УДК 629 7 002(075 3)
Рецензенты, предметная комиссия Воронежского авиационного техникума и д-р техн, наук В. Н. Крысин.
Грошиков А. И., Малафеев В. А. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. М., «Машиностроение», 1976, 440 с.
В учебнике рассмотрены технологические процессы заго-товительно штамповочных работ в самолетостроении, технико-экономические параметры которых увязываются с масштабом производства Описаны современные конструкции оборудования и оснастки Значительное внимание уделено описанию вы-сокоэнергетнческих процессов пластических деформаций и методов изготовления деталей каркаса и обшивки самолета из титана, нержавеющих и жароупорных высокопрочных сталей и неметаллических материалов. Детально изложены плазово-шаблонный н макетно-эталонный методы взаимозаменяемости.
Учебник может быть также полезен инженерно-техническим работникам авиационной промышленности.
Табл. 35. Илл. 314. Библ. 4.
31808 144 Г --------------144-76
038(01)-76
© Издательство «Машиностроение», 1976 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Конструктивные особенности самолетов последних лет, в часики* гп, переход к панельным конструкциям, увеличение размеров и сечений элементов обшивки и каркаса, применение высокопрочных в большинстве своем малотехнологичных материалов, пллстмнсс и композиционных материалов, значительно изменили сущссзиоиаишую ранее технологию и обусловили по-Иклеине новых технологических процессов, оснастки и оборудовании II производство внедряются высокоэнсргстические методы формооПрпюжлппн формовки взрывом бризантных взрывча-1ЫЧ ВГ1ЦПСТН (lillll), порохов и га iob, элекгрогидравлическая формовки, формовки импульсным магнитным полем.
Применение электронных вычислительных машин вносит изменение нс только в построение технологических процессов (iniiipiiMCp. плазовые работы с применением координатографов с iipoi раммпым управлением), но и в процесс разработки тех-ПОЛОП1И (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 ПРОИЗВОДСТВА В ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХАХ САМОЛЕТОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ
1.1.	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.
Прием — одно или несколько движений, имеющих законченное целевое назначение (взять резак, подвести заднюю бабку, зажать изделия в приспособлении).
Движение — простейшая часть приема, доступная замеру (протянуть руку, взять инструмент, нажать кнопку).
Устинов — придание изделию определенного положения относительно инструмента и закрепление его в этом положении.
Позиция — одно из положений, которое может занимать изделие и инструмент относительно друг друга без их освобождения (например, положение детали относительно инструмента при сверлении в кантующемся кондукторе).
Основной задачей при разработке технологического процесса является использование имеющихся средств производства с наибольшим эффектом, иначе говоря, изготовление самолета с минимальными затратами труда и материалов. Эта задача является одной из основных и при проектировании конструкций самолетов. Сумма свойств конструкции, определяющая возможности ее изготовления с минимальными затратами труда и материалов называется технологичностью.
1.2.	ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА
По организационным и технологическим признакам различают четыре типа производства — массовое, серийное, опытное и единичное.
При массовом производстве за рабочим местом закрепляется на длительное время одна операция. Сами же операции максимально раздроблены (дифференцированы). Оборудование и оснастка применяются специальные. Расположено оборудование по производственному потоку. Классификация рабочих и себестоимость изделий низкая. Массовое производство целесообразно при большом объеме и устойчивой программе.
В характерном для самолетостроения серийном производстве за рабочим местом закрепляется несколько чередующихся во времени операций. Сами операции менее раздроблены, чем при массовом производстве. Оборудование и оснастка используются частично универсальные, частично специализированные. Оборудование расположено по групповому признаку (на участках с с устойчивой продукцией, например, крепежными нормалями — по технологическому признаку). Квалификация рабочих и себестоимость производства выше, чем при массовом производстве. Изделия запускаются в производство сериями. Серией называется партия изделий, изготавливаемых по одному чертежу, технологии и техническим условиям.
При единичном производстве за рабочим местом операции не закрепляются и максимально укрупнены. Оборудование и оснастка — универсальные. Расположение оборудования — группо-
ное. 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-непно (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 пепени качество и трудоемкость сборочных работ, а также качество и надежность самолета. Трудоемкость заготовительноштамповочных работ составляет 10—15% от общей трудоемко-i in изготовления цельнометаллического самолета. В заготови-гельно-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 па количестве технологической оснастки и трудоемкости ее изго-ювления. 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 пуансонов 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
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 ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ В САМОЛЕТОСТРОЕНИИ
2.1.	КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ САМОЛЕТОВ
Конструктивными особенностями деталей агрегатов планера являются сложность формы, большие размеры и 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.
Для обеспечения взаимозаменяемости деталей каркаса и обшивки агрегатов планера самолета используют плазово-шаб-лонный и макетно-эталонный методы. Сущность плазово-шаб-лонного 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 изготовляют 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.
2.	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.
3.	Контуры и размеры с плаза на шаблон и с шаблона на шаблон переносят без применения мерительного инструмента путем непосредственного копирования.
4.	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.
5.	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.
6.	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 конструк-111вной увязки обводов. Основными конструктивными элементами металлического плаза являются: панель 1, рама-решетка 2, илазовый 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; 3) 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 впнипрозе или фотоконтактным способом), после чего по сборочным чертежам на него наносятся детали конструкции.
В зависимости от размеров плазы делятся на стационарные о переносные, разборные и неразборные.
Стационарным называется плаз, состоящий из нескольких секций, соединенных 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 дуралюмнповая панель размерами I000X 2000 мм. Панели крепятся к прокладкам шурупами или устанавливаются на ппнфты, 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-
шиной 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, « вязанных 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 во юрой и поверхностью секции не должен превышать 1 мм. Секции рамы-решетки консервируют нанесением двух слоев олифы.
Изготовление плазов состоит из следующих операций:
1)	предварительная отрезка панелей плаза на гильотинных ножницах с припуском до 5 мм на сторону;
2)	фрезерование в размеры плазовой панели;
3)	подготовка рабочей пбверхности плаза: а) выравнивание п обработка, б) нанесение антикоррозионного покрытия в виде анодирования и покрытия эмалью, в) сверление отверстий и разбивка координатной сетки размером 200x200 или 100X100 мм;
4)	.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 контуров;
5)	подсчет величин малок и составление таблиц;
6)	нанесение информации и оформление плаза;
7)	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 пл аз-кондукторе или на разметочном с голе. 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.
Плав-кондуктор и его применение для разметки координатной сетки и сверления отверстий
Плаз-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 но шагу 0,02 мм. К продольным линейкам при помощи фикса-1оров 5 прикрепляются поперечные кондукторные линейки 6, имеющие отверстия также с шагом 50±0,1 мм.
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 ЗОХГСА. Положение координатных и конструктивных осей расчерчиваемого агрегата, координатной сетки, плаз-кондукторных и базовых отверстий на панелях плаза задается специальными монтажны-
Рис. 2.2. Плаз-кондуктор:
1—плита; 2—домкрат; 3—пазы, 4—продольные плаз-коидукторные линейки с отверстиями; 5—фиксатор; 6—поперечные плаз кондукторные линейки; 7—радиально-сверлильный станок
ми схемами (рис. 2.6), составленными пл азово-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. 2.4. Разметочная линейка
Рнс. 2. 5. Набор фиксаторов
Рис. 2. 6. Монтажная схема плаза
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 прокладки, толщина которых меньше толщины кондукторной линейки на толщину панели. Панель плаза укладывается на балинитовые прокладки, положенные на плаз-кондук-торную плиту и фиксируется по четырем угловым плаз-кондукторным отверстиям фиксаторами диаметром 5,3 мм при помощи кондукторных линеек и переходных втулок диаметром 18СХ Х5,3 мм. Далее из кондукторной линейки вынимается фиксатор диаметром 5,3 мм и переходная втулка диаметром 18Сх5,8 мм, а вместо
Рис. 2.8. Усиливающая шайба
нее вставляется новая переходная втулка диаметром 18СХ7,7 мм, после чего в па-
нели плаза засверливается отверстие диаметром 7,7 мм. Это же отверстие через новую переходную втулку диаметром 18X184 развертывается до диаметра 8А и заштыривается фиксатором диаметром 8А (рис. 2.9). Подобным образом обрабатываются
все четыре угловые плаз-кондукторные отверстия и панель заштыривается четырьмя фиксаторами диаметром 8С. При помощи третьей передвигаемой поперечной кондукторной линейки и переходных втулок диаметром 18X7,7 и 18x84 мм сверлят и
развертывают в панели плаза все остальные плаз-кондукторные и базовые отверстия согласно монтажной схеме.
Нанесение координатных, конструктивных осей и линий координатной сетки на плазовую панель, а также разметка внешних габаритов плаза производятся на плаз-кондукторе с помо-тт_ГТ О ОЛПпго____1ЮЛ1С-О ттгтчгчттгл ГТ! гтпп_и_ттt-ioгчг>тттт/->тт о лаилггА»тттсТУ
линеек. Плазовый нож (рис. 2. 10) представляет собой стальную пластину, скошенную с одной стороны и снабженную упором, который обеспечивает правильное положение ножа во время работы. Окончательная разметка внешних габаритов плазовой
панели производится при помощи разметочных линеек, установленных по угловым плаз-кондукторным отверстиям, и ножа.
A-A
(условно повернуто')
Переходная втулка
Фиксаторы
Кондукторная линейка
Панель плаза
Плита плаз- кондуктора Дополнительная кондукторная линеика
Вапинитовая прокладка
Продольная линеика плаз - кондуктора
Рис 2.9 Установка панели на плаз-кондуктор
Рис. 2. ilO. Плазовый нож
Опиловка плазовой панели по линиям внешних габаритов производится перед монтажом панелей плаза с допуском на стыках н пределах 0,2—0,3 мм.
Для нанесения поперечных линий координатной сети на плаз-кондуктор устанавливают две поперечные плаз-кондуктор-нле линейки и балинитовые прокладки. Поперечные плаз-кондукторные линейки заштыриваются в отверстия продольных
Рис. 2 11. Разметка поперечных линий координатной сетки:
I—плаз-кондукторная плита. 2—продольная плаз-кондукторная линейка; S—поперечная плаз-кондукторная линейка; 4—поперечная разметочная лннейка; 5—фиксатор 18С; 6—фиксатор 18Х8С
плаз-кондукторных линеек и из них по угловым плаз-кондук-торным отверстиям 18ДХ8Д устанавливается на штырях плазо-вая панель (рис. 2. 11).
Вертикальные линии координатной сетки наносятся на плазо-ную 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 столе
При отсутствии плаз-кондуктора сверление плаз-кондукторных и базовых отверстий, а также разметку линий координат-
ной сетки можно производить на разметочном столе (рис. 2.13). Разметочный стол представляет собой массивную металлическую разметочную плиту, установленную на четырех металлических
Рис. 2.il2. Разметка продольных линий координатной сетки:
1—пл аз-кондукторная плита; 2—продольная пл аз-кондукторная лннейка; 3— поперечная плаз-кондукториая лннейка; 4~продольная разметочная линейка; 5—-фиксатор 18С; 6—фиксатор J8X8C;
7—фиксатор 18С; 8—фиксатор 18СХ8С
ногах. По краям плиты закрепляются четыре стальные линейки толщиной 20 мм, образующие прямоугольную раму, в которую при разметке сетки и закладываются стандартные панели плаза.
В линейках разметочного стола на координатно-расточном стайке растачиваются отверстия шагом 100±0,2 мм. Зазор между панелью плаза и линейками не должен превышать 0,2 мм. В отверстия линеек запрессовываются шпильки диаметром 10 мм с таким расчетом, чтобы они выступали над поверхностью линейки на 12—15 мм. Сверление пл аз-кондукторных и базовых отверстий и разметка линий координатной сетки производится с помощью
продольных и поперечных кондукторных линеек, а также разметочных линеек, как и на плаз-кондукторе.
Контроль линий координатной сетки
Правильность нанесения линий координатной сетки проверяется повторной выборочной установкой кондукторных линеек и
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. Контрольный и измерительный инструменты, применяемые при плазовой разметке:
а—-микроскоп с окулярной шкалой; б—контрольная лннейка КЛ
(рис. 2. 14,6). 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.
Стыковка плазовых столов и панелей
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-кондук-<оров и фиксаторов диаметром 8С, располагаемых по плаз-кон-дукторным отверстиям плаза (рис. 2. 16).
Предварительная проверка правильности стыковки панелей проверяется по прямолинейности линий координатной сетки. 11осле проверки, не снимая кондукторных линеек и шаблонов-кондукторов, производят сверление и зенкование панелей. Затем их крепят шурупами диаметром 6 мм к раме-решетке.
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
накладываются на рамы-решетки состыкованных плазовых столов и стыкуются при помощи плаз-кондукторных линеек или шаблонов-кондукторов. Между собой стальные листы соединя
СтыкоВочная лента
Стальной лист
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.
2.5.	РАЗБИВКА ПЛАЗОВ
Координатные оси и плоскости при плазовой разбивке
Для 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 строи-юльной горизонтали — горизонтальная продольная плоскость, проходящая через ось самолета; 3) плоскость дистанции — вертикальная поперечная плоскость, перпендикулярная оси самолета и проходящая через крайнюю носовую точку самолета.
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; 6—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) отъемная 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.
Выбор системы прямоугольных координат для агрегатов самолета
Плазовые разбивки теоретического обвода фюзеляжа и гондол двигателя выполняются на трех плазах, представляющих собой три взаимно перпендикулярные плоскости проекций (рис. 2.19): 1) плаз боковой проекции является проекцией теоретических обводов агрегатов на плоскость симметрии самолета; на плаз наносят ось строительной горизонтали (ось двигателя) и ось нулевой дистанции; 2) плаз плановой проекции, представ-
проекциц
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 пло-(кость; в) плоскость нервюр — вертикальная поперечная плоскость.
Рис. 2.20. Основные координатные плоскости крыла с нервюрами, расположенными перпендикулярно плоскости хорд
Плоскость нервюр
Плоскость основного лонжерона Строительная горизонталь крыла
Рис. 2.21. Основные координатные плоскости крыла с нервюрами, расположенными параллельно плоскости симметрии самолета
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.
Ось корневой
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 самолета
Для полной увязки теоретических обводов самолета плазо-вую 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
плазе совмещенных сечений изображается вид на носовую часть, справа вычерчивается хвостовая часть от мидельного сечения,
Рис. 2. 23. Теоретические плазы секции фюзеляжа:
1, 2, 3, 4, S. 6, 7—шпангоуты
а слева — носовая часть. Чтобы плазы совмещенных сечений не были перегружены линиями, рекомендуется выполнять плазы на носовую и хвостовую части отдельно.
Расчет и построение теоретических обводов ' агрегатов двойной кривизны
Теоретические обводы агрегатов самолета двойной кривизны строятся одним из методов: 1) графическим методом батоксов и горизонталей; 2) графическим методом кривых второго порядка; 3) графоаналитическим методом кривых второго порядка.
Графический метод батоксов, горизонтапей и шпангоутов
Графический метод батоксов, горизонталей и шпангоутов основан на приемах построения, применяемых в начертательной геометрии. Построение обводов методом батоксов и горизонталей (рис. 2. 24) заключается в следующем:
1)	выбирается основная система координат;
2)	выбирается система плоскостей батоксов, параллельных плоскости симметрии и расположенных от нее на расстояниях, кратных 50 мм;
3)	выбирается система плоскостей горизонталей, параллельных плоскости строительной горизонтали и расположенных от этой плоскости на расстояниях, кратных 50 мм;
4)	выбирается система плоскостей шпангоутов и промежуточных плоскостей, параллельных плоскости дистанции. Выбор дистанции плоскостей шпангоутов производится по теоретическим чертежам и чертежам стапельной оснастки;
Рис. 2.24. Плоскости батоксов, горизонталей и шпангоутов
5)	производится связка одноименных точек линий теоретического обвода агрегата на всех трех плазах одновременно, при этом плавность теоретических линий проверяется на глаз, то есть визуально;
6)	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. Потому 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-
чеством точек, близко отстоящих друг от друга, и при построении ординат батоксов и горизонталей возможна ошибка, так как
Рис. 2. 25. Плазы фюзеляжа: о—боковая проекция: б—плановая проекция
построение и плавность кривой целиком зависит от квалификации плазовика-разметчика; 2) последовательная визуальная
165432101 234567
Рис. 2. 26. Плаз совмещенных сечений фюзеляжа
увязка сечении и поверхности агрегата также зависит от квалификации исполнителя; 3) каждая кривая строится по приближенным координатам, что не обеспечивает точности построения теоретических кривых.
Метод кривых второго порядка
Математический метод кривых второго порядка применяется для построения обводов агрегатов двойной кривизны. Преимущества данного метода перед графическим методом батоксов и го ризонталей следующие: 1) каж дая кривая задается координатами трех точек и дискриминантом, которые и определяют пять усло
вий, необходимых и достаточных для задания кривой второго порядка, при этом плавность кривой не зависит от квалификации исполнителя; 2) увязка сечений производится на основе математических законов, обусловливающих плавность кривых вто-
I ого порядка; 3) любая кривая обвода строится либо путем специального графического построения, либо по координатам, полученным расчетом; 4) вследствие указанных выше особенностей метод кривых второго порядка позволяет производить увязку обводов на теоретических плазах, выполненных в масштабе 1 :5 или 1 :10 при хорошем качестве работ; 5) значительно снижается трудоемкость проектных и плазовых работ; 6) более рационально используется площадь плазово-шаблонного цеха, так как
существенно уменьшаются площади потребных плазов.
Задание кривой второго порядка. Кривая второго порядка задается на чертеже в системе координат самолета или агрегата координатами трех точек и коэффициентом, характеризующим выпуклость кривой (рис. 2.27). Точка А(Ха Ya) — крайняя левая точка кривой называется начальной точкой и обводится треугольником. Точка В(Хв YB) — точка пересечения касательных к кривой в точке Л и С называется вершиной и обво-
Рис. 2.27. Условия задания кривой второго порядка
дится квадратом. Точка С (Хс Yc) — крайняя правая точка кривой называется конечной точкой и обводится треугольником. Точка Е — точка кривой, лежащая на медиане BD, называется промежуточной точкой и обводится кружком. Коэффициент, характеризующий выпуклость кривой, называется дискриминантом и представляет собой отношение отрезка ED, отсекаемого кривой на медиане BD треугольника АВС, к величине медианы, т. е. f=ED!BD, где f — дискриминант кривой второго порядка.
Величина дискриминанта определяет положение точки Е кривой второго порядка. Для задаваемых кривых, образующих об-
воды агрегатов самолета, применяются только следующие стандартные 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 кривых второго порядка. Кривая теоретического обвода агрегата может заменяться на одну или на несколько сопряженных между собой кривых второго порядка со стандартными дискриминантами. Замена лекальной кривой теоретического обвода производится в следующем порядке (рис. 2.28). Лекальная кривая теоретического обвода q, вычерченная конструктором, заменяется двумя кривыми второго порядка Л1Д1С1 и Л2Д2С2, для определения ко
торых кривую q делят на два участка AiCi и А2С2, а затем в точках Ai, Ci и С2 кривой в первом приближении проводят касательные Л1Вь BiB2 и В2С2. Точки пересечения медиан треугольников и А2В2С2 обозначают через Е} и Е2 и задают их с помощью стандартных значений дискриминантов. Четыре точки Ai, Bi, Ci, Ei, определяющие кривую второго порядка Л1Е1С1, выражают пять геометрических условий (три точки: Ai, Е} и Ci) и две касательные /4^1 и BtCi, необходимые и достаточные для построения кривой второго порядка).
кривыми второго порядка
Точки А2, Bi, С2 и Е2 определяют вторую кривую второго порядка А2Е2В2, причем она сопрягается с кривой А1Е1С1 в точке Ci=A2, в которой эти кривые имеют общую касательную BXB2. 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
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-
Начальная Промежцточ- Линия промежд-точка \ ~\ная точка / точных точен
Нулевой батокс
Вершина
Конечное сечение
Конечная точка
Промежуточное сечение
Линия пплушироты цпу„„ьнв^Плоскость проме--сёчение ^Уточных точек
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 лих поперечных сечений, подбираются графики дискриминан-юв, линии промежуточных точек, радиусные и плоские участки и т. д. Все эти данные являются необходимыми для построения остальных поперечных сечений агрегатов.
Точность плазовых работ
Практикой 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 tO,15 мм, разметка расположения координатных и конструктивных осей ±0,15 мм, разметка расположения базовых и плаз-кондукторных отверстий ±0,15 мм, ширина линии координатной сегки ±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 наноси! ся стандартным шрифтом по ЕСКД.
Хранение плазов
Плаз 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 измерение
Чтобы 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=90°, то есть Л4ОТк=а — 90° (см. рис. 2.30). При закрытой малке а менее 90°, то есть Л4зак=90о—а (см. рис. 2.31). Закрытые малки более сложны в производстве, так как один из углов гиба 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 теоретическо-
о сечения в заданной точке и перпендикуляром, проведенным юрез эту точку, лежащим в плоскости нормальной к плоскости 1 еоретического сечения (рис. 2. 32).
Замер малок в сечениях, не совпадающих с нулевым батоном и полуширотой, требует дополнительных построений
Рис. 2.33. Замер малки в сечении, не совпадающем с нулевым .батоксом и полуширотой
(рис. 2.33). Например, если возникает необходимость замера малок в точке А плаза, совмещенных сечений, поступают так: в точке А проводят касательную к линии и по этой касательной or точки А откладывают расстояние между шпангоутами. Затем <имеченную точку С соединяют с точкой, аналогичной точке А (1. е. с точкой В), на соседнем шпангоуте. Угол, полученный
Рис. 2 34. Диаграмма малок
Рис 2. 35 Использование диаграммы для замера малок
между касательной и линией, и будет углом малки. Для удоб-ста замера малок строят диаграмму малок на прозрачном ма-юрпале (рис. 2.34). Для изготовления диаграммы необходимо провести вертикальную линию и произвольно отметить точку О. Or этой точки откладывают расстояния между теоретическими
сечениями (50, 100, 150, 200,. -., 500) Затем из точки, соответствующей наибольшему расстоянию между теоретическими сечениями, проводят дугу и перпендикуляр. Дугу делят на градусы и через отмеченные точки проводят лучи до пересечения с верхней горизонтальной линией.
Рис 2 36. Веерный малкомер
Диаграмму, вычерченную па 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.
Рис 2. 37. Применение веерного м алкомера
Для замера малки вся диаграмма не нужна, а нужна только одна 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. ШАБЛОНЫ
Классификация, окраска, назначение
Шаблоном 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 чля использования шаблона в производстве, а также технологические отверстия. Эти отверстия служат переходной базой от конструкторской к производственной. Типовая номенклатура включает три основные группы шаблонов, классифицирующих-< я по их назначению:
I.	Основные шаблоны, предназначенные для конструктивной увязки плоских узлов самолета, для технологической увязки и
Рис. 2 39. Отпечаток контрольный (ОК)
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
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
чения ШК выполняют в одном экземпляре (эталонный) или в двух (рабочий и эталонный). По шаблонам контура производится изготовление и увязка шаблонов ШВК и ШРД (для плоских деталей), шаблонов ШОК (для профильных деталей), а также для изготовления оснастки (контрольных плазов, штампов, копиров и др.).
Рис 2.41. Шаблон развертки детали (ШРД)
2.	Шаблон развертки детали (ШРД) (рис. 2.41) применяется при разметке заготовок деталей несложной формы, при изго-ювлении матриц и пуансонов вырубных штампов и при изготовлении шаблонов для фрезерования и сверления в них технологических отверстий.
3.	Шаблон заготовки (ШЗ) изготовляется по заготовке, полученной опытным путем (рис. 2.42). Применяется при изготовлении заготовок деталей сложной формы, например, обшивок двойной кривизны, когда геометрически правильная развертка	_____________
непригодна.	у
По шаблону заготовки (ШЗ)	/
производится разметка загото- ( вок. изготовление	пуансонов	и V	\
матриц вырубных	штампов,	а X.	\
(акже изготовление шаблонов	-----------——
для фрезерования заготовок. Шаблон заготовки применяют Рис 2 42. Шаблон заготовки 1акже в случае, когда раскрой	<шз)
листа выполняют не на деталь, а на карту.
4.	Шаблон внутреннего контура детали (ШВК) (рис. 2.43). Применяется при изготовлении формблоков, оправок и рабочих формообразующих полостей штампов, гравюр матриц и т. д. Характерными деталями, изготовляемыми по ШВК, являются
нервюры и шпангоуты. Шаблон ШВК изготовляется по шаблонам ШКК или ОК, ШК и чертежам узла или детали.
5.	Шаблоны фрезерования (ШФ) служат копиром при изго товлении плоских заготовок и деталей фрезерованием.
6.	Шаблон контура сечения (ШКС) — плоский шаблон, рабочая кромка которого является сечением детали (рис. 2.44).
Рис. 2.43 Шаблон внутреннего контура (ШВК)
Рис. 2 44. Шаблон контура сечения (ШКС)
ШКС изготовляют по плазу, шаблонам ШКК, ОК, ШК, чертежам узла или детали и по техническим условиям изготовления шаблона. Предназначаются ШКС для изготовления рабочих поверхностей, матриц и пуансонов вытяжных и формовочных штампов, болванок, доводки макетов поверхностей и контроля деталей. ШКС изготовляют как по наружному, так и по внутреннему контурам детали и обозначаются они соответственно ШКСП и шксв.
7.	Шаблоны гибки (ШГ) служат для изготовления и контроля деталей, формообразуемых гибкой. Вместо плоского шаблона ШГ, рабочий контур которого задает кривизну детали, иногда применяют соответственно согнутый стальной пру-ток или эталонную деталь.
8.	Шаблон монтажно-фиксирующий (ШМФ) (рис. 2. 45) служит для монтажа стапельной оснастки. Изготовляется по чертежам технологического отдела на основе теоретического плаза или ШКК в одном экземпляре. ШМФ называют стапельным шаблоном.
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 фре-«ерования при изготовлении заготовок деталей на копировальнофрезерном станке КФС1М.
10.	Шаблон отрезки и кондуктор для сверления (ШОК) (рис. 2.47), предназначенный для разметки под обрезку контуров деталей двойной кривизны после их формообразования, а также для сверления отверстий в деталях, как по кондуктору.
Рис. 2 46. Шаблон группового раскроя (ШГР)
11.	Каркас из шаблонов представляет собой объемный шаб-кий каркас (рис. 2. 48). Каркас изготовляют на основании чертежей узлов или детали, комплекта шаблонов контура сечения и < иециальных чертежей технологического отдела.
12.	Шаблоны приспособлений (ШП), предназначенные для и и отовления деталей приспособлений.
13. Шаблоны разные (ШР), дополнительные шаблоны, которые создаются в зависимости от специфики конструктивных и технологических особенностей самолета и его производства.
Номенклатура шаблонов устанавливается и утверждается главным технологом завода.
Рис. 2 48. Каркас из шаблонов КРС
Рис. 2. 47. Шаблон отрезки и кондуктор для сверления (ШОК)
Комплектность шаблонов
В самолетостроительном производстве шаблоны изготовляют коплектами 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 (например, на стапель).
Технологический процесс изготовления шаблонов
Получение 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 мм. 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
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 < припуском 10—15 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 1еоретическому плазу; 3) по конструктивному плазу; 4) по шаблонам ШКК, ОК, ШК; 5) по фотоотпечатку; 6) по чертежу де-1али или узла; 7) по эталонной детали; 8) по эталону поверхности, болванке гипсомодели и т. п.
Перенос контура производится на заготовку следующими ме-юдами: 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, радиу-< ографов и т. п.); 5) по плазу.
Наиболее прогрессивными и перспективными методами яв-ияются фотоконтактный метод и метод плоской печати. Фото-контактный метод разметки — это процесс печатания контура шаблона на заготовку. Так как контур шаблона воспроизводит-।я с плазовой панели, которая выполняется на непрозрачном материале (дуралюмине или фанере) и на прозрачном материале (винипрозе), применяют два способа фотоконтактного метола- негативный и позитивный. В первом случае необходимо со-щавать плаз-дублер на винипрозе. В настоящее время фотокон-нактный метод применяют и для дублирования конструктивных плазов.
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 н маркировочных знаков. Очистку производят на специальных станках. Кроме того, очищать можно струей воды с песком. Качество очистки проверяется на смачиваемость поверхности, uik как несмачиваемые участки имеют жировой слой.
2.	Нанесение светочувствительной эмульсии на поверхность шаблона или плаза-дублера производится при помощи центри-фу! и или поливочного приспособления.
Центрифуга представляет собой резервуар, в котором име-<чся вращающаяся каретка, на которой закрепляется заготовка шаблона. При вращении каретки светочувствительная эмульсия наносится на центральную часть заготовки и под действием цен I робежных сил растекается, покрывая заготовку тонким рав
номерным слоем. Работа -поливочного приспособления проста и понятна из рисунка 2. 49.
3.	Просушку эмульсии после ее нанесения производят в сушильной камере, которая оборудована электронагревателями или калориферами. Просушка ведется в течение 10 мин при /=40—50° С. Чрезмерное повышение температуры недопустимо во избежание задубливания эмульсии.
4.	Фотокопирование выполняется на специальной копировальной установке — раме (рис. 2. 50). Заготовка шаблона укладывается на стол копироватьной рамы эмульсией вверх. На за-
Рнс. 2.49. Поливочное приспособление:
1—стол; 2—угольник, 3—резиновая прокладка; 4—заготовка шаблона; 5— эмульсия; 6—сливной желоб
готовку шаблона укладывается конструктивный плаз матовой стороной вниз, на которой тушью вычерчены оси, линии, контур.
Рис. 2.50. Копировальная рама:
1—заготовка шаблона; 2—конструктнвн плаз; 3—источник света; 4—вакуумный ст 5—целлофан; 6—крышка копировальной ра
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 30 В каждая. Время экспонирования зависит от чувствительноеiи эмульсий (обычно на 3—4 мин).
5.	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.
6.	Просушку заготовки шаблона (после промывки) в сушильной камере при £=50°—60° С.
7.	Контроль фотоотпечатка на заготовке шаблона заключается в тщательном осмотре фотокопии и замерах полученных обводов. Точность обводов проверяется наложением плаза, с кото
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-кондук-гора 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
Заготовка
Контур шаблона
Рис. 2. 51. Разметка шаблона по табличным данным
таблицы—откладывают. соответствующие котрди» । аты, определяющие точки линии обвода. По нанесенным ।очкам с помощью плазовой рейки и ножа (чертилки) вычерчивают линию контура. Заготовка шаблона на столе плаз-кондук-юра фиксируется штифтами по базовым отверстиям. Координатные оси и координаты точек наносятся на заготовку с помощью разметочных линеек. Затем заготовка снимается с плаз-кондук-iopa и на обычном столе по точкам проводятся теоретические линии.
Разметка на плаз-кондукторе весьма трудоемкий процесс, [ребующий высокой квалификации разметчика. Механизация процесса разметки контура шаблонов осуществляется с помощью специальной разметочной оснастки, и в первую очередь, координатографов. Координатографы используются также и для разметки осей и контура на теоретических плазах.
