передвижка заготовки. Если кривизна остается недостаточной, подается сигнал еще большего увеличения глубины захода, повторяется рабочий ход и т. д.
Для гибки конических заготовок на станке предусмотрены специальные загрузочные столы, подающие правый и левый концы заготовки с различным шагом.
Гибка конических обшивок. Конические (то есть с переменной по длине образующей кривизной сечения) обшивки можно получать на станках КГЛ, ЛГС и ГСЛ таким же способом, как и цилиндрические. При этом для каждого конца траверсы высота b (см. рис. 10.2) определяется в отдельности по радиусу кривизны на соответствующем конце обшивки. Конусность может быть также достигнута раздвижением концов нижних валков на одной стороне станка. Однако при этом деталь не получается геометрически правильной, так как из-за одинаковых линейных скоростей на концах валков линии гиба располагаются под углом к образующим конуса.
283-
В результате указанного отклонения от геометрически правильной формы на крупногабаритных обшивках (длиной 2 м и более) создается седловидность (плавный провал) до 6—7 мм. Седловидность на тонких (до 2—2,5 мм) обшивках может быть исправлена при сборке. При больших толщинах исправление затруднено и для предотвращения образования седловидности операцию гибки ведут методом «процентных линий».
Сущность этого метода заключается в том, что прокатка ведется по отдельным участкам заготовки, соответствующим 5— 10% общей длины изгибаемой дуги, причем на каждом участке заготовка устанавливается по линии, совпадающей с положением образующей конуса. Практически это сводится к следующему: на внутреннюю сторону торцов заготовки наносят (по шаблону ШЗ) риски процентных линий. Около рисок проставляют их цифровые обозначения и размеры радиусов кривизны. При длине обшивки 2000—3000 мм прокатка выполняется с перестановкой через каждые 10%, а при длине свыше 3000 мм — через каждые 5%.
Конические обшивки можно также получать гибкой на станках ЛГС, ГЛС и листогибочных прессах, используя для этого универсальные штампы. Дуралюминовая заготовка берется закаленной. Ползун пресса устанавливают с перекосом, соответствующим конусности обшивки, для чего муфта, связывающая регулировочные винты шатунов, расцепляется и одна из сторон ползуна, поднимается выше другой на величину, соответствующую конусности. Заготовка с каждым ходом пресса продвигается на величину, зависящую от кривизны и толщины заготовки. Пружинение материала компенсируется увеличением глубины захода пуансона в матрицу. В процессе гибки кривизна периодически проверяется по шаблону ШКС. Обшивки из титановых сплавов гнутся при комнатной температуре, как и обшивки из алюминиевых сплавов.
10.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ ОБШИВОКОперация типового технологического процессаВ конструкциях современных самолетов все больше приме-няются монолитные обшивки (панели) крыла и фюзеляжа. Мо-нолитными обшивками (или монолитными панелями) рис. 10.7называются обшивки, у которых ребра жесткости, выполняющиефункции стрингеров, изготовлены из одного куска металла с соб-ственно листом-обшивкой. Плоские заготовки таких панелей по-лучаются горячим прессованием на мощных гидравлическихпрессах или горячей прокаткой. Полученный таким образом наспециализированных заводах, поставляющих поковки и штам-повки, полуфабрикат окончательно формуется и обрабатывается
284-

по толщине в заготовительных цехах самолетостроительных заводов.
Конструктивно монолитные панели имеют ряд существенных преимуществ по сравнению со сборными. Однако они менее тех-
Рис. 10.7. Типовые конструкции монолитных ошибок
нологичны и трудоемкость их изготовления, в особенности трудоемкость процесса гибки на имеющемся оборудовании, созданном для гибки деталей из гладкого листа, значительно выше.
В механических и заготовительных цехах самолетостроительных заводов монолитные панели проходят следующие операции:
285-
1) механической обработки по толщине листа и ребер; 2) гиб-ки-формовки; 3) обрезки по контуру; 4) вырезки лючков и дру-гих отверстий.
Механическая обработка панелей включает обработку ребержесткости, контура панели, площадок под профили разъема,.
фрезерование замка и ряд
других операций. Эти опера-ции выполняются в механи-ческих цехах на модернизи-рованных станках КСФ-20„КФП-1, ФЭП-1 и др.
Операция гибки-формов-ки по обводам может бытьвыполнена несколькими спо-собами: а) прокаткой на ме-ханических трех и четырех:валках типа КГЛ, ЛГС иГЛС; б) последовательноймногоударной гибкой на ли-стозагибочных прессах ипрессах ЛГС; в) гибкой налистозагибочных прессахили прессах ЛГС за одинход в рессорных штампах;г) дробеударной формовкой.
Гибка на валковых стан-ках. Между ребрами пане-ли 1 (рис. 10.8) вставляютсябуковые прокладки 2. Свер-ху или с обеих сторон на-кладываются технологичес-кие листы 3, предохраняю-щие панель от механическихповреждений и объединяю-щие панель и прокладки водин пакет, который прока-тывается в валках станка.
После гибки панель доводится до окончательных размеров прав-кой на гидравлическом консольном прессе с проверкой шабло-нами ШКС по контрольным сечениям (обычно по осям нервюр).
Схема последовательной многоударной гибки на прессахЛГС и листозагибочных прессах дана на рис. 10.8, б. Более плав-ные очертания контура и большую производительность дает гиб-ка в рессорных шаблонах.
Схема гибки в рессорном штампе дана на рис. 10.9. На кор-пусе 1 верхней части штампа укреплен пуансон (рессора) 2,опирающийся своими концами на ролики 3. Пуансон набран изпластин термически обработанной стали 60С2. На корпусе 8

Рис. 10. 8. Схема гибки монолитных панелей:
а—прокаткой в валках; б—гибка в универсальном штампе передвижной заготовки; 1—панель; 2—прокладка; 3—лист; пуансон; 5—матрица
286-

нижней части штампа находятся три опоры: одна постоянная 10и две регулируемые 9. На опорах смонтирована гибкая кассета4 и матрица-рессора 5 (предварительно согнутая по кривой).При ходе ползуна пресса вниз весь пакет, состоящий из пуан-сона 2, кассеты 4, матрицы 5 и зажатой между кассетой и пуан-соном заготовки 6, изгибается под действием усилия, развивае-мого прессом, как балка, свободно лежащая на двух опорах,функции которых выполняют ролик 3. Радиус кривизны регули-руют закрытой высотой штампа (вращением винта 7) и уста-новкой опор 9, настраиваемых как по высоте, так и по углу на-клона.
Операция формовки осуществляется с последовательным пе-ремещением заготовки в штампе. Необходимое число ударовопределяется соотношением длин штампа и заготовки. На рис.10.10 дана схема формующего механизма специализированногопресса для гибки панелей в зонах установки нервюр с радиу-сом от 500 мм и до бесконечности и формования по этим же ра-диусам окантовок лючков. Пуансон и матрица формующего ме-ханизма представляют собой набор из девяти ползунов•(пуан-сон — из девяти ползунов 12, матрица — из девяти ползунов 9).
Как ползуны пуансона, так и ползуны матрицы располага-ются по требуемой кривизне детали. Для сглаживания ступенча-тости пуансона и матрицы на их рабочих поверхностях укрепле-ны пакеты листовых рессор 7 и 8. Это предохраняет изгибаемуюпанель от появления вмятин вследствие контактных напряженийна участках ее соприкосновения с ползунами. Рессорный пакет 5пуансона скреплен скобами 6. Рессорный пакет 7 матрицы кре-пится на среднем ползуне матрицы. Ползуны пуансона расста-навливаются по требуемой кривой поворотом кулачковоговала 1. Координаты кривой, по которой изгибается панель относи-тельно оси кулачкового вала 1, складывается из радиуса соот-ветствующего кулачка 2, длины толкателя 3, длины ползуна 12и толщины рессорного пакета 8. Толкатели 3 и ползуны 12 пу-ансона могут свободно перемещаться в вертикальном направле-нии. Их движение вверх ограничивается кулачками 2, к которымони прижимаются пружицами 4, опирающимися снизу на тра-версу 13. Нижние концы ползуна 12 (кроме двух крайних) на-правляются ползушками 10, скользящими в пазах торцовыхплит 11. В процессе гибки ползуны 12, расставленные поворотомкулачкового вала, неподвижны. Формуемая панель огибается поним подъемом ползунов 9 матрицы, каждый из которых подни-мается индивидуальным гидроцилиндром, развивающим усилиев 10 тс.
По окончании гибки ползуны 9 опускаются в исходное поло-жение пружинами. Цилиндры включаются в работу последова-тельно, начиная от центра к краям. В процессе гибки отклоне-ния в направлении изгибающей силы недопустимы, так как соз-
288-
дающийся при этом переменный изгибающий момент обусловливает переменную кривизну панели. Указанные отклонения устраняются, если выдержан постоянный зазор между пуансоном и матрицей. В рассматриваемой конструкции такое постоянства

