Изготовление обшивок

Обшивкой называется наружный листовой элемент оболочки, служащий для придания ей определенной (например, обтекаемой) формы и участвующий в восприятии аэродинамической нагрузки. Жесткие обшивки, применяемые в аппаратах, изготовляются из достаточно жесткого листового материала; они могут сопротивлять­ся нормальным и касательным силам и работать на все виды на­грузки. В настоящее время при проектировании и расчете оболочек обшивки учитывают как несущий силовой элемент конструкции.

К обшивкам предъявляются высокие требования, особенно по качеству поверхности листов обшивки и по точности и форме их внешних обводов, получающихся после формообразующих опера­ций. Иногда высокие требования предъявляются и к точности раз­меров самих обшивок.

Материалами для обшивок аппаратов служат алюминиево-маг­ниевые (АМг-3, АМг-б, Д16М, Д16АТ и др.), магниевые (МА1, МА8), титановые сплавы (ВТ1-2, ВТ6С, ОТ4, ОТ4-1), стали (12Х18Н9Т, Х17Н2, ЗОХГСА, 12X21H5T и др.), композиционные и другие материалы (например, сплавы бериллия). Марка материала назначается исходя из суммы конструктивных, технологических и экономических требований конструктором. В настоящее время для обшивок корпусов наиболее употребительными материалами явля­ются алюминиево-магниевые (АМгб, АМгбМ, Д16М) и титановые сплавы. Заготовки из этих материалов поставляются в виде листов толщиной от 1 до 12 мм и более. Класс применяемых материалов влияет на технологию изготовления обшивок, поэтому он может служить основанием для их классификации.

Наибольшее влияние на технологию изготовления обшивок ока­зывают форма и габариты обводов, в зависимости от чего можно рассматривать четыре группы обшивок: 1) плоские; 2) одинарной кривизны; 3) крупногабаритные двойной кривизны; 4) малогаба­ритные сложной формы.

Существенное влияние на технологию изготовления обшивок оказывают форма контура обшивок по кромкам и наличие в них окон, люков, вырезов, рифтов, зигов и других местных усложнений формы.

Общая схема построения технологического процесса изготовле­ния обшивок содержит следующие этапы: 1) вырезка плоской за­готовки по заданной геометрии развертки и зачистка кромок; 2) формование плоской заготовки в криволинейную; 3) изготовле­ние окон, рифтов и других усложнений формы, сверление отверстий и т. д.; 4) окончательная калибровка формы обшивки; 5) оконча­тельная обрезка кромок контура обшивки под размер и обработка кромок; 6) контроль обшивок; 7) нанесение покрытий.

Плоские обшивки, наиболее простые в изготовлении и наиболее технологичные по конструкции, в корпусах небольших КА приме­няются часто. Изготовление их заключается в разрезке плоских листовых заготовок под заданный размер, и во многих случаях они являются полуфабрикатом для получения обшивок с криволиней­ными обводами, поэтому отметим методы их раскроя.

Для обшивок с прямолинейным контуром из листов небольшой толщины наибольшее распространение получил метод раскроя на гильотинных ножницах, хотя точность его м качество кромок обши­вок не очень высоки. При раскрое толстых листов из титановых или других высокопрочных сплавов, склонных к выкрашиванию и трещинообразованию, применяют подогрев заготовок до 600... 700° С.

Раскрои крупных обшивок значительной толщины с более высоким;: требованиями по точности кромок производится на фрезерно-обрезных станках, например модели ФОЛ-2. Для обшивок с криволинейным контуром наиболее распространенным методом раскроя является фрезерование заготовок по разметке пли по шаб­лонам пальцевой фрезой на вертикально- и радиально-фрезерных станках пли копировально-фрезерных полуавтоматах (ДФ-97, ОС-6, КСФ-1М).

Кроме указанных в опытном и мелкосерийном производстве при­меняется метод раскроя обшивок с криволинейными контурами с помощью различного рода ножниц: вибрационных (стационарных и ручных), дисковых (роликовых) пли для доводочных раскройных работ настольных рычажных ножниц с криволинейными ножами. Раскрой на ножницах менее производителе}! и менее точен, чем ме­ханическое фрезерование. Достигаемая точность при криволиней­ном раскрое на ножницах 7... 9 класс, а класс шероховатости 2...4 (по ГОСТ 2789—73).