Разметка с помощью координатографа. Аналитические способы задания поверхностей агрегатов открывают новые возможност в вычерчивании плазовых кривых по определенным матема-шческим зависимостям, что, в свою очередь, позволяет применять программное управление при разметке плазов и шаблонов. Координатограф (рис. 2.52) имеет две подвижные каретки, обеспечивающие два взаимно перпендикулярных движения. С помощью этих кареток на плазах и шаблонах можно откладывать значения абсцисс и ординат в декартовой системе координат. Установка координатографа на плаз-кондуктор позволяет
размечать координаты на заготовках шаблонов от базовых от верстий, имеющихся на плаз-кондукторе, а также заменять па нели плаза при вычерчивании кривых, длина которых превышает габариты панели
Принцип работы координатографа заключается в том, что значения абсцисс и ординат откладываются на отсечном устрой стве пульта управления, которое по данным значений X и Y дае-” 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) целесообраз ней пользоваться не декартовой, а полярной системой координат. В этом случае для разбивки сечений на плазе необходимо иметь специальный циркуль, схема которого представлена на
рис 2 54 Циркуль осуществляет построение некруглых сечений На основании 1, зафиксированном по оси плаза, закрепляйся 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
в двух взаимно перпендикулярных осях
лентопротягивающий механизм 7, синхронно протягивает ленту, п 1 которой запрограммированы значения радиусов-векторов, через считывающее устройство 8, которое передает три значения радиусов-векторов в реле запоминающего устройства 9. Эти шачения 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 п । 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 по-|учает дополнительный импульс для установки каретки в требуемое положение Точность этой системы обеспечивается не менее 0,1 мм
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 54 Схема циркуля для некруглых сечений
/—основание 2—поворотная труба 3—каретка, 4—ролико тросовый меха низм, 5—двигатель следящей системы, 6—опорный ролик 7—лентопротя гивающий механизм, 8—считывающее устройство, 9—запоминающее уст ройство. 10—параболический мост 11—усилитель, 12—линейка Ферранти, 13—фотоэлектрическая система, 14—триггер
лельными сечениями нервюр. Геометрические свойства поверх ности агрегата с прямолинейной образующей позволяют задат поверхность одним сечением (например, корневым) и углами направления этой образующей, по которым можно построит1 любое сечение по размаху крыла (рис. 2. 55).
Координаты любого сечения в этом случае выражаются уравнением
Xz=XK±Z.tgP; Kz = rK-Z-J|.	(2.1'
Обозначив
tgp=m; tgy —п, cos р
получим Xz—XK + mZ и Yz — KIC — nZ.	(2.2
Так как для любой образующей поверхности значения Хк и Ук, 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).
Рнс 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 (Хк, Ук, тип) программой передвигается с помощью ленгопро-тягивающего механизма 1 от двигателя 4. В дешифраторе 16 по первому и второму каналам отрабатываются величины для подсчета значения Xz, а по третьему и четвертому — для подсчета значения УZ- Так как отработка величин Xz и Уz производится аналогичными устройствами, в дальнейшем рассматривается отработка только величины У2= Ук — 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 У по трем смежным точкам профиля с выходного устройства 11 поступает в реле запоминающих устройств 13. От запоминающих устройств при поступлении но-ной информации сигналы передаются в интерполятор 12 типа параболического моста или иного аналогичного устройства, устанавливающего напряжение через усилитель 14 в двигателе еле-
lit 17
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 устанавливается на штан-генчертилке.
Таблица 2.1
Формулы расчета поправок на координаты контура шаблона ШКК при построении по нему контуров других шаблонов
Поправка, мм
Тип шаблона
при открытой малке
при закрытой малке
ШВК
+ Mg
90° — М°
90° + М°
+ «2 tg
ШК
ШРД
+ДКШрд = (А — т) —
Здесь ДУ—поправка на координаты контура ШКК прн построении других шаблонов, мм; М — малка, град; б2 — толщина материала полки каркасной детали, мм; 61 — толщина обшнвкн, мм; Ь — ширина борта детали, мм; т — поправка на увеличение контура ШРД относительно ШК.
При открытой малке, когда угол гиба р=90°— М и при закрытой малке, когда 0=9О°+М, поправку т можно представить в виде суммы	где mj=r(2tgp/2— 0,0175 Р),
722=62(2 tg р/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
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 ШКК штангенчертнлкой
2)	устанавливают иглу копира в прорезанный на плазе обвод шпангоута;
3)	эквидистантно линии обвода укладывают гибкую плазо-вую рейку, прижимая ее вплотную к колесикам копира (рис. 2. 60, а);
Рис 2 58 Пантограф для перенесения обводов с плаза на заготовку шаблона
Рнс 2 59 Копир для перенесения обводов с плаза на заготовку шаблона
4)	снимают копир и укладывают на плаз заготовку шаблона добиваясь совмещения конструктивных баз плаза и шаблона;
5)	положение шаблона фиксируют наложением на него груза;
6)	устанавливают копир и, прокатывая его по рейке, прочерчивают на заготовке шаблона линию обвода шпангоута (см рис. 2. 60, б). .
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 отвода, б—перенос контура на шаблон 1—пла-зовая рейка; 2—крица; 3—копир, 4—кривая обвода на плазе, 5—заготовка шаблона, С- 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:
1—плазовая рейка; 2—крицы; 3—когир, 4— обвод шпангоута на плазе; 5—контур заготовки шаблона, 6—игла копира; 7— колесики копира
Рис. 2 62. Контурно-выпиловочный станок
сечных ножницах, а при небольших' размерах контура отверстия высверливаются на сверлильном станке. Чистовая обработка шаблонов по контуру производится или вручную
путем опиловки каждого шаблона, или фрезерованием пакета шаблонов на станке КФС-ЗА. При ручном опиливании шаблона
припуск после вырезки опиливается по контурной линии драче
вым напильником. Окончательное опиливание производится личным напильником.
В процессе опиливания шаблон сверяют с плазом и добиваются совпадения линий контура шаблона с плазовой кривой. Рабочие движения при опиловке шаблонов должны быть направлены от лицевой стороны шаблона, чтобы заусенцы образовывались на противоположной стороне. Категорически запрещается опиливание шаблона-дублера по контуру готового шаблона в совмещенном состоянии. При обработке по контуру пакета шаб
Рис 2.63. Схема обработки шаблона на стайке КФС-ЗА:
1—шаблон копир; 2—ролик; 3—фрезерная головка, 4—заготовка шаблона
Рнс. 2 64. Схема обработки шаблона на станке КФС-ЗЧ:
1—стол станка; 2—луч фотокопи-Ровального 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~*
(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.
Для обработки заготовки шаблона непосредственно по выкопировке с плаза или по чертежу, минуя все промежуточные и ручные операции, используется станок КФС-ЗЧ (рис. 2.64). На столе 1 станка КФС-ЗЧ размещается чертеж изготовляемого шаблона, по контуру которого движется луч 2 фотокопировального прибора. Движение луча 2 передается электрической цепью 3 фрезерной головке 4, которая копирует линию контура чертежа, обрабатывая по нему заготовку 5. Точность воспроизведения контура шаблона относительно контура на чертеже ±0,1 мм. По конструкции станок КФС-ЗЧ сходен со станком КФС-ЗА и имеет одинаковые с ним габаритные размеры.
Технологические отверстия в шаблонах
Отверстия служат переходной базой от конструкторской к производственной базе. Они используются в процессе изготовления деталей, изготовления сборочной и заготовительной оснастки, а также при сборке узлов и агрегатов. Кроме технологических отверстий, в шаблонах сверлят или просекают вспомогательные отверстия для подвески шаблонов при хранении. В шаблонах ШОК дополнительно вырезают проверочные окна (ПО), которые служат для проверки правильности установки шаблона относительно детали. Размеры ПО и их расположение задаются в зависимости от формы детали технологом плазово-шаблонного цеха.
Базовые отверстия (БО) предназначаются для установки шаблонов на теоретических плазах совмещенных сечений агрегатов при переносе координатных и конструктивных осей и контура, при обработке шаблонов, а также для технологической увязки шаблонов между собой и их контроле. БО не должны совпадать с другими отверстиями на шаблонах, БО располагают на основных координатных осях на большом расстоянии друг от друга, кратном 50 мм. Сверлят базовые отверстия до окончательной обработки контура шаблонов и около отверстия наносят информацию «БО». Базовые отверстия сверлят в шаблонах ШКК и ШМФ.
Установочные отверстия (УО) предназначаются для фиксации деталей в сборочных приспособлениях. УО сверлят в шаблонах ШКК, ШК, ШМФ и ШРД и около них наносят информацию «УО». При выборе количества и расположения установочных отверстий руководствуются чертежами и ШКК- Для деталей, не связанных с обводами агрегата, допускается совмещение УО со шпилечными отверстиями.
Монтажные отверстия (МО) предназначаются для установки монтажно-фиксирующих шаблонов ШМФ при монтаже оснастки. Сверлят их в шаблонах ШМФ, ШКК и ОК и около них наносят информацию «МО». Расположение и количество монтажных о шерстин определяется чертежами технологического отдела с
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:
1)	шпилечные отверстия не должны совпадать с заклепочными или болтовыми отверстиями и осью симметрии шаблона;
2)	шпилечные отверстия должны максимально приближаться к краям детали, причем минимально допустимое расстояние от ШО до края детали должно быть не менее 8 мм;
3)	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.
Диаметры, мм
Заклщток	Шпилек штампа или формблока	Отверстий 9 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 пл аз-кондукторе, на разметочном столе, на координатно-расточном станке, на сверлильном станке с оптическим центроискателем, а также на вертикально-сверлильном станке или пневмодрелью по предварительной кернов-ке. 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):
1.	Заготовка шаблона крепится прихватами на плаз-кондук-торной плите.
2.	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.
3.	Через вторую поперечную плаз-кондукторную линейку в готовке шаблона, аналогично операции 2, сверлится второе отверстие диаметром 7,7 мм.
4.	Оба отверстия диаметром 7,7 мм развертываются развертками до диаметра 8Д.
5.	Проверяются отверстия диаметром 8Л посредством плаз-копдукторной поперечной линейки с переходными втулками внутреннего диаметра 8А и фиксаторов 0 80, вставляемых в отвергши заготовки шаблона через втулки линейки.
Сверление отверстий на сверлильном станке с оптическим центроискателем представлено на рис. 2. 66. Сверление в данном
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 шаблонах 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 сверлить отверстия ШО диаметром
			2,5 мм, не совмещая их с отверстиями 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. (1. Отверстия, оси которых являются наклонными к плоскости шаблона, в шаблонах не сверлятся.
2. Для анкерных гаек различных типов на шаблоны наносятся только центровые отверстия гаек.
3. Отверстия для крепления приборов, фланцев бензобаков и пр. необходимо сверлить только по мастерплитам.
случае производится в следующей технологической последовательности:
1.	Шаблон для сверления отверстий помещается на горизонтальный стол станка между оптическим центроискателем и сверлильной головкой, после чего производится его установка.
2.	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
ным увеличением, что позволяет устанавливать шаблоны с точностью ±0,05 мм.
3.	Объектив центроискателя наводится на.фокус вращения кольца на тубусе, а перемещается шаблон под объективом микроскопа вручную.
Рис. 2.65. Сверление отверстий на плаз-кондукторе
4.	После установки шаблон закрепляется вертикальными пневмоприжимами, действующими от ножной педали. Небольшие шаблоны закрепляются на столе ручным эксцентриковым
прижимом.
5.	Сверление отверстий в шаблоне с оптическим центроискателем производится со стороны шаблона, не имеющей разметки.
Нанесение информации и маркировки
Информацией называется комплекс условных обозначений, наносимых на шаблоны, дополняющих геометрическую и техно-югическую характеристики как самого шаблона, так и соответст-штощего ему узла или детали. Информация делится на два вида.
1. Общая информация или маркировка, указывающая общие характеристики шаблона: шифр и шелия; условное обозначение шаблона; номер чертежа агрегата
Рис. 2.66. Сверление отверстий иа станке с оптическим центроискателем
, узла, детали, материала, из'
которого изготавливается деталь; дистанции; срок действия шаблона; предприятие, номер цеха; табельный номер рабочего, изго-
товившего шаблон; дата изготовления шаблона, клеймо конт-(иептеж
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.
Для определения лицевой стороны ШКК пользуются схемой, ппипрприной ия пир 2 67 Ппимрпы ггплиныу обпамяирмий ия
в инструкции «Изготовление и применение шаблонов».
Контроль шаблонов
Все 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
Контршаблон Панель из плексигласа.
Шаблон
Рис
стола
Источники освещения
2 69 Специальный стол с подсветом
натных и конструктивных осей; б) точности обработки по контуру; в) точности разметки и сверления отверстий; г) соответствия шаблонов самолетным чертежам, чертежам технологического отдела и техническим условиям на их изготовление; д) правильности взаимной увязки; е) правильности нанесения информации.
Точность нанесения на шаблон осей проверяется по плазу, а отклонение осей на плазе и шаблоне проверяется микроскопом с окулярной шкалой. Проверка шаблона по теоретическому плазу представлена на рис. 2.68. Точность обработки шаблона по контуру проверяется микроскопом с окулярной шкалой, щупом, индикаторным приспособлением, линейкой. Проверка микроскопом производится по плазу, щуп используется при проверке по
контршаблонам на специальном столе с подсветом (рис. 2.69). Проверка индикаторным приспособлением используется при проверке шаблона ШК по контуру шаблона ШКК и аналогично ШМФ и ШК по ШКК; ШВК по ШК или ШКК (рис. 2.70). Точность разметки и сверления базовых и монтажных отверстий определяется на плаз-кондукторе посредством кондукторных лине
ек Правильность нанесения информации на шаблоны проверяется по плазам, чертежам и таблицам условных обозначений.
Рис 2 70 Проверка шаблона индикаторным при способлеиием
Допуски на изготовление шаблонов зависят от скорости самолета и назначения детали и приводятся в ведомственной нормали.
Окраска шаблонов
Шаблоны 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 Обво ды 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, спепиа-тезирующимися на производстве отдельных агрегатов самолета.
Типовая номенклатура эталонной оснастки
Типовая номенклатура эталонной оснастки включает эталоны поверхности, контрэталоны, монтажные эталоны, эталоны узлов и эталоны деталей.
Эталон поверхности. Приспособление-инструмент — пространственный носитель размерор и формы секции, отсека узла, па-
Рис 2 71 Эталон поверхности фюзеляжа
нели 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 до стигаются обработкой вручную по шаблонам ШКК или ШК,
собранным на трубчатом каркасе при соблюдении расстояний по чертежу между шпангоутами или нервюрами, а также обработкой на специальных копировально-токарных станках. При из-
Рис 2.72 Эталон поверхности крыла
готовлении эталона поверхности с помощью шаблонов ШКК или ШК пространство между шаблонами заполняется легко обрабатываемыми материалами в виде древесины, гипса, пластмасс, древесно-клеевой массы, карбинольного цемента и т. д., которые при обработке пакета снимаются так, чтобы были видны торцы шаблонов. После обработки плавность обводов между каркасом шабло
нов проверяется продольными шаблонами ШКС, изготовленны-
ми 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 /, 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
Рис 2 73 Универсальный стенд для изготовления эталонов поверхности /—колонны; 2—верхние балки 3—нижние балки 4—стол, 5 и 6—опоры. 7—заготовка эталона, -поперечные балки $>—координатные линейки; 10—фитинги, 11— рубильники, /2—контршаблон, 13— штыри
лоннах /, поперечных балках 8, продольных балках 2 и 3 устанавливаются координатные линейки 9. В координатных линейках имеются отверстия с шагом 100+0,01 или 200+0.1 мм. Балка 2 может устанавливаться в положении, необходимом по высоте, на колонне 1 и фиксироваться на ней штырями, вставляемыми в отверстия балки и координатных линеек. Балки 3 устанавливаются и фиксируются на балках 8 в положении, требующемся по раз-
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 <а готовка 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 фиксируется на рубильнике 11 штырями 13. Затем столярными инструментами обрабатывается поверхность между шаблонами, а ее соответствие обводам агрегата контролируется продольными шаблонами ШКС, для установки которых в стенде предусматриваются точки крепления.
Универсальный стенд позволяет обрабатывать эталоны поверхности различных размеров при незначительной переналадке стенда и изготовления рубильников и шаблонов на данную поверхность. Недостатком изготов-
Рис. 2 74. Схема токарио-копиро-вальиого станка ТКБ-1 для изготовления эталонов поверхности:
1—заготовка эталона; 2—копир, 3—головка суппорта; 4—объемный копир; 5—специальный датчик гидросистемы станка
.пения эталонов поверхности с помощью шаблонов и контршаблонов является большая трудоемкость и вг.сокая квалификация исполнителя.
Обработка эталонов поверхности на специальных копировальных станках — наиболее производительный способ обработки. Для обработки эталонов поверхностей фюзеляжа, мото-I ондол, подвесных баков применяют токарно-копировальный станок ТКБ-1 (рис. 2.74). Если обрабатывается эталон круглого ючения, 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, /1'1я 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 1. 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.
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 кри-враны_Лпмс_2 751 Эталон плпрпунлпи^-КйЫ-пьедогр i aruejaTJLL или крыльевая панель ус-4	танавливается в неподвиж-
Ряс. 2.75 Схема копировально-фрезерного станка КФК-1:
1—станина, 2—копиры,	3—обрабатываемый
эталон крыла, 4—траверса, 5—каретка, 6—цилиндрическая фреза; 7—привод фрезы
ном положении на столс станины 1 станка. По сменным копирам 2, отвечающим обводам, перемещает ся траверса 4, на которой установлена каретка 5, на последней, на специальном кронштейне, крепится цилиндрическая фреза 6 и ее привод 7. При обработке заготовки эталона или панели фреза снимает материал с обрабатываемой поверхности полосами, рав
ными ее ширине.
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, э перонов, щитков, линии стыков обшивки и другие вспомогатель-
ные 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
ШКС, может служить для изготовления эталона поверхности ча-(ти 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 точ-jca^j Jатем устанавливаются пуАильники облопы пабпией пп- 
Рис. 2 76. Коитрэталон крыла
верхности, 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 или металлических листов. Монтажный эталон изготовляют по контрэталону агрегата. После получения обводов на рубильниках в контрэталон устанавливается каркас монтажного эталона.
При изготовлении обводов из металлических листов листы подгоняются по обводам рубильников контрэталона ручной опиловкой. После изготовления обводов на монтажный эталон уста
Рис. 2.78. Монтажный эталон крыла
навливают стыковые узлы, увязывая их положение с обводами. Монтажный эталон обрабатывается только по поверхности лекал,т.е. в местах расположения нервюр, шпангоутов и стрингеров.
Для расширения фронта работ при изготовлении технологической оснастки и повышения точности ее обработки монтажные эталоны делаются сборными. При членении мон-выделяются эталоны на отдельные сборочные
единицы, образующие аэродинамические обводы агрегата. Соответственно находят применение монтажные эталоны узлов, панелей и деталей. Например, монтажный эталон хвостовой части фюзеляжа истребителя состоит из трех секций, семи панелей ч двадцати пяти узлов, на которые изготовляют отдельные эталоны.
Рис. 2. 77 Схема изготовления обвода рубильника по эталону поверхности:
А—эталон поверхности: 2—деревянная опалубка;	3—отвер-
стие для подвески рубильника; 4—цемент; 5—рубильник;
6—целлофановая лента или слой вазелина
тажных эталонов
2.8.	ВЗАИМНАЯ УВЯЗКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
Сущность и выбор метода увязки
Изготовление деталей самолета и сборка из них узлов, панелей, секций и агрегатов вызывает необходимость согласования между собой формы и размеров заготовительной, сборочной и контрольной оснастки. Увязка эта достигается переносом формы и размеров деталей с помощью их жестких носителей. Метод увязки зависит, в основном, от типа самолета. Для самолетов легкого типа наиболее рациональным является эталонно-шаблонный метод увязки, чему способствуют небольшие габариты
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.
Рис. 2.79. Принципиальная схема эталонно-шаблонного способа увязки технологической оснастки при изготовлении и сборке агрегатов самолета
Для самолетов среднего и тяжелого типа применяется увязка технологической оснастки с помощью плаз-кондуктора и инструментального стенда. При этом методе исходными элемен-|ами являются шаблоны ШКК и чертежи приспособлений, дающие координаты центров отверстий подвески рубильников относительно базовых осей самолета и агрегата. Принципиальная схема увязки технологической оснастки с помощью плаз-кондуктора и инструментального стенда представлена на рис. 2. 81.
Перспективные вопросы совершенствования взаимозаменяемости в самолетостроении отражены в гл. 1 при описании под-Iотовки производства.
Метод координатно-аналитической увязки поверхностей агрегатов самолета двойной кривизны
Перспективным методом автоматизации подготовки производства является комплексная увязка обводов, элементов кон-ирукций и технологических баз агрегата на основе использования электронно-вычислительной техники и современных координатных измерительных систем. Цифровая информация о
размерах, форме, конструкции изделия переносится с чертеж» непосредственно на обрабатываемые детали, а информация о взаимном расположении отдельных плоских сечений агрегатов & пространстве — на сборочную оснастку в виде системы коорди-натно-фиксирующих отверстий (КФО).
Рис. 2. 80. Принципиальная схема эталонно-шаблонного способа для крыла
1—плаз совмещенных сечений; 2—шаблоны контуров; 3—эталон поверхности: 4— «оитрэталон; 5—монтажный эталон; 6 и 7—слепки для изготовления пуансонов; 3— эриспособления для контроля деталей; 9—эталоны узлов; 10—рубильники для стапелей; 11—пуансоны для обшивочных деталей; 12—пуансоны для гибки профилей каркаса; 13—формблоки; И—калибровочные штампы; 15—приспособления для сборки узлов; 16—стапель для сборки крыла; 17—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
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-
______-ж. Логлейобптельносгпь изготовления и сворки технологической исностки Испопьзовоние чертежей и шаблона при устй-
-----* лобке втулок в рубильниках и вилок но волках
р-	Заготовительная осностко
|||[|||i[[[|| Сборочная осностко
Рис. 2.81. Принципиальная схема увязки технологической оснастки с помощью плаз-коидуктора и инструментального стенда
। ерхности двойной кривизны агрегатов заменяются более про-< । ыми 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.
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 при 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
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 изго-ювления 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 < оставляющие собирают на базе специальных отверстий, выполняемых в базовых элементах приспособления и в деталях каркаса изделия, в стандартной координатной сетке плаз-кондук-тора (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
устанавливают в зависимости от величины допуска на нагру женный 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 подсборок 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 ра-ботьг 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.
Изттлкденпр шллнтаж Дшксаттюв. КФО_ия_рмлрл>х ор»-ществляется 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 значительно расширяют фронт работ при монтаже оснастки и обеспечивают высокую точность измерений по трем координатным осям.
Для воспроизведения больших размеров в вертикальной плоскости используются прецизионные оптические визиры. Для настройки универсально-переналаживаемых приспособлений в процессе сборки по КФО применяют шаговые линейки, фитинги, угольники и другие инструментальные средства координации размеров. Для контроля положения системы фиксаторов КФО в стапелях служит оптико-механическая переносная система координат.
Перспективным направлением совершенствования процессов монтажа стапельной оснастки является внедрение лазерной техники, обеспечивающей возможность центрирования и непосредственного измерения длин с высокой точностью.
На рис. 2. 82 показана схема взаимозаменяемости элементов конструкции крыла самолета, отражающая перенос размеров с чертежа, являющегося первоисточником информации, на готовый агрегат самолета при применении системы МКАУ.
Система МКАУ позволяет на 50% сократить цикл подготовки производства и существенно сократить трудоемкость изделия.
2.9.	МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ ОБВОДОВ ФЮЗЕЛЯЖА
Существующие методы математического задания базируются на дискретно-точечном задании поверхностей, что затрудняет разработку единого алгоритма поверхности и ведет к большим потерям рабочего времени при программировании расчета на ЭЦВМ.
Перспективным методом математического задания поверхности является математическое выражение, единое для всех поперечных сечений фюзеляжа:
/пшат. На рис. 2.83 показано семейство кривых, описываемых уравнением 2. 3 при различных показателях степени т и п.
При m=oo; n=oo 1—прямые, образующие прямоугольник с<> сторонами Y~B, Z—A и Z=A при Y—B; при \<2m<Z<x>-, ) <п<оо, 2 — гладкая кривая с касательными Y=B и Z=0 и /.—А при У=0;
при т=1; п=1 3 — уравнение прямой линии в отрезках;
при 0<т<1; 0<и<1; 4 — гладкая кривая с касательными У =0 при Z=A и 2=0 при У=В;
при т=0; п=0; 5—прямые линии Y—B при Z—0 и Z—A при У=0;
при ш=2 п=2 6 — частный случай уравнения эллипса с полуосями А и В.
Используя уравнение (2. 3), можно получить математическое падание поперечных сечений фюзеляжа сколь угодно сложной
тнашэпэ амцшянпдйоом амнси/вэйэдпнд
Рис. 2.82. Схема взаимозаменяемости крыла на основе системы МКАУ
формы. При задании поверхности фюзеляжа в целом 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 второго порядка A(X)=alX2-\-b1X-\-ci, В(Х)—а2Х2-[-Ь2Х-{-£2.
XY
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 коорди-i нат YOZ имеют вид:
Kj=Z tg a1=r1(X) sin аъ
Y2=Ztga2=r2(X) sinaa.
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: Л'1Г1(Л'1); X2r2(X2); X3ri(X3) ... X-s^X.;) провести плавную линию нельзя. Поэтому уравнение плавной кривой ri—f(X) задается таким образом, чтобы аналитические значения r{Xi были максимально приближены к эпюрным значениям на заданных по условиям компоновки сечениях.
Из уравнения
Z1=r1(X) cos ctj, Z2=r2(Z')cosa2, K1=Z1(Ar) sin ab K2=r2(JQ sin a2.
Рис. 2 85. Предварительная эпюра сечений фюзеляжа
Рис 2 86 Сечение предварительной эпюры по лучу /
Подставляя эти значения в чим значения коэффициентов
исходное уравнение (2.3), полу-
In Е
где
1 =	---221,
In Е
____F<± (X) sin ад. р__rt (X) sin ai . с~ В '	~ В
jj___г2 (A') cos аг . р/~| (A') cos а[
~ А '	~ А
Значения показателей степеней т и п определяются на ЭВМ «помощью методов вычислительной математики.
Глава 3
МАТЕРИАЛЫ И ПОЛУФАБРИКАТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КАРКАСА И ОБШИВКИ САМОЛЕТОВ
К 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 испытаний 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
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, ВАЛ-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 AI2O3 до 6—9%.
Сплавы САП-1, САП-2, САП-3 поставляются 15 «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 МА14-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, ВТ15, 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 их нагрева в вакууме или в среде нейтральных газов перед формообразованием детали. При формообразовании деталей из ли
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, летающие 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 CH-2 (Х15Н910), СНЗ, СН4, ВНС2, ВНС5 и другие подобные в результате сложной термической обработки получают прочность ов=150 кг/мм2. Термообработка этих сталей заключается в нормализации при температуре 975—1050° С, обработке холодом при температуре минус 70° С и отпуске при тем-nepaTjpe 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
применение керамических материалов. Они могут длительное время работать в окислительной среде воздуха при температуре выше 1000° С. При такой температуре применяют чистые скислы алюминия, циркония, бериллия, магния, гафния, титана и тория. Окислы А2О3, ВеО, ZrO2, Т1О2 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:
1) непосредственное изготовление деталей из керамики соответствующей удельной прочности и жаростойкости, для чего перспективны окислы, перерабатываемые методами керамической технологии;
2) для защиты от окисления и термохимических процессов тугоплавких металлов деталей путем нанесения на их поверхность покрытия на основе окисной керамики, для чего приме няются разнообразные технологические процессы.
Глава 4
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ИЗ ЛИСТА
4.1.	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 затра-TJI тто.	гх<г'/>ттттп тт ол«лптпгнлш Ar rrvD*•»<"» охгттгт tuomn гт 
бенно 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 )кономически 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 .ирегатной 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
изводства и детали средних и небольших габаритов при небольших масштабах производства.
2)	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.
3)	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 изготов лении 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 ц использования материала, равный отношению суммы 2 весов Gn деталей, полученных из листа-заготовки, к весу G3 листа-заготовки
100 (%).
G3
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
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 в; документ, по которому определяется расход материала на одну машину, коэффициент ц 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 т} = 88—92%. При нецентрализованном раскрое, без разработки карт раскроя, коэффициент использования материала т] падает 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 операция раскроя выполняется на специальных фрезерных обрезных листовых станках типа ФОЛ-2.
Раскрой на ножницах
Процесс 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 z 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=Рха. Под влиянием этого момента заготовка стремится повернуться. Для предупреждения этого гильотинные ножницы снабжаются при-
жимом, создающим противоположно направленный момент Q&. 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 аСр сопротивления срезу на ножницах.
При резании на ножницах с параллельными ножами (рис. 4.2, б) усилие резания определится по формуле: Р=
= l,3/saCp, где I — длина реза, мм; s — толщина листа, мм; оСр — 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 Р=— получается очень большим и действует, как мгновенно приложенная нагрузка. Резание происходит с ударом, быстро изнашивающим машину. Поэтому параллельно ножи устанавливаются редко, главным образом, при отрезке точных по ширине полос-заготовок под вырубнук) штамповку из тонких листов. Обычно верхний нож устанавливается под углом <р (рис. 4. 2, в) и усилие резания в каждый' момент определяется площадью s2	„	s .
-----треугольника с высотой s и основанием 	: 2tgy r	tg?
s2
Р— 1,3---------аср.
2tg? ср
Усилие резания при наклонных ножах значительно меньше усилия резания того же листа при параллельной установке ножей. Однако под влиянием момента A4=Z’iCz 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, в 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, гетинак-са, картона, фибры и т. д.) ножи устанавливаются параллельно. Как видно из формулы, чем больше угол <р наклона 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 <р ограничивается значением 3—3,5°. При больших значениях <р 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 <р>9°.
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. Величи* на угла а составляет 1,5—3°, а угла у не превышает 10°. Для
того, чтобы под действием горизонтальной составляющей верхний нож не находил на нижний, между ножами в плоскости их движения оставляют зазор z. 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, 1—станина; 2—стол, 3—ползун; 4—прижим, 5—привод; 6—упоры, 7—механизм включения 5—опорная плита, 9—нижний нож; /0—верхний нож; //—рама; /2—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
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 <р 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 аь=50 кг/мм2. Если вь 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
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; e—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, парал-дельные 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
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 фрезерно-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 пневмоцилиндров 8, предназначенных для прижатия разрезаемого листа к столу 7 станка и составляющих одно конструктивно целое со станком. На штоках цилиндров 8 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 вертикальнофрезерной головки дают 3000 об/мин. Горизонтально-фрезерный суппорт имеет 9 рабочих ступеней продольной подачи—от 1000
Рис. 4. 5 Фрезерно-обрезной листовой станок ФОЛ-2:
станина; J—стойка; 3—траверса; 4—направляющие; 5—суппорт горизонтально-фрезерной головки; 6—ходовой винт; 7—стол; пневмоцилиндр; 3—прижим; 10—суппорт вертикально-фрезерной головки
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 раскроя
Крупногабаритные 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 а=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 фрезерованием
Сущность 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 фре-юй 3 вырезается одновременно несколько деталей. При этом способе отпадает операция разметки. Производительность значительно повышается вследствие одновременной вырезки целого
пакета деталей. Точность раскроя зависит, в основном, от точности применяемого шаблона, а не от квалификации исполнителя.