Рис. 10. 10. Схема специализированного пресса для гибки монолитных панелей:
1—кулачковый вал; 2—кулачок; 3—толкатель; 4—пружина; 5—звено; 6—скоба; 7—нижняя рессора; 8—верхняя рессора; 9—ползун матрицы; 10—ползушка; //—торцовая плита; 12—ползун пуансона; 13—траверса
достигается боковым смещением четырех средних ползунов 12, скольжением по наклонным пазам и поворотом крайних с помощью звеньев 5.
Настройка пресса на заданный радиус кривизны достигается поворотом кулачкового вала 1 с помощью ручного штурвала.
10 72289
Профили кулачков 2 построены так, что при установке на любую новую кривизну изгиба эта кривизна одинакова по всей длине образующей изгибаемого сечения. Изгибаемая панель заводится в формующее устройство и перемещается в процессе изгиба с помощью роликового транспортирующего устройства, имеющего механизм подъема заготовки, до соприкосновения с пуансоном.
Дробеударное формование. Дробеударное формование монолитных панелей не только менее трудоемко, по сравнению с рассмотренными ранее способами, но и повышает конструктивные качества панелей, увеличивая их усталостную прочность. Усталостная прочность при дробеударной обработке увеличивается вследствие напряжений сжатия на поверхностных слоях металла. Эти напряжения препятствуют образованию и распространению усталостных трещин.
Дробеударное формование целесообразно применять при гибке ребристых панелей одинарной и двойной кривизны с переменной толщиной полотна, у которых ребра жесткости параллельны или сходятся под небольшим углом, а направление процентной линии параллельно этим ребрам или располагается под углом не более 5°. Операцию эту применяют также в качестве доводочной при изгибе вафельных панелей и обшивок из листов переменной толщины. При толщине полотна более 20 мм и менее 1,5 мм операция дробеударной обработки технически осложняется. При больших толщинах наклеп должен быть настолько интенсивным, что возможно появление подповерхностных трещин. При толщине менее 1,5 мм режимы процесса должны выдерживаться с большой точностью, что вызывает большие затруднения. На заготовках со слабыми, срезанными или резко поставленными ребрами жесткости, а также на участках, имеющих значительные поперечные жесткости (например, окантовки иллюминаторов на фюзеляжных панелях пассажирских и транспортных самолетов), дробеударная обработка дает двойную кривизну, выходящую за пределы допусков. В этом случае дробеударное формование целесообразно применять только как доводочную операцию.
Процесс формования протекает следующим образом. При ударах выбрасываемых импеллером 1 дробинок 2 по поверхности заготовки 3 (рис. 10.11) часть выделяющейся энергии удара затрачивается на пластическое деформирование поверхности листа. Поверхностный слой, глубиной у (глубина наклепа, рис. 10.12, а), получает неравномерную остаточно-упругую деформацию оъст, что приводит к возникновению в сечении остаточных напряжений, неуравновешенных по моменту. Момент этих остаточных напряжений уравновешивается моментом изгибных напряжений, возникающих благодаря изгибу сечения (см. рис. 10.12, б). Заготовка 3 (см. рис. 10.11) изгибается выпуклостью навстречу струе дроби до тех пор, пока напряжения не уравно-
290-
весятся. Радиус образовавшейся в результате дробеструйной об-работки кривизны панели пропорционален ее жесткости и об-ратно пропорционален величине остаточных напряжений в на-
клепанном слое, глубине наклепаи толщине заготовки.
На рис. 10.12, в дана совме-щенная эпюра остаточных напря-жений от дробеударной обра-ботки, напряжений от изгиба за-готовки и равновесная эпюра.Растягивающие напряжения вовнутренних слоях листа примерновдвое меньше напряжений сжа-тия в наклепанном слое. Изме-няя режимы бомбардировки по-верхности дробью, можно изме-нять глубину наклепанного слояи остаточные напряжения в нем.Этим изменением и регулируется
кривизна формуемой детали. В начале процесса внутренние на-пряжения растут пропорционально времени обработки, но затемнаступает насыщение и дальнейшая обработка может вызватьмикротрещины.
Режимы бомбардировки можно изменять за счет изменениядиаметра дроби, скорости удара, угла атаки, плотности потока

Рис. ,10. 11. Схема процесса дробе-
ударного формования: /—импеллер; 2—дробь; 3—заготовка

6)
Рис. 10. 12. Деформации и напряжения при обработке дробью*:
а—деформация поверхности детали при ударе дробинки; б—эпюра оста1- точных напряжений в сечении панели до изгиба; в—эпюра напряжений в сечении панели после изгиба
и времени его действия. Для удобства управления процессом обычно изменяют только скорость дроби и время обработки. При автоматическом программном управлении процессом с записью программы на 8-дорожечной перфоленте автоматически изменяется также размер дроби (имеется несколько бункеров с дробью
ю*
291
различных диаметров), угол установки дробеметного сопла и скорость его перемещения над обрабатываемой прверхно- стью.
Процесс дробеударной формовки включает операции: 1) подгибку жестких участков панели (формовка которых дробью нерациональна) на гибочных прессах; 2) собственно формовку нежестких участков; 3) шлифования поверхности панели; 4) анодирования. Заготовка поступает на дробеударную обработку окончательно термически обработанная и с максимально возможной механической обработкой.
Первая операция — подгибка на прессах — необходима в тех случаях, когда на панели есть участки, толщина которых значительно превосходит среднюю толщину всей панели (места стыковки с лонжеронами, окантовки лючков). Собственно процесс формования производится методом повторных проб: за первый проход дается обработка меньше расчетной. Полученная кривизна контролируется по шаблонам контура сечения (ШКС). Участки, уже получившие нужную кривизну, покрываются для защиты от дальнейшей обработки резиной. Операция дробеструйной обработки повторяется и т. д.
Во время первых проходов давление в рабочем бункере (при диаметре дроби 0,4—0,7 мм) составляет 0,5—1 кгс/см2 (в зависимости от марки материала и толщины полотна). К концу процесса это давление постепенно увеличивают до получения требуемой кривизны обвода.
Ойерация шлифования вводится в том случае, если чистота дробеструйной обработки (не выше 5 класса) требованиям производства не удовлетворяет. Поскольку удаление наклепанного слоя ведет к распрямлению детали, шлифованием можно снимать только гребешки лунок, не задевая их оснований.
Заключительная операция — анодирование — является анти- корозионной и осуществляется по обычной технологии.
В зависимости от способа сообщения скорости дроби различают установки дробеструйные, на которых дробь ' разгоняется струей сжатого воздуха, и дробеметные, на которых дробь разгоняется вращающейся крыльчаткой (импеллером). Установка компонуется из 5 устройств: 1) формующего аппарата (на дробеметной — с импеллером, на дробеструйной — с соплом); 2) механизма перемещения обрабатываемой детали относительно формующего аппарата; 3) устройства регенерации и очистки дроби от пыли и осколков; 4) механизма управления; 5) вентиляционного устройства.
Дробеструйная установка имеет следующее устройство: на общей платформе устанавливается ряд сопловых головок, каждая из которых имеет собственную регулировку давления воздуха, расхода дроби и угла наклона сопла. Расстояние между головками также регулируется при настройке. Расход дроби и расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности, опреде-
292-
ленные опытным путем, при работе установки остаются постоянными. Давление воздуха, подаваемое на каждую из головок, регулируется в зависимости от толщины полотна панели и требуемой кривизны детали. Изменение кривизны панели по ее длине достигается изменением скорости ее перемещения, для чего механизм перемещения заготовки имеет бесступенчатое регулирование скорости. Для процесса применяется стальная дробь диаметром 0,3—4,0 мм с твердостью HRC 45—55. Она отжигается, рафинируется, обкатывается и отбирается по диаметру для повышения стойкости и сохранения постоянных параметров процесса формовки.
Дробеметные установки работают следующим образом: крыльчатка (импеллер) диаметром 500 мм с шириной лопаток 65 мм, вращающаяся со скоростью 2200 об/мин, выбрасывает дробь со скоростью на выходе из импеллера 50—60 м/с. Поток дроби имеет в плоскости ширины заготовки веерообразную форму (см. рис. 10.11). Управление кривизной панели осуществляется изменением угла атаки дроби. Регулятор расхода дроби имеет 18 рабочих позиций. Кривизна изгибаемой панели по длине, как и на дробеструйной установке, регулируется скоростью перемещения панели относительно сопла.
Дробеструйные установки универсальнее дробеметных, так как на них, обрабатывая панель дифференцированно в направлении ее ширины, можно получать любую кривизну при любом распределении толщины полотна. Их недостатки: нестабильность по режиму, сложность в управлении и наладке и меньшая экономичность. На дробеметных установках заданная кривизна получается только при определенном распределении толщины полотна по панели.
Обработка дробью в несколько раз увеличивает усталостную прочность металлов, поэтому в ряде конструкций самолетов предусматривается двусторонняя обработка дробью как стальных, так и дуралюминовых обшивок. Точность и стабильность процесса при этом обеспечивается только при программном автоматическом управлении. Регулирование процесса при автоматическом управлении достигается также изменением диаметра дроби. Установка имеет три бункера, загружаемых дробью различных диаметров (от 0,43 до 0,71 мм). Переключение бункеров в процессе обработки выполняется автоматически в соответствии с программой.
При изготовлении обшивок самолета Ил-62 дробеструйной обработкой на установке БДУ-32 формуется 118 наименований прессованных панелей крыла и центроплана. Панели цилиндрической части фюзеляжа (25 наименований) обрабатываются комбинированным способом: сначала основное формообразование кривизны получается пропиткой на КГЛ-3, а затем кривизна доводится на дробеструйной установке БДУ-Э2.
293-
На самолетостроительных заводах дробеударная обработка осуществляется с помощью модернизированной передвижной дробеструйной установки БДУ-Э2М конструкции ВПТИ тяжелого машиностроения и специализированной дробеструйной установки УФПД-1, имеющей 12 дробеструйных агрегатов. Установки имеют следующие характеристики:
Параметры БДУ-Э2М УФПД-1
Наибольшая эффективная толщина полотна па 10 15
нели, мм Наибольший диаметр дроби, мм 1,2 4
Наибольшая скорость дроби, м/с 30 40
Эффективная осредненная производитель 300 4000
ность, см2/мин Расход воздуха, м3/ч 400 1200
Чистовая обработка по контуру, вырезка лючков и окон.Взаимная пригонка отдельных монолитных панелей: стыковкапо ширине, припиловка площадок под профили разъема и самихпрофилей разъема, подгонка фитингов и накладок осуществля-ется на контрольно-пригоночных стендах. Чистовая обработкаобшивок одинарной кривизны, согнутых из листа, выполняетсяна фрезерно-обрезных листовых станках типа ФОЛ-2 или ра-диально-фрезерных станках типа ОС-86 по разметке или по на-кладным шаблонам. Таким же образом вырезаются окна в-лючки.
Продольные и поперечные кромки со стрелой прогиба до*300 мм фрезеруются с помощью горизонтально-фрезерной го-ловки. Если стрела прогиба обшивки не превышает 200 мм, априпуск не более 5 мм, то резание осуществляется сборнымиторцовыми фрезами диаметром 150—200 мм, оснащеннымитвердосплавными пластинами. Если припуск составляет 5—25 мм,,а стрела прогиба доходит до 300 мм, то рекомендуется приме-нять трехсторонние дисковые фрезы диаметром 300 мм.
Прорезку окон и фрезерование поперечных кромок в заго-товках со стрелой прогиба свыше 300 мм и при припусках боль-ше 25 мм выполняют с помощью вертикально-фрезерной голов-ки, причем режущим инструментом является пальцевая фрезадиаметром 20 мм, изготавливаемая из быстрорежущей сталиР18. При вырезании окон и снятии больших припусков листы-заготовки кладут не непосредственно на стол, а на деревянныеподкладки.
Высокую производительность, точность и чистоту торцовкиобшивок можно получить при обрезке по схеме, представленной
294-