При криволинейном раскрое обшивок из титановых сплавов, нержавеющих и жаропрочных сталей, кроме различного вида нож­ниц, применяются ленточные пилы с зубьями и фрикционные (не имеющие зубьев); последние имеют большую (в 10... 15 раз) стой­кость. Для этих материалов широко применяются и высечные нож­ницы, на которых производится последовательная просечка обшив­ки по контуру с последующей зачисткой кромок фрезерованием. Все эти способы можно выполнять как по разметке, так и по шаб­лонам.

Обшивки малых размеров с прямолинейными и особенно со сложными криволинейными контурами в условиях массового пли крупносерийного производства изготовляются вырубкой в штампах различной конструкции. Преимуществами этого метода раскроя являются высокая производительность, большая точность, низкая квалификация исполнителей и возможность экономного использо­вания листовых заготовок. Препятствием для широкого применения этого метода в опытном и мелкосерийном производстве является достаточно высокая стоимость штампов и оборудования, а также значительное время подготовки производства. После операции рас­кроя производится обработка и зачистка кромок обшивок на фре­зерных станках.

Обшивки одинарной кривизны также изготовляются из листо­вых заготовок. После резки и разделки кромок плоские заготовки поступают на операцию формования в криволинейную форму. Об­шивки этой группы по форме обводов могут быть цилиндрическими пли коническими, в некоторых случаях усложненными окнами, зигами и т. д.

Основным способом формообразования криволинейных обшивок этой группы является гибка, которая производится прокаткой в трехвалковых станках типа КГ Л (КГЛ-1м, КГЛ-2, КГЛ-3) и ЛГС-10 или в четырехвалковых станках типа ГЛС (ГЛС-2к, ГЛС-4 и др.). На указанных станках можно получать обшивки с перемен­ным радиусом кривизны по заданной программе. Конические обе­чайки получают на этих же станках, устанавливая гибочный валок под определенным углом к опорным.

Некоторые из указанных выше станков (ЛГС-10, ГЛС-12) позволяют, благодаря наличию универсального гибочного пуансона, гнуть обшивки не только прокатыванием в валках, но и в передвижку опусканием в автоматическом режиме универсального пуансона, подобно лентогибочным прессам, когда нижние гибочные валки выполняют роль двухопорной матрицы. При различном шаге подачи концов заготовки получается коническая обшивка. Гибку обшивок можно производить и на листогибочных прессах, исполь­зуя универсальные штампы. Кроме гибки обшивки одинарной кри­визны могут изготовляться и обтяжкой.

После гибки (формообразования) производится сверление от­верстий в обшивках, прорезка окон или лючков пальцевой фрезой или их вырубка с помощью штампов, например на листогибочных прессах с механическим или электромагнитным креплением пуан­сонов и матрицы. После этого обрабатываются другие усложнения форм в конструкциях обшивок, затем производится окончательная доводочная калибровка обшивки и чистовая обрезка кромок конту­ра фрезерованием.

Завершающими операциями изготовления обшивок являются окончательный контроль формы и размеров по контуру, а также качества поверхности и кромок, и нанесение защитных покрытий: оксидирование (магниевые сплавы) или анодирование (алюмини­евые сплавы).

Обшивки двойной кривизны в современных КА находят не очень широкое применение, за исключением деталей типа днищ. При единичном и опытном производстве целесообразно применение ме­тода выколотки на пневмомолотах, при мелкосерийном и опытном производстве применяется метод последовательной местной дефор­мации, а при серийном производстве наиболее рациональным ме­тодом изготовления считается обтяжка на обтяжных прессах и в ряде случаев гидроформование.