Следует отметить, что линии, по которым очерчены контуры криволинейных деталей самолета, в большинстве своем имеют сложное математическое выражение, и копирование по шаблонам — наилучший метод их точного воспроизведения на стан-
Рис 4. 6. Схема раскроя листа на специализированном вертикально-фрезерном станке с нижним расположением шпинделя:
1—шаблон- 2—пакет заготовок, 3—фреза; 4—копировальный палец; 5—штифт; б—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 не больших габаритов при небольшом коэффициенте повторяемо сти 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. Фрезерова ние можно осуществлять как по всему контуру, так и по отделы ным криволинейным участкам (в этом случае детали сначала
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 ^тола 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 в раскраиваемых деталях технологических отверстий (НО, ИО, 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-6 (рис. 4.7). Станок состоит из тумбы 1, 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
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:
/—тумба; 2—кран; 3—фрезерная головка; 4—пневматический цилиндр; 5—фрезерный хобот; 6—стойка; 7—сверлильный хобот; 8—пружина; S—сверлильная головка; 10—рукоятка; 11—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 / через отверстия в шаблоне и пакете листов-заготовок. Если в вырезаемых деталях (например, в днищах баков) отверстия сверлить нельзя, то фиксация осуществляется через отверстия
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 тулки должна соответствовать разнице между контурами детали и шаблона.
А
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 шездочки 11. Холостой ход зажимного винта 12 (т. е. подвод и <нвод) осуществляется простым перемещением винта вместе с hi узкой 13 в отверстии корпуса. При этом втулка фиксируется и щелкой 14, зуб которой под действием пружины 15 сцепляет-< я с храповыми зубьями втулки, после чего остается лишь поворотом звездочки окончательно затянуть винт.
Основной недостаток радиально-фрезерных станков для лисиного раскроя — необходимость ручной подачи фрезы. Руки (| резеровщика в процессе раскроя нагружены динамическими
усилиями подачи. Сочетание этих усилий с вибрациями, возникающими при резании, крайне неблагоприятно для нервно-мышечной системы. Этого недостатка не имеет радиальный фрезерно-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, при лагаемые к рукоятке 2, необходимые для переключения золт-ников гидропривода.
Автоматизация листового раскроя фрезерованием усл , няется двумя особенностями листового раскроя: 1) ф] i должна перемещаться по всегда различным и крайне слож’ i кривым, характерным для очертаний самолетных дета >, 2) из-за небольшой жесткости листа зажатие заготовки дол и» всегда быть вблизи работающего инструмента, причем по i-рактеру раскраиваемого материала использование электром.н-нитных полей исключается.
При существующей автоматизации применяются гидравлччс ские или электрические следящие системы копирования kohi ,> i шаблона движением фрезы. В качестве примера полуавтом ни ческого раскроя фрезерованием можно привести работу на <  зерно-копировальном полуавтомате КСФ-1М, снабже) । электрическим следящим устройством (рис. 4.10). На сто. и 
Рис 4. 10. Схема работы станка КСФ-1М:
/—фрезерная головка, 2—каретка; 3—пакет деталей, 4—рабочий стол; 5—пакет листов заготовок, 6—групповой набор копиров (ГНК); 1—копир. 8—стол копиров; 9—копировальная головка
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 Kapei-ка 2 станка имеет две головки: копировальную 9 и фрезерную 1 При включении автоматической подачи два щупа копировальноп 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 3 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 участ ках сборки и для раскроя листов из стали и титана.
При раскрое фрезерованием одновременно вырезается целый пакет деталей, разметки не требуется (операция ведется по на кладному шаблону) и точность размеров определяется точно стью этого шаблона, а при раскрое на ножницах вырезаею! только одна деталь, требуется операция разметки, которая щл 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 получи ш свое название из-за большого числа ходов в минуту (1500 2000). Ножи этих ножнцц (рис. 4. 11,6) делаются очень корен кими (L=35—40 мм). В сочетании с большим углом <р створи, доходящим до 25°, это позволяет вести процесс отделения тип товки большим числом малых (3—10 мм) резов и получать крн
волпнейные 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 z между ножами, который берется равным 0,25 от толщины s листа 2=0,25 s. 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, ц) вибрационные ножницы харак-и разуются вылетом L станины, позволяющим вырезать отвер-i । ия в крупногабаритных деталях. Изображенные на рис. 4. 11, с ножницы модели Н535 позволяют резать сталь толщиной до ь.З мм. В верхней части станины находится вал 2, приводимый но вращение от электродвигателя /. На рабочем конце вала расположен эксцентрик, сообщающий ползуну 3 и укрепленному на нем верхнему ножу поступательно-возвратное движение. 11пжшш нож укреплен неподвижно на головке 4.
Ручные вибрационные ножницы применяются, главным об-р । юм, для доработки крупногабаритных деталей, установка ко-н>рых на стационарные ножницы затруднена В частности, ручные вибрационные ножницы применяются при работах по сбор-м обшивок. Они рассчитаны на резание листов небольших |ошшн (до 2—3 мм). С внедрением в конструкцию самолета пиана и высокопрочных сталей, листы из которых фрезерованием не раскраиваются, значение парно-роликовых ножниц для
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 резаиия с двумя наклонными ножами: г—стационарные роликовые ножницы (модель H45IAC) /— 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 кон тура 7?=200 мм при толщине листа до 2,5 мм. Еще больниц-возможности криволинейного раскроя создаются при одном (см рис. 4.12,6) или обоих ножах (см. рис. 4.12, в) с осями, располо женными под углом к плоскости заготовки.
При резании на ножницах с осями ножей, параллельными плоскости листа, угол захвата <р (см. рис. 4.12, а) не должен превышать 20°, чему соответствует отношение диаметра D роликов и толщины s листа D/s — lb... 35. Угол а скоса ножей берется в пределах а = 1°...	...Зазор z между но-
жами берется равным г=<(0,05... 0,07)s. Перекрытие ножей /г= =-(0,2...0,5)s.
При наклонном нижнем ноже (см. рис. 4. 12, б) ось нижнего ножа наклоняется под углом у=30 ...40°^-...^-л j, угол скоса ножей а—1°30'... 2° (—..: — л).
\120	90	/
В том случае, когда наклонены оси обоих ножей (см. рис. 4.12,в), угол скоса а=6...10° (3/90...5/90л), зазор с по вертикали берется с<0,3 s, а зазор в горизонтальной плоскости — z <0,2 s.
Двухдисковые ножницы с наклонными ножами (см. рис. 1.12, г) представляют собой отлитую из чугуна или сваренную из листовой стали С-образную жесткую станину 2, на которой смонтирован электропривод 1, сообщающий принудительное вращательное движение верхнему 4 и нижнему 3 ножам. Регулирование горизонтального и вертикального зазоров между ножами достигается перемещением головки 6 верхнего ножа в двух направлениях: рукояткой 7 и регулировочным винтом 5. Для возможности перемещения головки 6 при регулировке верхний нож связан с приводом карданным валом 8.
Особенности криволинейного раскроя деталей из титана и высокопрочных сталей
Криволинейный раскрой деталей второй группы из титановых сплавов, нержавеющих и жаропрочных сталей выполняется на роликовых, вибрационных или рычажных ножницах и на ленточных пилах. Раскрой фрезерованием, успешно применяемый при изготовлении деталей из алюминиевых сплавов, при и 1готовлении деталей из титана, нержавеющих и жаропрочных счалей непригоден. Фрезы очень быстро приходят в негодность и требуют переточки после прохода участка длиной не более 100—600 мм. При резании ленточными пилами инструмент (лен-l.i) меньше нагревается теплом, выделяемым при резании. Лен-ы выбрасывает нагретый металл и при длине 600—1200 мм ыпевает остывать до температуры, не снижающей ее прочность. Скорость ленты при резании титана — от 200 до 1300 м/мин. Шаг зубьев — от 1 до 4 мм.
Наряду с лентами, имеющими зубья, для разрезки высокопрочных сталей применяются фрикционные (не имеющие зубь
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 ножницах
Одним 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 перестановкоп тексропного ремня 2, связывающего электродвигатель / с экс центриковым 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, б, в, г.
В зависимости от конфигурации и требований, предъявляе мых к детали, применяют три способа раскроя: 1) раскрой пря мыми 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 сеч1 ния устанавливается в матрицедержателе и также крепится винтом. Формы ножей могут быть различны. Ножи, изображен ные на рис. 4. 14, а, для облегчения криволинейной резки нмек>1 скругленные в плане рабочие кромки и угол створа ср меж iy этими кромками на виде спереди. Недостатки резания прямыми ножами — вмятины, образующиеся при входе ножа в лист, зи усенцы, изгиб листа.
Этих недостатков не имеет метод двухстороннего прорезания при котором резка выполняется в виде узкой канавки Реж\ щими инструментами при этом служит пуансон 4, имеющий ч< тыре режущих кромки и четыре ножа 3, 5, 6, 7. Резание начи нается с нижней кромки пуансона 4 и ножа 6. Затем отделени> металла протекает по режущим кромкам ножей 3 и 5, котори< образуют с пуансоном 4 угол створа ср Заканчивается отде к* ние прямоугольного отхода ножом 7 и соответствующей реял шей кромкой пуансона 4 Скорость прорезки, в зависимости толщины листа, — 2—5 м/мин Минимальный радиус криви г
Рис 4 13 Высечные ножницы
а—общий вид ножниц Н533, б—крепление ножа, в—крепление бород кового пуансона, г—крепление матрицы 1—электродвигатель 2—ре мень, 3—ват 4 и 5—маховички, 6— нож, 7—пуансон бородок 8—мат рица
ны — 40 мм. Ширина прорезаемой канавки равна толщине листа.
Перфорационная резка-высечка применяется при отрезке по сложным кривым с малыми радиусами. Инструментом при этом процессе служит хорошо освоенный на самолетостроительных заводах бородковый штамп с круглой матрицей 8 и пуансоном 7 (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: 1—верхний нож; 2—иижний иож; 3 и 5—боковые иожи; 4—пуаисон;
6—передний нож; 7—задний нож
ном-бородком с диаметром 3,5 мм можно получать детали с радиусом кривизны 7?^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.
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 применения
В 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 моно-штности 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 свер-1ений 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 де-тли из сплавов на основе алюминия, титана, углеродистых и малолегированных сталей, нержавеющих жароупорных сталей и т. д. Трудоемкость травления в несколько раз ниже обработки на фрезерных станках при низкой квалификации исполнителей.
Состав травильных ванн и химические процессы
При 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.
Из кислотных растворов наиболее эффективны растворы соляной кислоты НС1.
Однако качество поверхности, полученной при травлении алюминиевых сплавов растворами НС1, ниже, чем при травлении щелочами. Растворы НС1 быстрее истощаются, и скорость травления уменьшается. Общая стоимость растворения 1 кг металла в кислотных растворах выше, чем в щелочах.
Основной процесс растворения алюминиевых сплавов в NaOH может быть представлен уравнением
2NaOH+2Al+2H2O—^2NaAIO2+3H2—>.
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 NaAlO2 разлагаются на выпадающие в осадок А12О3 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 NaAlO2. Оптимальное содержание ванн—10—15% NaOH при насыщении раствора алюминием 10—40 г/л.
Температурные режимы
Процесс травления в щелочных ваннах можно вести при температурах в диапазоне 20—90° С. Чем выше температура ванны, тем интенсивнее протекает процесс, но одновременно услож няется управление им. Практически установлено, что процесс травления алюминиевых сплавов дает оптимальные результант при температуре 50—55° С. В этом случае разность температхр отдельных точек поверхности влияет на скорость травления меньше, чем при температуре 75—80° С.
Положение деталей в ванне
Пузырьки 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 травлением
Чистота обработки зависит от чистоты заготовки, плотное!и, структуры и однородности материала, температуры и концень 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 ~в7 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 травлением
Наибольшая 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 неплаки-рованном материале скосы получаются в 1,5—2 раза круче, чем па плакированном.
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; д— травление на клин; е—веерное травление
петически 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 травления
Типовой 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.
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 nponect нормального растворения участков на границах покрытия нарушается (см. рис. 4. 15, г). Обычно защитное покрытие состоит из 3—8 слоев щелочноустойчивых эмалей или лаков (например, этилцеллулозный лак Э-1, нитроцеллулозный лак Al-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. 4.15,6) 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 1 с закрепленной на ней деталью 2 подвешена на тягах 3 и автоматически перемещается каретками 4, приводимыми в движение индивидуальными гидроприводами через редукторы 5 и
кодовые винты 6. Каждый из этих гидроприводов имеет независимое управление по программе, записанной на магнитной лепте 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 обработки детали методом контурного травления имеет значительную длительность (12—20 ч) и участки размерного контурного травления требуют больших площадей. Один из способов уменьшения длительности цикла травления — применение струйного метода. При струйном методе осадки медных и цинковых соединений, образующиеся на обрабатываемой поверхности, затрудняющие отвод водорода и замгдгя-ющие процесс, уносятся струей травящего раствора. Подающие раствор вращающиеся сопла диаметром 5 мм должны располагаться с шагом ~ 150 мм на расстоянии 200—250 мм от обрабатываемой поверхности.
Рис. 4. 16. Схема автоматической травильной ванны:
1—рама; 2—деталь; 3—тяга; 4—каретка; 5—редуктор; 6—ходовой винт
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 ука зывалось, 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.
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 кислота..........................10,9
Плавиковая кислота.......................5,5
Сульфированный жирный спирт .	0,04
Остальное	................. вода
Скорость травления (мм/ч)
Титановые сплавы	..............0,5—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 процесса
Наиболее 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.
4.7.	РАСКРОЯ ДЕТАЛЕЙ ТРЕТЬЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГРУППЫ
Вырубка в штампах. Сущность процесса
Основной 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 штам-
Рис. 4. 17. Вырубка в штампе: а, б, в—последовательность отделения высоечки; 1—пуансон; 2—матрица
па 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 и
нижнюю поверхность заготовки. При дальнейшем углублении пуансона в заготовку деформации и усилие смятия увеличиваются и, 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 движе
нии 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
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 s 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 проталкивания
При 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,25Lsocp, где Рв — усилие вырубки, кгс; L — периметр вырезки, мм; s — толщина листа, мм; оср — 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 ов. В этих случаях принимают
ОсР—2 Ов * k,
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 Лгр 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
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 РПр—Рв-кщ)-п, где Pnv — усилие проталкивания, кгс; Рв—усилие вырубки, кгс; kIlfi—опытный коэффициент, зависящий от механических свойств материала заготовки (берется по таблицам). Для различных материалов значение knv 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.kc, где Рс — усилие съема, кгс; Рв— усилие вырубки, кгс; kc — опытный коэффициент, зависящий от механических качеств заготовки и равный /гс=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 Р=Рв-{-
С~\~Р пр-
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, P=PB~pPTW.
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 работ
Размер dB вырубленного на штампе отверстия определяется размерами пуансона, а размер da вырубленной по наружному контуру детали — размерами матрицы. При вырубке отверстия
в детали точный размер отверстия дается пуансону, а необходимый зазор между пуансоном и матрицей достигается соответствующим увеличением размеров отверстия в матрице. При вырубке детали по наружному контуру зазор получается за счет соответствующего уменьшения размеров пуансона. Точность деталей, полученных штамповкой, зависит от целого ряда факторов: а) точности изготовления пуансона и матрицы; б) количества и последовательности переходов; в) конструкции штампа и способа фиксации заготовки; г) толщины листа; д) размерен и конфигурации детали; е) конструкции и состояния пресса. Единой системы допусков на размеры деталей, получаемых вырубной штамповкой, и на размеры рабочих частей пуансонов и матриц в настоящее время ещё нет.
При вырубке деталей с размерами до 150—200 мм при толщине s<4 мм в штампах последовательного действия и раздельной штамповкой средняя экономическая точность находится в пределах 5—7 класса точности. В штампах повышенной точности с направляющими цилиндрами или колонками и устройством для- прижима заготовки во время штамповки точность вырубки можно получить в пределах 3—4 класса. Примерные соотношения между точностью вырубаемых деталей и точностью изготовления рабочих участков пуансонов и матриц приведены в таблице:
Класс точности вырубаемой детали	3	За	4	5	6	7	8
Класс точности изготовления рабочего участка пуансона и матрицы	1	2	2а	3	За	5	5
Для многих штампованных деталей самолета требуемая точность не превышает точности шаблонов ШРД, ШЗ и др. Чистота поверхности среза при обычной вырубной штамповке находится в пределах 3—5 класса чистоты по ГОСТ 2789—73, а при отрезке и прорезке — в пределах 3-—5 класса.
Раскрой листа при разделительной штамповке
Основной задачей проектирования раскроя материала пр» вырубной штамповке является наиболее полное использование площади листа. Степень использования материала при штамповке характеризуется коэффициентом использования материала kK, равным отношению общей площади 2ГД деталей, вырезанных из листа, к площади листа Гл:
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 (18 Схемы раскроя листа и полосы
а—размещение деталей вдоль полосы б—размещение деталей поперек полосы, в—прямое расположение деталей в лотосе г—наклонное расположение д—встречное с поворотом полосы, е—размещение без перемычек ж—мчогоряд ное 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. 4.18,6), 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 штампов
Классификация 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) обив
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 устройст& 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 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
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
/ 2	3
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 пуансоподержателя 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-обра.зных 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
положение матрицы и пуансона на штампе достигается применением кондуктора, общего при сверлении и развертывании отверстий в пуансонодержателе 6, матрицедержателе /7 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—иижняя плита; 2—-пуансон-матрица; 3—колонка: 4— втулка; 5—резиновый выталкиватель; 6—пу а неон одержите л ь: 7—верхняя плита; 8—болт; 9— пружина; 10—опорная пластина; 11—ось: 12— прихват; 13— пуансон; /4— гайка; 15—матрица; 16—резиновый съемник; 17—матрицедержатель; 18— поперечный упор; 19—штифт; 20—опорная пластина; 2/—анкерный болт; 22—корпус продольного упора; 23—винт; 24—продольный упор; 25—при-
хват
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.
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. Преимущества — малая стоимость по сравнению с обычными инструментальными штампами.
Раскрой полосы
Рис 4.22. Штамп для пробивки отверстий под стрингеры:
>—нижняя плита; 2—матрица; 3—съемник, 4—буфер, б—пуансон; 6—пуансонодержатель; 7—хвостовик; 8—винт; 9~верхняя плита, 10—ловитель
Рис. 4 21. Сменный блок с индивидуальными колонками:
1—колонка; 2—втулка; 3, 4, 5—фиксаторы, b—съемник;
7 — пуансонодержатель; 8 и 9—пуансоны
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 <?), 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
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 в 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, то удобно пользоваться штамп-скобами, устанавливаемыми на профилегибочных 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
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 делали 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 осуществля-.©теп-тгээжмснтчггН! штамимола, усгаиавливаюттруппу (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,
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 отвер-Line о Lviaipnuc гл СТОЛч? ИрСССН» ЭТОТ ШТ и МП, Kull II ВСО ШТ2МПЫ,-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
которой размещены все детали нижней части штампа), матрицы 11, фиксатора 2, определяющего величину перемещения полосы-заготовки (начиная с третьего удара), фиксаторов 12 i 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.
Рис 4 24 Инструментальный штамп последовательного действия для вырубки шайбы
1—нижняя плита, 2—фиксатор 3—съемник, 4 и 9—пуансоны, 5—пуансонодержатель, 6—верхняя плита 7—хвостовик 8—втулка, 10—колонка, 11—матрица. 12 и 13—фиксатор
Рис 4 25 Инструментальный совмещенного действия (компаундный) штамп для вырубки шайбы
1—буфер, 2— съем 1ик, 3—планка 4—шток; 5—планка 6—штифт 7—пуансон, 8—матрица, 9—выталкиватель, 10—фиксатор, 11— шансон матрица
На рис. 4 25 изображен штамп для вырубки такой же, как и в предыдущем штампе, контровочной шайбы за один удар не в двух, а в одной позиции. Такие штампы, в которых в одной позиции совмещается выполнение нескольких операций, называются штампами совмещенного действия или совмещенными штампами. Иногда эти штампы называют компаундными. Штамп работает следующим образом: полоса-заготовка подается (слева направо) до фиксатора 10. При опускании ползуна пресса пуансон 7 заходит в пуансон-матрицу 11 и вырубает
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 1, 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 прессов
Для 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. Максимальная величина хода ползуна 77max = +i(ei + e2)-2; минимальная Hmin— (ei — е2) -2.
После установки муфта затягивается гайкой 5. Ползун при движении в направляющих пресса должен иметь люфт не более 0,05 мм, что особенно важно, когда штамп не имеет направляющих устройств и точность направления пуансона по матрице определяется только точностью хода ползуна. Указанная точность
ЛОСДИГЙ^ТСД.-ПЛШпабпиппнанием паблчих плврпхнлстей плпчуия. 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-
Рис 4 26 Схема кривошипного пресса
/—станина, 2—электродвигатель 3— маховик (или маховая шестерня), 4— муфта, 5—ват 6—тормозное устройство 7—подшипник 8—шатун, 9—пол зуи 10—стол 11—педель включения
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
мым шпильками Л На многих птгсах.в пплзуНк^имспТС.»: УСТРОЙ-
СТВО для выталкивании высечки черев лвинивил. ч™ wviuni 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— виит, 8—ползун; 9—виит, 10— сухарь, 11—шайба
когда выталкиватель поднимается вверх, поперечина перемеща-ется 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, б 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 LxBlt величины отверстия в столе LiXBz и d; 6) вылету станины С; 7) закрытой высоте (расстоянию Н между нижним торцом ползуна и столом пресса при крайнем ниж
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—положе-
ние деталей в момент выталкивания высечки 9,
Z—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. Валиева 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 (КИНД). Содержание КИНД в информационно-вычислительном центре (ИВЦ) переносится на стандартную перфоленту. Дента вводится в ЭВМ, которая и выполняет работу по проектированию технологического процесса и штампа.
Машиной назначается оборудование, определяется оптимальное расположение детали в полосе и полосы в листе, определяются оптимальные габариты листа и коэффициент kB ис-иотьзования 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.
Глава 5
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ГИБКОЙ ИЗ ЛИСТА
$.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.
5Л. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ПЛАСТИЧЕСКОГО ИЗГИБА
При нагружении лежащей на матрице заготовки усилием пуансона слои А рис. 5. 1 металла, расположенные внутри угла 132
Рис 5.1. Схема напряжений и деформаций при пластическом изгибе
изгиба, сжимаются и укорачиваются в продольном направлю нии, одновременно растягиваясь в поперечном. Слои Б, расположенные на наружной стороне изгибаемого угла, растягиваются, удлиняясь в продольном направлении и укорачиваясь в поперечном. При этом в соответствии с гипотезой «плоских сечений» все сечения изгибаемого бруса, перпендикулярные его оси, остаются плоскими и после изгиба. При небольшой относительной ширине B/s заготовки (B/s<i5) в результате описанных деформаций прямоугольные сечения изгибаемой детали превращаются в трапецеидальные.
В средней части изгибаемого	\
сечения расположен нейтраль- § § А Зшупластических / ный слой деформаций 00,	«формаций Г
длина волокон в котором Ири изгибе не изменяется.
При больших радиусах 7? гибки положение нейтрального слоя почти совпадает с серединой сечения. По мере уменьшения радиуса гибки этот слой смещается к внутренней стороне изгибаемого •угла. Величина деформации растянутых и сжатых слоев изгибаемой детали зависит от величины радиуса изгиба R и толщины заготовки $. Чем меньше радиус кривизны, тем больше деформации крайних волокон. При очень малых радиусах изгиба может произойти разрыв наружных волокон, поэтому определение минимально допустимых радиусов изгиба имеет большое практическое значение. Для вычисления минимально допустимого радиуса 7?min изгиба обычно пользуются формулой ^min=fe, где j?min — минимальный радиус изгиба, мм; k — коэффициент, зависящий от механических свойств материала заготовки и расположения волокон и получаемый опытным путем; s — толщина листа, мм.
Отношение R/s радиуса изгиба к толщине листа называют также относительным радиусом изгиба Rom (ROth=R/s).
При раскрое заготовки детали в штампе или на ножницах вблизи поверхности среза образуется зона нагартованного материала, и если полученные таким образом заготовки не подвергались отжигу, их следует рассматривать как нагартован-ные. Металл в листе, полученном прокаткой, анизотропен. Его кристаллиты получают в результате проката волокнистую форму и прочность в сечениях, расположенных поперек волокон, больше, чем в сечениях, расположенных параллельно волокнам. При предельных значениях радиуса изгиба заготовки в листе гири раскрое располагают так, чтобы линия изгиба была перпен
дикулярна направлению волокон или образовывала с ними угол не менее 45°.
Значения радиуса 7?ОТн приведены в табл. 5.1. Как видно из таблицы, на величину минимального значения радиуса влияет нагартовка, 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 /
Значения минимального относительного радиуса изгиба ROtB для различных материалов
Ма гериал	Отожженные или нормализованные		Нагартоваиные	
	Расположение		линии изгиба	
	поперек волокон	вдоль волокон	поперек воюкои	ВДОЛЬ волокон
Алюминий АД, АДФ	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 BTil	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
S.3.	ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ИЗГИБЕ
Если волокна, находящиеся на внешней стороне угла изгибаемого листа пластически растянуты, а на внутренней стороне
угла пластически сжаты, то наряду с пластическими в них присутствуют и упругие деформации, имеющие предельные значения. Вблизи нейтральной линии О—О, на которой знак напряжений меняется, если она расположена внутри материала, всег
да находится слой, в котором деформации не перешли за предел упругости.
Таким образом, после снятия изгибающих усилий в листе остаются упругие деформации, которые заставляют деталь распружи-иивать В практике штамповочных работ пружинение выражают углом Лер между сторонами изгибаемого угла, на который увеличивается угол загиба <р после снятия изгибающего
усилия. Величина угла А<р'
зависит от целого ряда фак- P,iC- 2 Зависимость угла пружинения '	от радиуса гибки (для АМгбТ) при из-
торов: относительного ради- F гнбе на' угол 60о
уса изгиба Roth—R/s, угла загиба <р, упругих свойств металла заготовки и ее нагартовки и конструкции штампа. Зависимость угла пружинения А<р от относительного радиуса изгиба 7?отн видна на рис. 5 2, где представлены 8 образцов деталей одной и той же толщины, изогнутые пуансоном с одним и тем же углом 60°, но с разными радиусами изгиба При увеличении радиуса п\ ансона с 3 до 24 мм угол пружинения увеличивается на 16°30' (83°—66°30'). Поскольку кривизна детали, а следовательно, и относительный радиус кривизны /?отн на различных участках пуансона различны — пружинение детали при гибке в значительной степени зависит от конструкции штампа. Эту
зависимость при проектировании штампа трудно учесть.
Рекомендации по выбору и определению рабочих размеров гибочных штампов даны в нормали АН-702. В практике значения Дф при расчетах размеров штампа берутся по таблицам или графикам, составленным на основании экспериментальных данных. На определенный таким образом угол пружинения при конструировании гибочного штампа делается поправка в размерах рабочих частей пуансона и матрицы. Точных поправок обычно получить нельзя, так как механические свойства материалов колеблются даже для заготовок, полученных из одного листа
(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 /?отн—3 доходит до 15°, а при #отн=15 — до 35°. При относительных радиусах /?отн^с8 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
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 гибке 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 со 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. 5.3,8). 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)
уз	0>4 (1,5 Ч-*в)
Гп + s + cs
где Ев — относительное удлинение материала заготовки при разрыве (в момент начала образования шейки); b — длина детали
Рис. 5.3. Схемы гибки в штампах:
а—схема нагружения заготовки; б—свободная гибка («иа провал»); в—гибка с упругим выталкивателем; г—гибка	с калибрующим
ударом
по линии изгиба, мм; гп — радиус скругления рабочей кромки пуансона, мм; с — коэффициент, учитывающий уменьшение трения изгибаемой детали о рабочую поверхность матрицы (берется из таблиц).
В цеховых условиях для приближенных расчетов усилия гибки без калибровки обычно пользуются формулой
р__ksbvB
~ 1000 ’
где Р — потребное усилие пресса, тс; k — коэффициент, принимаемый для обычных условий гибки (й=0,25); b — общая длина линии изгиба, мм; ств — предел прочности при растяжении, кгс/мм2.
Из формулы видно, что требуемое усилие изгиба составляет часть усилия разрыва по изгибаемому периметру, причем коэффициентом 0,25 учитывается как влияние радиусов скругления пуансона и матрицы, так и трение, и заклинивание при изгибе. Если гибка ведется с калибровкой детали, то необходимое усилие пресса рассчитывают по формуле P—qF/\000, где Р — усилие пресса, тс; F — площадь, подлежащая калибровке, мм2; q — удельное давление калибровки, кг/мм2 (берется из таблиц).
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).
Наиболее часто встречающимися вилами брака при гибке в штампах являются: искажение формы детали вследствие пружинения, трещины по линии изгиба, вмятины, царапины и задиры на поверхности детали, смещение изгибаемых участков относительно друг друга, изменение толщины материала в зоне гибки. Брак по пружинению устраняется точным учетом углов пружинения материала, а при значительных отклонениях упругих свойств материала — введением операции калибровки.
Трещины появляются вследствие неправильного выбора радиуса изгиба, неправильного расположения линии изгиба относительно направления волокон материала или в результате дефектов материала.
Царапины и задиры устраняются очисткой поверхности штампа и заготовок от загрязнений (песка, окалины и т. д.). Причины вмятин — малые радиусы схода на матрице и износ штампа. Причиной смещения изгибаемых участков относительно друг друга является неправильная фиксация заготовки ня штампе.
Утонение на участке изгиба обычно происходит из-за малых радиусов рабочих частей пуансона и защемления заготовки между пуансоном и матрицей.
S.7.	ТЕХНОЛОГИЯ ГИБОЧНЫХ РАБОТ
Гибка деталей первой технологической группы
Гибка на оправках. Как уже указывалось, единичных заказов и в период запуска новой водство, когда серийная технологическая оснастка — гибочные штампы — еще не изготовлена, детали первой технологической группы гнут вручную на оправках или на универсальных загибочных станках — кантовках.
Гибочные оправки обычно изготавливают из двух половин: собственно оправки 1 (рис. 5-4) и прижима 2, взаимно фиксируемых штифтами 3. Это позволяет зажимать заготовку 4 между двумя с надлежащей чистотой обработанными поверхностями, что предохраняет ее от повреждения губками тисков. Заготовка, заложенная между половинами оправки, зажимается вместе с ними в тисках и изгибается ударами молот-
при изготовлении машины в произ-
Рис. 5.4 Гибка на двухсторонней оправке в тисках: /—•оправка; 2—прижим;
3—штифт, 4—-деталь
ка. Фиксация заготовки в оправке осуществляется по инструментальным отверстиям (ИО) или по контуру.