на рис. 10.13. Обшивка 1 помещается на болванку 2, изготовленную по гипсомодели детали из стеклотекстолита, и фиксируется на ней с помощью вакуума, подаваемого в канавки, находящиеся на ее поверхности. Герметичность присоса достигается с помощью резиновых прокладок. Болванка устанавливается на стол 3 вертикально-фрезерного станка типа ДФ-98 чисто обработанной плоскостью, точно закоординированной относительно обводов детали. При перемещении периметра болванки по дис-
Рис. .10.13. Схема обрезки обшивки с фиксацией вакуумными, присосами:
/—обшивка; 2—болванка; 3—стол станка; 4—фреза
ковой фрезе 4 припуск срезается настолько чисто и точно, что дополнительных доводочных операций не требуется.
При вырубке окон и лючков с помощью штампов обеспечивается высокая производительность и точность. Однако из-за больших габаритов и пространственной формы обшивок применение инструментальных штампов обычного типа и кривошипных прессов невозможно. Удовлетворительные результаты дает вырубка на листогибочных прессах в блочных штампах с механическим или электромагнитным креплением сменных пуансонов и матрицы.
На рис. 10.14, а показаны сменные пуансон 1 и матрица 2 блочного штампа с электромагнитным креплением, а на рис.
б — обшивка с отверстиями, полученными вырубкой. Контроль. Обшивки в процессе гибки и после окончания
операции проверяют по шаблонам контура сечения (ШКС) (рис.
а) как по концевым, так и по промежуточным сечениям через 1—1,5 м длины обшивки. Прямолинейность образующих (отсутствие седловидности) проверяют по струне, натянутой по
'295

Рис. 10. 14. Пример вырубки отверстий в обшивке:
а—рабочие части штампа; б—обшивка с вырубленными отверстиями; 1—пу-ансон; 2—матрица

Рис. 10. 15. Контроль обшивок одинарной кривизны:
а—шаблон ШКС; б—специальный стенд;1—рубильник; 2—противовес; 3—шланг
'296

отвесу. Конические обшивки проверяют на контрольном стенде (см. рис. 10.15, б). Плотность прилегания обшивки к шаблонам стенда проверяют щупом. Для облегчения подъема откидные прижимы (рубильники) 1 снабжены противовесами 2. Обшивки на стенде фиксируют шлангами 3, в которые подается сжатый воздух.
10.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБШИВОК ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ
Обзор методов формообразования и выбор метода.Обшивки второй технологической группы (двойной кривизны) со средними и большими размерами при единичных заказах и в начальной стадии освоения серийного производства можно изготовлять выколоткой на пневматических молотах по шаблонам ШКС или макетам-эталонам поверхности. При этом обычно производят посадку краев детали на посадочных станках.
Сферические обшивки типа днищ в мелкосерийном производстве и при изготовлении опытных машин успешно изготавливаются способом последовательной местной деформации. При серийном производстве наиболее рациональным методом изготовления обшивок двойной кривизны является вытяжка их из плоских листов на обтяжных прессах. В некоторых случаях применяют также формовку жидкостью.
Оборудование для изготовления обшивок двойной кривизны выбирают в зависимости от формы, габаритов, толщины детали и материала, из которого они изготовляются. Во многих случаях как при изготовлении выколоткой, так и при изготовлении обтяжкой возникает необходимость доводочных работ по сглаживанию складок и посадке краев заготовок или уже отформованных деталей. Доводочные работы, выполняемые вручную или на посадочных станках, при изготовлении обшивок двойной кривизны неизбежны даже при хорошо отработанной технологии.
Метод выколоткиПри выколотке кривизны обшивки получаются путем увеличения площади внутренних участков, при неизменяющихся размерах наружных участков, что сопровождается нежелательным утонением материала, изменением его механических свойств вследствие нагартовки и частичным повреждением наружного защитного слоя от ударов молотка. Операция мало производительна, требует высокой квалификации исполнителя и сплошного контроля кривизны и толщины стенок. Нагартовка материала при недостаточно квалифицированной выколотке может достичь таких степеней, при которых исходные физико-механические свойства термообработкой полностью не могут быть восстановлены (см. гл. 11).
297-
Метод последовательной местной деформацииДеталь постепенно формуется отдельными небольшими уча-стками в штампе, имеющем соответствующую кривизну (рис.10.16). Операция выполняется на гидравлических прессах, фрик-
ционных прессах или падающих мо-лотах. Матрица 1, рабочая поверх-ность которой в 15—20 раз меньшеповерхности детали, имеет радиусJRM кривизны несколько меньший ра-диуса Яд детали: RM = (0,85 ...0,9)Rr. Рабочая сферическая по-верхность пуансона имеет кривизну—s. Диаметр пуансона Dn на-10—15% меньше диаметра DM сфе-рической лунки матрицы: Dn== (0,85 .. . 0,9)-DM.
Операция выполняется с посте-пенным перемещением заготовкипо концентрическим окружностямот периферии к центру и от центрак периферии. Незначительные не-ровности доводятся на выколоточ-ном молоте. Этот способ применим
только для получения сферических деталей (штамповка деталейс формой эллипсоида, параболоида и т. д. невозможна).
ОбтягиваниеСущность и характеристика процесса. Сущность процессаобтягивания заключается в том, что плоская заготовка-лист /(рис. 10.17, а) превращается в пространственную деталь растя-гивающими усилиями Рр, расположенными с двух ее противопо-ложных концов. При состоянии пластического растяжения вовсех сечениях деталь пластически деформируется, плотно приле-гая к поверхности обтяжного пуансона 2 и принимая форму этойповерхности. Основным условием получения детали требуемыхразмеров является растяжение всех сечений заготовки до состоя-ния пластичности. При простом изгибе верхние слои заготовки(см. рис. 10.17, б) растягиваются, нижние — сжимаются, а слой,расположенный на нейтральной линии (примерно в середине тол-щины листа), изгибаясь, не изменяет своей длины. Когда на-ружные участки, прилегающие к верхней и нижней плоскостямдетали, при изгибе получают пластические деформации, участки,прилегающие к нейтральной линии (на схеме заштрихованы),изгибаются в пределах упругих деформаций. После снятия изги-бающих усилий вследствие упругих деформаций изогнутая де-таль частично распрямляется. При этом удлиненные при изгибе

Рис. 10. 16. Схема последовательной местной деформации: 1—матрица; 2—деталь; 3—пуансон
298-
верхние слои несколько сокращаются, а сжатые — несколько удлиняются. Чем больше радиус изгиба, тем большее значение имеют упругие деформации (пружинение) после снятия изгибающего усилия.
При изготовлении обшивок второй группы, в большинстве случаев имеющих большие радиусы кривизны, упругие деформации имеют весьма большое значение. При большом значении отношения радиуса изгиба R к толщине листа 5 (для дуралюмина при JR/s~ 125) изгиб может полностью происходить в пределах уп-