Обтягиванием по пуансону (обтяжкой) называется процесс формообразова­ния (одновременная гибка и растяжение) деталей двойной кривизны из листовых плоских заготовок профилированным пуансоном при защемленных кромках заго­товки. Степень деформирования листовой заготовки при обтяжке достаточно дос­товерно характеризуется коэффициентом обтяжки Кобт — отношение длины кон­тура наиболее растягиваемого сечения детали после обтяжки к длине того же сечения до обтяжки. Коэффициент обтяжки на каждом переходе должен быть меньше предельного значения, при котором материал начинает разрушаться в наиболее напряженных сечениях. Так как, вследствие значительного утонения и нагартовки материала, обтяжкой можно получить лишь весьма неглубокие детали, то во многих случаях на обтяжку поступают заготовки, предварительно прошед­шие гибку с приближением к форме детали, или же обтяжка производится в не­сколько переходов с термообработкой между ними. Иногда для увеличения коэф­фициента обтяжки применяется нагрев полуфабриката на металлических пуансо­нах с отверстиями для трубчатых электронагревателей.

Для повышения производительности и коэффициента использования металла применяется групповая обтяжка, когда из одной обтягиваемой заготовки полу­чают разрезкой несколько деталей, пли пакетная обтяжка, когда на одном пу­ансоне обтягивается несколько наложенных друг на друга заготовок.

Обтяжка обшивок может выполняться по двум схемам. При простой обтяж­ке (на прессах ОП-2, ОП-3, ОП-5К, ОП-1000) заготовка закрепляется в зажимах, после чего подается пуансон и происходит обтягивание. При обтяжке с предвари­тельным растяжением (на прессах РО-1, РО-3, ОП-5К, СП-60М, ОП-1000, РО-5) заготовка закрепляется в зажимах, предварительно плоско растягивается, а далее подается пуансон (поднятием стола) и осуществляется обтягивание. Методы про­стой обтяжки применяются при формообразовании небольших по размерам обши-

вок. При изготовлении крупногабаритных обшивок при­меняются методы обтяжки с растяжением.

Обшивки двойной кривизны после опера­ции формообразования подаются на операции обработки местных усложнений формы: свер­ление отверстий, изготовление окон, люков, прокатки рифтов, зигов и т. д. Для обшивок двойной кривизны окончательная доводочная операция (калибровка) является обязательной почти во всех случаях. Она в большинстве случаев производится теми же методами, что и основная операция формообразования. Пос­ле этого производится окончательная обрезка кромок по контуру обшивки и их зачистка. После операции контроля на обшивки наносятся защитные покрытия.

Малогабаритные обшивки сложной формы в конструкциях со­временных КА встречаются не очень часто. Процесс их изготовле­ния содержит основные типовые операции изготовления обшивок. Конструктивно они могут иметь очень сложные обводы (например, рис. 19), переменную, иногда разного знака, кривизну. В качестве основной операции формообразования обшивок этой группы в опытном и единичном производстве применяется метод выколотки или ручной посадки на пуансонах; в серийном производстве наибо­лее часто применяется метод штамповки-вытяжки в несколько переходов с последующей доработкой формы. В некоторых случаях для обшивок двойной кривизны находит применение метод формо­образования их взрывной штамповкой, который особенно эффекти­вен для обшивок из высокопрочных сталей и титановых сплавов значительной толщины.

Рассмотренные методы изготовления обшивок различных групп обеспечивают достаточно высокое их качество и высокую произво­дительность труда в различных условиях производства.

Для эффективного применения рассмотренных процессов конст­рукции обшивок должны удовлетворять ряду технологических тре­бований: 1) угол между нормалями, проведенными к двум любым точкам поверхности обшивок, должен быть меньше 180°, иначе фор­мообразование обшивок на копировально-гибочных станках, об­тяжных и растяжно-обтяжных прессах невозможно; 2) обшивки не должны иметь местных выштамповок с резко отличными радиу­сами кривизны. Если же в них имеется необходимость, то их выполняют в виде отдельных деталей, а в обшивках предусматри­вают окна; 3) с точки зрения технологичности конструкций необхо­димо избегать больших обшивок с переменными и, особенно зна­копеременными, радиусами кривизны; 4) следует иметь в виду, что изготовление обшивок двойной кривизны, особенно больших габа­ритов, обходится в 4... 8 раз дороже, чем одинарной кривизны; 5) габариты обшивок должны соответствовать возможности фор­мообразующего оборудования.

Дата добавления: 2015-07-24