Контур рабочей поверхности оправки изготовляют по шаблону внутреннего контура (ШВК) детали. Радиус рабочей кромки берется по шаблону контура сечения (ШКС) детали с уче-
том утла 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 иа универсальных листогибочных станках (кантовках) :
а—схема гибки; б—кантовка; 1—стойки; 2 и 8—маховики подъема верхнего и иижиего столов, 3—рукоятка, 4—фартук; 5—нижний стол; 6—про тивовес; 7—верхний стол (траверса); 9—заготовка; 10—линейка; //—упор;
12—прокладка
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 11.
Детали можно также устанавливать по разметке или шаблонам. Для гибки под различными радиусами к станку следует иметь комплект линеек. Накладывая на линейку прокладки 12,
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 детали длиной (по образующей) до 2000 мм при толщине листа до 3 мм 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-
Рис 5 6 Гибочный штамп, работающий на провал (а), правильно согнутая деталь (б); брак (е):
1—матрица, 2—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:
1—прижим выталкиватель,	2—матри-
ца; 3—пуансон; 4—фиксатор
Рис 5.9 Схемы штампов с поворачивающимися деталями матрицы:
а—для гибки детали с закрытой малкой; б—для гибки патрубка, /—пуансон, 2—матрица, 3—сухарь
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).
д-д
6-Б
1
Рис 5. 10 Гибочный штамп со скользящими деталями матрицы: /—оправка, 2—движок, 3 и 4—клинья; 5—пуаисон; 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-фикса гора 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 (А<р) при такой конструкции не компенсируется; деталь
приходится дорабатывать или мирился с возможными отклонениями.
В штампах (см. рис. 5. 7) в конце гибки заготовки, уложенной на матрицу 2 и фиксаторы 3, пуансон 1 калибрует деталь, и ошибка из-за пружинения устраняется. Усилие в конце удара может резко возрасти из-за плюсового отклонения по толщине заготовки. Для предупреждения поломки пресса под такие
Рис 5. 11 Гибка хомутиков на универсальном переналаживаемом гибочном штампе
а—формы хомутиков, б, в, г, д—переходы операции гибки, I—оправка, 2 и //—упоры, 3 и 10—упоры, 4 и 9—ползуны; 5 и 8— рычаги, 6 и 7—сухари
штампы при установке на кривошипные прессы кладется рези-новая 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
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 малкой (см. рис. 5. 9, а) пуансон 1 сначала отгибает борта скобы на 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
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 верхней 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. И, 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 вытяжных работ, —кривошипные гидравлические или фрикционные. Если деталь гнется с правкой (с калибрующим ударом), то применяются фрикционные или гидравлические прессы. На
кривошипных прессах гибка с калибровкой при больших плюсовых отклонениях по толщине заготовки может привести к поломке 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 группы
Детали 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 формблоков 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
мовки деталей из тонких стальных и алюминиевых листов при обычных давлениях (100 кгс/см2) подушку набирают из резины мягкой или средней твердости. При повышенных давлениях (до 400 кгс/см2) и для формовки толстых листовых материалов
Рис. 5. 12. Гибка-формовка деталей второй технологической группы:
а—типовые детали второй группы; б—исходное положение; в— положение в конце гибки; г—крепление шпильки и поднутрен-ние формблока;
/—подушка; 2—контейнер; 3— болстерная плита; 4—формблок; 5—заготовка (деталь); 6—шпилька
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) h мм при вогнутых бор
тах и /i+5 мм при прямых и выпуклых бортах, где h — высота1 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 от-I срстия ШО. По отверстиям ШО на формблоке сверлят отверстия диаметром 5 мм, в которые забиваются шпильки. Наиболее рациональная конструкция шпилек приведена на рис. 5. 12, а. 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 балпнита 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 свежезак-а-ленном состоянии. При большой толщине листа и простой конфигурации детали поводка после закалки незначительна и операция закалки выполняется после штамповки, на которую
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—5 ударов стесселя. В исключительных случаях правку можно выполнять вручную, ударами резиновой киянки или валыа по детали, уложенной на рихтовочную плиту или формблок 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 L2 должна при гибке борта растянуться до размера внутренней дуги 12 При предельных значениях эта деформация приводит к появлению разрывов На выпуклых участках наружная дуга заготовки Ц при гибке борта сокращается до размера внутренней дуги /ь 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 Лп=(1—/?д//?э) Ю0, где — радиус детали в плане; 7?3 — 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
гами детали. Радиус кривизны кромки детали (рис. 5.14,0} на каждом переходе берется по таблицам бездоводочной формовки. При формовке бортов на вогнутых участках детали де-
Рис 5 13 Схема изменения длины периметра заготовки на выпуклых и вогнутых бортах
формации материала аналогичны происходящим при отбортовке-и характеризуются коэффициентом отбортовки £0= = (Яд//?з — 1) 100%, где — радиус детали в плане; /?3 — радиус заготовки.
Рис 5 14 Способы уменьшения складкообразования при формовке резиной-
а—формовка за два перехода, б в—формовка с оправкой скчадкодержателем, г— опрзвка д~вырезные фестоны е—глухие фестоны
1—заготовка, 2—форм блок 3—шпилька, 4—прижим, 5—универсальный упор 6— подушка контейнера 7—верхняя плита, 8—нижняя плита 9—вкладыш, 10—винт
Предельно допустимые значения k0 для листов толщиной 0,8—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	Но, %	Примечание
Д16М В95М	75-400	15-22	В свежезакаленном состоянии
МА8 ВТ1	75 300-400	85-104 40—50	При нагреве до 300° С 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 RnIR3 для нормальных складок на деталях из свежезакаленного или отожженного дуралюмина может составлять:
Толщина листа	0,5	0,6	0,8	1-1,2
	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, д) 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. 5-14, 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
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 справки. 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 отбортовок 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, формблоки 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 со-' стоянии. 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-
риалом заготовок. Для
Рис. 5. !5 Схема формовки резиной на гидропрессе с подогревом болстерной плитьг
1—пластина; 2—формблок; 3— термостойкая резина, 4—резиновая подушка; 5—заготовка; 6— теплоизоляционная прокладка; 7—болстерная плита с подогревом
гунных штампах берут равной 340—360° С, а при штампах из алюминиевых сплавов -— 250—350° С.
Формблоки для гибки с подогревом изготовляются из сплавов АК6, Д16, стали, силумина или чугуна. Наилучшие результаты дают формблоки из сплавов АК6 и Д16, имеющие коэффициент линейного расширения примерно одинаковый с мате-” уменьшения сцепления с формуемыми деталями формблоки анодируются. Для предотвращения разрушения резины контейнера под действием высокой температуры нижний слой подушки толщиной 10—20 мм выполняется из термостойкой резины (например, марки 2961 или 3109 группы ЗД).
При формовке деталей, подогретых до 280—320° С, пружинение практически не наблюдается. Для предотвращения отгиба борта при снятии детали формблоки поднутряют на угол Р= 1—2°. Для магниевых сплавов МА1 и МА8 предельная высота борта, которую можно получать без образования складок, определяется коэффициентом /г=/?д/Д> 0,74—0,85.
При формовке рифтов (зигов) и отбортовок на деталях из сплавов МА1 и МА8 давлением резины в контейнере 85—100 кгс/см2 радиусы скругления берутся в пределах (4—7)s.
Особенности формовки деталей из титана и его сплавов. Для формовки резиной деталей из титановых сплавов требуются давления 340—700 кгс/см2. Формблоки должны быть обязательно стальными. В качестве смазки применяется тальк. Простые по контуру детали из листов небольшой толщины формуются без нагрева. Сложные по конфигурации детали из толстого листа — в горячем состоянии. При нагреве заготовка укладывается на формблок п покрывается сверху таким же по форме листом-покрышкой из алюминия. Этот пакет нагревают в печи до 540° С и быстро переносят на пресс. Для предохранения резиновой подушки пресса пакет сверху накрывают прокладкой из силиконовой резины толщиной 25 мм, выдерживающей до 200 ходов. Давление формования — около 700 кгс/см2. После снятия формовочного давления деталь пружинит и, как правило, требуется калибровка с нагревом и отжиг.
Процесс калибровки основан на ползучести титана и его сплавов при совместном воздействии высоких температур и давления. Калибруемая деталь, предварительно отформованная каким-либо способом, устанавливается на калибровочную оправку,
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.
Рис. 5.116. Установка для калибровки с подогревом деталей из титановых сплавов:
1—деталь; 2—прижимная плита; 3—оправка, 4—неподвижная колодка: 6—гидроцилиндры. 7—горелки; в—футеровка из огнеупорного кирпича
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 1, 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.
Оборудование. Гибку-форМоЁку Деталей ЁТорой 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 на 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 летали и компенсируемого увеличением глубины захода пуансона в зев матрицы.
Универсальный штамп состоит из прямого I (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
гивания заготовки в щели между пуансоном и стенками матрицы (см. рис. 5.17,а), усилие можно определить по эмпирической формуле
р> cLs2-on
~ Ь ’
где Р—усилие гибки, кгс; L — длина профиля, мм; <тв — временное сопротивление разрыву материала заготовки, кгс/мм2; с—
Рис. 5.17. Гибка на листогибочном прессе: а—схема процесса; б—детали универсального штампа для гибки профилей;
/—прямой пуансон; 2—изогнутый пуаисон; 5—матрица; 4— заготовка
эмпирический коэффициент, зависящий от отношения b/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, согнутых из листа, — не жесткие углы между стенкой и полками. В последние годы задача получения гнутых из листа профилей с жесткими углами решена методом стесненного изгиба. Этот метод особенно важен при изготовлении кольцевых деталей, типа шпангоутов, с большими поперечными сечениями. До последнего времени такие детали во многих случаях изготавливались путем обработки на металлорежущих станках кованых, катаных или гнутых заготовок, имеющих прямоугольное сечение. При таком способе коэффициент использования дорогостоящего материала не превышает 0,1—0,2. При переводе таких заготовок на гибку
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 полос.,!
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
зуном контролируется по шкале, установленной у рабочего места. Основные параметры листозагибочных прессов нормализованы (ГОСТ 7879—56).
Таблица 5.3
Техническая характеристика листогибочных прессов
Модель пресса	Номинальное усилие ТС	Длина стола и ползуна, мм	Число ХОЛОВ в минуту	Расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении, мм	Регулировка расе гояния между столом и ползуном, мм
И1330	100	2550 .	10 и 30	320	100
И1330А	100	4050	10 и 30	320	100
И1332Б	160	5050 v	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 уже указывалось листогибочные прессы используются, главным образом, как вспомогательное оборулование 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: 6=2(гф-5-|-1), гДе — 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-
Переходы
Рис. 5. 19. Схема гибки профилей на универсальных и специальных штампах:
а—последовательность гибки коробчатого профи ля на универсальном штампе за 8 переходов; б, в—гибка полузакрытого коробчатого профиля на специальном штампе за две операции; а— гибка профиля трубчатого сечения на специаль-
ном штампе за две операции
Рис. 5.20. Штамп для гибки трапецеидального гофра: а—схема штампа; б—разметка заготовки; /—пластина матрицы;. 2—боковая пластина пуансона; 3—пуансон; •/—ловитель
Шаг подачи заготовки
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— виит; 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).
Глава 6
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ВЫТЯЖКОЙ В ШТАМПАХ И РОТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ
_	61. ОБЛАСТЬПРИМЕНЕНИЯ
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 иа 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/D3, 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-
5:
&
*
I
§
е>
>
аннчиогЬоньйц |—
Э11нпанпиодп11ц |—
(§)- этнпйшэннпээн
зпшмкэынпзПиоц
а/чньпйшэинпзэн
aiwnaHnuogntty —
апчоаьпнся
(g)- aiiiuDhHaijfniig —
эпмаьпйднпип^ —
aamha nun nanaad птзой тчн is ан д
Рис 6 1 Схема классификации деталей, получаемых вытяжкой из листа
Рис. 6.2. Схема вытяжки в штампе:
/—заготовка; 2—пуансон; 3—складкодсржатель; 4—матрица; 5—вытянутая деталь; 6—развертка готовой детали; 7—складкообразование при вытяжке детали без склад-кодержателя
ми») перетек в радиальном направлении, образовав заштрихованные участки стенки детали с высотой (Z)p—D3)I2, 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 щ и тангенциально-сжимающие оз напряжения. Сжимающие напряжения Ог имеют относительно небольшую величину. Под действием тангенциального сжатия оз 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 прижимами-складкодержателями 3. Вытяжка без складкодержателя возможна только при получении неглубоких деталей с большой -относительной толщиной стенки s/D (где 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
может быть с достаточным приближением сформулирован так: поверхность заготовки должна быть равна поверхности готовой детали В производственных условиях площадь заготовки обычно рассчитывается для тонкого листового материала (s <Д,5 мм) по внутреннему периметру и наружной высоте или наружному периметру и внутренней высоте готовой детали. При больших толщинах стенки расчет ведется по средней линии. При вытяжке деталей с формой тел вращения заготовка имеет форму диска.
Для стакана (см. рис. 6. 1) диаметр заготовки D рассчитывают из равенства
n^~-=n(d — s)(Н—г — s)+—	— 2s— 2r)f г
4	2 I	\
H)+
+4(r+fy]+^-2^.
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=dnlda—1, где-
dn—1—диаметр полуфабриката предыдущего перехода, мм; dD — диаметр вытягиваемого полуфабриката, мм.
Коэффициент вытяжки т2 на второй операции имеет большую величину, чем коэффициент вытяжки тх 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 mt и т2 при простой вытяжке цилиндрических деталей из различных материалов
Материал и условия вытяжки	Цилиндрические детали	
	т.	т*
Стали 08 и 10 отожженные	0,50—0,55	0,70-0,75
Алюминий AM и АМц	0,52—0,55	0,70—0,75
Сталь 1Х18Н9Т	0,52—0,58	0,75—0,80
Магниевый сплав МА1 в холодном состоянии	0,87—0,92	—
Магниевый сплав МА8	0,80—0,85	—
Магниевый сплав МА1 с нагревом	0,45—0,50	0,57-0,67
Магниевый сплав МА8 до 330—350° С	0,38—0,45	0,54-0,64
Дуралюмин Д16М и Д1М	0,52—0,58	0,74—0,80
Сплав ВТЛ-1 в холодном состоянии	0,57-	-0,60
Сплав ВТЛ-1 с нагревом до 300—400° С	0,40-	-0,45
Сплав ВТ 1-2 с нагревом до 300—400° С	0,40-	-0,45
Сплав ВТ5 в холодном состоянии	0,62-	-0,65
При подогреве до 550—600° С сплав ВТ1 позволяет вести вытяжку с коэффициентом /п=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 наклепывается 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
Л
Рис. 6 3 Последовательность вытяжки детали со сложной конфигурацией
штампуется, чем неотожженный (наклепанный). Поверхность материала должна быть гладкой и чистой. Рабочие поверхности штампа (пуансона, матрицы, прижимного кольца) с загрязнениями быстро изнашиваются, на них образуются задиры и царапины, что увеличивает сопротивление при перемещении материала и ухудшает его штампуемость. По этой же причине рабочие поверхности штампа следует тщательно обрабатывать и полировать и при вытяжке применять смазку. Чем материал толще, тем он лучше штампуется, ибо доля напряжений от трения, приходящаяся на поперечное сечение материала вытягиваемой детали (полуфабриката), меньше.
2.	Геометрия инструмента (радиусы скруглений матрицы и пуансона, зазор между матрицей и пуансоном).
3.	Способ вытяжки (с прижимом или без прижима, при комнатной температуре или с подогревом.
Наиболее просто определяется число переходов для деталей типа стакана. Сначала из условия равенства площади заготовки и площади детали находят размер заготовки (диаметр D диска). Затем по диаметру D и коэффициенту	вытяжки для пер-
вого перехода (см. табл. 6. 1) определяют диаметр детали d\ после первого перехода. По полученному значению
диаметра d\ последовательно определяют диаметры следующих переходов по формуле dn=^n-i^n Расчет продолжается до тех пор, пока очередной диаметр dn будет равен (или несколько меньше) диаметру готовой детали. Количество выполненных вычислений соответствует числу переходов.
При вытяжке деталей со сложной конфигурацией (рис. 6. 3) за первый переход (а) вытягивают поверхность, необходимую для образования внутренней части детали (т. е. набирают необходимое количество материала). При последующих операциях (б, в, г, д) набранный материал переформовывается до окончательных заданных размеров. Если такая последовательность не будет соблюдена, то из-за сопротивления выступов на периферии детали и образования складок перетекание металла будет затруднено и может произойти разрыв металла.
При вытяжке коробок с прямоугольной или квадратной формой дна за несколько операций на первых операциях обычно-вытягивают, соответственно, овальные или цилиндрические полуфабрикаты, которые на последующих операциях перетягивают до заданной формы.
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 т, 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
Способы вытяжки	Для первой вытяжки		Для последующих вытяжек	
	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 СКРУГЛЕНИЙ ПУАНСОНА И МАТРИЦЫ
Значительное влияние на процесс вытяжки имеет величина радиусов скруглений пуансона гп 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 р 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.
Титан и его сплавы имеют очень низкие антифрикционные свойства, работая на трение в паре с более твердыми металлами1 (сталь, чугун), они сильно истираются и переносятся на более твердые металлы. При трении с более мягкими металлами (цинк, свинец) последние размазываются по титану и быстро* 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= 1,1 ... l,3)s, а для черных — z=(l,2... 1,4)з.
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.
6.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ СКЛАДКОДЕРЖАТЕЛЯ И ВЫТЯЖКИ
Усилие складко держателя должно быть минимальным, чтобы не произошло отрыва дна детали и образования складок. Это усилие определяют по формуле Pc—qF, где Рс— усилие склад-кодержателя, кгс; q — удельное давление на 1 мм2 площади прижима; F — площадь прижима, мм2, q — берется по таблицам.
Усилие вытяжки, передаваемое пуансоном на заготовку, равно произведению площади втягиваемого поперечного сечения на величину напряжения втягивания (с учетом сил трения и изгиба). Напряжение втягивания авт получается как сумма напряжений растяжения в радиальном направлении щ (см. рис. 6. 2), сжатия в тангенциальном направлении о3, напряжений от изгиба на пуансоне и матрице в вертикальной и горизонтальной (по окружности) плоскостях и напряжений, вызванных трением между заготовкой, матрицей и прижимом. Величины этих составляющих точно могут быть подсчитаны только при наличии точных значений коэффициентов, характеризующих свойства металла вытягиваемой детали, размеров и конфигурации заготовки, влияния смазки, зазора между пуансоном и матрицей и пр. Такой расчет трудоемок, а точность его результатов, зависящая от правильности выбранных коэффициентов, не всегда достоверна.
Практически, при технологических расчетах усилие вытяжки определяется как часть усилия, необходимого для отрыва дна вытягиваемой детали. Величина принятой доли, учитываемая коэффициентом с, берется в зависимости только от одной величины — коэффициента вытяжки т. Потребное усилие при вытяжке цилиндрических деталей или цилиндрических полуфабрикатов на первом переходе из плоской заготовки составляет РБ=пйзс()Б, где РБ — усилие вытяжки, кгс; d— диаметр детали, мм; s — толщина листа, мм; ав— временное сопротивление разрыву, 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:
Материал	Скорость вытяжки, мм/с	
	яа прессах простого действия	иа прессах двойного действия
Алюминий	900	500
Сплавы алюминия	—	150-200
Латунь	1000	500
Медь	750	430
Сталь углеродистая	300	180—250
Нержавеющие стали	—	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 ие 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.
Конусные матрицы и дополнительные складкодержатели
Применяются конусные матрицы и дополнительные складкодержатели 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
Рис. 6.4. Схема вытяжки с конченой матрицей и дополнительным прижимом:
I—матрица; 2—прижим; 3—дополнительный прижим; 4—штырЬ; 5—пружина, 6— кольцо; 7—плита; 8—пуансон
возможность вести вытяжку с коэффициентами т—0,42 0,46 вместо коэффициентов т=0,52—0,56, требующихся при вытяжке в плоской матрице с плоским складкодержателем.
Значение угла р (см. рис. 6. 4) определяется по эмпирической формуле 5	+ °>3 (р0 — 0,5), где $ — толщина за-
готовки, мм; D — диаметр заготовки, мм; ц0 — коэффициент вытяжки, допустимый для данного отношения при матрице с плоской рабочей поверхностью.
При увеличении угла ₽ за пределы получаемых по этой формуле значений по краям заготовки образуются складки и процесс вытяжки не осуществим. При заготовках с малой относительной толщиной s/D угол р очень мал и эффект от применения описываемого способа незначителен. В таких случаях может быть применена вытяжка с дополнительным прижимом 3.
Спроектированный на пресс двойного действия штамп (рис. 6.4) работает следующим образом: при опускании наружного ползуна пресса закрепленная на нем плита 7,
несущая прижимы 3 и 2, опускает их на фланец заготовки. Дополнительный прижим 3, который может в вертикальном направлении перемещаться по штырям 4, в исходном положении отжат мощными спиральными пружинами 5 вниз, до соприкосновения с верхней плоскостью прижима 2, жестко связанного с плитой 7 кольцом 6. Кольцо первым приходит в соприкосновение с заготовкой, прижимает ее к горизонтальному пояску матрицы 1 и останавливается. При дальнейшем опускании плиты 7 пружины 5 сжимаются, увеличивая усилие прижима, а конический склад кодер жатель 2 опускается на заготовку и формует ее коническую часть.
По окончании этой формовки, когда наружный ползун пресса и плита 7 останавливаются, опускается внутренний ползун пресса, несущий на себе пуансон 8, и окончательно вытягивает деталь. Конусный прижим 2 описанного штампа можно рассматривать как вытяжной пуансон первого перехода, вытягивающий коническую чашку. По описанной схеме можно вытягивать де
тали с большими конусными фланцами, у которых угол наклона образующей к оси достигает 45°.
Аналогично конусным прижимам действуют дополнительные 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 т=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.
Вытяжка с перетяжными (тормозными) ребрами
При вытяжке неглубоких сферических деталей (например, днищ топливных баков) применяют тормозные ребра, располагаемые концентрично рабочей кромке матрицы, или вытяжную
Рис. 6 6 Схема вытяжки с подогревом фланца
1—трубчатые электронагреватели, 2—матрица, 3—складкодержатель. 4—пуаи-сои, 5—трубка водяного охлаждения пуансона
r=0,05d/s
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 стенок
При 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 вытяжка
Применяется 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.
Вытяжка с подогревом
Вытяжка 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 эти 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
лей дается местный дополнительный подогрев заготовки газовыми горелками. Сплав ОТ4 очень чувствителен к неравномерности остывания. При понижении температуры на отдельных участках заготовки пластические свойства этого участка резко изменяются. Поэтому иногда предпочитают вытяжку деталей из сплава ОТ4 вести в хо
лодном состоянии.
Из-за значительного пружинения титановых сплавов, как правило, в процесс вводится заключительная операция горячей калибровки. Нагрев заготовок из титановых сплавов обычно выполняется в электрических муфельных печах. Нагрев на электроплитах или путем контактирования с подогретыми частями штампа малоэффективен из-за низкой теплопроводности титана, а штампы подогреваются
Рис. 6 7. Схема вытяжки полусферы шаро-баллона:
1—пиансон; 2 и 3—асботекстолитовые кольца: 4— штуцер; 5 и 6— стальные кольца; 7—матрица
только с целью уменьшения скорости остывания заготовки. Нагрев пламенем газовых горелок из-за его несовершенства применяется только для
местного подогрева отдельных участков сложных деталей или при ручном изготовлении деталей в опытном производстве. Некоторое применение находят также индукционный нагрев и нагрев электросопротивлением, применение которых ограничивается формой заготовок.
В качестве примера вытяжки с подогревом детали из титанового сплава рассмотрим процесс получения полусферы шаро-баллона из сплава ВТ6С. Заготовка, нагретая в воздушной печи до температуры 800° С, вытягивается за три перехода на гидропрессе в штампах (рис. 6.7). Для уменьшения утонения дна и стенок детали соприкасающийся с ними пуансон 1 охлаждается изнутри до комнатной температуры сжатым воздухом, подаваемым через штуцер 4. Для уменьшения охлаждения фланца детали матрицу 7 и прижимные кольца нагревают до 200—250° С. Иа 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 первого и второго переходов, справа — третьего перехода.
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: /n=dn/dn-i='0,91—0,83 для сплава МА1 и 0,83—0,80 для сплава МА8. 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 обязательна скруглены и в момент захода пуансона в матрицу дают хорошее направление.
Конструктивно наиболее сложной частью вытяжного штампа является устройство для фиксации фланца детали — складко-держатель (прижим). Во многих случаях из-за удобства расположения складкодержателя под столом пресса матрица располагается наверху, на ползуне пресса, а пуансон — внизу, на era столе. Поэтому конструкцию вытяжного штампа во многом определяет характер фиксации фланца заготовки.
По конструктивным признакам вытяжные штампы можна разделить на четыре группы:
1.	Штампы для мелкой вытяжки без прижимных и съемных устройств.
2.	Штампы с индивидуальными буферными устройствами (на эксцентриковые и кривошипные вырубные прессы).
3.	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-
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.
Типовая конструкция штампа для пресса простого действия
В штампе, изображенном на рис. 6.8, .пуансон 1 расположен
на нижней части штампа, что позволяет
кое буферное устройство под столом 7 пресса. Выталкивание готовой детали из матрицы 2, расположенной на верхней части штампа, осуществляется выталкивателем, состоящим из диска 3 и штока 4, проходящего через хвостовик 5 штампа. Штифт 6 предохраняет выталкиватель от выпадения из штампа при работе и транспортировке. При такой конструкции выталкивателя пресс должен иметь устройство для выталкивания через хвостовик штампа.
Как видно из рис. 6.8, буферное устройство составляет значительную часть всей конструкции штампа и сильно ее удорожает. Удорожания можно избежать, если буферное устройство сделать универсальной принадлежностью пресса, что в большинстве случаев и делается. При проектировании вытяжных штампов на эксцентриковые или кривошипные вырубные прессы прижимное устройство обычно связывают с буфером, распо-
расположить громозд-
Рис. 6.8. Схема вытяжного штампа с нижним расположением буфера:
лагаемым под столом пресса, а съем детали с верхней части штампа осуществляется выталкивателем через
ХВОСТОВИК штампа ИЛИ пружинами. /—пуансон; 2—матрица; 3— Хорошие эксплуатационные качества диск:Шт7ф^ОК7:-с7ол°п1есса: б~ имеют пневматические буферные уст-
ройства, которые обеспечивают постоянное по всей длине хода ползуна усилие прижатия, величина которого легко бесступеи-чато регулируется с 'помощью редукционного клапана.
Штампы для прессов двойного и тройного действия
Такие штампы конструктивно значительно проще штампов, (проектируемых на простые прессы. Вместо сложной конструк
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
Рис. 6 9. Схема вытяжного штам-двойного действия: /—внутренний ползун;	2—наружный
ползун; 3—переходная плита; 4—прижимное кольцо; 5—пуансон; 6—деталь; 7—матрица;	8—выталкиватель;	9—
штнфт; 10— пневматическое буферное устройство (подушка)
Штампы на прессы тройного действия позволяют совместить за один ход две операции, для выполнения которых в обычных условиях потребовалось бы два штампа. На рис. 6. 10 показан пример такого штампа. В начале хода пресса наружный ползун — складкодержатель 5, опускаясь, прижимает с помощью прижимного кольца 4 фланец заготовки 2 к матрице 7, Затем опускается внутренний ползун 6 с укрепленным на нем верхним пуансоном 3 и вытягивает конфигурацию первого перехода, после чего нижний ползун пресса через штифты 8 и нижний пуансон 1 формует участок второго перехода.
Комбинированные штампы
Называемые штампами совмещенного действия комбинированные штампы позволяют избежать вспомогательных операций установки, фиксации и съема деталей на промежуточных операциях. Поскольку трудоемкость этих операций во много раз больше машинного времени штамповки, производительность труда при переводе операции с группы простых штампов иа один комбинированный резко возрастает. Вытяжные операции в значительной части выполняются на эксцентриковых и кривошипных
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,о изображен общий вид пресса двойного дей-
W.WJ,T »л_пл ttqvti_1 . (гчи ruir* 1.1	ттлл’тттттхй ттп
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, связываю-
щей 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, противопо
ложном движению верхних ползунов.
Вытяжные прессы обычно снабжаются постоянными пневматическими буферными устройствами (подушками), обеспечива-
ющими неизменяющееся при ходе пресса усилие прижима заготовки. Буферные устройства (на больших прессах их обычна 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).
Рис. 6. И. Пресс двойного действия:
-с.—общий вид; б—схема движения ползунов; в—график движения ползунов; 1—наружный ползун; 2—внутренний ползун; 3—скадк ©держатель; 4—пуан-
сон; 5—матрица
6.11.	ТОКАРНО-ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Область применения и схема процесса
В период подготовки серийного и крупносерийного производства, когда вытяжные штампы еще не изготовлены, а также при мелкосерийном и опытном производствах, когда изготовление сложных, многопереходных вытяжных штампов недопустимо удлиняет период подготовки производства и увеличивает себестоимость машины, полые детали из листа, имеющие форму тел вра-
Рис. 6. 12. Выдавливание из листа на токарно-давильном станке: 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 да-вильника 4, свободно операющегося 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. 6.12,6) в напряжение о0 и соответствующие ему деформации eQ, действующие в радиальном направлении, и связанные с ни
ми напряжения сте и деформации е# . 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.
Оборудование
Токарно-давильные станки по устройству аналогичны токарно-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 выдавли-’вать детали диаметром до 800 мм.
Оснастка и инструмент
Оснасткой 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 <
Рис. 6.13. Давильные оправки:
а—переходные оправки при выдавливании кока воздушного винта; б—разъемная оправка для выдавливания корпуса радиатора; 1—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.
На рис. 6. 14, а — г показаны рабочие участки давильников Для выдавливания наружных участков; на рис. 6.14, д, е — давильники для формовки углублений как на цилиндрической, так я на торцовой частях детали.
Рис. 6.14. Давильники
При больших удельных давлениях и мягком металле заготовки 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 применяются давильники-резцы (см. рис. 6. 14, ж, з).
Технология давильных работ
Токарно-давильные станки применяются не только для вылавливания полых деталей из листа, но и для доводки (проглаживания) поверхности деталей, полученных вытяжкой в штампах, закатки кромок, подрезки торцов, обрезки по длине и т. д. Заготовкой обычно служат плоские диски, реже, цилиндрические и конические стаканы. Степень деформации заготовки при выдавливании может быть задана отношением h/d высоты полученной детали h (см. рис. 6. 12, в) к ее диаметру d или коэффициентом вытяжки т, равным отношению диаметра dn+1 детали, полученного при очередном переходе к диаметру d предыдущего перехода: m=d„+dd.
Ориентировочные данные по выбору числа переходов в зависимости от отношения:
h/d	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 да-вильника материал заготовки сильно нагартовывается и необ
ходим отжиг, который дается как между переходами, так и по» окончании формовки детали.