Рис. 10. 17. Схема простого обтягивания:
а—схема процесса; б—напряжения в листе при простом изгибе; в—напряжения при гибке с растяжением; заготовка-лист; 2—пуансон; 3—стол; 4—зажим
ругих деформаций и после снятия изгибающих усилий заготовка полностью возвращается к первоначальной форме. Угол пружи- нения, на который надо при обтягивании сложной детали дополнительно изогнуть заготовку, чтобы получить деталь требуемой кривизны, расчетным методом точно определить невозможно. Кроме того, этот угол различен даже для листов из одной партии заготовок.
Таким образом, компенсировать пружинение соответствующей корректировкой размеров обтяжного пуансона практически невозможно. Самым распространенным в самолетостроении методом уменьшения влияния упругих деформаций при изгибе на конечную форму детали является гибка с растяжением, а применительно к пространственным деталям, изготовленным из листа,— обтяжка (процесс имеет несколько разновидностей).
Обтяжка имеет значительные преимущества перед простой гибкой благодаря растягивающим усилиям по всему сечению детали. Складываясь с напряжениями изгибающих усилий, напряжения от растягивающих усилий смещают нейтральный слой к центру кривизны. Чем больше растягивающее усилие, тем это смещение больше и при определенных значениях растягивающего усилия (когда минимальная величина напряжения больше предела текучести) нейтральный слой выходит за пределы сече
299-
ния, в котором остаются лишь растягивающие усилия (см. рис. 10.17). По всему сечению заготовки действуют напряжения только одного знака — растягивающие, что значительно снижает влияние упругих деформаций. После снятия нагрузки они лишь незначительно уменьшают длину детали, почти не изменяя ее формы.
Если минимальные величины напряжений в сечениях детали будут больше предела текучести, то после снятия усилий все сечения детали упруго сожмутся почти на одинаковую величину — величину упругой деформации от растяжения. Деталь в этом случае лишь укоротится, причем искажения всех участков легко определяются расчетным путем, и следовательно, соответствующая корректировка формы пуансона может быть произведена при его проектировании.
Однако в практике в чистом виде такие случаи встречаются редко. Обычно из-за переменной кривизны по ширине и длине детали напряжения распределяются неравномерно: в то время как в одних сечениях растягивающие напряжения уже выходят за пределы текучести, в других — возникают напряжения сжатия, иногда приводящие даже к образованию складок. Поэтому готовая деталь, как правило, несколько отличается по форме от рабочей поверхности обтяжного пуансона. Доводочные работы при изготовлении сложных по конфигурации обшивок двойной кривизны (посадка, выколотка) неизбежны.
Технология обтяжки. Основными факторами, определяющими построение технологического процесса обтяжки, являются; 1) размеры и форма детали; 2) механические свойства материала заготовки; 3) коэффициент обтяжки; 4) относительная величина радиуса кривизны. Обтяжку можно выполнять по двум схемам: а) простой обтяжки; б) обтяжки с предварительным растяжением заготовки.
При простой обтяжке (по этой схеме работают прессы ОП-2^ ОП-3, ОП-5К и ОП-ЮОО) заготовку-лист 1 (см. рис. 10.17, а) закрепляют в зажимах 4, после чего включают механизм подъема стола 3 с пуансоном 2. При обтяжке с предварительным растяжением (рис. 10.18, а) заготовка 2, закрепленная в зажимах Д сначала растягивается усилием Pv и только после этого обтягивается по пуансону 4 усилием Рст при подъеме стола 3. Эту схему можно использовать на прессах РО-1, РО-3, ОП-5К, ОП-ЮОО и РО-5.
Крупногабаритные обшивки двойной кривизны носовой и хвостовой частей фюзеляжа гондол двигателя и т. д. изготовляют обтяжкой с предварительным растяжением. При обтяжке на прессах РО-1 и РО-3, на которых заготовка зажимается по узкой стороне, относительные потери металла на припуски под зажим меньше, чем при обтяжке на прессах ОП-2 и ОП-3, где заготовка зажимается по широкой стороне.
300-
Небольшие обшивки двойной кривизны фюзеляжа, узкие обшивки одинарной кривизны крыла, обтекатели оперения и др. изготовляют методом простой обтяжки. Форма детали характеризуется коэффициентом обтяжки, равным отношению длины раз-

Рис. 10.118. Схемы обтягивания:
а—с предварительным растяжением; б—односторонняя; в— схема определения &обт;
1—зажим; 2—заготовка; 3—стол; 4—пуансон
вертки /щах (см. рис. 10.18, в) наиболее деформированного уча-стка к длине развертки /щш наименее деформированного уча-стка
Rобт = lnax/lnin«
Для обшивок одинарной кривизны за коэффициент обтяжки^принимается отношение длины развертки криволинейного участ-ка к длине заготовки в этом же сечении. В зависимости от ве-личины Rотб процесс ведут: а) за один переход; б) методомповторной обтяжки по одному пуансону; в) двух- и многопере-ходным методом (по нескольким пуансонам); г) с предвари-тельной подготовкой заготовки; д) комбинированным методом;е) с подогревом заготовки.
Наряду с перечисленными методами при изготовлении неко-торых деталей применяют методы односторонней обтяжки (см.рис. 10.18, б) . Рассмотрим перечисленные методы подробнее.
301-
. Обтяжка за один переход. Однопереходную обтяжку применяют в том случае, когда величина коэффициента обтяжки не превышает следующих значений (при R/s ≥ 125):
Толщина листа, мм дуралюминового 1 2 3 4
1,04 1,045 1,05 1,06
При небольшой толщине листа (менее 2 мм) обтяжка ведется по неподвижному пуансону, при большей толщине — по подвижному пуансону. При обтяжке по неподвижному пуансону положение последнего, установленное при наладке пресса, при работе не изменяется. Обтяжка осуществляется в результате движения растяжных цилиндров.
При обтяжке по подвижному пуансону процесс ведется чередованием движения стола и зажимов до тех пор, пока заготовка не обтянет пуансон на гребне. После этого дается окончательное усилие обтяжки. Величина усилия обтяжки в цеховых условиях определяется по графикам, составленным для различных толщин и материалов заготовки, характеризуемых пределом текучести σ0,2
Повторная обтяжка по одному пуансону. Сущность метода заключается в том, что заготовка предварительно обтягивается в отожженном состоянии, затем закаливается и повторно обтягивается в свежезакаленном состоянии. Этот метод применяют в том случае, когда при 125 значения &0бт больше указанных выше, и однопереходной обтяжкой деталь получить нельзя.
За первый переход заготовка обтягивается до значения kt в зависимости от толщины листа. Коэффициент обтяжки k2 при втором переходе определяют по формуле: k2~k—где k — общий коэффициент обтяжки детали; ki — коэффициент первого перехода.
Двухпереходную обтяжку применяют в том случае, когда R/s< 125 (независимо от значения &0бт). При этом методе операцию ведут по двум пуансонам, причем продольный радиус пуансона первого перехода берется равным 0,6—0,7 от величины окончательного радиуса кривизны детали. В промежутке между переходами деталь подвергается закалке. При коэффициентах &обт, превышающих 1,07—1,12, операцию ведут за несколько переходов.
Обтяжка с предварительной подготовкой заготовки. Если конфигурация детали не позволяет изготовлять ее, пользуясь только обтяжными или растяжно-обтяжными прессами, то применяют обтяжку с предварительной подготовкой заготовки или комбинированный метод. Предварительная подготовка заготов-
302-
ки заключается в том, что края ее перед обтяжкой предварительно разводятся на выколоточных молотках или укорачиваются на посадочных станках.
При комбинированном методе одновременно с обтяжкой на прессе отдельные участки детали формуются вручную с помощью киянок из твердой резины.
Обтяжку с подогревом заготовки применяют при коэффициентах обтяжки &0бт>1Д5. При этом за один переход могут быть изготовлены детали, имеющие ^0бт^1,35. Для получения детали с таким коэффициентом обтяжкой без подогрева требуется до» восьми повторных операций. Сущность метода заключается в том, что операцию ведут на пуансонах, подогретых трубчатыми электронагревателями (залитыми в них) или в газовых печах, в результате чего уложенная на пуансон заготовка также нагревается до температуры пуансона.
При больших толщинах (более 3 мм) заготовки целесообразно предварительно подогревать в электрических или газовых печах. При толщине листа свыше 0,8 мм, чтобы заготовка успела нагреться, обтяжку ведут с остановками на 10—30 с (в зависимости от толщины листа). Если заготовка нагревается в печи, то скорость, обтяжки берется такой же, как и при обтяжке без подогрева. Перед обтяжкой с подогревом заготовка подвергается предварительной обтяжке в состоянии поставки. После обтяжки с подогревом деталь закаливается и затем калибруется в свежезакаленном состоянии.
Как при холодной обтяжке, так и при обтяжке с подогревом перемещению металла по поверхности (пуансона препятствуют силы трения. При холодной обтяжке для облегчения перемещения металла деталь в процессе обтяжки слегка постукивают резиновыми киянками. При обтяжке с подогревом трение между заготовкой и пуансоном значительно увеличивается, поэтому поверхности пуансона необходимо покрывать смазкой. Наибольшей термостойкостью обладает смазка следующего состава: вапор 50%, стеарат бария 50%. Кроме этой смазки применяют и другие.
При односторонней обтяжке (см. рис. 10.18, б) перемещаются зажимы лишь одной стороны пресса. По этой схеме операцию можно вести на прессе ОП-2.
Особенности обтягивания обшивок из титана и его сплавов. Изготовление обшивок двойной кривизны из титана и титановых сплавов методом обтягивания — технологически сложная операция, главным образом, из-за сильного и неравномерного пру- жинения титана. По степени пружинения титан аналогичен полутвердой нержавеющей стали, а у его сплавов пружинение еще больше. Поэтому технология обтяжки обшивок из титана и его сплавов часто близка технологии обтяжки обшивок из нержавеющих сталей.
303-
Обтягивание ведут в холодном состоянии и с подогревом за- тотовки. При обтягивании без подогрева требуется несколько переходов с промежуточными отжигами после каждого перехода. Подогрев заготовки значительно сокращает число операций. Если пружинение при холодном обтягивании составляет 12—13%, то при подогреве оно уменьшается до 4—6%. При обтягивании необходимо строго выдерживать равномерную температуру всей заготовки, иначе образуются местные утонения и разрывы.
Большое значение при обтягивании, в особенности холодном, имеет состояние поверхности и кромок заготовки. Даже мелкие дефекты ведут к разрыву листа. Операцию часто ведут по двум пуансонам (предварительной и окончательной формы). В качестве смазки применяются молибденит, графитовые коллоидные препараты и др.
Типовая схема получения обшивок двойной кривизны включает: предварительную обтяжку в холодном состоянии или с подогревом по размерам с широкими допусками, термообработку для снятия остаточных напряжений и калибровку в горячем состоянии с использованием свойства ползучести металла. При незначительной двойной кривизне обтягивание можно вести на пуансонах, подогретых до 205°С с помощью газовых горелок. Допустимое растяжение титана при этом равно ~10%, а его сплавов —Обогреваемые пуансоны делаются из стали или покрываются сверху оболочкой из нержавеющей стали, полученной обтягиванием по этому же пуансону.
При получении из титана обшивок с большой двойной кривизной можно за одну операцию выполнить обтягивание, калибровку и отжиг. При этом пуансон с оболочкой из нержавеющей стали нагревается до температуры 300—540° С с помощью трубчатых электронагревателей, встроенных в его тело. Смазка пуансона — сернистый молибден в жидком невоспламеняющемся .растворителе. Заготовка сначала нагревается, прижатая к пуансону легким натяжением, а затем обтягивается с промежуточными отжигами.
Хорошие результаты дает нагрев заготовки методом электросопротивления. Установленная на пресс заготовка включается в цепь электрического тока. При напряжении до 20 В, подаваемом через изолированные зажимные губки, по сечению заготовки проходит ток, плотностью до 7 А/мм2, разогревающий за 40—50 с лист до температуры обтягивания (для титана ОТ4 — до 650° С для титана ВТ1-2 —до 400° С). Вся операция выполняется за один установ.
Неравномерность растягивания из-за наличия рил трения между заготовкой и пуансоном компенсируется большей температурой нагрева на вершине пуансона. Равномерное увеличение температуры к середине листа достигается увеличением плотно
'304
сти тока за счет плавного уменьшения ширины листа в середине его длины.
Определение размеров заготовок при обтягивании. Размер заготовки L (см. рис. 10.17, а) определяют по формуле £ = + + (п1+п2+пз)2,
где /д — длина развертки детали; щ — расстояние от края пуансона до линии обреза детали; п2 — расстояние от края губок до края пуансона; п3 — припуск на захват заготовки в губках.
Максимальное значение припуска щ составляет 40—70 мм. Величина п2 определяется конструкцией пуансона и возможностями перемещения зажимных губок пресса и колеблется в пределах 30—200 мм. Ввиду значительной величины припусков применение метода обтяжки целесообразно только при больших размерах деталей.
Одним из способов сокращения относительного значения припусков является групповая обтяжка, при которой в одном листе- заготовке группируют несколько деталей, имеющих примерно одинаковую кривизну. Минимальное расстояние между деталями в листе составляет 5—10 мм.
Контроль процесса обтяжки заключается в проверке плотности прилегания детали к пуансону и в замерах деформации (удлинения) заготовки. Плотность прилегания определяют простукиванием или специальными приборами. Деформацию материала заготовки в конце обтяжки проверяют на участках, расположенных на гребне детали у зажимов, где эти деформации имеют наибольшее значение и не искажены силами трения заготовки о пуансон. Удлинение сг3, измеренное в конце процесса обтяжки, не должно превышать максимально допустимого для данного материала значения атах (соответствующего максимальному допустимому &обт) и не должно быть меньше деформации <тт, соответствующей коэффициенту &0бт, запроектированному по технологическому процессу для данного перехода; σт^σэ<σобт.
Соотношение между удлинениями б и соответствующими их коэффициентами обтяжки &0бт приведены в табл. 10.3.
Таблица 10.3
Зависимость между коэффициентом обтяжки :и удлинением
^сбт а, % ^обт а, % ^сбт а, %
1,015 1,5 1,038 3,9 1,052 5,4
1,020 2,0 1,040 4,1 1,055 5,7
1,025 2,6 1,044 4,5 1,060 6,2
" 1,030 3,1 1,045 4,6 1,070 7,3
1,035 3,6 1,050- 5,1 1,800 8,3
'5
Для определения величины деформации на поверхность листа наносят карандашом риски, расстояние между которыми измеряют до обтяжки и в конце процесса. Установив требуемое усилие обтяжки и соответствующее ему давление в гидросистеме на первых деталях, при изготовлении последующих контроль осуществляют по показаниям манометров.
Более совершенным является контроль с помощью дефометра (рис. 10.19, а). На корпусе 2, прижимаемом к поверхности

