Изготовление обечаек

Обечайкой называется замкнутая листовая деталь оболочки корпуса заданной конфигурации, формирующая внешний обвод оболочки. Функциональное назначение и требования к обечайкам такие же, как и к обшивкам; часто они собираются из нескольких формованных листов обшивки. Особым классом являются обечай­ки, изготовленные из монолитных панелей.

По форме обводов обечайки можно разбить на цилиндрические, конические и двойной кривизны (оживальной формы); изредка встречаются обечайки фасонной формы. По наличию продольного (сварного или клепаного) соединения они могут быть бесшовными или с продольным швом. Часто обечайки сборных оболочек имеют два или несколько продольных швов, возможны обечайки, имеющие и поперечные швы. В тех случаях, когда габариты оболочек вели­ки, целесообразнее предварительно собирать листы обшивки с си­ловым набором, получая жесткие панели, с последующей сборкой их в оболочку *. В этом случае точность и производительность изго­товления выше, а технология (особенно оснастка) оказывается проще.

Главным конструктивно-технологическим фактором, влияющим на общую схему изготовления обечаек, является наличие или отсут­ствие продольного соединения в обечайке.

Схема изготовления обечаек с продольным швом состоит из следующих этапов: 1) раскрой листовых плоских заготовок по за­данным размерам с помощью шаблонов или без них с последую­щей обработкой кромок; 2) гибка цилиндрических или конических обечаек рассмотренными выше методами (операция формообразо­вания);^) изготовление местных усложнений формы; 4) сварка или клепка продольного шва с последующей обработкой сварных швов; 5) для обечаек двойной кривизны и фасонных обечаек — формообразующая операция (штамповка, штамповка взрывом, ро­тационная обработка и т. д.); 6) окончательная калибровка формы и доводка кромок; 7) контроль и консервация.

Во многих случаях после формообразующих и сварочных опе­раций вводят операцию химического фрезерования (химического травления) с целью облегчения обечаек за счет снятия металла с поверхности и образования усиления по сварным швам, которые при травлении защищают экранами. Усиленные сварные швы обес­печивают равнопрочность конструкции по стенкам и швам.

Схема изготовления бесшовных обечаек определяется приня­тым методом формообразования как основным этапом их изготов­ления.

* Под обечайкой мы понимаем замкнутую без силового набора обшивку. Замкнутую обшивку с силовым набором мы называем оболочкой сборной конст­рукции. Незамкнутые обшивки с прикрепленным силовым набором мы называем панелями сборной конструкции. В литературе иногда встречаются иные опреде­ления.

Рис. 20. Схема выдавливания на токарно-давильном станке:

а —схема процесса; б—перетекание металла заготовки; в —переходы при

выдавливании конического стакана; 1 —заготовка; 2 —оправка; 3 —центр; 4—

давильник; 5 —гребенка

Одним из известных методов формообразования полых листо­вых деталей, к которым относятся бесшовные обечайки, является вытяжка их из листа в штампах. При изготовлении обечаек в ос­новном применяется вытяжка без утонения стенок. Этот метод отличается высокой производительностью и точностью. Вследствие значительной стоимости штампов он применяется в серийном и крупносерийном производстве. Этим методом можно получать обе­чайки цилиндрической, конической и оживальной формы, ступен­чатые обечайки малых и средних габаритов.

При вытяжке на одном конце обечайки получается днище, которое в даль­нейшем отрезается на токарном станке. Вытяжка обычно производится в холод­ном состоянии, но при обработке малопластичных материалов (алюминиево-магниевые, магниевые или титановые сплавы) для увеличения коэффициента вытяж­ки в ряде случаев применяется подогрев (до 400... 600° С) заготовок в специ­альных штампах с нагревателями. При изготовлении обечаек вытяжка производит­ся в несколько переходов с промежуточными отжигами заготовок. Число перехо­дов подсчитывается исходя из допустимых коэффициентов вытяжки для данного материала. Ограничениями этого метода являются габариты обечаек, высокая стоимость штампов и длительный срок подготовки производства.

В последние годы находят широкое применение в производстве ротационные методы изготовления бесшовных обечаек: обкатка и раскатка.

Обкатка (выдавливание, токарно-давильная обработка) произ­водится на специальных токарно-давильных станках, у которых вместо суппорта установлено устройство с давильником (рис. 20). Высота центров позволяет получать детали диаметром до 800 мм и более.

В большинстве случаев исходной заготовкой при обкатке является листовая заготовка в виде диска с расчетным диаметром. Заготовками при обкатке могут быть также цилиндрические и конические обечайки, полученные другими способа­ми, например гибкой и сваркой; из них после обкатки получаются оживальные обечайки с криволинейными образующими пли с суженными торцовыми сечени­ями.

При обкатке толщина заготовки практически не изменяется, материал ее пе­ретекает в каждый момент на узком участке заготовки по установленной оправ­ке. Степень деформации заготовки (отношение высоты h к диаметру d) опреде­ляет количество переходов при обработке с промежуточными отжигами. Для уменьшения трения используется смазка в виде различных масел. При обработке обечаек из титановых или магниевых сплавов может применяться подогрев заго­товки с помощью горелок. Точность обкатки 0,01...0,02 диаметра; шероховатость обработанной поверхности 7... 9 класс. К основным режимам обработки относятся частота вращения и подача, которые подбираются и уточняются эксперименталь­но. При обкатке необходимо проводить сплошной контроль по толщине детали. Для обкатки разработаны полуавтоматические станки с гидравлической подачей давильника, программируемой с помощью копиров, что позволяет исключить тя­желый квалифицированный ручной труд, обеспечить стабильное усилие обкатки и повысить точность и стабильность процесса.