Сцепление (трение) между рабочей поверхностью давильни-ка й поверхностью детали, ухудшающее чистоту обработки, уменьшается полировкой рабочей поверхности давильника и смазыванием поверхности детали минеральными маслами или-хозяйственным мылом (при изготовлении деталей из нержавеющих сталей).
На качество поверхности оказывает влияние и скорость деформации (скорость на давильнике). В таблице 6.3 приведены экспериментально установленные оптимальные частоты вращения детали при выдавливании из различных материалов.
Таблица 6.9
Выбор частоты вращения детали при давильных работах
Материал заготовки	Мин~^	Материал заготовки	Мин—*
Латунь Алюминий Магниевые сплавы	1000—1100 1200-800 1000-600	Дуралюмин Медь Сталь мягкая	500-900 800-600 600-400
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 па 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
при замене обычных токарно-давильных станков полуавтоматами с гидравлической подачей давильника, программируемой с помощью плоских копиров.
6.12.	РОТАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ДАВЛЕНИЕМ
Называемая иначе ротационным выдавливанием или раскаткой, отличается тем, что формообразование детали происходит со значительными изменениями толщины стенки заготовки.
Сущность процесса и основные расчеты
Ролик давильника 1 (рис. 6. 15), перемещаясь вдоль образующей оправки 2, сдвигает в направлении подачи находящийся в контакте с ним участок заготовки 3, а с ним вместе и всю недеформированную, незафиксированную от перемещения в осевом направлении часть заготовки. Этот сдвиг распространяется по винтовой линии с шагом, равным осевой подаче давильника.
В зависимости от направления течения металла различают прямое выдавливание, когда материал перетекает в направлении подачи давильника, и обратное, когда материал течет в направлении, обратном движению давильника. В первом случае длина оправки равна длине детали, во втором — такой зависимости нет.
Методика расчета напряжений и усилий при ротационной обработке давлением еще достаточно не разработана. При формовке детали из толстостенной заготовки усилие на давильнике во много раз меньше усилия, необходимого для перетекания металла, за счет уменьшения диаметра фланца (как это происходит при вытяжке в штампах). Поэтому диаметр заготовки остается неизменным и равен наибольшему диаметру детали, а толщина, форма и размеры заготовки жестко связаны с конфигурацией и размерами детали, условиями равенства объемов материала 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-ту/аттач дит ал'гун П О TWTQT* VTA .Г* n'Q ТЛТХХЯТХ  МАО	«-» тлгчтттгтплтг n гт
4QV1D V.	V vpVpiVl J V/ X X^ZA HQ OAJxJAAJiJ, VJOXJA \J J Cl V. 1 IX Cl 0U1U1VD'
ки с диаметрами D и d и толщиной s3.
Толщина sn конической части детали определяется из условия равенства объемов sRZ=s3(O— d) или sR=s3sina.
Предельные значения угла а определяются пластическими свойствами материала заготовки, ограничивающими степень ее деформации ф при утонении,
<р= ЮО,
«3
где s3 — толщина заготовки; $д — толщина детали на наиболее утоненном участке.
Рис 6 15. Схема ротационной обработки давлением
а—схема выдавливания конической детали за один переход; б—выдавливание конической детали за два перехода; в—выдавливание конической детали с переменной толщиной стеикн; г—выдавливание сферической детали
1—давильник; 2— оправка-. 3—заготовка; 4—готовая деталь
Для плоских заготовок ф=(1 —sin а) • 100, где а — половина угла при вершине конуса.
Для материалов с пониженными пластическими свойствами (ЗОХГСА, Х17Н2, АМгб) ф^50%.
Для металлов с удовлетворительной пластичностью (Ст20^ СН2, Д16, АМгЗ и др.) ф<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 давлением
Таким образом, при хорошей пластичности металла значение угла а для одного перехода доходит до 30° (не менее). Значение ф может быть увеличено подогревом заготовки в зоне деформации.
Если по условиям пластичности металла деталь не может быть выполнена за один переход, операцию разбивают на несколько переходов (см. рис. 6.15,6). В этом случае толщина стенки после каждого из переходов определяется, как и при формовке, за один переход
sx=s sin ах; s2—s sin а2...sn—s sin ап.
С появлением специализированных токарно-давильных полуавтоматов с гидравлической подачей давильников, обеспечивающей очень высокие давления, до 300 кгс/см2, ротационная обработка давлением стала широко применяться для получения полых деталей самолета, имеющих форму тел вращения с переменной толщиной стенки.
При опытном и мелкосерийном производствах таким способом целесообразно получать тонкостенные высокопрочные оболочки цилиндрической, конической и оживальной формы как с внутренним, так и с наружным оребрением и пассивными закон-цовками из высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих сталей, сплавов титана, никеля, молибдена, алюминиевых сплавов Д16, АЦМ, АМгб и др. (рис. 6.16).
Так, в частности, получают обечайки баков, корпуса двигателей, заготовки для сильфонов, оболочки самолетов и т. д., многие из которых раньше изготавливались сварными и клепаны
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 0,4 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 <2Н2, имевшая до операции предел прочности сгв= 130 кгс/мм2 и предел прочности сгв=130 кгс/мм2 и предел текучести <То,2= = 105 кгс/мм2, после операции имела соответственно ов= = 185 кгс/мм2 (повысился на 40%) и Оо,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.
Технология ротационной обработки давлением
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 пленной заготовки полуфабриката — усеченного конуса с углом до .15°; б) выдавливание из полуфабриката цилиндрической детали.
Как уже указывалось, нормативы по ротационной обработке давлением мало разработаны. Оптимальные окружные скорости па давильнике обычно лежат в пределах 20—25 м/мин. Увеличенные окружные скорости позволяют увеличивать продольную
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 Д рабочей кромки давильного ролика и его продольной подачей 5 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 хд стенки исходным условием при расчете толщины и угла наклона стенки заготовки является равенство объемов металла у3 заготовки и vn детали, заключенных между двумя соответствующими сечениями заготовки и детали (см. рис. 6. 15, а).
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
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,
1—ролик, 2—суппорт
имеющие постоянную и переменную толщину стенки с плавным пли 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 нести 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 па рис. 6. 17, б — д. Пример выдавливания детали с криволиней-7	72	193
ной образующей по копиру одним роликом 1 см. 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• I—плита; 2— гидроцилиидр поперечной 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.
На рис. 6. 17, д 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 юкарных и лобовых станков. Появляется возможность изготовления крупногабаритных деталей с размерами, соответствующими высоте центров лобового станка. Станки для изготовления таких крупногабаритных деталей обычно изготавливаются с вер- икальным расположением шпинделя и представляют собой дорогостоящее оборудование.
Бустерный усилитель БУ-2, устанавливаемый на суппорте лобового станка вместо резцедержателя (рис. 6. 18), имеет два । пдравлических 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 поло-пи цилиндров, перемещающих давильный ролик 9. Усилие, со-тдаваемое 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.
Раскатка
Процесс выдавливания с утонением цилиндрических оболочек получил название «раскатки». Раскатка ведется одним, двумя пли тремя одновременно работающими роликами. В отдельный 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 гехнологические 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
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 11 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, б, в, г. Заготовка 5 устанавливается на оправку 4, закрепленную на шпинделе 1 станка и снабженную съемным
л-л
Рис 6 19 Изготовление деталей раскаткой-
общий вид станка СРГ-1; б, в, г—схема раскатки: /—шпиндель; 2—съемное кольцо; 3—ролики; 4—оправка; 5—заготовка- в—вращающийся центр; 7—передняя бабка, 8—задняя бабка; 9— каретка; 10— гидроцилиндр; 11—гидроцилиндр
кольцом 2. После прижатия заготовки вращающимся центром & задней бабки ролики 3 устанавливаются на размер и включается их продольная подача (см. рис. 6. 19, в). По окончании процесса давильные ролики и центр отводятся и готовая деталь снимается с оправки с помощью кольца 2 (см. рис. 6. 19, г).
Техническая характеристика отечественных станков для ротационной обработки давлением дана в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Технические характеристики станков для ротационной обработки давлением
Характеристики	3P-53	ТТ-БЗ	ТТ-76	СДГ-20	СРГ-1
Наибольший диаметр заготовки, мм	520	900	1200	1200	1000
Наибольшая длина детали, мм	700	600	1500	1200	3000
Усилия на давильнике, кгс	—	—	—	20000	40000*
Предельная частота вращения шпинделя, мин~1	350-2780	—	—	32—1040	11-460
Габариты стайка, мм	—	4150Х хзюох Х2000	8350X Х7000Х Х2670	7075 X Х5450Х Х3900	13800Х Х4000Х Х4400
Максимальная толщина обрабатываемого листа из цветных сплавов, мм	2,5	8	—	—	—
Число давильных роликов	1	1	2	3	3
* Каждого из трех роликов.
Оснастка для ротационной обработки давлением
При 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.
клине оправки, не должна превышать 0,05 мм, причем уменьшение диаметра со стороны, прилежащей к шпинделю станка, не допускается и в этих пределах.
Для ротационной обработки давлением применяются исключительно роликовые давильники. Наружный диаметр ролика обычно берется в пределах 200—300 мм. Увеличение этого диаметра вызывает увеличение площади его соприкосновения с де-
Рис. 6.20. Ролики для
ротационной обработки давле-
нием:
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; д—универсальный ролик дли 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 на рис. 6. 20, а. Если заготовка выполнена из мягких материа
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) сработанная поверхность может шелушиться. Обычно станок оснащается универсальными роликами трех типов (см. рис- 6.20, в—д).
Глава 7
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА НА ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫХ (ПАДАЮЩИХ) МОЛОТАХ
7.1.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА
Небольшие по размерам, имеющие сложную конфигурацию обшивки, относящиеся к третьей технологической группе (см. 1л. 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 мпогопереходные инструментальные штампы резко удорожают самолет, а значительные сроки, необходимые для изготовления 1ЛКИХ 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 не-< ложно (путем отливки), изготавливаемыми свинцовс-цинковы-мп штампами. Простые свинцово-цинковые штампы обычно по-1ВОЛЯЮТ 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. I рудоемкость 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-
Рис. 7.1. Типовые детали самолета, изготавливаемые иа листоштамповочных молотах:
а—крестовина фонаря; б, в—обтекатели; г, д—полупатрубки; г—колпачок; яс—окантовка; з—крышка электросборкн; и—обшивка дверн; к—жесткость крышки капота; л—каркас дверн; м—стыковой угольник; н—деталь лонжерона гондолы двигателя
щика). При регулировке силы удара стесселя по переходам требуется хороший навык и понимание процесса перетекания ме-
талла, которые даются многолетним опытом.
Несмотря на перечисленные недостатки при мелкосерийном, и, в особенности, при опытном производствах штамповка на падающих молотах перечисленных в начале главы деталей самолета является наиболее рентабельной и составляет 10—15% по трудоемкости от общего объема заготовительно-штамповочных работ на самолетостроительных заводах.
Фирма Боинг применяет листоштамповочные молоты для штамповки даже таких сложных деталей как закон-цовки из слоистого алюминия для каналов ракеты «Минитмен», причем брак отформованных деталей не превышает 1 % • Экономическая целесообразность применения падающих молотов при средних сериях в каждом конкретном случае может быть установлена сравнением вариантов техпроцесса.
Рис. 7.2. Общий вид листоштамповочного молота:
/—золотник; 2—пневмопанель питания от сети сжатого воздуха; 3—выхлопная труба; 4—рукоятка управления; 5—педаль управления замками; б—шабот со столом; 7—болты с пружинами; 8—стойка; 9—стес-сель; 10—шток; 11—траверса; 12— пиевмо-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 пневмоцилиндра 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.
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 клиньевого 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 бис верхней траверсой 11, установлены с пружинами. Внутри стоек смонтированы замки, удерживающие стессель от опускания, когда не требуется производить удары. 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 педаль 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 е находящимся внутри поршнем и штоком 10 служйт 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 МЛ-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 МЛ-1 развивает энергию удара, достаточную для формооб
разования детали, которая при изготовлении на гидропрессе требует усилия до 500 тс, а молот МЛ-5 эквивалентен гидропрессу с усилием 2000—2500 тс.
7.3.	ТЕХНОЛОГИЯ ШТАМПОВКИ НА ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫХ МОЛОТАХ
Типовой технологический процесс изготовления детали на листоштамповочном молоте включает операции: раскроя заго-1овки, 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 иа сторону). Размер заготовки сначала берется по приближенной развертке детали, а затем уточняется в процессе штамповки первых деталей. Точной фиксации заготовки на штампе обычно нет. 11одготовка 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, изготовки для каркаса двери (см. рис. 7. 1,л) и концевого об-н'кателя 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 (im. 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 де-1злей 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 <>пп изгибаются от собственного веса при укладке на матрицу. Заготовки стыкового угольника (см. рис. 7.1, м) и профиля лонжерона (рис. 7. 1,н) гнут на гибочных прессах, после чего <>пп хорошо укладываются в матрицу, и при штамповке получают правильную форму без перекосов.
В зависимости от направления кривизны детали различают шишповку на вытяжку (рис. 7. 3, а) и на обжатие (рис. 7.3,6).
При штамповке на вытяжку деталь обращена выпуклой частью 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.
5)
Рис 7.3 Способы расположения заготовки в штампе:
а—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. 1. 4, в), 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
доп компенсируются экономией рабочего времени в результате < окращения 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 оконча-юльного перехода или по готовой эталонной детали изготовляют < лепок в из нескольких слоев грубой марли, пропитанной воском пли парафином, толщиной 2—3 мм. После остывания воска сле-
а
Рис. 7.4. Схема формовки детали в трех штампах: а—первый	переход;
б—второй	переход;
в—третий	переход
н калибровка
Рис. 7.5. Схема формовки детали за два перехода:
а—штамп первого перехода; б—штамп второго перехода
иок снимают с исходной формы и расправляют, стараясь уменьшить глубину вытяжки. Ввиду того что волокна нити материи (марли) не растягиваются, а только изгибаются, распрямление < лепка 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 дета-щ 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-нереходной штамповки детали сложного профиля. На первом переходе (а) для облегчения перетекания материала формуют-। я только углубления без крайних рифтов. Радиусы Ri для об-кч’чения перетекания материала берут в полтора-два раза больше радиусов /?2, требуемых по чертежу детали, а глубину hi выштамповок — несколько (до 5%) меньшей окончательной I |убины h2. На втором переходе это потребует дополнительного растяжения материала и деталь не будет иметь хлопунов. Фор
отштамповать в нем
Рнс 7 6 Схема штамповки с фанерными рамками
/—пуансон,	2—фанерные
рамки, 3—заготовка, 4—мат рица
мовка крайних рифтов (б) не будет вызывать утяжки металла из средних участков. Как и в предыдущем примере заготовка после первого перехода подвергается термообработке для снятия нагартовки.
В ряде случаев, когда для штамповки какой-либо впервые запускаемой в производство детали не ясно, можно ли ее получить в штампе за один переход, сначала изготавливается один штамп, по окончательному размеру детали. Если практически деталь невозможно, изготавливают один или несколько штампов на промежуточные переходы.
При глубокой вытяжке и сложных конфигурациях деталей свободная штамповка в ряде случаев не позволяет получить деталь без складок и гофров даже при расчленении операции на несколько переходов. В этом случае применяют оазличные прокладки, регулирующие перетекание металла заготовки. Для предупреждения складкообразования на фланцах заготовки можно пользоваться фанерными рамками 2 (рис. 7.6), выполняющими одновременно функции склад-кодержателя и ограничителя захода
пуансона в матрицу. Рамки вырезаются из фанеры, толщиной 2—4 мм, размер отверстия в рамках на 10—15 мм больше размеров рабочего контура матрицы.
Поскольку штампы не имеют специальных устройств для фиксации заготовки и рамок, заготовка укладывается на матрицу по риске на матрице, а рамки на заготовку — по контуру проема в матрице, намеченного ударами резиновой киянки по заготовке, лежащей на матрице.
Высота пакета берется ниже высоты детали на 3—5 мм, вытягиваемых на первом переходе. Переход состоит из двух ударов. При первом, не сильном, происходит неглубокая вытяжка (ход пуансона ограничен рамками). При втором ударе, сильном, фанера рамок, спружинивая, прижимает фланец заготовки к плоскости матрицы с усилием, выправляющим гофры, образовавшиеся при первом ударе, и предупреждает образование новых. Затем верхняя рамка снимается, снова повторяются два удара и т. д. Рамками можно пользоваться как при штамповке на вытяжку, так и при штамповке на обжатие.
Задержать или усилить перетекание металла на отдельных участках детали можно с помощью резиновых накладок, используемых на фланце заготовки и на отдельных участках ее внутреннего контура.
Реверсивная штамповка на листоштамповочных молотах применяется при вытяжке, требующей нескольких переходов. Она
уменьшает местные утонения листа, значительно сокращает доводочные работы и расход металла на технологические припуски. Коэффициент использования металла при штамповке в простых штампах на листоштамповочных молотах, часто не превышающий 0,4—0,5, при реверсивной штамповке может увеличиваться до 0,75—0,8, а трудоемкость доводочных работ, обычно составляющая в среднем 304-50% общей трудоемкости
Рнс 7 7 Примеры распределения деформаций по пере ходам 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
выгяжке в инструментальных штампах. Размеры и геометрия заготовок определяются также по методике, принятой при штамповке — вытяжке в инструментальных штампах.
7.4.	ОСОБЕННОСТИ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНА И МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
При сложной конфигурации детали из ВТ1-1, ОТ4 и ОТ4-1 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 печи) 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 нагрев заготовки газовыми горелками.
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
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.
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 по-
верхности покрываются теплоизоляционным слоем, состоящим из 40% алюминиевой пудры AI2O3 и 60% бакелитового лака. Эго покрытие служит и смазкой, препятствуя налипанию цинка па поверхность штампуемой детали. Время нагрева заготовки «ависит 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 пуан-<он 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 автоматиче
ского регулирования температуры матрицы в электросхему включается терморегулятор с термопарой, вставляемой в одно из отверстий матрицы. Для уменьшения теплоотдачи от штампа сто-
rnr	'гол ПЛИ ОЛ П1 я ! ’ । < ।  11 г(|L :
ржавеющей стали толщиной 1—1,5 мм, укладываемые в 5— (> слоев во взаимно перпендикулярном направлении. Благодаря
большому количеству отверстий такие полосы являются надежной теплозащитой, так как воздух в отверстиях плохо проводит юпло. Вместе с тем прочность полос вполне достаточна, чтобы поддерживать матрицу при работе молота.
Вследствие незначительного сопротивления нагретого материала промежуточные удары молота должны быть очень слабы
ми, 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-
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).
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 (2СаО4Н3О), 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:
1)	деревянная болванка;
2)	слепок из пескоклеевой массы (ПСК) с макета поверхности;
3)	плазовые шаблоны (отдельные или собранные в корзину шаблонов);
4)	чертежи детали;
5)	эталонная деталь.
Болванки и слепки служат источником формы для сложных-крупногабаритных деталей типа жесткостей, законцовок капотов, зализов, окантовок люков фюзеляжей и гондол двигателя.
Плазовые шаблоны применяют для изготовления гипсовых моделей деталей типа профилей, лонжеронов, нервюр, пространственных деталей, имеющих форму тел вращения и др.
Рис. 7. 8. Технологическая схема изготовления свннцово-цинкового штампа:
а—изготовление гипсовой модели; б—отлнвка 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; 9—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 юрячих 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
в твердое и при остывании до комнатной температуры дает усадку.
Для отливки матриц применяют технически чистый цинк марок Ц1, Ц2 и ЦЗ, который обладает хорошими литейными свойствами и удовлетворительно сохраняет форму при штамповке, или сплав АЦ13.
При реверсивной штамповке гипсовую модель матрицы получают следующим образом (рис. 7.9). С матрицы второго перехода снимается гипсовый слепок. Для предупреждения прилипания гипсового слепка к цинковой матрице на ее поверхность
а)
Рнс. 7. 9. Схема получения гипсовой модели первого перехода прн реверсивной штамповке:
а—срез верхней части; б—выборка впадины; 1—нижняя половина; 2—верхняя половина
заносится 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 Cl, 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 отливки пуансона, что значительно упрощает и удешевляет процесс изго-ювления 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 । леды складок (гофров) и отпечатки отштампованных деталей. 11оэтому качество штампованных деталей (чистота поверхности) получается более высоким. При ударе такие пуансоны производят меньше шума, их легче восстанавливать, для этого доста-ючно опрессовать изношенную поверхность пуансона по нагре-юй матрице.
Недостатком пуансонов из ТЛК-Э является малый вес. По-ггому 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-
Рис. 7. 10. Крепление матрицы на столе молота: а—резьбовое отверстие; 1—шпилька; 2—прихват, 3—стол молота
псп 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 I, ввинченных в резьбовые отверстия а.
Г л а в a 8
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ФОРМОВКИ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ИЗ ЛИСТА И ТРУБ
8.1.	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 дав -ления. Так, например, взрывом только 1 кг тротила можно получить усилие до 10000 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
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 прижимаетсй к ней по периметру складкодер-
Рис. 8 1- Схема формовки взрывом БВВ в воде:
1—матрица; 2—заготовка; 3—складко держатель; 4—антисейсмическая прокладка, 5—-бетонная стенка; 6—облицовка из стальных листов; 7—заряд; 8—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.
Вместо воды для передачи и распределения по плоскости заготовки энергии взрывной волны могут быть использованы коллоиды, сыпучие вещества или специальные смеси, состоящие из наполнителя (глина, мел), связующих материалов (солидол, машинное масло) и отвердителей (парафин, канифоль). Процесс формообразования взрывом по характеру нагружения заготовки принципиально отличен от формования на гидравлических и механических прессах, на которых в течение всего процесса заготовка нагружена внешними статиче-_____________________ скими силами, передаваемыми ей ползу-ном пресса через пуансон или резину.
В начальный момент действия взрывной волны ее действию противостоят не только внутренние силы сопротивления заготовки, но и в значительно большей степени инерционные силы массы заготовки. При дальнейшем протекании процесса давление взрывной волны уменьшается. Начиная с того момента, когда оно становится равным силам внутреннего сопротивления деформации материала заготовки, дальнейшее деформирование, в том числе и калибровка деталей по матрице, осуществляется, в основном, за счет сил инерции частиц металла заготовки. Это подтверждается наблюдениями за процессом деформации заготовки при формовке взрывом (рис. 8.2).
Под влиянием взрывной волны с фронтом, близким к плоскому, заготовка сначала движется параллельно своему начальному положению, вытягиваясь за счет фланца (см. рис. 8.2, а). Затем за счет накопленной кинетической энергии она отрывается от волны, вытягивается до соприкосновения с матрицей (см. рис. 8.2, б) и, ударяясь об нее, калибруется, вдавливаясь в мельчайшие углубления и риски на поверхности матрицы (поэтому при формовке взрывом чистота внутренней поверхности матрицы имеет важное значение).
При определенной скорости (называемой критической), разной для различных металлов, заготовка разрушается в точке удара взрыва, но при скоростях, несколько меньших критических, металлы приобретают повышенные пластические свойства, что происходит, главным образом благодаря высокому гидростатическому давлению (до 200000 кгс/см2). Это дает возможность формовать детали из хрупких материалов, не поддающихся формовке методами статического нагружения, и принимать •большие степени деформации за один переход.
Из-за незначительного пружинения при калибровке взрывом точность 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 и калибровка под влиянием сил инерции
по величине, заключительная, стадия деформации заготовки про-। екает 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 п 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 I пдравлического пресса соответствующей мощности.
По виду применяемых взрывчатых веществ штамповка взрывом имеет три основные разновидности; а) штамповка бризантными взрывчатыми веществами (БВВ); б) штамповка порохами; 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, । ексоген, 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 конфи- урацией 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
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 БВВ
Крупные 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 hz 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 10-1 ... 10~3 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 кузнечнопрессового оборудования.
Матрицы для формовки взрывом в зависимости от объема производства материала, толщины заготовки и вида формообра-кжания (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; /—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 мм), когда формующие усилия не превышают ов цинкового < плава У цинковых сплавов имеется свойство самосмазки, что у меньшает потребное количество смазки на вытяжных радиусах. Минимальная толщина стенок матрицы — 200 мм. Получают м;прицы литьем по модели штампуемой детали.
Матрицы из стали и ковкого чугуна применяют, когда пар-п1я деталей большая, толщина заготовки доходит до 3 мм, а в теле матрицы имеются участки концентрации напряжений.
Для крупногабаритных матриц применяется среднеуглеро-дииая и низколегированная стали.
На рис. 8 3, а дан пример конструкции штампа для формовки деталей из жаропрочной стали ЭИ878 толщиной 2,5 мм (рис.
8.3,	б). Для возможности съема готовой детали, имеющей уширение 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 1, 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 <js
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 БВВ
Методика 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 заготовок конфигурации и размеров бассейна, расстояния 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.
1<1к, например, масса q заряда тротила, необходимая для формовки сферических днищ, с достаточным приближением можно определить по формуле:
q = kRXM Г—^Ll0,8 d2
L 1 +4/2 _
где q — масса заряда тротила, г; R — расстояние от заряда до •аготовки, м; ов — предел прочности материала заготовки, hi с/см2; s — толщина заготовки, см; d — диаметр детали, см; I - глубина детали, см; k — опытный коэффициент. Для дур-алюмина £ = 8,2; для титана £=11,1; для стали £=16,9.
8.3.	ШТАМПОВКА ВЗРЫВОМ ПОРОХОВ
Особенности процесса и определение массы заряда
При штамповке небольших деталей вместо БВВ целесообразнее пользоваться порохами, взрываемыми в замкнутом пространстве. Установки для такой штамповки не требуют специальных полигонов и могут быть размещены в заготовительно-штамповочных цехах. В отличие от БВВ, которые при прохождении по ним детонационной волны взрываются со скоростью 5700— 0900 м/с и весь процесс штамповки протекает в течение микро-(екунд, пороха сгорают параллельными слоями со значительно меньшей скоростью (порядка 400 м/с). Процесс штамповки длится несколько миллисекунд, давление на заготовку распро-< 1раняется равномерно и можно управлять протеканием взрыва. При сгорании на открытом пространстве пороха взрывной волны почти не дают и поэтому штамповка взрывом порохов осуществляется только в установках закрытого типа. Формообра-юнание может выполняться и непосредственным давлением пороховых газов, но обычно процесс ведется через промежуточные |ела — твердые, такие как стессель молота, или жидкости.
Массу заряда q для деталей типа сферических днищ можно подсчитать по достаточно приближенным результатам формулы
__Рп + W7*) + 2/ & — cf
uipq-r масса заряда, кг; рп — давление пороховых газов, кге/см2; — первоначальный объем, в котором начинает горе ib заряд, дм3; Wh — объем штампуемой детали, дм3; — сумма внешних работ, совершаемых газами; £ — показатель адиа-б.'иы газа для пироксилинового пороха (£=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 (2г), совершаемых газами, включает работу пластического деформирования заготовки и работу по преодолению сил трения при перемещении заготовки по матрице в процессе штамповки. Поскольку подсчет этой суммы трудо-
емок и неточен для ориентировочных расчетов, можно брать
kPn ,
где 6=1,13 для листов из алюминиевых сплавов и 6=1,18— 1,2 — для стальных листов.
Схема формовки взрывом пороха с передачей давления на заготовку через жидкую среду представлена на рис. 8.4. Над заготовкой 8 и в крышку 5 залита жидкость (вода или коллоидная смесь), изолированная от заготовки резиновой диафрагмой 6, а от заряда 3 эластичной камерой 4. Эта
Рис. 8 4 Схема формовки взрывом пороха с передачей давления через жидкую среду:
1—затвор; 2—гильза; 3—заряд; 4—камера; 5—крышка; 6—диафрагма; 7—кольцо; 8— заготовка; 9—корпус; 10— матрица
жидкость, имеющая определен-ную инерционность, демпфирует толчок от расширяющихся газов, вследствие чего скорость деформирования нарастает 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 матрицей вытесняется при формовке через отверстие а в матрице 10 и корпусе 9. Запальная свеча смонтирована в гильзе 2, фиксированной в крышке 5 затвором 1.
Формовка на пресс-лушках и пресс-молотах взрывного действия
Штамповка взрывом порохов с передачей давления на заготовку через твердые тела осуществляется на пресс-молотах взрывного действия и на пресс-пушках. Если стесселю падающего молота сообщить энергию взрыва, то на нем можно выполнять работы, для которых потребовались бы уникальные гидравлические прессы.
Примером конструкции пресс-молота взрывного Действия может служить модель ПМ.ВД-1, схема которой дана на рис. 8.5. По кинематической схеме ПМ.ВД-1 аналогичен падающим моло
там серии МЛ, но, в отличие от них, ускорение стесселю при рабочем ходе создается не сжатым воздухом, а газообразными продуктами взрыва пороха. Корпус ния 1 двух стоек 3 и блока цилиндров 7. Блок имеет рабочий цилиндр, по которому под действием пороховых газов перемещается вниз (при рабочем ходе) поршень 8 и два пневмоцилиндра с поршнями 9, автоматически возвращающими рабочий поршень в исходное верхнее положение. Упруго соединенный с поршнем 8 стес-* сель 4 с контейнером 6 и резиновой подушкой 5, выполняющей функции универсальной матрицы или универсального пуансона, движется по направляющим станины. Шабот 2 установлен в основании 1 на гидравлическом амортизаторе. При ударе жидкость из полости а перетекает в полость б через отверстия небольшого сечения, смягчая резкость удара. По окончании рабочего цикла она снова возвращается в полость а давлением сжатого воздуха, поступающего, как и для питания пневмоцилиндров подъема стесселя, от заводской сети сжатого воздуха.
В верхней части рабочего цилиндра на резьбе закреплен затвор 10, внутри которого находится камера сгорания и вставляется гильза с пороховым лом. Боек, разбивающий пистон, имеет электромагнитный спуск. Технология штамповки на пресс-молоте взрывного действия аналогична технологии штамповки резиной на падающих моло-iax. Мгновенное давление резины при максимальной скорости стесселя о = 32 м/с и весе падающих частей молота, равном 350 кг, равно 2500 кгс/см2. Энергия удара, определяемая < коростью стесселя в конце хода, регулируется изменением объема камеры сгорания или изменением величины заряда.
молота собран из
основа-
4—стес-7—блок
Рис. 8 5. Схема пресс-молота взрывного действия:
/—основание, 2—шабот, 3—стойка; сель. 5—подушка 6—контейнер, цилиндров; 8—поршень рабочего цилинд-дра, 9—поршень пневмоцилиндра возврата;
10—затвор
зарядом и пистоном-взрывате-
Объем камеры сгорания изменяется ввинчиванием регулировочного винта.
Опыт показал, что ручные доводочные работы, составляющие после штамповки на падающих молотах до 35% трудоемкости изготовления детали при штамповке на пресс-молоте взрывного действия, уменьшаются до 20%. Пресс-пушки, представляющие собой другую разновидность оборудования для взрывной штамповки с передачей энергии через твердое тело, могут быть легко изготовлены из стволов снятых с вооружения артиллерийских систем.