Рис. 10. 19. Контроль деформаций при обтяжке:
а—дефометр; б—установка дефометра на прессе РО-3; /—неподвижная игла; 2—корпус; 3—пневматический цилиндр; 4—индуктивный датчик; 5—ось; 6—подвижная игла; 7—кронштейн; 8 и 9—болты
детали пневматическим цилиндром 3, имеются две иглы: неподвижная 1 и подвижная 6. При подаче сжатого воздуха в цилиндр 3 иглы вдавливаются в заготовку. При растяжении заготовки расстояние между иглами изменяется, вследствие чего игла 6 поворачивается на своей оси 5. При этом выступ а, находящийся на игле, передвигает щуп индуктивного датчика 4, который посылает соответствующие сигналы на шкалу прибора.
Схема установки дефометра на растяжно-обтяжном прессе РО-3 показаны на рис. 10.19, б. Дефометр крепится на плите пресса кронштейном 7 и болтами 8 и 9. Требуемое рабочее давление р в цилиндре можно определить по формуле p = p/F, где р — давление в цилиндрах, кгс/см2 (по манометру); Р — усилие растяжения, кгс; F — площадь поршня, см2.
Определение усилий растяжения заготовки и подъема стола* Для того чтобы растянуть заготовку до состояния пластичности, необходимо создать в ее материале напряжения, превышающие предел текучести во,2- Если с некоторым запасом заменить 0©,2 величиной (Хв, то усилие растяжения (кгс) составит (см, рис. 10.17, а) Я = 0,9В5сув, где s — толщина листа, мм; В — ширина листа, мм; ав — предел прочности, кг/см2.
306-
Оборудование для обтяжных работ. Как уже указывалось, обтяжные работы по схеме простого обтягивания выполняются на обтяжных прессах ОП-2, ОП-3, ОП-ЮОО, ОП-бО и комбинированном обтяжном прессе ОП-5К. Техническая характеристика обтяжных прессов дана в таблице 10.4.
Усилие подъема стола Рст будет, соответственно, равно ЯСт= l,8B'SaB cos а, где a — угол между направлением усилия подъема стола и направлением усилия растяжения.
Таблица 10.4
Техническая характеристика обтяжных хчи,растяжно-обтяжных прессов
Параметры ОП-2М оп-з ОП-бО оп-юоо ОП-5К PO-1M PO-3M РО-5М
Усилие подъема ствола, тс — 360 60 — 150 200 300 200
Усилие растяжения, тс 600 — — 500 150 100 270 150
Наибольшая длина заготовки, мм 4000 3000 2000 7500 5000 7000 7000 7000
Наибольшая ширина заготовки, мм 1500 3000 2000 1500 1800 2000
на
Рис. 10.20. Обтяжной пресс ОП-3:
1—станина; 2—траверса; 3—ходовой винт; 4—привод ходового винта; 5—гидроцилиндр подъема стола; 6—стол; 7—зажим
На рис. 10.20 дан общий вид обтяжного пресса ОП-3. Стани-1 представляет собой жесткую раму, собранную из балок.
307-


Траверса 2 с помощью ходовых винтов 3 перемещается по на-правляющим станины независимыми электроприводами 4. Верх-няя часть траверсы 2 представляет собой поворотную стальнуюбалку, на которой расстанавливаются (по прямой линии илидуге окружности) одиннадцать зажимов 7 с клещевыми губка-ми. Двумя гидроцилиндрами, расположенными в кронштейнах
траверсы, поворотная балка
может поворачиваться вместес установленными на ней за-жимами вокруг горизонтальнойоси.
На прессе ОП-2 (рис. 10.21)обтяжка ведется раздельно, не-зависимым перемещением вниз,траверс 7 с зажимами 1 отно-сительно обтяжного пуансона4, неподвижно установленногона столе 3 пресса. Зажимы 1крепятся на боковых поверх-ностях траверс 7 с помощьюкронштейнов. На кронштейнахзажимы поставлены шарнирнои могут поворачиваться наугол ±5° от вертикали. Не-большая ширина зажимов поз-воляет изготавливать оченьузкие обшивки (до 100 мм).
Стол 3 выполнен в виде узкой стальной литой балки. Верхняя иправая боковая плоскости стола обработаны и снабжены Т-об-разными пазами для крепления пуансонов. Гидроцилиндры 5пресса ОП-2 крепятся к траверсам 7 и к кареткам 6 с помощьюосей и подпятников, благодаря чему траверсы могут наклонятьсяна угол до 1°.
Обтягивание с растяжением выполняется на растяжно-об-тяжных прессах РО-1М, РО-ЗМ, РО-5М и на комбинированныхпрессах ОП-5К и ОП-ЮОО. В качестве примера рассмотрим уст-ройство и работу пресса РО-ЗМ (рис. 10 22), имеющего верхнийдополнительный стол 14 для формовки обшивок знакоперемен-ной кривизны. Узлы пресса смонтированы на стальной сварнойстанине 20. По направляющим, укрепленным на станине, пере-мещаются каретки 4, несущие растяжные цилиндры 6 с зажим-ными плитами 9 и зажимами 11, цилиндры 7 наклона зажимныхплит и формующие цилиндры 10. Каретки перемещаются с по-мощью ходовых винтов 3, входящих в гацки 1 кареток. Враще-ние винтов осуществляется от двух индивидуальных электро-приводов 2.
В процессе обтяжки каждая из кареток дополнительно фик-сируется на станине двумя пневматическими фиксаторами. За-

Рис. 10.21. Схема работы обтяжного пресса ОП-2:
/—зажим; 2—обшивка; 3—стол; 4—пуансон; 5—гидроцилиндр; 6—каретка; 7—траверса
308-
ш