Раскатка (ротационная обработка давлением, ротационное вы­давливание, выдавливание роликами, выдавливание с утонением) является другим известным способом ротационных методов обра­ботки. Заготовками являются плоские диски или предварительно' отформованные полуфабрикаты, которые закрепляются между пинолью задней бабки токарно-давильного станка и оправкой, кон­тур которой соответствует внутренней поверхности детали. При осевой подаче роликового давильника материал заготовки, дефор­мируясь, растекается по поверхности оправки.

Различают схемы прямого, когда материал течет в направлении подачи, и обратного выдавливания, когда материал заготовки, ограниченной со стороны пе­редней бабки, течет в направлении, обратном подаче роликов. Раскатка отлича­ется от обкатки тем, что в этом случае заготовка в процессе обработки утоня­ется. Степень утонения определяется пластическими свойствами обрабатывае­мого материала, в зависимости от чего может быть определено количество пере­ходов с отжигами между ними. В ряде случаев при обработке высокопрочных материалов применяется раскатка с местным нагревом заготовки газовыми горел­ками, перемещающимися вместе с суппортом. Рекомендуемые режимы раскатки (подача 0,1... 0,25 мм/об, окружные скорости 20—25 м/мин) уточняют экспери­ментально. При обработке высокопрочных материалов применяют специальные смазки и ^покрытия с целью уменьшения усилий раскатки.

Технологические возможности раскатки с утонением, особенно на современ­ных станках-полуавтоматах (СДГ-20, ЗР-53, ТТ-53, ТТ-76), весьма значительны: этим методом можно изготовить бесшовные тонкостенные высокопрочные обечай­ки цилиндрической, конической и оживальной формы с наружным и внутренним оребрением из высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих сталей, сплавов ни­келя, молибдена, титана и алюминиевых и магниевых сплавов.

Ротационные методы обработки (обкатка и раскатка) рекомен­дуются для мелкосерийного и серийного, но могут применяться так­же и в крупносерийном производстве, особенно в период подготов­ки таких методов изготовления, как вытяжка в штампах. Отметим, что изготовление бесшовных обечаек этими методами уменьшает массу обечаек на 10...20% и в результате упрочнения повышает механические свойства исходного материала до 40...60%.

Для изготовления цилиндрических и конических обечаек с кри­волинейными образующими применяется метод формования их раз­жимными пуансонами (кольцевая обтяжка). Этот метод рентабе­лен при мелкосерийном и серийном производстве благодаря тому, что промышленностью выпускаются специальные конструкции универсальных разжимных пуансонов и прессов типа ПКД, которые позволяют получать обечайки до 1600 мм диаметром и 1000 мм высотой. Этот метод применим также для изготовления обечаек из высокопрочных и нержавеющих сталей и сплавов, а также сплавов титана, никеля и т. д., достаточно разнообразной конфигурации (рис. 21). При отработке технологии во избежание огранки необхо­димо или увеличивать число секторов (до 12... 18), или формовать обечайку в несколько переходов, проворачивая их между перехо­дами.

Для изготовления цилиндрических, конических и фасонных обечаек с днища­ми и без днищ в условиях мелкосерийного и даже крупносерийного производства находят возрастающее применение импульсные методы штамповки: взрывом (бри­зантными ВВ, порохами, взрывчатыми газовыми смесями), электрогидравлическая, электромагнитная, виброштамповка. Технологические возможности и области при­менения импульсных методов штамповки весьма широки. Они особенно выгодны и эффективны при изготовлении крупногабаритных обечаек со значительной тол­щиной стенок из высокопрочных сталей и сплавов, когда другие методы непри­годны вследствие недостаточной мощности.

Для изготовления крупных обечаек из малопрочных материалов, имеющих малые толщины и плавные очертания, а мелкосерийном и опытном производстве применяется метод статической штамповки жидкостью (гидроштамповка, гидро­формовка). Этим методом получают крупные обечайки с криволинейными обра­зующими и с суженными входными сечениями. В серийном производстве для обечаек небольших диаметров может применяться разновидность гидроштампов­ки — гидромеханическая штамповка, позволяющая уменьшить число переходов и имеющая ряд преимуществ. Метод гидроштамповки малопроизводителен вследст­вие длительного времени подготовки операции, но в опытном и мелкосерийном производстве экономически эффективен. Аналогичными технологическими возмож­ностями обладает формовка резиной (штамповка резиной) и ее разновидность гидрорезиноштамповка, обладающая рядом преимуществ. При изготовлении обе­чаек эти методы применяются ограниченно.

Рассмотренные основные методы формообразования служат для изготовления бесшовных обечаек, хотя многие из них могут приме­няться для переформовки цилиндрических или конических обечаек с продольными сварными швами.

В соответствии с общей схемой изготовления обечаек после формообразующих операций изготовляются различные местные ус­ложнения формы и кромки. Почти во всех случаях, особенно для фасонных обечаек, требуется операция калибровки одним из рас­смотренных выше способов (вытяжка, штамповка взрывом, рота­ционная обработка, гидроштамповка, кольцевая обтяжка) для придания окончательной формы обечайке. После этого производят­ся окончательная слесарная доработка, контроль, покрытие и кон­сервация.

Дата добавления: 2015-07-24