В самолетостроении пресс-пушки могут быть эффективно использованы, в частности, для формовки деталей типа сильфонов из стали, титана, сплавов алюминия, латуни и других материалов.
8.4.	ШТАМПОВКА ВЗРЫВЧАТЫМИ ГАЗОВЫМИ СМЕСЯМИ
Взрывчатые вещества (бризантные и пороха) опасны в обращении и по правилам техники безопасности требуют для обслу-
Рис. 8.6 Схема установки для формовки деталей из листа взрывом газовой смеси:
/—манометр: 2—свеча; 3—трубка; 4— взрывная камера; 5—диафрагма; б, II, 12—штуцеры; 7—матрица; 8—корпус; 9—заготовка; 10—складкодержатель;
13—спираль
живания перевозки, хранения и использования специально подготовленные кадры взрывников и специально оборудованные и изолированные от других зданий помещения для хранения. Горючие газы (ацетилен, метан, пропан и кислород), транспортируемые к месту потребления в баллонах, такой опасности не представляют и на любом предприятии имеется многолетний опыт обращения с этими газами.
По теплотворной способности горючие газы значительно выше ВВ. Так, теплотворная способность тротила — 1010 ккал/кг, а смеси ацетилена с кислородом — 2900 ккал/кг. Стоимость энергии взрыва смеси метана с кислородом в 15 раз дешевле такого же количества энергии, полученной взрывом тротила.
На рис. 8.6 дана схема установки для формовки детали из листа взрывом газовой смеси. Заготовка 9 фиксируется на матрице 7 складкодержате-
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 и И горючего газа и кислорода (воздух при ном 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 полна из трубки распространяется на весь объем рабочей камеры 4 и формует заготовку. Воздух из пространства между за-юговкой 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, по и формовку ребер жесткости, просечку отверстий и другие работы.
8.5.	ШТАМПОВКА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА (ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ШТАМПОВКА)
Схема и сущность процесса
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-
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—пиевмозажим; 3—матрица; 4—фланец; 5—резервуар; 6—электрод; 7—выпрямитель; 8—трансформатор; 9—батарея конденсаторов; 10— разрядник, //—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.
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 зада-<чся 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 заготов-к\ 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 уда-е1ся (она разрушается или образуются складки), то энергия формования разбивается на несколько импульсов. Процесс формовки зависит не только от перечисленных выше факторов, но и о г 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 ус-1аиовке (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 оснастка
Электрогидравлическая штамповка выполняется на специальных установках или специальных прессах, скомпонованных и । повышающего трансформатора, выпрямительного устройства, (пиарен конденсаторов, разрядного устройства, пульта управления, токопроводов (обычно выполняемых в виде коаксиальной) кабеля) и технологического блока. Технологический блок «компонован из матрицы, прижимной плиты, прижимов с регулируемым усилием и разрядной камеры. На прессах для электро-I нлравлической штамповки фланец заготовки прижимается механизированным прижимным устройством по аналогии с механическими вытяжными прессами. Материалом для изготовления матриц 'служат алюминиевые сплавы, низкоуглеродистые «или, бетон, эпоксидные композиции.
Область применения
Электрогидравлическую 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 опера ции ручной доработки деталей, необходимые, например, при штамповке на падающих молотах.
8.6.	ШТАМПОВКА ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ (ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ШТАМПОВКА]
Сущность процесса и основные расчеты
Если 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—батарея конденсаторов; 6—выпрямитель; 7—трансформатор
полем наведенного им в теле заготовки тока, заставит заготовкх сжиматься в направлении пуансона 3. При очень большом токе в обмотке соленоида эти силы сжатия могут быть настолько вс лики, что частицы материала заготовки, преодолевая сопротин ление сжатия, со скоростью, соизмеримой со скоростью взрывной волны, устремятся к поверхности пуансона, и ударившись о нес, (примут форму поверхности пуансона.
Отличительная особенность электромагнитной штамповки — 1>.|цпомерное приложение давления. Равномерность объясняется к-м, что деформирующие усилия возникают в самих частицах м.нериала заготовки по всей ее массе. Энергия взаимодействия полей соленоида и заготовки, деформирующая заготовку, зави-< и г от быстроты нарастания тока в соленоиде, силы импульса, но 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 . > '1С, индукцируемая в заготовке, токи и поля, создаваемые этой >ДС, и сила взаимодействия, формующая заготовку. Импульс юка в соленоиде создается разрядом батареи конденсаторов 5. Заряжаются конденсаторы от сети промышленного тока через пннышающий (до 100000 В) трансформатор 7 и выпрямитель 6. Импульс тока от конденсаторов на рабочую обмотку соленоида подается с помощью высоковольтного разрядника 4. На суще-<। иующих установках давление, прижимающее заготовку к пуансону, достигает 10000 кгс/см2.
Процесс электромагнитной штамповки может быть автома-тп шрован, а его параметры определены расчетным путем. Если пшестна энергия, необходимая для формообразования детали и КПД установки ц (практически ц=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 индуктивно-<чыо L, равна W=LI2/2. При изменении силы тока в соленоиде по шикает ЭДС самоиндукции е, равная L=dlldt.
Рассматривая заготовку как замкнутый контур, находящийся и магнитном поле соленоида, можем определить наведенную в |пготовке ЭДС взаимоиндукции е2.
_ -дф,2_______м
ег~ dt ~	7,412 dt'
где Ф12 — величина сцепления магнитных потоков контуров; М12 — коэффициент взаимоиндукции контуров.
Рассматривая соленоид и заготовку как два достаточно близки расположенных контура, в которых протекают изменяющиеся по времени токи Д и 12, можно выразить ЭДС наводимые в соленоиде (et) и заготовке (е2) формулами
е1== - Lx^- + М dt — dt
+ М^-, dt dt
где M — коэффициент взаимоиндукции контуров соленоида / и заготовки 2 M=Mi2=M2l.
Знак минус ставится при согласованном направлении потоков самоиндукции и взаимоиндукции, а знак плюс — при встречном направлении. Коэффициент М при этом всегда положительный. Энергия W магнитного поля, связанного с двумя контурами — соленоида и заготовки,— равная W——	-j- Ml\I2,
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.
Оборудование и оснастка
В рассмотренной схеме установки (см. рис. 8.8) выпрямляю* щее устройство собирается из кенотронных ламп или полупроводниковых вентилей. Высоковольтные конденсаторы 5 должны иметь низкую собственную индуктивность и выдерживать большое количество импульсных разрядов. Конденсаторы собираются в батарею по параллельной и по параллельно-последовательной схемам. Из конденсаторов емкостью 3—14 мкф собираются батареи с энергией до 400 кдж.
В качестве разрядных устройств используются газоразрядные высоковольтные лампы (игнитроны) или высоковольтные разрядники, представляющие собой большие стальные или латунные электроды, расположенные друг от друга на небольшом расстоянии, заполненном азотом (при закрытой конструкции).
Наиболее сложной задачей является разработка конструк ции рабочих катушек, которые при работе установки испытывают те же нагрузки, что и формуемые заготовки. Для поглощения кинетической энергии импульса катушки делаются максимально массивными. Существуют конструкции катушек с принудительным охлаждением и предварительным напряжением материала. Основные разновидности катушек: а) цилиндрические; б) соленоидного типа; в) плоские.
Цилиндрические катушки предназначены для размещения внутри трубчатых заготовок (при операциях раздачи, формовки рифтов, развальцовки и т. д.).
Катушки соленоидного типа представляют собой соленоид, внутренний диаметр которого на 0,5 мм больше наружного диаметра заготовки. Применяются для обжатия трубчатых заготовок (например, при напрессовке на внутреннюю деталь), для обжатия труб и т. д.
Плоские катушки применяются для выколотки, вырубки, чеканки и т. д. Катушка представляет собой плоскую спираль, вделанную в корпус (диаметром до 300 мм) и отделенную от заготовки только слоем изоляции. Примером конструкции плоской
«а ।ушки может служить универсальный магнитный «молот» (рис. 8.9), позволяющий формовать и выколачивать простран-< । ионные детали отдельными участками по аналогии с механическими выколоточными молотками. Контур (см. рис. 8а) имеет два полюса (при одном полюсе давление на заготовку вблизи оси меньше, чем на периферии, и плоские заготов-
ПодВод тока	Магнитные силовые
Рис. 8.9. Схема магнитного молота:
с—двухполюсный контур универсального назначения; б— магнитный молот для формовки гофра
кн после импульса выпучиваются в центре). Молот специальной Конструкции для формовки гофра изображен на рис. 89, б.
Задача изготовления катушек, которые в течение длительно-|<> времени могли бы выдерживать колоссальные динамические н.п рузки, сочетающиеся с термическими и электрическими на-। рушами, решается по двум направлениям: 1) изготовление ка-lyincK многократного действия с каркасами из высокопрочных мшериалов, в пазы которых закладываются рабочие проводники, 2) изготовление очень дешевых, но малопрочных катушек 1>п ювого действия. При подаче рабочего импульса такая обмотки разлетается в стороны. Для предохранения обслуживающего персонала от возможных травм установка должна иметь защитный кожух.
Технологические особенности процесса электромагнитной штамповки
В отличие от формовки на механических прессах материал заготовки деформируется без соприкосновения с инструментом и качество его поверхности не нарушается. Давление на заготов ку распределяется равномерно, а усилие легко регулируется и с •менением 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; /—наконечник; 2—труба; 3—катушка
деформирующих усилий промежуточных деталей или сред истребуется, процесс легко вести с подогревом заготовки в ваку уме или в защитных средах.
В настоящее время процесс достаточно освоен при изготоп лении небольших передних деталей. Местные выдавки на степ ках труб, запрессовка штуцеров и ниппелей, раздача и обжа тие 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.
8.7.	ВИБРАЦИОННАЯ ШТАМПОВКА
Один из способов увеличения технологических возможностей высокопрочных малопластичных металлов при формообразую щих операциях—наложение на статические усилия формова ния вибраций околозвуковых частот. Такое наложение сочета ет в себе качество процессов ударного действия (увеличивает с»
ск'пень деформации за счет повторных ударов) и качество процессов статического действия (возможность ведения процесса в ।очных штампах).
Если заготовка 3 (рис. 8.11), находящаяся на матрице 4, формуется пуансоном 2, закрепленным на вибраторе 1 и совершающим возвратно-поступательные движения с амплитудой А
<порядка десятых долей миллиметра) и с частотой до 20000 Гц, то
Рис. 8. 111. Схема вибрационной штамповки:
1—вибратор; 2—пуаисон; 3— заготовка; 4—матрица
Требуемое усилие формовки в несколько раз уменьшается, а возможная степень деформации увели-
Рис. 8.12. Схема вибрационной вытяжки с пульсирующим прижимом:
а—исходное положение; б—образование складок; в—разглаживание складок; /—пуансон; 2—прижим; 3—заготовка; 4— матрица
•пишется. Это происходит вследствие того, что вибрации, накла-
ды каясь на статические усилия деформации, разупрочняют ме
талл и снижают контактное и межкристаллическое трение.
Таким образом, действие вибрационной нагрузки аналогично действию нагрева заготовки. Поскольку при нагреве многие in малопластичных сплавов, например, сплавы молибдена и бе-
риллия, интенсивно насыщаются водородом или окисляются, а ин.шовые сплавы интенсивно охрупчиваются, то нагрев заготовки целесообразно (даже (при 'повышенных производственных за-iрасах) заменять на повышение пластичности с помощью вибра-
ционных нагрузок.
Параметры вибратора (частота, амплитуда, возмущающая • ила) необходимо подбирать практически, так как нет достаточною опыта. Например, основной показатель — частота колеба-... — может колебаться от 25 Гц до 20 кГц. Высокие частоты кидаются магнитострикционными вибраторами. Колебания низкой частоты обеспечиваются электромеханическими эксцентрико-|||.1ми вибраторами. Отечественная строительная промышленность пынускает несколько конструкций вибраторов и подобрать виб-р.нор с требуемыми характеристиками нетрудно.
При вибрационной вытяжке в штампах пульсирующее давление может быть сообщено пуансону (см. рис. 8.11) матрице или прижиму. Схема вытяжки с пульсирующим прижимом дана на рис. 8.12. По мере захода пуансона 1 в матрицу 4 на фланце заготовки 3 образуется гофр с высотой волны Л; не превышающей хода прижима (см. рис. 8.12, б). При ходе вниз прижим разглаживает образовавшийся гофр (см. рис. 8.12, в), при ходе прижима вверх гофр образуется снова и т. д.
В отличие от обычных (статических) методов вытяжки, перетекание металла во фланце заготовки осуществляется за счет посадки гофра прижимным кольцом. Это уменьшает нагрузку пуансона и вытянутых участков заготовки, позволяет улучшить коэффициент вытяжки и сократить число переходов. Область рационального применения вибрационной штамповки — формообразующие операции (вытяжка, отбортовка, формовка) небольших и средних деталей из высокопрочных малопластичных металлов.
8.8.	СТАТИЧЕСКАЯ ШТАМПОВКА ЖИДКОСТЬЮ (ГИДРОШТАМПОВКА]
Сущность и технологическая характеристика процесса
Если в вытяжном штампе вместо жесткого металлического пуансона использовать жидкость А (рис. 8.13). нагнетаемую под
Рис. 8.13. Схема штампа для гидроформовки сферического днища:
А—формующая жидкость (вода)* /—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 вдавлива-мая в матрицу 8 гидростатическим давлением, приобретает фор му матрицы. Такой процесс называется гидроштамповкой или
гидроформовкой. Жидкость в этом случае выполняет функции у пиверсального 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. За-фаты металла и квалифицированного труда станочников, необходимые для изготовления и доводки стальных штампов, почти о । падают, 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. Болес 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 производи-1 •и-льность, 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 ( ю ов=40—60 кгс/см2, имеющих небольшую толщину стенок и плавные очертания, при небольшом объеме производства; 6) формовка деталей с суженными выходными сечениями.
Типовые конструкции установок для гидроштамповки
Установки для формовки днищ. Конструкция штампа для формовки сферических деталей типа днищ выбирается в зави-(н мости от конфигурации, толщины и материала заготовки и обьема производства. Наиболее просты и требуют наименьших пират 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-
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. 8.14,6), 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.
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;
/0—канал; 1!—готовая деталь
Рис 8.115. Схема вытяжки в гидромеханическом штампе;
а—и а прессе одинарного действия; б—на прессе двойного действия;
1—корпус, 2—кольцо;	3—складкодержа-
тель; 4—пуансон; 5—ШТОК; 6—трубопровод; 7—клин; 8—болт; 9—заготовка; 10—датчик; И— готовая деталь
вающиеся от поверхности, действуют подобно абразивным и'рнам 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.
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 корпуса 5, к которой деталь прижимается непосредственно или через резиновую диафрагму 2 формующей жидкостью, заливаемой во внутреннюю полость 4
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 гидромеханического штампа для формовки конической обечайки:
1—матрица; 2—заготовка; 3—приемник; 4—пуаисои; 5—резиновый жгут; 6—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 при заполнении 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 4, а сверху — уплотняю
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.
Рис. 8 18. Схема гидроформовки сильфона: а—первый переход,- б—второй переход; /—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
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 Ц, поднимаются, заполняя внутренние полости, образованные кольцами 4, и заготовка приобретает размеры готовой детали 7. По окончании формовки давление формующей жидкости снимается. Кольца 4 удаляются раздвижением в радиальном направлении. Для этого кольца выполнены разрезными, в виде двух раздвижных блоков полуколец.
8.9.	ФОРМОВКА РЕЗИНОЙ
Сущность и технологическая характеристика процесса
Сжатая 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 8), 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).
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
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; 1—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)
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 штампов
Формовка 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-складкодержа-
телем.
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 цилинд-
рическую форму, а рабочая часть ее выполняется по наружному контуру детали. Матрицы можно изготовлять из цинка, сплава
АЦ13, чугуна, балинита и других материалов.

товку 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 6 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 тейнером 1, в который запрессована резиновая подушка 2, опус-кается на деталь, фиксируя ее дно на пуансоне 8, а края — на складкодержателе 9. Когда давление резины 2 возрастает до
величины, необходимой для предотвращения образования гофров на фланце детали 3, ползун 10 останавливается. Включается нижний гидроцилиндр пресса, на котором установлен пуансон 8. Пуансон, поднимаясь, вытягивает деталь. По мере подъема пуансона вытягиваемые участки детали прижимаются к нему давлением резины. Это уменьшает утонение стенки детали в наиболее опасном месте — в сопряжении стенок с дном — и позволяет на 204-30% увеличить степень формоизменения детали.
Детали, штампуемые в инструментальных штампах за несколько переходов, при штамповке резиной можно (в ряде случаев) изготавливать за один переход. Фланец детали в течение всего процесса вытяжки остается зафиксированным на складко-держателе 9 давлением резйновой подушки 2. Чтобы давление резины в подушке не увеличивалось по мере захода в нее пуансона, пресс снабжен автоматическим устройством, стабилизирующим это давление за счет опускания складкодержателя. Для лучшего прижатия заготовки к пуансону их соприкасающиеся поверхности не смазываются, а боковая поверхность пуансона вдоль образующей не шлифуется.
Оснастка
Жесткие части штампа при формовке резиной изготавливаются из балинита, чугуна, вторичных алюминиевых сплавов по контурам детали. Наибольшую сложность представляет правиль--ЩДЦ. nufton	Vn4nWr<.nLnai“._,H.„TF Щт-.упп
мера, пи характеру раиичеи нагрузки контейнер представляет собой и рассчитывается на прочность как резервуар, работающий при высоких давлениях (до 1200 кгс/см2), при импульсном нагружении этими давлениями. В соответствии с правилами Госгортехнадзора контейнеры должны подвергаться испытаниям на прочность. При высоких давлениях стенки контейнеров собираются из стальных колец или рамок, соединяемых сваркой (рис. 8.20, а) или кольцевыми ребрами, входящими в ответные проточки (рис. 8.20, бив).
Резиновые подушки обычно склеиваются из листов толщиной 30—60 мм. Сорт резины подбирается в зависимости от проектируемого процесса формовки. Чем мягче резина, тем большую' степень деформации она допускает. Однако с уменьшением твердости увеличивается опасность затекания резины под борт детали. Хорошие результаты дают комбинированные подушки, у которых основная масса состоит из резины мягкой или средней твердости, а нижняя часть — лист толщиной 40—60 мм из рези-ЦН-Д0В.НЩ<‘ццпй тропплгти
TpWlTOid! I1 IIUILI'I LUUM Wk (I II! ВГ тановых и магниевых сплавов) на подушку подклеивается термостойкая резина марки 5168. В плане резиновая подушка де
лается на 2,5—3 мм больше соответствующего размера контейнера, что обеспечивает необходимый натяг при запрессовывании
Рис. 8.20. Конструкции контейнеров:
а—сварной из стальных колец; б и в—с кольцами, соединенными на проточках
подушки в контейнер. Высота подушки Н (см. рис. 8.19, а) берется равной пятикратной высоте h штампуемой детали. При меньших высотах резина быстро изнашивается.
Оборудование
Основным оборудованием, применяемым при штамповке резиной, являются специальные гидравлические прессы типа ПШВР для глубокой вытяжки резиной и прессы типа П-307 для фор-оолтгупиаомой влппй Большой объем работ по штамповке резиной ных 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 складко-держателем 4 регулируется с помощью редукционного клапана гидросистемы в зависимости от требований технологического процесса.
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 УВШ
Рис. 8.22. Формовка разжимными
iipcw	1луиикин ввнижки ь РЕ-
ЗИНОВОЙ матрице:
1—контейнер; 2—резиновая подушка;
3—пуансон; 4—складкодержатель; 6— опорная колонка- 6—плунжер гидро-цилнндра; 7—корпус гидроцилиидра
/—обечайка; 2—пуансон; 3—конический клин
8.10.	ФОРМОВКА РАЗЖИМНЫМИ ПУАНСОНАМИ (КОЛЬЦЕВАЯ ОБТЯЖКА)
Сущность и область применения процесса
Сущность процесса заключается в том, что сваренная из листа цилиндрическая или коническая обечайка 1 (рис. 8.22) надевается на разрезанный на секторы пуансон 2, после чего усилием гидропривода внутрь пуансона вводится конический клин 3, раздвигающий секторы пуансона до придания заготовке окончательных размеров и конфигурации.
Формовка разжимными пуансонами экономически рентабельный при серийном производстве способ получения цилиндрических и конических обечаек с криволинейными образующими, корпусов подвесных баков, цилиндрических и конических обшивок отсеков беспилотных летательных аппаратов, камер сгорания
и пр. Этот способ позволяет изготавливать детали из высокопрочных нержавеющих сталей титана и его сплавов. Кольцевая •обтяжка применяется и как операция калибровки.
Оборудование
Для формовки и калибровки разжимными пуансонами небольших деталей используются универсальные гидравлические,
кривошипные, эксцентриковые и фрикционные прессы, на которые устанавливаются специальные калибровочные и обтяжные штампы с разрезными
Рис 8.24. Конструкция универсального разжимного пуансона:
1—прижим-. 2—болт; 3—конус; 4—постоянный сектор; 5—сменный сектор, 6—фиксатор сектора; 7—опорная плита; S—фиксатор заготовки
Рис. 8. 23. Схема пресса ПКД:
7—прижим; 2—шайба; 3—тяга; 4—разрезной пуансон; 5—опорная плита; 6— конус; 7—шпилька; 8—стол; 9—траверса; 10—КОЛОНКИ; //—гидроцилиндр; 12— поршень; 13—плунжер
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 6. Раз-248
движные секторы разрезного пуансона 4 опираются на подъемную плиту 5, установленную на маркетные шпильки 7. После-того, как заготовка надета на пуансон 4, включается рабочий гидроцилиндр 11. Перемещаясь вниз, цилиндр, связанный с прижимом 1, колонками 10, траверсой 9 и тягой 3 давит через шайбу 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 И снимается. Подается давление внутрь неподвижного поршня 12. Под влиянием этого давления плунжер 13 поднимается, перемещая траверсу 9 вверх. Вместе с траверсой поднимаются маркетные шпильки 7, лежащая на них плита 8 и пуансон 4. Сходя на малый диаметр неподвижного конуса 6, пуансон освобождает готовую деталь. Все узлы пресса устанавливаются в исходное положение.
При отсутствии прессов типа ПКД формовка разжимными пуансонами выполняется на обычных гидравлических прессах в специальных штампах с разжимными пуансонами.
Оснастка и технология обтягивания
С целью уменьшения затрат металла и рабочей силы при-формовке и калибровке крупногабаритных деталей применяют универсальные разжимные пуансоны (рис. 8.24). Универсальный пуансон собирается из конуса 3, секторов 4, на которые устанавливаются сменные рабочие секторы 5, опорной плиты 7 и прижима 1. Сменные секторы 5 крепятся на постоянных секторах 4 с помощью штифтов 6 и болтов 2. Штифты 8 фиксируют заготовку по высоте.
Участки материала заготовки, находящиеся между разжимными секторами, деформируются по прямой, а не по окружности, что приводит к огранке поверхности. Чем больше секторов, тем огранка будет меньше. Увеличение количества секторов больше 12—18 практически невозможно, так как они получаются слишком тонкими и слабыми. Несколько уменьшает огранку поверхности формовка обечаек в два или больше переходов. При первом переходе пуансон не полностью разжимают. Затем снимают давление пресса и поворачивают обечайку так, чтобы граненые места легли на поверхность секторов, после чего осуществляют окончательную формовку.
Глава 9
ДОВОДОЧНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТА
9.1.	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
нии; 2) замену ручного способа изготовления деталей штамповкой на прессах, падающих молотах или формовкой резиной при повышенном давлении; 3) изготовление переходных и калибровочных штампов для падающих молотов, калибровку дуралю-мина в свежезакаленном состоянии; 4) отработку штампов и формоблоков с учетом пружинения материала; 5) применение штамповки с одновременной закалкой в штампах.
При доработке деталей обшивки и каркаса самолета, отштампованных или полученных обтягиванием на прессах, находят применение следующие механизированные процессы: 1) выколотка; 2) посадка; 3) отбортовка; 4) зиговка. Соответствующее оборудование, обычно называемое вспомогательным, — зиг-машины, выколоточные молотки, посадочные станки — обычно устанавливается на участках, где протекают основные операции или вблизи слесарно-сборочных групп. При изготовлении опытных машин, когда проектирование и изготовление механизированной оснастки (штампов, обтяжных пуансонов и пр.) экономически нерентабельно и организационно невозможно (так как недопустимо увеличивать сроки изготовления машины) вспомогательное оборудование выполняет функции основного.
9.2.	ВЫКОЛОТКА
Сущность и технологическая характеристика операций
Выколотка — операция превращения плоских участков листа-заготовки в участки, имеющие сферическую или более сложные пространственные формы. Ручная или машинно-ручная
операция выколотки в опытном и единичном производствах заменяет операции обтягивания, вытяжки и формовки, а при серийном производстве используется для доработки после указанных операций отдельных участков детали, которые почему-либо не могут быть выполнены точно по чертежу (пружинение, нетехнологичные формы детали и т. д.).
Сущность процесса выколотки заключается в том (рис. 9.1), что в результате ударов молотка 1 на участке АВ листа-заготовки 2 металл утоняется. Так как объем длина L(L2>Li) и площадь учаш окружающие, недеформируемые,
Рис. 9.(1. Схема процесса выколотки:
/—молоток; 2— деталь; 3—опорный инструмент
металла не уменьшается, то гка увеличиваются. Поскольку участки заготовки не позво-
ляют металлу течь в стороны, увеличение площади вызывает
образование выпуклости или вогнутости. Изменяя силу и коли-
чество ударов и место их приложения можно получить заданную форму детали. Чем больше и с большей силой будет нанесено Ю1/И три бппыпр МОЖНО
а tTUM у част кет
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 выко-
лотки может осуществляться вручную или механизированными
^ппглбзм^	__________
Ручная выколотка
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
Рис. 9. 2. Инструмент для ручной выколотки: а, б, в—выколоточиые молотки; г, д, е, яс—опоры
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
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 Пли vnartav та	—“аада

Л.1Ш1., а уи^ллчсиМс ЬЫ11уКЛис1И.'
Рис. 9.3. Схема ручной выколотки чашки с фланцем
При выколотке деталей сложных форм производят одновременно посадку бортов вручную или на станках Гавриленко. Поэтому на участках доводки и выколотки деталей устанавливают посадочные станки. После получения заданной формы поверхность детали проглаживают гладильными молотками на опорном инструменте, так как в результате посадки и выколотки остаются следы по-садкц гофров и местные_____________Нд.
окончательно выколоченной детали обрезаются припуски и опиливаются заусенцы.
Ручную выколотку деталей с небольшой выпуклостью можно производить и на болванках: деревянных, металлических и из пескоклеевой массы ПСК. Выколотка детали типа чашки с фланцем на болванке показана на рис. 9. 3. Заготовка плотно прижимается к болванке, после чего начинают выколотку с края А выпуклости, постепенно . передвигаясь к середине С. Если сразу начать выко
лотку с середины, то может наступить разрыв материала, так как края не будут деформированы. Для снятия нагартовки и облегчения дальнейшей выколотки проводят промежуточные отжиги. После окончания выколотки деталь проглаживают и обрезают.
Закалку деталей из сплавов Д16 и В95 производят перед окончанием выколотки, так как после закалки детали под действием внутренних напряжений деформируются, теряют форму и их снова приходится править по болванке.
При выколотке деталей из магниевых сплавов необходимо нагревать деталь и болванку, ввиду того, что в холодном состоянии эти сплавы малопластичны. Деталь нагревают газовыми горелками или паяльными лампами. Металлические болванки подогревают с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭН). Для контроля температуры нагрева детали применяют специальные термокарандаши, которыми закрашивают нагреваемый участок. Побеление карандашного мазка означает, что температура достигла, указанной на термокарандаше, и нагрев следует остановить.
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 выколотка
Выколотка 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. t	
Модель	Вес задающих частей, кгс	Вылет станины	Число ходов в минуту	Наибольшая толщина обрабатываемого листа	
				дуралюмин	сталь
М001	8	1085	400	2	1	1
		г 2		.				М!		й	L	LS	
мооз	16	1500	375	6	Q
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 мм 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.
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=PIF, 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 до 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.
Машинная выколотка так же, как и ручная, сильно нагарто-нывает 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 производи-юльность труда и обеспечивает хорошее качество поверхности. В этом случае перед выколоткой необходимо каждую заготовку смазать машинным маслом. Тацим 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 дуралыцика нет необходимого опыта, отдельные участки могут быть нагартованы до i.iкой 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, ннамповку на падающих молотах и пр.), сохраняя выколотку лишь как вспомогательную операцию.
9.3.	ПОСАДКА
Сущность и технологическая характеристика операции
В то время как при выколотке выпуклые или вогнутые пог ьерхности 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 пен шейной толщине внутренних участков.
Сущность процесса посадки может быть иллюстрирована < хемой, данной на рис. 9.5. Если на участке материала длиной li (см. рис. 9.5, а) изогнуть («навести») волны гофра, как no-к.нано на рис. 9.5, б, то длина кромки участка уменьшается до 6(/2</1)- Если затем ударами молотка (как это делается при ручной посадке) или давлением (как это делается на станках I .щриленко) полученные волны гофра осадить, то длина участка /3 (несколько увеличенная по сравнению с /г) будет меньше /| ш счет увеличения толщины листа s2>Si. Прямоугольная заготовка (см. рис. 9.5, а) в результате такого укорочения одной
стороны, плавно изменяющегося по длине L волны, приобретает форму элемента плоского кольца (см. рис. 9.5, г). Если выполнить равномерную посадку по 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 «осадкч ^висит 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 посадка
Ручная посадка материала выполняется в два приема: гофрирование (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 А (см. рис. 9.5). Располагают гофры
равномерно по длине борта детали. Посадку гофра выполняют деревянными, металлическими или текстолитовыми молотками на конце рельса или на плите. Первые удары производят по вы-<<>кому краю гофра для того, чтобы удержать остальную часть к>фра 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.
Рис. 9. 6. Ручная посадка-
а—последовательность нанесения ударов при посадке; б—гофрилка; в— наводильный молоток; г—гладильный молоток
Рабочие части гофрилок, молотков, концов рельса и плит должны быть тщательно отполированы, чтобы не повредить поверхность деталей. Так как при посадке материал сильно на-। лртовывается, его необходимо отжигать. После отжига можно повторно гофрировать и посаживать. Ручную посадку повторяют до гех пор, пока не получат деталь требуемой формы. Процесс ручной посадки весьма трудоемкий, требует высокой квалификации жестянщика и многократной термической обработки.
Машинная посадка
Последовательность выполнения операции посадки на станках, работающих по схеме Гавриленко (рис. 9.7) аналогична последовательности при ручной посадке. Лист-заготовку вкладывают в рабочую щель станка, образованную верхним подвижным пуансоном 2 и нижним неподвижным 3. Ввод, переменимте по длине борта и съем заготовки выполняются при работающем станке.