готовка закрепляется в зажимах 11 плиты 9. Зажимы могут передвигаться при настройке пресса по Т-образным пазам плиты. После зажима листа подается давление в цилиндры 10 и заготовка огибается в соответствии с контуром крайнего сечения детали.
Гидравлические растяжные цилиндры 6 крепятся на цапфах 21 кареток и могут быть повернуты в соответствии с углом наклона крайних участков обтяжного пуансона. Поворот осуществляется цилиндрами 7 наклона и рычагами 22. Под растяжным цилиндром и над ним находятся цилиндры холостого хода, штоки которых связаны с зажимными плитами.
Нижний стол 17, на который устанавливаются обтяжные пуансоны, смонтирован на штоках 18 трех гидравлических цилиндров 19, поднимающих стол в процессе обтяжки. Стол крепится к штокам шарнирами, что позволяет наклонять его на угол до 5°. Для установки пуансонов небольшой высоты стол снабжен сменными тумбами 16.
Верхний стол 14, используемый при изготовлении обшивок знакопеременной кривизны, подвешен к штокам двух гидравлических цилиндров 15, укрепленных на стальной сварной коробке (портале) 12. Крепление верхнего стола к штокам цилиндров выполняется, как и у нижнего стола, шарнирным. Для точного направления при подъеме и опускании стол имеет цилиндрическую направляющую 13, скользящую во втулке, запрессованной в портале. В верхнем положении стол запирается механическим запорным устройством (замком). Включение гидравлических ци- .линдров сблокировано с механизмом замка и может быть осуществлено только после его отпирания.
> Комбинированный пресс ОП-5К удобен в мелкосерийном производстве — при небольших объемах производства на нем одном можно выполнить весь объем обтяжных работ. На рис. 10.23 дан общий вид пресса. При работе по схеме простого обтягивания заготовка крепится в зажимах 5 и формуется подъемом пуансона 6, установленного на сменной переходной плите 8 стола 7. Подъем стола осуществляется двумя гидроцилиндрами 13. В отличие от пресса ОП-3 на прессе ОП-5К стол 7 может поворачиваться (наладочное движение, выполняемое вручную) на своей вертикальной оси 14. Возможен также наклон стола на угол до 10° к горизонту за счет неодинакового перемещения поршней гидроцилиндров 13. Как и на прессе ОП-3, зажимные плиты 4, несущие на верхней плоскости по 9 секций зажимов 5, могут устанавливаться (за счет неодинакового перемещения правых и левых сторон кареток 2 их ходовыми винтами) под углом друг к другу. Максимальный угол поворота плиты ±10°. Такой поворот позволяет зажимать заготовки, имеющие форму трапеции или параллелограмма.
Ходовые винты, перемещающие каретки 2 вдоль станины 15, расположены, как и у пресса ОП-3, вдоль длинных краев стани-
310-

еы. Зажимные плиты 4 шарнирно закреплены на осях 12 переходных плит, которые, в свою очередь, жестко крепятся на штоках растяжных цилиндров 1.
Для работы по схеме простого обтягивания зажимные плиты 4 поворачиваются на своих осях, как показано на левой половине рис. 10.23, и фиксируются в таком положении на каретке 2 фиксаторами 3.
Для работы по схеме обтягивания с растяжением зажимные плиты 4 поворачиваются, как показано на правой половине рис. 10.23, и фиксируются на каретках 2 фиксаторами 10. При установке плит 4 по нижним фиксаторам 3 зажимы 5 могут быть сближены до их соприкосновения, что позволяет обтягивать полные профили обшивок. Для изготовления обшивок, изогнутых ло винтовой линии, плиты поворачиваются относительно оси растяжных цилиндров 1. Угол поворота может достигать 30°. Это наладочное движение осуществляется вручную, вращением рукоятки 11. Зажимы 5 могут быть установлены на плите 4 как по прямой линии, так и по кривой со стрелой до 70 мм.
При обтягивании с растяжением заготовка крепится 11 секциями боковых зажимов 9, установленных в Т-образных пазах боковой поверхности плиты 4. Растяжение заготовки осуществляется подачей давления в растяжные гидроцилиндры 1, шарнирно закрепленные на каретках 2. Оси гидроцилиндров 1 могут наклоняться к горизонту на угол от 0° до 9°. Поворот на требуемый угол наклона осуществляется с помощью гидроцилиндров 16.
На прессе ОП-5К расстановка зажимов 9 на боковой поверхности зажимной плиты 4 механизирована и осуществляется дистанционно с пульта управления с помощью гидравлических следящих приводов. Зажимы 9 передвигаются по Т-образным пазам тягами и рычагами. Каждый рычаг приводится в действие индивидуальным гидроцилиндром. Работой гидроцилиндров управляет оператор, контролирующий величину перемещения с помощью дистанционной сельсинной передачи.
Оснастка. В зависимости от объема производства, усилий обтяжки и температурных режимов процесса обтяжные пуансоны изготавливаются из пескоклеевой массы ПСК, древесины, 'балинита, дельта-древесины, железобетона, акрилопластов, эпоксипластов, сплава АЦ13 и вторичных алюминиевых сплавов. Основная масса обтяжных пуансонов изготавливается из пескоклеевой массы ПСК. Состав ПСК: 85% сухого кварцевого леска и 15% клея ВИАМ-БЗ.
На рис. 10.24, а дан пример конструкции пескоклеевого пуансона. Деревянный каркас пуансона собирается из наружных щитов 2, продольных и поперечных внутренних щитов 7 и 12, планок жесткости 13, угловых бобышек 6, скрепляющих отдельные щиты, и основания 5. К наружным щитам прикрепляются такелажные кольца 14. Пескоклеевая масса ПСК может запол-
'312

Ю

о К
313-
пять весь объем пуансона или только облицовочную часть 3. В этом случае внутренняя часть для облегчения пуансона заполняется смесью массы ПСК с древесными чурками 4. Угол наклона боковых граней пуансона из пескоклеевой массы не должен быть больше 30°, так как в противном случае боковая грань может отколоться. Рабочую поверхность пуансона склеивают тканью 1.
Конструкция слепка из ПСК такая же, как и пуансонов из ПСК, но каркас у него значительно легче, так как слепок не испытывает таких нагрузок, как пуансон. Поверхность пескослеп-

а—для простого обтягивания; б—для обтягивания с растяжением; /—основание из дуба или бука; 2—ткань; 3—облицовка из дуба или бука; 4—внутренний набор из сосны
ков тканью не оклеивается. Вместо такелажных колец в слепкепредусматриваются два сквозных отверстия, в которые встав-ляется прут для подъема и переноски слепка. При наличии ма-кетов поверхности самолета пуансоны для обтяжки обшивок из-готовляют методом копирования поверхности. Если макеты по-верхности выпуклые, то сначала с макета снимают слепок, азатем по слепку копируют пуансон. При вогнутых макетах по-верхности пуансон непосредственно копируется с макета поверх-ности. В этом случае исключается промежуточная оснастка —слепок, что повышает точность обтяжного пуансона.
Пуансоны из ПСК наряду с преимуществами (простотой из-готовления, дешевизной и недефицитными материалами) имеютряд недостатков, в частности, большой вес, хрупкость, трудоем-кую ручную доработку при изготовлении, невозможность вестипроцесс с подогревом.
Деревянные пуансоны (рис. 10.25) собираются на казеино-вом клее из брусков или, досок. Для обтягивания толстых лис-тов тело пуансона делается монолитным. Для обтягивания тон-костенных обшивок пуансоны клеятся пустотелыми. Из-за боль-ших затрат квалифицированного труда столяров и малой устой-чивости против атмосферных воздействий деревянные обтяжныепуансоны заменяются пуансонами из пескоклеевой массы, желе-зобетона и других материалов. Железобетонные обтяжные пу-
'314
ансоны примерно в 3 раза дешевле пуансонов из ПСК и в два раза дешевле деревянных. Стоимость их ремонта значительна ниже стоимости ремонта пуансонов из дерева и пескоклеевой. массы, а возможность хранения на улице высвобождает складские и производственные площади.
Для единичного и мелкосерийного производства применяются: железобетонные пуансоны без покрытия. Рабочие поверхности таких пуансонов шпаклюются графитовой шпаклевкой, состоящей из смеси эпоксидной смолы с серебристым графитом. В серийном производстве применяются железобетонные пуансоны с облицовкой из эпоксипластов. После облицовки эпоксипластом поверхность пуансона покрывается одним или двумя слоями стеклоткани и шпаклюется графитовой шпаклевкой. При наличии макетов-эталонов поверхности железобетонные пуансоны формуются заливкой в пескослепки. При отсутствии макетов-эталонов, поверхности пуансоны получаются бетонированием каркаса по шаблонам ШКС. Для изготовления железобетонных обтяжных пуансонов, работающих при нормальных температурах, применяется бетон М400, состоящий из быстротвердеющего портландцемента БТЦ М500, песка и щебня. При электроподогреве до 90° С отвердение этого бетона происходит за 9 ч (1,5 ч выдержка после заливки, 3,5 ч подогрев до 90° С и 4 ч остывание).
Типовая конструкция железобетонного обтяжного пуансона дана на рис. 10.26, а. Пуансон состоит из деревянного или стального каркаса 1, выполняющего при заливке функции опалубки арматуры 3 — сетки из стальных прутьев диаметром 3—10 мм и облицовочного слоя 5, имеющего со стороны рабочей поверхности толщину 40—120 мм. Арматура размещается на расстоянии 30—50 мм от поверхности, более плотно на участках, где возможны растягивающие усилия, и с меньшей плотностью —на участках, нагруженных сжимающими усилиями.
Для облицовки пуансонов может быть использован эпокси-пласт, состоящий из эпоксидных смол (ЭД6, ЭД5, Э40 или «Эпокси-1200»), отвердителя (полиэтиленполиамин, кубовый остаток гексаметилендиамина) и наполнителей (железный порошок, гипс, маршалит, графит, алюминиевая пудра, асбест, стекловолокно). Приготовление эпоксипласта заключается в последовательном смешивании компонентов, причем отвердитель вводится последним. Время использования смеси (до отвердевания) — 20—26 мин.
На рис. 10.26, б дан каркас железобетонного пуансона для обтягивания с электронагревом сопротивлением до 500° С. Диаметр прутков каркаса 8—10 мм. Изготавливается пуансон по следующей технологии: по эталону поверхности агрегата самолета делается пескослепок. Рабочая поверхность пескослепка смазывается тонким слоем машинного масла. После установки в пескослепок каркаса в него заливается термостойкий бетон и
'315
пуансон вместе с пескослепком сушится при температуре 15— 20° С в течение 80 ч. Затем пуансон вынимают из пескослепка и досушивают при 100—110° С в течение 32 ч.