С каждым рабочим ходом (60—90 раз в минуту) на заготовке образуется новое утолщение с соответствующим уменьше-
Рис. 9.7. Посадка по схеме Гавриленко:
а—формовка волны; б—разглаживание волны; в—общий вид станка Гавриленко; /—кнопочный пускатель; 2—верхний подвижной хобот (пуансон); 3—иижний неподвижной хобот (пуаисои); 4—ролик; 5—пуаисои; 6—шатун, 7, 9, 12, 13—шестерни; 8— амортизатор; 10—коленчатый вал, //—кулачок; 14—шкив; /5—станина; 16—электродвигатель; 17—заготовка
нием ее периметра. Это укорочение получается следующим образом: в начале каждого хода (см. рис. 9.7, а) на лист опускается язычок-пуансон 5 и выгибает волну. Верхний хобот 2 в это
Рнс. 9.8. Схема посадки на станке ПС-80:
1—нижние губки, 2—верхние губки; 3— клинья; 4—ползун; 5—заготовка
время приподнят и не прижимает лежащий на нижнем хо-боте лист, позволяя волне свободно формоваться. Затем пуансон 5 отходит, верхний хобот 2 опускается, прижимая лист к нижнему хоботу (см. рис. 9.7,6), а снизу по волне прокатывается ролик 4. разглаживая ее. Зажатый между хоботами лист позволяет волне разгладиться только за счет утолщения материала. Дуга abc укорачивается при этом до длины прямой ас. Недостаток станков, работающих по схеме Гавриленко — невозможность посадки узких бортов, расположенных вблизи возвышенных
участков детали, в частности, полок профилей. Этого недостатка не имеет посадочный станок ПС-80, схема работы которого дана на рис. 9. 8.
Благодаря большому вылету станины (500 мм) станок ПС-80, предназначенный, в основном, для посадки полок профилей, успешно используется и для посадки листа. Верхние плавающие । \ бки 2 находятся на ползуне 4, который движется возвратнонос гупательно с помощью кривошипно-коленного механизма привода станка. Аналогичные им нижние губки 1 расположены на неподвижной нижней части станины. Нормальное к верхним । кошенным 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 перемешают 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 мотогондол, при формовке отверстий облегчения и конструктивных отверстий в листовых деталях внутреннего набора самолета. Как момент, повышающий жесткость без дополнительного увеличения веса, отбортовки в конструкциях самолетов очень распро-е । ранены.
Сущность и технологическая характеристика операции
Сущность 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
утонением материала, увеличивающимся по мере приближения к крайним сечениям борта.
Наглядное представление о характере деформаций материала дает сопоставление формы ячеек радиально-кольцевой сетки, нанесенной на поверхности заготовки (см. рис. 9.9, в), с их формой и размерами после отбортовки (см. рис. 9.9, б).
Степень деформации материала, наибольшая для крайнего сечения, определяется
a)
в)
Рис. 9.9. Схема отбортовки:
а—заготовка;	б—полученный
борт;	в—радиально-кольцевая
сетка на заготовке
А
коэффициентом отбортовки ko^,=dlD, равным отношению диаметра d отверстия в заготовке к диаметру D борта (по средней линии). Максимально допустимые значения коэффициента отбортовки зависят не только от пластических свойств материала заготовки, но и от относительной ее толщины $/сМ00(%), равной отношению толщины $ листа к диаметру d отверстия в заготовке.
Имеют значение также форма пуансона и состояние кромок отверстия (чистота, отсутствие микротрещин и заусенцев). Предельные значения коэффициента ^отб для различных материалов в зависимости от способа отбортовки и относительной толщины материала при расчетах берутся по таблицам. Чем больше относительная толщина д/с?-100%, тем меньше йОТб и, следовательно, тем выше борт можно получить при том же материале заготовки. С увеличением радиуса скругления рабочей кромки пуансона усилие на пуансоне при прочих равных условиях уменьшается, а допустимая высота борта увеличивается.
В тех случаях, когда за одну операцию борт нужной высоты получить нельзя, операция разбивается на две или больше с промежуточным отжигом заготовки.
Для последующих операций k 0-л берется на 15—20% больше, чем на первой — ^отб (1,15—1,2).
Размеры отверстия d в заготовке с достаточным приближением можно найти, считая, что борт отгибается без радиального растяжения (для рис. 9.9) : d=Dy—rt(r+s/2)—2h.
При высоких бортах и небольших значениях d требуется более точный расчет, построенный на равенстве объема материала до и после отбортовки. Усилие отбортовки при определении мощности оборудования с достаточной точностью определяется по формуле Р=1,5л(Д—c?)-scrB, где D — диаметр отбортованного' отверстия, мм; d — диаметр отверстия в заготовке, мм; ов —
иременное сопротивление разрыву, кгс/мм2; s — толщина лис-1.1, мм.
Небольшие стандартные или нормализованные отбортовки (и стенках нервюр, перегородок топливных баков и т. д.) удобно вырубать и формовать в открытых комбинированных штампах, направляемых с помощью ИО, просверленных в заготовках при их раскрое по ШРД и ШЗ.
Рис 9. 10. Комбиииро-п шный штамп для вырубки и формовки стандартной отбортовки:
/ фиксатор; 2—вытяжной пушсон; 3—буфер; 4—вырубной пуансон; 5—матрица, 6—отбортованная де-
таль
Конструкция комбинированного штампа для вытяжки и вырубки стандартной отбортовки ИСТ дана на рис. 9.10. Заготовку (нервюру, перегородку и т. д.) устанавливают на штампе по инструментальным отверстиям (ИО), в которые входит фикса-|<>р (ловитель) 1. При опускании верхней части штампа на нижнюю сначала вытяжной пуансон 2 формует углубление (усилие । жатия буфера 3 должно быть больше усилия формовки), затем пуансон 2 останавливается матрицей 5, а вырубной пуансон 4, продолжая движение, вырубает отверстие. Так выполнять one-р. пн но отбортовки можно в небольших плоских или имеющих не-польшую кривизну деталях’. Отбортовка отверстий в крупногабаритных, имеющих пространственную форму, деталях может иьнюлняться тремя способами: а) вручную; б) в штампах на • нециальных гидропрессах; в) на радиально-сверлильных станках с помощью головки с вращающимися роликами.
Отбортовка вручную
Отбортовка вручную выполняется на болванке или на арми-ропапном пескослепке с местным подогревом пламенем газовой । предки. Этот способ трудоемок, требует исполнителей высокой квалификации и не обеспечивает стандартного качества выполнения.
Отбортовка в штампе
Пример отбортовки в штампе на специальном гидропрессе показан на рис. 9.11. Изделие 3 устанавливается на станине 10 с помощью сваренной из труб опоры 8. Если в изделии имеется
Рис. 9.11. Схема отбортовки в штампе на специальном гидропрессе:
а—общий вид установки; б—схема отбортовки на поверхности, перпендикулярной оси отверстия; в—схема отбортовки на поверхности, наклонной
к оси отверстия,
1—гидроцилиндр, 2—матрица, 3—изделие, 4—шток, 5—формующая часть пуансона; 6—калибрующая часть пуансона, 7—клин, 8—опора, 9—поворотная стойка, 10—станина
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.
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 (ем. рис. 9.11, б) фиксируемый клином 7. Включается рабочий ход, во время которого пуансон 5—6 отбортовывает отверстие па матрице 2. Детали из высокопрочных алюминиевых сплавов перед отбортовкой отверстий диаметром до 300 мм подогрева-ннся до температуры 300—350° С. При больших диаметрах от-перстий отбортовки ведется без подогрева.
На рис. 9.11, б показана конструкция насадного пуансона для <iiбортовки отверстий, расположенных на поверхностях, перпен-шкхлярных к оси отверстия, а на рис. 9.11,в — для отбортовки «нперстий на поверхностях, не; перпендикулярных к оси отвер-< inii. Охлаждающийся к концу операции борт, охватывающий пуансон, зажимает его калибрующую часть (зазор между ними < оответствует горячей прессовой посадке) и при извлечении пуансона заготовка недопустимо деформируется. Для устранения лого 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 (юртом не защемляется. Поворотная стойка 9 служит дли облегчения установки и съема пуансонов.
Отбортовка на радиально-сверлильных станках
Такая отбортовка имеет то преимущество, что выполняется па весьма распространенном оборудовании — радиально-свер-।ильных станках. Инструментом служат закрепляемые на шпинделе станка роликовые головки (рис. 9.12). На головке смонтированы три роликовых блока 2, несущих ролики 1. Зубчатые < ектора 8 блоков, находящиеся в сцеплении с рейкой 4, при опускании шпинделя станка поворачиваются в своих кольцевых направляющих вместе с роликами 1, катящимися по краю отвергая и выдавливающими борт по матрице, установленной на (юл станка. Процесс аналогичен работе на токарно-давильном < ганке с тем различием, что изделие при выполнении операции остается неподвижным. При опускании шпинделя закрепленная па нем средняя часть головки со шлицевой втулкой 5 опускайся, сжимая пружины 3, усилием которых корпус 6, блоки 2 и находящиеся на них ролики 1 прижимаются к выдавливаемому порту. 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.
Рис. 9.12. Схема роликовой головки:
/—ролик; 2—блок; 3—пружина; 4—рейка; 5—шлицевая втулка; 6—корпус головки; 7—ролик; 8—зубчатый сектор
9.5.	ЗИГОВКА
Сущность и назначение процесса
Зиговкой называется операция формовки в листовых заго-кжках канавок («рифтов» или «зигов») путем прокатывания (поговки между двумя роликами. На плоских стенках рифты обычно делаются для увеличения жесткости, а на трубах — для фиксации на них дюритовых шлангов.
Рнс. 9.13. Зигмашина ИБ2713:
1—пневмоцилиндр, 2—шток, 3—ползун, 4—верхний ролик; 5—педаль
При 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 па универсальных зигмашинах (рис. 9.13). Инструментом при лом 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
навливается при единичных работах — разметкой заготовки по ШРД, ШЗ или другим шаблонам, а при изготовлении партии деталей — установкой упора, имеющегося на станке.
Рис. 9.14. Типовые схемы зиговки и конструкции зиготовочных роликов:
а—полукруглый рифт; б—трапециевидный рифт; в—знговка плоской детали по упору; г—зиговка двух рифтов за один проход; д—подсчека; е—одновремен ная подсечка и отбортовка, ж—одновременная зиговка н отбортовка; з—закалка борта, и—зиговка патрубка; к—посадочные размеры роликов;
/—верхний ролик; 2—нижннй ролик; 3—упор; 4—заготовка
Оборудование
Примером конструкции зигмашины может служить модель ИБ2713.
На зигмашине ИБ2713 (см. рис. 9.13) верхний ролик 4 опускается пневмоцилиндром 1, включаемым в работу ножной педалью 5. Шток 2 пневмоцилиндра связан с ползуном 3, несущим верхний ролик 4. Эти машины позволяют формовать зиги на листах стали и титана с толщиной до 3 мм (см. табл. 9.2).
Таблица 9. 2
Техническая характеристика зигмашин
Модель	Наибольшая толщина обрабатываемого стального листа, мм	Усилие прижатия роликов, кгс	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			600
Оснастка
Зиговочные ролики (см. рис. 9.14) изготавливаются из углеродистых сталей У7—У10 или малоуглеродистых цементируемых ii.iлей с последующей цементировкой и закалкой. Твердость рабочей поверхности роликов — не менее HRC 40—44. Шерохо-патость поверхности V 8. Полировка рабочей поверхности роликов (особенно при заготовке цветных металлов) обязательна. Профиль рабочей поверхности ролика выполняется по профилю < оответствующей поверхности рифта. В самолетостроении в основном распространены два профиля: полукруглый (см. рис. 9 14, а) и трапецеидальный (см. 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 работ
Зиговка плоских деталей (см. рис. 9.14, в) встречается при н и'отовлении 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 Че I аль под ролики и расположение рифта не совпадет с раз-мпкой. Зиговка узких и длинных деталей может привести к изгибу полосы на ребро вследствие неравномерного нажима роли-кии на материал. При зиговке таких деталей сильно зажимать нолики 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 рас-г Iояния 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 цы ювет волнистость рифта. Если одновременно выполняется и <нбортовка (см. рис. 9.14, ж), то отбортованная поверхность не по.«учится плоской и величина отбортовки будет различная. Ролик сильно зажимать нельзя, так как можно смять край обе
чайки, в результате чего увеличится ее диаметр, и обечайка не бу. дет 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 па нем свободно.
Для зиговки рифтов сильфонов с несколькими глубокими волнами 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 САМОЛЕТОВ
10.1. 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) I и а, б, в, г, (>. 2) крупногабаритные обшивки двойной кривизны (у которых любое сечение дает кривую линию) II и з, и, к; 3) мелкогабаритные обшивкн со сложной конфигурацией типа зализов, за-концовок обтекателей (III и е, ж).
Построение технологического процесса изготовления обшивки и выбор оборудования определяются принадлежностью детали к очной из этих групп, а также материалом детали, объемом про-нзвоства и техническими условиями на изготовление и приемку.
10.2 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБШИВОК ОДИНАРНОЙ КРИВИЗНЫ (ПЕРВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГРУППА)
К первой технологической группе относятся детали обшивки вентральной части фюзеляжа, стабилизатора, крыла и центроплана. Они, в свою очередь, образуют три технологические । руппы: 1) цилиндрические — из листа с постоянной, подлине лечали, кривизной сечения (см. рис. 10.1, а и б); 2) конические — и । листа с переменной, по длине детали, кривизной сечения (см. рис. 10,1, в, г, <9); 3) монолитные, в которых обшивка составляет пл но целое с ребрами жесткости. По конфигурации монолитные пошивки могут быть как цилиндрическими, так и коническими.
Каждую из этих подгрупп можно дополнительно разделить ио второстепенным технологическим признакам (наличие окон, форма кромки и т. д.).
Типовой технологический процесс изготовления цилиндриче-< кнх и конических обшивок одинарной кривизны включает сле- Vioiiuie операции: 1) отрезку заготовки; 2) гибку; 3) чистовую опрезку по контуру и вырезание окон. В зависимости от требуемой точности вторую и третью операции можно менять местами. Менсе точные обшивки сначала вырезаются в окончательный рц 1мср, затем гнутся. Точные обшивки обрабатываются по кон-гуру после гибки.
Овишвки одинарной кривизны	Овшивки двойной кривизны
в) конические г) коническая д)коническая обшивка е) зализ	ж) зализ з) пошивка с
(нимняя и верхняя (лавовая	с малым оавиусом	рисртами
панельные	обшивка	изгиба
обшивки крыла)	с лючком)
Рис. 10 1. Технологическая классификация обшивок самолета
Отрезка заготовок
Заготовки 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 кривизны
Основной способ гибки обшивок одинарной кривизны — прокатка в трехвалковых станках типа КГЛ 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 трехвалок 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-IO.
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 распредели-1ельного 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 । ибке цииндрических обшивок) или располагаясь под углом (при I ибке конических обшивок).
Верхний валок может перемещаться в вертикальном направлении вместе с траверсой 6, на которой он укреплен. При этом
он может оставаться параллельным нижним валкам (при гибке цилиндрческих обшивок) или располагаться к ним под углом (при гибке конических обшивок). Все три валка получают вращение от распределительных коробок через карданные валы, что обеспечивает синхронное вращение трех валков при любом их положении и во время подъема и опускания верхнего валка.
Передачей крутящего момента на оба конца каждого из валков устраняется возможность отставания одного конца валка от
Рис. 10.2. Копировально-гибочный листовой станок КГЛ-2:
а—схема гибки в трех валках; б—общий вид с ганка;
1—тумба; 2—стаиииа; 3—плита; -4—иижиий валок; 5—верхний валок; €—траверса, 7—ролик; 8—кронштейн; 9—гидроцилиндр, 10—стрелочный индикатор
другого в результате упругих деформаций скручивания. Кривизна изгибаемой детали определяется диаметрами валков DB и DK (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 гиб-ки-прокатки.
Верхний валок вместе с траверсой 6 поднимается и опускается гидроцилиндрами 9, укрепленными на тумбах / 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
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.
Рис. 10 3. Схема компоновки станков ЛГС:
а—ЛГС-б; б—Л ГС-10; в—Л ГС-15; г—схема гибки прокатки, д—схема простой гибки шаговой передвижкой заготовки
Станок (пресс) ЛГС-10 представляет собой дальнейшее развитие конструкции схемы КГ Л. На нем можно гнуть обшивки не только прокатыванием, но и в передвижку, опусканием универсального пуансона (как на листогибочных кривошипных прес-< ах).
Конструктивно ЛГС представляет собой гидравлический че-। ырехколонный 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
емным устройством, имеющимся внутри станины. Техническая характеристика трехвалковых станков дана в табл. 10.1.
Таблица 10. 1
Техническая характеристика копировально-гибочных трехвалковых станков
Основные технические данные	КГЛ-1М	КГЛ-2	клг-з	Л ГС-10
Наибольшее рабочее усилие траверсы, тс	20	ПО	275	500
Наибольшие размеры изгибаемого листа, мм:				
длина	3500	5000	7000	10000
ширина		Не ограничена		
Нагрузка на il пог см листа, кгс	56	220	390	500
Наименьший радиус гибки, мм Диаметры валков, мм:	20	75	150	—
верхнего	14	60	120	—
НИЖНИХ	21	80	140	—•
Скорость прокатывания, м/мнн	0,5; 0,75	0,7; 1,5	1,13	1,13
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 b (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 b 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.
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 Ь и соответствующие им показания индикаторов подъема траверсы. Стрелочный индикатор 70 (см. рис. 10.2),
Расстояние между осями нижних и верхнего вапнов в мм
Показание индикатора станка в мм
Рис. 10.4. График зависимости радиуса кривизны листов ду-ралюмина Д16А-ТНВ от расстояния между осями верхнего и нижнего валков на станке КГЛ-2
i вязанный с упорным винтом, ограничивающим опускание траверсы, 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 устанавливаются на одинаковую высоту. Упоры, определяющие положение концов траверсы, регулируют при траверсе, поднятой в крайнее верхнее положение.
После того как упоры отрегулированы, в станок закладыва-г|ся заготовка, траверса опускается на упоры, включается вращение валков и начинается операция гибки. Края обшивки на длине менее 80 мм от края могут быть изогнуты только совме-
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) иод 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 КГП-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 валка 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	500	2000	2500	4000	12000
Наименьший диаметр обечайки, мм	80	500	оОО	400	—
Наименьшая нагрузка на 1 пог. см листа, кгс	150	150	640	75	1700
Наибольшее усилие (раверсы, тс	7,5	30	160	30	2000
В качестве представителя группы четырехвалковых листо-। нбочных 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 "ерез 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 де-шлей задается сближением или подъемом гибочных валков 13. При сближении валков кривизна увеличивается. Сближение осуществляется вращением маховичков 12, заклиненных на ходовых пиитах кареток 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 гидроци-лнпдрами 11.
При подъеме кривизна увеличивается, при опускании — уменьшается. Величина подъема устанавливается упорными гай-
Рис 10. 5 Гибка-прокатка на станках типа ГЛС:
•схема гибки, б—общий вид станка ГЛС 2К; в—кинематическая схема;
I <2
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, д 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 на штоках гидроцилиндров 11 — 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.
В конце прохода получается готовая обечайка с одним неподогнутым концом. Задний гибочный валок опускается, поднимается передний, станку дается реверс, в результате которого под-
Рис. 10 6 Схема гибки на станке ГЛС-12:
1—траверса, 2—пуансон, 3—гибочные валки, 4—каретка; 5—ходовой винт, 6—стол, 7—механизм автоматической шаговой подачи; 8—гидроцилиндр, 9—нижний контакт, 10—верхний Контакт; //—щуп; 12—рычаг
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
технологические возможности: а) устройство для гибки обшивок пуансоном впередвижку (как на листогибочных прессах); б) автоматическое регулирование кривизны изгибаемой детали <_ 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 3 включением гидроцилиндров 8 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 подачи, перемещая каретку 4 на шаг.
Автоматическая корректировка кривизны изгибаемой детали выполняется путем повюрных 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 кон-i.ikt 9, подавая сигнал механизму регулировки глубины опускания пуансона. Затем следует повторное опускание траверсы с пуансоном на тот же участок детали, но с большей глубиной <ахода 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 вы-< ora 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 I еометрически правильной, так как из-за одинаковых линейных < коростей на концах валков линии гиба располагаются под углом к образующим конуса.
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 оГдельным 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 ОБШИВОК
Операция типового технологического процесса
В конструкциях современных самолетов все больше применяются монолитные обшивки (панели) крыла и фюзеляжа. Монолитными обшивками (или монолитными панелями) рис. 10.7 называются обшивки, у которых ребра жесткости, выполняющие функции стрингеров, изготовлены из одного куска металла с собственно листом-обшивкой. Плоские заготовки таких панелей получаются горячим прессованием на мощных гидравлических прессах или горячей прокаткой. Полученный таким образом на специализированных заводах, поставляющих поковки и штамповки, полуфабрикат окончательно формуется и обрабатывается
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
нелогичны 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:
1) механической обработки по толщине листа и ребер; 2) гибки-формовки; 3) обрезки по контуру; 4) вырезки лючков и других отверстий.
Механическая обработка панелей включает обработку ребер жесткости, контура панели, площадок под профили разъема,
фрезерование замка и ряд других операций. Эти операции выполняются в механических цехах на модернизированных станках КСФ-20, КФП-1, ФЭП-1 и др.
Операция гибки-формовки по обводам может быть выполнена несколькими способами: а) прокаткой на механических трех и четырех валках типа КГЛ, ЛГС и ГЛС; б) последовательной многоударной гибкой на листозагибочных прессах и прессах ЛГС; в) гибкой на листозагибочных прессах или прессах ЛГС за один ход в рессорных штампах; г) дробеударной формовкой.
Гибка на валковых станках. Между ребрами панели 1 (рис. 10.8) вставляются буковые прокладки 2. Сверху или с обеих сторон накладываются технологические листы 3, предохраняющие панель от механических повреждений и объединяющие панель и прокладки в один пакет, который прокатывается в валках станка.
Рис. 10.8. Схема гибки монолитных панелей:
а—прокаткой в валках; б—гибка в универсальном штампе передвижной заготовки;
1—панель; 2—прокладка; 3—лист; 4—пуаисон;
5—матрица
После гибки панель доводится до окончательных размеров правкой на гидравлическом консольном прессе с проверкой шаблонами ШКС по контрольным сечениям (обычно по осям нервюр).
Схема последовательной многоударной гибки на прессах ЛГС и листозагибочных прессах дана на рис. 10.8, б. Более плавные очертания контура и большую производительность дает гибка в рессорных шаблонах.
Схема гибки в рессорном штампе дана на рис. 10.9. На корпусе I верхней части штампа укреплен пуансон (рессора) 2, опирающийся своими концами на ролики 3. Пуансон набран из пластин термически обработанной стали 60С2. На корпусе 8
Штамп в открытом положении	Штамп в закрытом положении
Рис. 10. 9. Рессорный штамп для гибки монолитных обшивок:
-корпус-, 2—пуансон-рессора; 3—ролик; 4—кассета; 5—матрица-рессора; 6—заготовка; 7—винт; 8—корпус; 9—регулируемая опора; 10—постоянная опора
нижней части штампа находятся три опоры: одна постоянная 10 и две регулируемые 9. На опорах смонтирована гибкая кассета 4 и матрица-рессора 5 (предварительно согнутая по кривой) При ходе ползуна пресса вниз весь пакет, состоящий из пуансона 2, кассеты 4, матрицы 5 и зажатой между кассетой и пуансоном заготовки 6, изгибается под действием усилия, развиваемого прессом, как балка, свободно лежащая на двух опорах, функции которых выполняют ролик 8. Радиус кривизны регулируют закрытой высотой штампа (вращением винта 7) и установкой опор 9, настраиваемых как по высоте, так и по углу наклона.
Операция формовки осуществляется с последовательным перемещением заготовки в штампе. Необходимое число ударов определяется соотношением длин штампа и заготовки. На рис пресса для гибки панелей в зонах установки нервюр с радиусом от 500 мм и до бесконечности и формования по этим же радиусам окантовок лючков Пуансон и матрица формующего механизма представляют собой набор из девяти ползунов (пуансон — из девяти ползунов 12, матрица — из девяти ползунов 9).
Как ползуны пуансона, так и ползуны матрицы располагаются по требуемой кривизне детали. Для сглаживания ступенчатости пуансона и матрицы на их рабочих поверхностях укреплены пакеты листовых рессор 7 и 8. Это предохраняет изгибаемую панель от появления вмятин вследствие контактных напряжений на участках ее соприкосновения с ползунами. Рессорный пакет 8 пуансона скреплен скобами 6. Рессорный пакет 7 матрицы крепится на среднем ползуне матрицы. Ползуны пуансона расстанавливаются по требуемой кривой поворотом кулачкового вала 1. Координаты кривой, по которой изгибается панель относительно оси кулачкового вала 1, складывается из радиуса соответствующего кулачка 2, длины толкателя 3, длины ползуна 12 и толщины рессорного пакета 8. Толкатели 3 и ползуны 12 пуансона могут свободно перемещаться в вертикальном направлении. Их движение вверх ограничивается кулачками 2, к которым они прижимаются пружинами 4, опирающимися снизу на траверсу 13. Нижние концы ползуна 12 (кроме двух крайних) направляются ползушками 10, скользящими в пазах торцовых плит 11. В процессе гибки ползуны 12, расставленные поворотом кулачкового вала, неподвижны. Формуемая панель огибается по ним подъемом ползунов 9 матрицы, каждый из которых поднимается индивидуальным гидроцилиндром, развивающим усилие в 10 тс.
По окончании гибки ползуны 9 опускаются в исходное положение пружинами. Цилиндры включаются в работу последовательно, начиная от центра к краям. В процессе гибки отклонения в направлении изгибающей силы недопустимы, так как соз-
чающийся при этом переменный изгибающий момент обусловливает переменную кривизну панели. Указанные отклонения устраняются, если выдержан постоянный зазор между пуансоном и матрицей. В рассматриваемой конструкции такое постоянство
Рис. 10.10. Схема специализированного пресса для гибки мо-г нолитпых панелей:
/—кулачковый вал; 2— кулачок; 3—толкатель; 4—пружина; 5—звено;
6—скоба, 7—иижняя рессора; 8—верхняя рессора. 9—ползун матрицы;
10—ползушка; Ц—торцовая плита; 12—ползун пуансона; 13—траверса
достигается боковым смещением четырех средних ползунов 12, < кольжением 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.
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 моно литных 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 сгост, 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-
bfi >nся. Радиус образовавшейся в результате дробеструйной об-1>||(>огки кривизны панели пропорционален ее жесткости и об-ри । по пропорционален величине остаточных напряжений в на-
цл< ванном слое, глубине наклепа И к>лщине заготовки.
На рис. 10.12, в дана совмещенная эпюра остаточных напряжений от дробеударной обра-Гмнки, напряжений от изгиба за-1О1ОНКИ и равновесная эпюра. Рш 1ягивающие напряжения во нну|ренних слоях листа примерно нлвое меньше напряжений сжатия в наклепанном слое. Изме
Рис. 10 11 Схема процесса дробеударного формования /—импеллер, 2—дробь, 3—заготовка
няя режимы бомбардировки поверхности дробью, можно измени и, глубину наклепанного слоя
и <н гаточные напряжения в нем.
. >1им изменением и регулируется
Кривизна формуемой детали. В начале процесса внутренние напряжения растут пропорционально времени обработки, но затем ши цпает насыщение и дальнейшая обработка может вызвать
Микротрещины.
Режимы бомбардировки можно изменять за счет изменения диаметра дроби, скорости удара, угла атаки, плотности потока
Рис 10 12 Деформации и напряжения при обработке дробью
« деформация поверхности детали при ударе дробинки, б—эпюра остаточных 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 двюматическом программном управлении процессом с записью программы на 8-дорожечной перфоленте автоматически изменяет» ыкже размер дроби (имеется несколько бункеров с дробью
различных диаметров), угол установки дробеметного сопла и скорость его перемещения над обрабатываемой поверхностью.
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.
Операция 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 дробе-метной — 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 воь духа, расхода дроби и угла наклона сопла. Расстояние между головками также регулируется при настройке. Расход дроби и расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности, опредс
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 1>5 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.
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 панели, мм	10	15
Наибольший диаметр дроби, мм	1,2	4
Наибольшая скорость дроби, м/с	30	40
Эффективная осредненная производительность, см2/мин	300	4000
Расход воздуха, м3/ч	400	1200
Чистовая обработка по контуру, вырезка лючков и окон. Взаимная пригонка отдельных монолитных панелей: стыковка по ширине, припиловка площадок под профили разъема и самих профилей разъема, подгонка фитингов и накладок осуществляется на контрольно-пригоночных стендах. Чистовая обработка обшивок одинарной кривизны, согнутых из листа, выполняется на фрезерно-обрезных листовых станках типа ФОЛ-2 или радиально-фрезерных станках типа ОС-86 по разметке или по накладным шаблонам. Таким же образом вырезаются окна в лючки.
Продольные и поперечные кромки со стрелой прогиба до 300 мм фрезеруются с помощью горизонтально-фрезерной головки. Если стрела прогиба обшивки не превышает 200 мм, а припуск не более 5 мм, то резание осуществляется сборными торцовыми фрезами диаметром 150—200 мм, оснащенными твердосплавными пластинами. Если припуск составляет 5—25 мм, а стрела прогиба доходит до 300 мм, то рекомендуется применять трехсторонние дисковые фрезы диаметром 300 мм.
Прорезку окон и фрезерование поперечных кромок в заготовках со стрелой прогиба свыше 300 мм и при припусках больше 25 мм выполняют с помощью вертикально-фрезерной головки, причем режущим инструментом является пальцевая фреза диаметром 20 мм, изготавливаемая из быстрорежущей стал» Р18. При вырезании окон и снятии больших припусков листы-заготовки кладут не непосредственно на стол, а на деревянные подкладки.
Высокую производительность, точность и чистоту торцовки обшивок можно получить при обрезке по схеме, представленной
и.। рис. 10.13. Обшивка 1 помещается на болванку 2, изготовленную по гипсомодели детали из стеклотекстолита, и фиксируется па пей 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:
1—обшивка; 2—болванка; 3—стол стайка; 4—фреза
копой 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 пырубка 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. 10 14, б — обшивка с отверстиями, полученными вырубкой.
Контроль. Обшивки в процессе гибки и после окончания операции проверяют по шаблонам контура сечения (ШКС) (рис. 10 13, а) как по концевым, так и по промежуточным сечениям чср(ч 1—1,5 м длины обшивки. Прямолинейность образующих (отсутствие седловидности) проверяют по струне, натянутой по
a)
Рис 10.14. Пример вырубки отверстий в обшивке:
а—рабочие части штампа, б—обшивка с вырубленными отверстиями, 1—пуансон; 2—матрица
Рис. 10 15. Контроль обшивок одинарной кривизны' о—шаблон ШКС, б—специальный стенд; 7—рубильник, 2—противовес, 3—шланг
отвесу. Конические обшивки проверяют на контрольном стенде (см. рис. 10.15, б). Плотность прилегания обшивки к шаблонам сгенда проверяют щупом. Для облегчения подъема откидные прижимы (рубильники) 1 снабжены противовесами 2. Обшивки па 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 па посадочных станках, при изготовлении обшивок двойной кривизны неизбежны даже при хорошо отработанной технологии.