Рис. 10.26. Железобетонный обтяжной пуансон:
1—наружный каркас; рым; 3—арматура; 4—внутренний каркас;5—бетон
Состав жароупорного бетона
(кг на 1 м3 бетона)
Жидкое стекло350—400
Кремнефтористый натрий . . . 40—50
Тонкомолотый шамот ....500
Шамотный песок ......500
Шамотный щебень . . . . .750
'316
Металлические литые пуансоны (рис. 10.27) отливаются из цинка, цинкового сплава АЦ13 или вторичных алюминиевых сплавов. Технология изготовления обтяжных пуансонов из сплава АЦ13 такая же, как и технология изготовления штампов для падающих молотов. Для облегчения пуансона внутрь его заде-

Рис. 10.27. Литой металлический пуансон
лываются стальные трубы диаметром 80—100 мм или оставляются образующиеся при формовке пустоты. Внутри пуансона прокладываются трубчатые электронагреватели на расстоянии 10— 15 мм от поверхности с шагом около 50 мм. Мощность одного ТЭНа колеблется в пределах 0,3—0,75 кВт. Напряжение (по соображениям техники безопасности) не превышает 36 В. Количество нагревателей п можно определить по формуле я = — N/N 1 где N1 — мощность одного нагревателя; N — мощность, необходимая для нагрева пуансона

Здесь с — удельная теплоемкость материала пуансона в кДж/°С; G — масса пуансона, кг; t\—температура нагрева пуансона, QC; t — температура воздуха в цехе, ° С; z — время нагрева, ч.
Для поддержания температуры нагретого пуансона требуется мощность 7Упод^0,4М
Глава 11
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТАИЗ ПРОФИЛЕЙ11.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПЕРАЦИИ ТИПОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Профили представляют собой наиболее многочисленную по номенклатуре, количеству и трудоемкости изготовления группу деталей самолета. В конструкциях средних самолетов общая длина деталей из профилей достигает 15 км при номенклатуре деталей 12000—15000 шт. Из прессованных и гнутых профилей делаются стрингеры, пояса нервюр и лонжеронов, уголки жесткости нервюр, стенок, перегородок и шпангоутов и различные фитинги. По способу получения заготовок профили делятся на две группы: а) прессованные и б) гнутые из листа.
Основная масса деталей изготавливается из прессованных профилей. При той же площади поперечного сечения прессованные профили, имеющие жесткие углы, а в ряде случаев и утолщения (бульбы) на краях полок, имеют большую жесткость, чем гнутые из листа. Вследствие изготовления методами массового производства по хорошо отработанной технологии прессованные профили дешевле гнутых из листа. Поэтому профили небольших сечений из листа изготавливаются, в основном, только в тех случаях, когда нет прессованных профилей нужных сечений. Эта операция выполняется в заготовительных цехах самолетостроительных заводов.
Технология гибки прямых профилей из листа на листозагибочных прессах рассмотрена в гл. 5. Последующие операции изготовления деталей из профилей, полученных гибкой из листа и из прессованных профилей, аналогичны. Прессованные профили поступают на самолетостроительные заводы как прямолинейные полуфабрикаты длиной 6—12 м. Чистота поверхности, точность размеров по сечениям, прямолинейность, закрутка, определяются соответствующими ведомственными техническими условиями. По технологическим признакам, в основу которых положены трудоемкость и техническая сложность операций по изготовлению деталей и группы оборудования для осуществления техпроцессов, детали из профилей можно разбить на семь технологических групп (рис. 11.1): а) прямые; б) небольшой кривизны (типа стрингеров, поясов, лонжеронов); в) детали большой кривизны (типа шпангоутов) -с углом изгиба до 180°; г) то
'318
же с углам изгиба до 360°; д) знакопеременной кривизны; е) с местными изгибами по малым радиусам; ж) короткие, из профилей, получаемые в штампах.
Основную массу деталей из профилей (70—75%) составляют детали первой и седьмой технологических групп. Детали второй группы составляют 12—15% общего числа деталей из профилей. На долю третьей и четвертой групп падает 10—12%.

Рис. 1:1. 1. Технологическая классификация деталей из профилей:
а—прямые детали; б—детали небольшой кривизны (типа стрингеров); в—детали большой кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 180°; г—детали большой кривизны (типа шпангоутов) с углом изгиба до 360° С; д—детали знакопеременной кривизны; е— детали с местными изгибами по малым радиусам; ж—короткие детали со сложным контуром, имеющие большой коэффициент повторяемости на машине
'318
Типовая технология изготовления деталей из профилей может включать следующие операции: а) резку профилей по длине; б) зачистку заусенцев; в) клеймение; г) правку на прессах и на плите (рихтовку); е) обрезку скосов; ж) обрезку радиусов и фасонную торцовку; з) образование местных вырезов в полках профилей; и) малковку; к) подсечку; л) гибку; м) пробивку или сверление отверстий в полках профилей; н) термическую обработку; о) антикоррозионные покрытия; п) контроль. В зависимости от технологической группы отдельные операции могут не применяться или, наоборот, являются основными.
11.2. ОТРЕЗКА ПРОФИЛЕЙ ПО ДЛИНЕ
В зависимости от размеров, материала, требуемой чистоты, точности, масштаба производства и наличия оборудования профили разрезаются по длине в штампах, анодно-механических станках, маятниковых дисковых пилах, на пресс-ножницах, абразивных отрезных станках.
Отрезка в штампахОтрезка в штампах (рис. 11.2) — высокопроизводительная операция. Штамп значительно универсален, окупается даже при

Рис. 1.1.2. Штамп для отрезки профилей:
1—верхний нож; 2—нижний нож*. 3—упор; 4—болт; 5—планка; 5—нижняя плита; 7—колонка; 8—прижим; 9—буфер
небольших сериях самолетов. Заготовка кладется на нижнюю плиту 6, имеющую форму внутреннего контура поперечного сечения профиля, и (продвигается до упора 3. При включении рабочего хода пресса сначала на заготовку опускается прижим 8, фиксирующий ее на штампе усилием буфера 9. Тем самым пре
'320
дупреждается выворачивание и отжатие детали в процессе отрезки. При дальнейшем ходе ползуна нож 1 отрезает деталь на ноже 2. Перестановкой упора 3 вдоль паза планки 5 можно изменять длину отрезаемой детали. На штампе для профилей типа уголка можно отрезать различные по высоте и толщине полок детали. При большой программе по отрезке коротких деталей штамп целесообразно эксплуатировать с автоматической валковой подачей.
Прогрессивный способ отрезки профильного материала отличается большой чистотой и точностью реза, малыми потерями металла в отходы, дешевизной и простотой изготовления инструмента. Скорость резания от прочности металла практически незави-
Рис. 11.3. Анодно-механическая резка:
а—схема процесса; б—станок AMO-14; 1—станина; 2—зажимное устройство; 3—диск-электрод; 4—коромысло; 5—ко- жух диска; 6—демпфер; 7—приборная панель; 8—противовес; 9—электродвигатель; 10—ось; И—заготовка; 12—-сопло; 13—рукоятка
сит, что делает анодно-механическую резку особо ценной при раскрое профилей из высокопрочных сталей и сплавов.
Схема процесса дана на рис. 11.3, а. Стальной гладкий диск- электрод 3 толщиной 0,5—2 мм, вращающийся с окружной скоростью 7—20 м/с, подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока с напряжением 20—28 В. Заготовка //, служащая другим электродам, подключена к положительному полюсу источника. Непосредственного соприкосновения между диском 3 и заготовкой И нет.
11 72321
Анодно-механическая резкаII

Электрическая цепь замыкается рабочей жидкостью (электролитом), подаваемой в виде струи в зону резания. В качестве электролита используется водный раствор жидкого стекла с удельным весом 1,28—1,32. При прохождении по этой цепи тока металл разрушается. Продукты разрушения уносятся режущим диском и электролитом. Процесс может протекать и при питании схемы переменным током, однако при этом производительность падает вдвое, а качество резко ухудшается.
Сила тока в цепи и количество подаваемого электролита зависят от сечения заготовки (см. табл. 11.1).
Таблица 11.1
Параметры процессов анодно-механической резки
Наибольшая Сила тока, Количество Размеры диска, мм
ширина сечения, мм А электролита, л/ мин диаметр толщина
До 30 До 60 5-10 До 200 0,5-0,6
30-100 60-150 10-15 200-400 0,8-1,0
100-200 150-300 15-20 500-700 1,2-1,7
200-300 350-500 20-25 800-1100 1,7-2,0
Давление электрода, необходимое для удаления анодной пленки, выдерживается в пределах 0,5—2,0 кгс/см2. Окружная скорость диска-электрода на небольших станках — 7—9 м/с. На больших станках с дисками диаметром 400—700 мм — до 16— 20 м/с.
Схема станка АМО-14 (см. рис. 11.3, б) дает представление о работе анодно-механических отрезных станков. Заготовка 11 крепится на станке с помощью зажимного устройства 2. Диск- электрод 3 закреплен на оси коромысла 4, качающегося на оси 10. На другом конце коромысла находится электродвигатель 9, вращающий диск-электрод. Коромысло уравновешивается противовесом 8. Резкие качания коромысла амортизируются масляным демпфером-регулятором 6.
Внутри станины расположены резервуар с электролитом и насос. Электропитание подводится к зажимному устройству 2 и через меднографитные щетки к контактному кольцу диска 3. После включения электропитания цепи резания и электродвигателя 9 диск 3 подается на заготовку вручную, нажатием на рукоятку 13. По такой схеме, с нежесткой подачей диска-электрода, работают станки АМО-13, АМО-14 и АМО-32, у которых подача диска осуществляется механически. Существуют станки (например 4821) и с жесткой подачей диска.
'322
Отрезка на пилахМаятниковые дисковые пилы, применяемые для разрезки профилей из алюминиевых сплавов (рис. 11.4) имеют поворотный рабочий стол 6, который может вместе с пилой поворачиваться вокруг вертикальной оси. Пильный диск 7, в свою очередь, может наклоняться своей плоскостью под углом к вертикальной плоскости. Сочетание двух этих поворотов позволяет отрезать от профиля-заготовки детали по плоскостям, расположенным под любым углом к ее оси.
Устройство пилы следующее: на чугунной литой стойке 24 неподвижно закреплен круглый стол 23. По обработанной кольцевой направляющей поверхности этого стола перемещается поворотный стол 6, на котором смонтирован узел поворотного маятника, несущий пильный диск 7. Литая плита 8, на которой крепится пильный диск и электродвигатель 3, может качаться на оси 15. Это качательное движение и обеспечивает подачу пильного диска на деталь в процессе резки. Опускается диск при нажатии на рукоятку 5. При этом растягиваются две пружины 16, возвращающие плиту с пильным диском в исходное положение при прекращении нажатия на рукоятку. Качание плиты ограничивается регулируемыми упорами 12 к 17.
Шкив электродвигателя связан со шкивом шпинделя клино- ременной подачей. Натяжение ремней обеспечивается теми же пружинами 16, поворачивающими площадку 14 электродвигателя на оси 13. Плита 8 вместе с диском, электродвигателем, осью 15 и литой чугунной втулкой 20 могут поворачиваться на оси кронштейна 10, скрепленного болтами 9 и 11 с поворотным столом 6. Это позволяет наклонять пильный диск относительно плоскости стола до 45° (только в левую сторону). Угол наклона измеряется по градусной шкале 18, укрепленной на кронштейне 10. При повороте указатель 19, закрепленный на втулке 20, перемещается относительно шкалы 18 и указывает угол наклона диска. Поворот осуществляется вращением маховичка 22, заклиненного на ходовом винте 21 и рычаге 27 с качающейся гайкой 28 и жестко связанного со втулкой 20. Весь узел вместе со столом 6 при настройке станка может поворачиваться относительно вертикальной оси на ±70°. Для этого необходимо освободить рукоятки 25, стягивающие с помощью сухарей 26 неподвижный стол 23 и поворотный стол 6. На кронштейнах 1 неподвижного стола крепятся линейки 2 с упорами 4, которые настраиваются по длине отрезаемых деталей.
При небольших сечениях отрезаемых профилей целесообразно применять небольшие передвижные пневматические пресс-ножницы со сменными ножами (рис. 11.5). Силовой пневмоцилиндр 1 при ходе поршня 2 вниз поворачивает рычаг 3, качающийся на оси 5, в нижнее положение. Подвижной нож 6, укрепленный на рычаге 3, скользит по неподвижному сменному ножу 7, укреплен-
323

'324
ному на кронштейне 4, и отрезает заготовку, выдвинутую до ре-гулируемого упора. Включается рабочий ход поворотом рукояткипневмокрана 8.

Рис. 11.5. Переносные пневматические пресс-ножницы:
пневмоцилиндр; 2—поршень; 3—рычаг; 4—кронштейн; 5—ось; 6— подвижный нож; 7—неподвижный нож; 8—пневмокран
При отрезке на пресс-ножницах с хорошо заточенными ножами отпадают операции зачистки заусенцев и припиловка деталей, необходимые после отрезки на дисковых пилах.
11.3. ЗАЧИСТКА ЗАУСЕНЦЕВ
Заусенцы, образовавшиеся на торцах детали после резки, зачищают (в зависимости от величины) вручную, с помощью напильников или с помощью пневматических (рис. 11.6) или электрических ручных шлифовальных машинок.
Абразивный круг 1 подбирается по зернистости и связке в .зависимости от материала зачищаемых деталей. Пневматичес-
'325
кий лопастной двигатель 2 питается от цеховой сети сжатого воздуха (4—6 кгс/см2) через шланг, подсоединяемый к штуцеру 4. Включается машинка нажатием на кнопку 3.

Рис. 11.6. Пневмошлифовальная машинка ШР-06:
/—абразивный круг; 2—пневмодвигатель; 5—кнопка; 4—штуцер; 5—вал
Небольшие детали целесообразно зачищать на стационарныхнаждачных станочках. Операция зачистки заусенцев особенноважна при обработке титановых сплавов, у которых заусенцылегко делаются очагами появления трещин.
11.4. КЛЕЙМЕНИЕ
Для четкости хранения и транспортировки деталей из про-филей их клеймят сразу же после отрезки. Маркировка (клей-мение) деталей из профилей одна из трудоемких операций. Тру-доемкость ее обусловливается большим количеством знаковмаркировки (в ряде случаев до 20). При клеймении стальнымизакаленными или вольфрамовыми клеймами операция выпол-няется на пневматических настольных прессах. Инструментамиявляются клейма, выполненные в виде отдельных литер или ввиде десятизубых звездочек с цифрой на торце каждого иззубьев. Число маркировки устанавливается поворотом каждой иззвездочек соответствующей цифрой в рабочее положение.
Клеймение выполняется за один ход пресса. Рабочий ход пнев-моцилиндра привода включается нажатием' ножной педали.Точное расположение цифр маркировки по высоте строчки тре-бует весьма тщательного исполнения звездочек, а одновременноеклеймение всех цифр маркировки — значительных усилий. Су-ществуют конструкции маркировочных прессов, у которых клей-мение выполняется за число ходов, равное числу цифр нумера-ции, причем с каждым ходом над очередной литерой устанав-ливается ролик, опускающий эту литеру.
'326
На рис. 11.7 дан общий вид обоймы для клеймения на пнев- мопрессе за один удар набором цифровых 1 и буквенных 2 литер.
Для клеймения деталей из труднообрабатываемых материалов применяют электроискровые станки 4Б722 «Эрозимат» (Вен-
Рис. 11.7. Обойма к настольному прессу для клеймения деталей из профилей:
цифровые литеры; 2—буквенные литеры; корпус обоймы

герская народная республика). Поверхность смазывают тонким слоем веретенного масла. Электрод крепится на ползуне приспособления, сообщающего ему возвратно-поступательное движение. В электродержателе можно одновременно устанавливать до 51 цифровых знаков.
Клеймение может выполняться также на пантографе 6А463 с твердосплавным инструментом. На анодированной поверхности маркировка надписывается от руки, пером, жировой несмываемой тушью.
11.5. ПРАВКА (РИХТОВКА)
Операция правки вызывается тем, что детали деформируются при транспортировке в виде заготовок и при отрезке. Кроме того, допуски на непрямолинейность профилей в состоянии поставки часто превышают допуски на непрямолинейность само
'327
летных деталей из этих профилей. Поэтому после отрезки в технологический процесс включается операция правки. Профили небольших сечений правятся на чугунной рихтовочной плите ударами резиновой или деревянной киянки. Детали тяжелых сечений правят на консольных гидравлических прессах, установив деталь на две опоры и нагружая в середине давлением ползуна пресса. На фрикционных прессах детали правят чеканящим ударом.
11.6. ОБРЕЗКА СКОСОВ, ФАСОННАЯ ТОРЦОВКА И ОБРЕЗКА ПОЛОК ПО ШИРИНЕ
Прямолинейные скосы полок с наименьшими затратами труда можно обсекать на универсальных переналаживаемых штампах (рис. 11.8). Штамп состоит из нижней плиты 1, на которой крепятся ножи 2 и передвижные упоры-угольники 3. Планки 4, перемещаемые при наладке в вертикальном направлении, фиксируют деталь от выворачивания в вертикальной плоскости при ударе пуансона. Выступы на конце упоров 3 ограничивают перемещение детали по длине. Угол скоса устанавливается поворотом упора-угольника 3, который закрепляется затяжкой болта 5.
Вырезы в полках деталей из профилей обычно выполняются фрезерованием на вертикально-фрезерных станках ДФ-97 (с верхним расположением шпинделя). Деталь при этом фиксируется на универсальной фрезерной оправке с пневмозажимом (рис. 11.9) и разметки не требует. Заготовка устанавливается на опорный брусок 3 и прижимается к нему через прижимную- планку 5 шестью пневмоприжимами 4, включаемыми поворотом крана 6. Сменные копиры 2 крепятся к нижней плоскости пнев- мооправки винтами 1. Когда оправка обводится рабочим контуром копира по копировальному пальцу станка, фреза воспроизводит контур копира на обрабатываемой поверхности детали. Участок обработки профилей большой длины оборудуется специализированными копировально-фрезерными станками (рис. 11.10).
Станок состоит из длинной станины 1 с направляющими 2, расположенными в вертикальной плоскости. По рейке 3, укрепленной на направляющих, перемещается с помощью электродвигателя 4 каретка 5, несущая на себе ломающийся двухзвенье- вой хобот 6 с фрезерной головкой 7. Высокочастотный электродвигатель мощностью 2 кВт сообщает фрезе 18 ООО об/мин. Узкий и длинный стол 8 станка имеет форму корыта, с одной стороны которого установлены пневмоприжимы 9, ас другой — сменные опорные бруски 10, форма которых определяется конфигурацией детали и видом выполняемой операции.
Схемы фрезерования профилей различной конфигурации даны на рис. 11.11.
'328
г Копир 4 вместе с деталью 9 прижимается к опорному бруску 1 пневмоприжимами 5 через планку. Опорный брусок 1 имеет ступенчатую форму, обеспечивающую выход фрезы и стружки.

Рис. 11.8. Универсальный переналаживаемый штамп д