Метод выколотки
При выколотке кривизны обшивки получаются путем увеличения площади внутренних участков, при неизменяющихся размерах наружных участков, что сопровождается нежелательным уюнением материала, изменением его механических свойств вследствие нагартовки и частичным повреждением наружного шщитного слоя от ударов молотка. Операция мало производи-юльна, требует высокой квалификации исполнителя н 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).
Метод последовательной местной деформации
Деталь постепенно формуется отдельными небольшими участками в штампе, имеющем соответствующую кривизну (рис. 10.16). Операция выполняется на гидравлических прессах, фрик-
ционных прессах или падающих молотах. Матрица 1, рабочая поверхность которой в 15—20 раз меньше поверхности детали, имеет радиус Rw кривизны несколько меньший радиуса детали: /?м= (0,85 ... 0,9)/?д. Рабочая сферическая поверхность пуансона имеет кривизну Rh=Rm—s. Диаметр пуансона Dn на-10—15% меньше диаметра DM сферической лунки матрицы. Da= = (0,85 ... 0,9)DM.
Операция выполняется с постепенным перемещением заготовки
по концентрическим окружностям
Рис. 10.16. Схема последова- от периферии к центру и от центра тельной местной деформации: к перИферии. Незначительные не-/—матрица; 2—деталь; 5—пуансон
ровности ДОВОДЯТСЯ на ВЫКОЛОТОЙ-ном молоте. Этот способ применим только для получения сферических деталей (штамповка деталей с формой эллипсоида, параболоида и т. д. невозможна)-
Обтягивание
Сущность и характеристика процесса. Сущность процесса обтягивания заключается в том, что плоская заготовка-лист 1 (рис. 10.17, а) превращается в пространственную деталь растягивающими усилиями Рр, расположенными с двух ее противоположных концов. При состоянии пластического растяжения во всех сечениях деталь пластически деформируется, плотно прилегая к поверхности обтяжного пуансона 2 и принимая форму этой поверхности. Основным условием получения детали требуемых размеров является растяжение всех сечений заготовки до состояния пластичности. При простом изгибе верхние слои заготовки (см. рис. 10.17, б) растягиваются, нижние — сжимаются, аслой, расположенный на нейтральной линии (примерно в середине толщины листа), изгибаясь, не изменяет своей длины. Когда наружные участки, прилегающие к верхней и нижней плоскостям детали, при изгибе получают пластические деформации, участки, прилегающие к нейтральной линии (на схеме заштрихованы), изгибаются в пределах упругих деформаций. После снятия изгибающих усилий вследствие упругих деформаций изогнутая деталь частично распрямляется. При этом удлиненные при изгибе
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 7? к толщине листа s (для дуралюмина при /?/« = 125) изгиб может полностью происходить в пределах уп-
Рис. 10.17. Схема простого обтягивания:
с—схема процесса; б—напряжения в листе при простом изгибе; в—напряжения при гибке с растяжением;
I—заготовка-лист; 2—пуансон; 3—стол; 4—зажим
ругих деформаций и после снятия изгибающих усилий заготовка полностью возвращается к первоначальной форме. Угол пружинения, 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 метлой 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 дошли. 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
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 1, сначала растягивается усилием Рр 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.
11ебольшие обшивки двойной кривизны фюзеляжа, узкие общи пси одинарной кривизны крыла, обтекатели оперения и др. п hoi овляют методом простой обтяжки. Формадетали характери-.ijeicfl коэффициентом обтяжки, равным отношению длины раз-
Рис. 10.18 Схемы обтягивания-а—с предварительным растяжением; б—односторонняя; в— схема определения &обт;
1—зажим; 2—заготовка, 3—стол; 4—пуансон
Портки /шах (см. рис. 10.18, в) наиболее деформированного уча-< пса к длине развертки /ты наименее деформированного уча-('ка
&обт — /щах//щ!п-
Для обшивок одинарной кривизны за коэффициент обтяжки принимается отношение длины развертки криволинейного участки к длине заготовки в этом же сечении. В зависимости от величины Аобт процесс ведут: а) за один переход; б) методом ношорной обтяжки по одному пуансону; в) двух- и многопере-яодпым методом (по нескольким пуансонам); г) с предвари-'к-лыюй подготовкой заготовки; д) комбинированным методом;
с подогревом заготовки.
Наряду с перечисленными методами при изготовлении неко-п>рых деталей применяют методы односторонней обтяжки (см. рис. 10.18, б). Рассмотрим перечисленные методы подробнее.
Обтяжка за один переход. Однопер входную обтяжку применяют в том случае, когда величина коэффициента обтяжки не превышает следующих значений (при Д/s 125):
Толщина дуралюминового листа, мм	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 о0,2.
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 Д/з> 125 значения &Обт больше указанных выше, и однопереходной обтяжкой деталь получить нельзя.
За первый переход заготовка обтягивается до значения в зависимости от толщины листа. Коэффициент обтяжки /?2 при втором переходе определяют по формуле: k2=k—£i+l, где k — общин коэффициент обтяжки детали; kt — коэффициент первого перехода.
Двухпереходную обтяжку применяют в том случае, когда Д/э< 125 (независимо от значения &обт)- 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
ки заключается в том, что края ее перед обтяжкой прсдвари-юлыю 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 /гОбт>1,15. При этом за один переход могут быть ипотовлены детали, имеющие ^обт^1,35. Для получения детали i । аким коэффициентом обтяжкой без подогрева требуется до восьми повторных операций. Сущность метода заключается в юм, что операцию ведут на пуансонах, подогретых трубчатыми (лектронагревателями (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 <• подогревом деталь закаливается и затем калибруется в свеже-<а каленном состоянии.
Как при холодной обтяжке, так и при обтяжке с подогревом перемещению металла по поверхности пуансона препятствуют си. лы трения. При холодней 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 термо-< юйкостью обладает смазка следующего состава: вапор 50%, < юарат бария 50%. Кроме этой смазки применяют и 1ругие.
При односторонней обтяжке (см. рис. 10.18, б) перемещают-< я тажимы лишь одной стороны пресса. По этой схеме операцию можно вести на прессе ОП-2.
Особенности обтягивания обшивок из титана и его сплавов. II п'отовление обшивок двойной кривизны из титана и титановых сплавов методом обтягивания — технологически сложная операция, главным образом, из-за сильного и неравномерного пружинения титана. По степени пружинения титан аналогичен полу тердой нержавеющей стали, а у его сплавов пружинение еще Польше. Поэтому технология обтяжки обшивок из титана и его сплавов часто близка технологии обтяжки обшивок из нержавеющих сталей.
Обтягивание ведут в холодном состоянии и с подогревом заготовки 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 коллоидны? 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. До пустимое растяжение титана при этом равно ~10%, а его сплавов ----6%- Обогреваемые пуансоны делаются из стали или по-
крываются 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 сил трения между заготовкой и пуансоном компенсируется большей температурой нагрева на вершине пуансона. Равномерное увеличение температуры к середине листа достигается увеличением плотно-
v 1И тока за счет плавного уменьшения ширины листа в середине его длины.
Определение размеров заготовок при обтягивании. Размер |.1готовки L (см. рис. 10.17, а) определяют по формуле L = tn+ + (п1+пг+пз)2, ine /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-шготовке группируют несколько деталей, имеющих примерно одинаковую кривизну. Минимальное расстояние между деталями и 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 про-i 1укиванием 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 за-юювки о пуансон. Удлинение о3, измеренное в конце процесса обтяжки, не должно превышать максимально допустимого для данного материала значения отах (соответствующего максимальному допустимому &обт) и не должно быть меньше деформации о,, соответствующей коэффициенту ЛОбт, запроектированному по ie\дологическому процессу для данного перехода; бт^6э<бОбт-
Соотношение между удлинениями б и соответствующими их коэффициентами обтяжки &Обт приведены в табл. 10.3.
Таблица 10.3
Зависимость между коэффициентом обтяжки и удлинением
бт	с, %	^обт	с, %	^сбт	с, %
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
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 дефомет-ра (рис. 10.19, а). На корпусе 2, прижимаемом к поверхности
Вид Б
Рис. 10 19. Контроль деформаций при обтяжке:
а—дефометр, б—установка дефометра на прессе РО 3;
1—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 сто,2- Если с некоторым запасом заменить Оо,2 величиной ов, то усилие растяжения (кгс) составит (см. рис. 10.17, a) P=0,9Bsaa, где s — толщина листа, мм; В — ширина листа, мм; ов — предел прочности, кг/см2.
Усилие подъема стола Рст будет, соответственно, равно Pcr= 1,8B-sob cos а, где а — угол между направлением усилия подъема стола и направлением усилия растяжения.
Таблица 10.4 Техническая характеристика обтяжных
и растяжно-обтяжных прессов
Параметры	ОП-2М	ОП-3	ОП-60	ОП-ЮОО	ОП-5К	РО-1М	РО-ЗМ	РО-5М
Усилие подъема ствола, тс	—	360	60		150	200	300	200
Усилие растяжения, тс	600	—	—	500	150	100	270	150
Наибольшая длина	заготов- ки, мм	4000	3000	2000	7500	5000	7000	7000	7000
Наибольшая ширина заготовки, мм	—	—	1500	3000	2000	1500	1800	2000
Оборудование для обтяжных работ. Как уже указывалось, обтяжные работы по схеме простого обтягивания выполняются на обтяжных прессах ОП-2, ОП-3, ОП-ЮОО, ОП-60 и комбинированном обтяжном прессе ОП-5К. Техническая характеристика обтяжных прессов дана в таблице 10.4.
Рис. 10.20. Обтяжной пресс ОП-3
/—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. Станина 1 представляет собой жесткую раму, собранную из балок.
Траверса 2 с помощью ходовых винтов 3 перемещается по направляющим станины независимыми электроприводами 4. Верхняя часть траверсы 2 представляет собой поворотную стальную балку, на которой расстанавливаются (по прямой линии или дуге окружности) одиннадцать зажимов 7 с клещевыми губками. Двумя гидроцилиндрами, расположенными в кронштейнах траверсы, поворотная балка
может поворачиваться вместе с установленными на ней зажимами вокруг горизонтальной оси.
На прессе ОП-2 (рис. 10 21) обтяжка ведется раздельно, независимым перемещением вниз траверс 7 с зажимами 1 относительно обтяжного пуансона 4, неподвижно установленного на столе 3 пресса. Зажимы 1 крепятся на боковых поверхностях траверс 7 с помощью кронштейнов. На кронштейнах
зажимы поставлены шарнирно и могут поворачиваться на угол ±5° от вертикали. Небольшая ширина зажимов позволяет изготавливать очень узкие обшивки (до 100 мм).
Рис. 10.21. Схема работы обтяжного пресса ОП-2 1—зажим; 2—обшивка; 3—стол; 4—пуансон, 5—гидроцилиндр; 6—каретка; 7—траверса
Стол 3 выполнен в виде узкой стальной литой балки. Верхняя и правая боковая плоскости стола обработаны и снабжены Т-образными пазами для крепления пуансонов. Гидроцилиндры 5 пресса ОП-2 крепятся к траверсам 7 и к кареткам 6 с помощью осей и подпятников, благодаря чему траверсы могут наклоняться на угол до 1°.
Обтягивание с растяжением выполняется на растяжно-обтяжных прессах РО-1М, РО-ЗМ, РО-5М и на комбинированных прессах ОП-5К и ОП-1000. В качестве примера рассмотрим устройство и работу (пресса РО-ЗМ (рис. 1022), имеющего верхний дополнительный стол 14 для формовки обшивок знакопеременной кривизны. Узлы пресса смонтированы на стальной сварной станине 20. По направляющим, укрепленным на станине, перемещаются каретки 4, несущие растяжные цилиндры 6 с зажимными плитами 9 и зажимами 11, цилиндры 7 наклона зажимных плит и формующие цилиндры 10. Каретки перемещаются с помощью ходовых винтов 3, входящих в гайки 1 кареток. Враще-
ние винтов осуществляется от двух индивидуальных электроприводов 2.
В процессе обтяжки каждая из кареток дополнительно фиксируется на станине двумя пневматическими фиксаторами. За-
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^т^-"unWllDl, viviwn 1 XljJVJUCiri Л Cl 1-LL 1 WIYCIA Л 1 p VA 1 лдр ClOVin-iC,C.I\.flA ров 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 цилиндров 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 пу ансона 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 па 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 ±10э. 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
h 12 1u
пы. 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 Ж>	.HUTHI4 ttjiHTLI grinnn дпнпдгитпа	НО ООН  
тяжных 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 па зам 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 песка 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-
31&
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-
J

Рис. 110 25 Деревянные обтяжные пуансоны:
а—для простого обтягивания, б—для обтягивания с растяжением;
1—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 слепке предусматриваются два сквозных отверстия, в которые вставляется прут для подъема и переноски слепка. При наличии макетов поверхности самолета пуансоны для обтяжки обшивок изготовляют методом копирования поверхности. Если макеты поверхности выпуклые, то сначала с макета снимают слепок, а затем по слепку копируют пуансон. При вогнутых макетах поверхности пуансон непосредственно копируется с макета поверхности. В этом случае исключается промежуточная оснастка — слепок, что повышает точность обтяжного пуансона.
Пуансоны из ПСК наряду с преимуществами (простотой изготовления, дешевизной и недефицитными материалами) имеют ряд недостатков, в частности, большой вес, хрупкость, трудоемкую ручную доработку при изготовлении, невозможность вести процесс с подогревом.
Деревянные пуансоны (рис. 10.25) собираются на казеиновом клее из брусков или досок. Для обтягивания толстых листов тело пуансона делается монолитным. Для обтягивания тонкостенных обшивок пуансоны клеятся пустотелыми. Из-за больших затрат квалифицированного труда столяров и малой устойчивости против атмосферных воздействий деревянные обтяжные пуансоны заменяются пуансонами из пескоклеевой массы, железобетона и других материалов. Железобетонные обтяжные пу-
а пеоны примерно в 3 раза дешевле пуансонов из ПСК и в два |ы ia дешевле деревянных. Стоимость их ремонта значительно чиже стоимости ремонта пуансонов из дерева и пескоклеевой массы, а возможность хранения на улице высвобождает складские и производственные площади.
Для единичного и мелкосерийного производства применяются гкелезобетонные пуансоны без покрытия. Рабочие поверхности 1.1ких 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 О1вердение 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 п 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 эпоксипласт, состоящий из эпоксидных смол (ЭД6, ЭД5, Э40 или «гЗпокси-1200»), отвердителя (полиэтиленполиамин, кубовый ос-1аток 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—25 мин.
На рис. 10.26, б дан каркас железобетонного пуансона для o6i ягивания с электронагревом сопротивлением до 500° С. Диа-м<-1р прутков каркаса 8—10 мм. Изготавливается пуансон по < ледующей технологии: по эталону поверхности агрегата самолета делается пескослепок. Рабочая поверхность пескослепка ( мвзывается тонким слоем машинного масла. После установки в пескослепок каркаса в него заливается термостойкий бетон и
пуансон вместе с пескослепком сушится при температуре 15— 20° С в течение 80 ч. Затем пуансон вынимают из пескослепка л досушивают при 100—110° С в течение 32 ч.
Рис. 10.26 Железобетонный обтяжной пуаисои:
J—наружный каркас; 2—рым; 3—арматура; 4—внутренний каркас; 5—бетой
Состав жароупорного бетона (кг на 1 мэ бетона)
Жидкое стекло................. 350—400
Кремнефтористый натрий . . .	40—50
Тонкомолотый шамот .... 500
Шамотный песок................500
Шамотный щебень...............750
Металлические литые пуансоны (рис. 10.27) отливаются из цинка, цинкового сплава АЦ13 или вторичных алюминиевых сплавов. Технология изготовления обтяжных пуансонов из сила-ва АЦ13 такая же, как и технология изготовления штампов для падающих молотов. Для облегчения пуансона внутрь его заде-
Рис. 10. 27. Литой металлический пуаисои
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 п =
гдеМ — мощность одного нагревателя; А — мощность, необходимая для нагрева пуансона
А^1,16бМ(4-/)	4-0,4^.
Здесь с — удельная теплоемкость материала пуансона в кДж/°С; G — масса пуансона, кг; t\—температура нагрева пуансона, °C; / — температура воздуха в цехе, °C; z— время нагрева, ч.
Для поддержания температуры нагретого пуансона требуется мощность Л'подЛ'ОДМ
Глава 11
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ИЗ ПРОФИЛЕЙ
11.1. 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
же с углом 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 «руппы составляют 12—15% общего числа деталей из профилей. На долю третьей и четвертой групп падает 10—12%.
Рис. 11. 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 360е С; д—детали знакопеременной кривизны; е— детали с местными изгибами по малым радиусам; ок—короткие детали со сложным контуром, имеющие большой коэффициент повторяемости иа машине
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 штампах
Отрезка в штампах (рис. 11.2) — высокопроизводительная операция. Штамп значительно универсален, окупается даже при
Рис. 11 2 Штамп для отрезки профилей.
1—верхний нож, 2—нижний нож; 5—упор: 4—болт, 5—планка: б—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
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 тина уголка можно отрезать различные по высоте и толщине полок детали. При большой программе по отрезке коротких деталей штамп целесообразно эксплуатировать с автоматической валковой подачей.
Анодно-механическая резка
Прогрессивный способ отрезки профильного материала отличается большой чистотой и точностью реза, малыми потерями ме-1 алла в отходы, дешевизной и простотой изготовления инструмен-1.1. Скорость резания от прочности металла практически незави-
Рис. 11.3. Анодио-мехаиическая резка:
а—схема процесса; б—станок АМО-14;
1—станина; 2—зажимное устройство; 3—днск-электрод; 4—коромысло; 5—кожух диска; 6—демпфер; 7—приборная панель, 8—противовес; 9—электродвигатель; 10—ось; 11—заготовка, 12— Сопло, 13—рукоятка
< пт, 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 11, служащая другим электродам, подключена к положительному полюсу источника. Непосредственного соприкосновения между диском 3 и заготовкой 11 нет.
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 процессе в анодно-механической резки
Наибольшая ширина сечения, мм	Сила тока, Л	Количество электролита, л/мнн	Размеры диска, мм	
			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
для удаления анодной
Давление электрода, необходимое 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.
Отрезка на пилах
Маятниковые 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 и 17.
Шкив электродвигателя связан со шкивом шпинделя клиноременной 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 с голом 6 при настройке станка может поворачиваться относи-юльно 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-нож-ницы со сменными ножами (рис. 11.5). Силовой пневмоцилиндр / 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, укреплеи-
ному на кронштейне 4, и отрезает заготовку, выдвинутую до регулируемого упора. Включается рабочий ход поворотом рукоятки пневмокрана 8.
Рис. 11.5. Переносные пневматические пресс-ножннцы:
Л—пневмоцилнндр; 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-
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:
1—абразивный круг, 2—пневмодвигатель, 3—кнопка; 4—штуцер, 5—вал
Небольшие детали целесообразно зачищать на стационарных наждачных станочках Операция зачистки заусенцев особенно важна при обработке титановых сплавов, у которых заусенцы легко делаются очагами появления трещин.
11.4.	КЛЕЙМЕНИЕ
Для четкости хранения и транспортировки деталей из профилей их клеймят сразу же после отрезки. Маркировка (клеймение) деталей из профилей одна из трудоемких операций. Трудоемкость ее обусловливается большим количеством знаков маркировки (в ряде случаев до 20). При клеймении стальными закаленными или вольфрамовыми клеймами операция выполняется на пневматических настольных прессах. Инструментами являются клейма, выполненные в виде отдельных литер или в виде десятизубых звездочек с цифрой на торце каждого из зубьев Число маркировки устанавливается поворотом каждой из звездочек соответствующей цифрой в рабочее положение.
Клеймение выполняется за один ход пресса Рабочий ход пневмоцилиндра привода включается нажатием ножной педали. Точное расположение цифр маркировки по высоте строчки требует весьма тщательного исполнения звездочек, а одновременное клеймение всех цифр маркировки — значительных усилий. Существуют конструкции маркировочных прессов, у которых клеймение выполняется за число ходов, равное числу цифр нумерации, причем с каждым ходом над очередной литерой устанавливается ролик, опускающий эту литеру.
На рис. 11 7 дан общий вид обоймы для клеймения на пневмопрессе 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, 3—корпус обоймы
0
6.-6
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 непрямолинейпость профилей в состоянии поставки часто превышают допуски на непрямолинейность само
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.
V
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 пневмооправки 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 двухзвеньевой хобот 6 с фрезерной головкой 7. Высокочастотный электродвигатель мощностью 2 кВт сообщает фрезе 18 000 об/мин. Узкий и длинный стол 8 станка имеет форму корыта, с одной стороны которого установлены пневмоприжимы 9, а с другой — сменные опорные бруски 10, форма которых определяется конфигурацией детали и видом выполняемой операции.
Схемы фрезерования профилей различной конфигурации даны на рис. 11.11.
Копир 4 вместе с деталью 9 прижимается к опорному бруску / пневмоприжимами 5 через планку. Опорный брусок 1 имеет ступенчатую форму, обеспечивающую выход фрезы и стружки.
Рис. 11.8. Универсальный переналаживаемый штамп для обрезки скосов на полках профилей:
I—нижняя плита; 2—нож; 3—упор; 4—планка; 5—болт
Фрезерование на станке возможно с ручной и с механической подачей. При включении механической подачи копирование, при определенных соотношениях усилия продольной подачи и усилия прижатия фрезы к копиру, может выполняться без приложения усилия рук фрезеровщика (автоматически). Усилие прижатия
фрезы к заготовке создается поперечной составляющей усилия на хоботе.
Для обсечки торцов полок по ходовым размерам радиусов применяются револьверные штампы. Один из таких штампов по*
Рнс. 111. 9. Универсальная оправка с пневмозажимом:
/—винт; 2—копир; 3—опорный брусок; 4—пневмоприжим; 5—прижимная планка; 6— пневмокран
казан на рис. 11.12. Для каждого из радиусов в диапазоне 4— 12 мм даны две рабочие кромки матрицы — для правой и для левой детали.
11.7.	МАЛ КОВКА
Малковка выполняется в специальных или универсальных штампах, на специальных профилеразводных станках или прокаткой в роликах. Операция малковки требует больших усилий, необходимых для переформовки материала жесткого угла профиля. Поэтому регулируемые универсальные штампы, на которых рабочие усилия воспринимаются болтами и деталями, удерживаемыми силами трения, возникающими от затяжки болтов, применяются, главным образом, при малковке профилей с малой жесткостью.
На рис. 11.13 приведена конструкция штампа со сменными планками 2 и 3. Трапецеидальное сечение планок обеспечивает требуемый угол малковки а. Сменный пуансон 1, укрепляемый на пуансонодержателе 4 винтом 5, имеет такой же угол а между сторонами. Длина штампа не более 600—800 мм. При боль
шей длине детали малковка на этом штампе выполняется за несколько ударов (с передвижкой детали). В штампе совмещаются операции малковки и правки.
Дуралюминовые профили при малках более 5° малкуютсяв отожженном или свежезакаленном состоянии. При малках менее 5° малковка профилей из закаленного дуралюмина может выполняться и при состаренном состоянии. Поправка на угол пружинения дается в пределах 1—2°.
Рис. 11. 10. Схема станка для фрезерования полок профилей:
/—станина; 2—направляющие; 3—рейка; 4—электродвигатель; 5—каретка; 6—хобот; 7—фрезерная головка; 8—стол; 9—пневмоприжим; 10—опорный брусок
1518 17
в)	г)
Рис. 11.11. Установка профилей при фрезеровании полок: а—фрезерование Г-образного профиля; б—фрезерование полки швеллера; в—фрезерование Z-образного профиля; г—фрезерование двутаврового профиля;
1—опорный брусок; 2—фреза; 3—копнрная втулка; 4, 12, 13. /б—копиры;
S—прижим; 6—поршень; 7—цилиндр; 8—стол; 9, 10, 14, /7—деталь; //—дополнительный упор; 15—промежуточный профиль
Б-Ё
Рис. 11.12. Револьверный штамп для обсечкн полок профилей по радиусу
Рис. 11.13. Штамп для малковкп и правки; I—пуаисон; 2 и 3— планки; 4—пуаисонодер-жатель; б—винт
11.8.	ПОДСЕЧКА
Подсечка профилей (рис. 11.14, с) из-за жесткости вертикальной стенки требует значительных" усилий. Обычно подсечка выполняется в штампах со сменными сухарями, одну из конструкций которых см. на рис. 11.14, б.
Подсечка
6)
Рис. 11.14. Подсечка профилей:
а—схема процесса; б—схема универсального подсечного штампа;
J—винт; 2—регулируемый упор; 3—откидная планка; 4 н 6—пуансоны; 5—прижим; 7—сухарь; 8—клин; 9—клин; 10—винт; 11—гнездо
Деталь вставляется в штамп сбоку, причем ее вертикальные полки фиксируются в момент подсечки клиньями 9, а горизонтальная полка — прижимом 5. По длине деталь фиксируется упором 2. Глубина подсечки регулируется ходом пресса. Упорный сухарь 7 с помощью клина 8 и винта 1 устанавливается на высоту, соответствующую высоте подсечки. Сечение сменных пуансонов 4 и 6 соответствует сечению подсекаемого профиля. Длина перехода подсечки устанавливается вращением винта 10, пе
ремещающего гнездо 11 нижнего пуансона вместе с пуансоном, фиксированным в его пазах А. Для коротких подсечек упор 2 имеет откидную планку 3.»При подъеме верхней части штампа клинья 9 возвращаются пружинами в исходное положение.
В большинстве случаев в конструкциях самолетов размеры подсечек назначаются по нормалям, что позволяет обеспечить весь объем работ по самолету небольшим числом штампов. Если деталь гнется в штампе, то подсечка совмещается с гибкой. При необходимости получения подсечек с повышенной точностью, в частности на стрингерах и гофре из тонколистового материала, вместо универсальных штампов применяют специальные.
11.9.	ГИБКА ПРОФИЛЕЙ
Технологические особенности процесса
Гибка — наиболее сложная и трудоемкая операция технологического процесса изготовления деталей из профилей. Трудности, возникающие при гибке профилей, объясняются двумя их особенностями: 1) наличием вертикальных полок, предельно нагружаемых и деформируемых из-за значительных расстояний от нейтральной оси изгибаемого сечения. Предохранение этих полок от потери устойчивости — одна из основных трудностей процесса; 2) несовпадением плоскости изгиба с главными осями инерции сечения, что вызывает косой изгиб и связанное с ним закручивание изогнутой детали.
Решение этих двух задач достигается выбором метода гибки, наиболее подходящего для заданного сечения и формы детали. Из существующих методов гибки профилей наибольшее применение находят: гибка-прокатка в роликах, гибка с растяжением, гибка проталкиванием через фильеры, гибка в штампах, гибка раскаткой. Хороший эффект дает сочетание этих методов с нагревом заготовки. При нагреве токами высокой частоты тонкостенных профилей незамкнутых сечений (уголков, шеллеров и др.) возможно создание узкой зоны нагрева, позволяющей получить изгиб без вредных искажений и потери устойчивости.
Гибка прокаткой в роликах
Гибка прокаткой в роликах — наиболее распространенный способ гибки профилей. Ролики, особенно сборные, представляют собой в значительной степени универсальный инструмент. Изменяя их взаимное расположение, можно получать детали самой различной кривизны, а изменяя набор деталей, из которых собирается ролик, прокатывать профили различных сечений. Роликовые профилегибочные станки могут работать по схемам: трехроликовой симметричной (рис. 11.15, а), трехроликовой несимметричной (см. рис. 11.15, б и в) и четырехроликовой (см. рис. 11.15, г).
При гибке по симметричной трехроликовой схеме сечение изгибаемого профиля в месте наибольших деформаций — под средним роликом — остается незафиксированным и вертикальная полка легко теряет устойчивость. По такой схеме работают старые модели роликовых станков и в настоящее время они снимаются с оборудования.
Рис. 11.15. Схемы гибки прокаткой в роликах:
а—трехроликовая симметричная схема, б и в—трехроликовая несимметричная, г—чстырехроликовая
Рис. 11 16 Трехроликовый станок ПГ-6:
а, б, в—схема гибки на станке; г—общий вид станка.
/—верхний ролик, 2 и 3—нижнне ролики
Примером станка, работающего по несимметричной трехроликовой схеме, может служить станок ПГ-6 (рис. 11.16). Все три ролика станка приводные. Ось верхнего ролика 1 имеет постоянное, стабильное положение. Оси нижних роликов 2 и 3 могут при настройке перемещаться в горизонтальном и в вертикальном направлениях.
Из рис. 11—16, а видно, что ролик 2 работает как ведущий, ролик 3 как гибочный и наоборот функции гибочного выполняет ролик 2, а ведущего — ролик 3 (см. рис. 11.16, б).
Для гибки тяжелых профилей из стали и легких сплавов отечественная промышленность выпускает трехроликовый профилегибочный станок с дополнительной (опорной) роликовой головкой ПГ-5А, кинематическую схему которого см. на рис. 11.17. Конструкцией станка предусмотрена возможность гибки профилей полкой наружу и внутрь. Гибка выполняется как по симметричной, так и по несимметричной схемам, что позволяет, в ряде случаев, избежать прямых незагнутых участков на концах де
тали или максимально их уменьшить. Головка с дополнительным роликом 11, фиксирующим полку детали 16 в наиболее опасном для потери устойчивости месте, позволяет гнуть профили со сложным сечением. Для удобства гибки крупногабаритных деталей оси роликов 9 расположены вертикально, благодаря
Рис 11 17. Кинематическая схема станка ПГ-5А:
f—карданный вал; 2—дифференциал; 3—электродвигатель; 4—гидроцилиндр; 5—электродвигатель; 6—каретка; 7—ходовой винт; 8—суппорт; 9—гибочный ролик; /0—редуктор; //—дополнительный ролик; 12—центральный ролик; 18—редуктор; /4—цепная передача; 15—гидроцилиндр головки; 16—изгибаемый профиль
чему изгибаемая деталь 16 в процессе гибки находится в вертикальном положении, скользя по плите, столу или рольгангам.
Закрутка изгибаемого профиля предупреждается упорными роликами, смонтированными на передней стенке станины. Положение этих роликов по высоте регулируется при настройке станка. Упорные ролики совместно со средним роликом и рольгангом станка создают гибочные усилия в вертикальной плоскости. Таким образом, деталь изгибается одновременно в двух плоскостях — горизонтальной и вертикальной.
Взаимное расположение и перемещение механизмов станка видны на схеме. Гибочные ролики 9 получают вращение от эле
ктродвигателя 3 через дифференциал 2, карданные валы 1 и червячные редукторы 10, находящиеся на суппортах гибочных роликов. Червячный редуктор 13 центрального ролика /2 крепится на торцовой стороне станины. Вращение от него на центральный ролик 12 передается цепной передачей 14. Гибочные ролики 9 закреплены на суппортах 8, передвигающихся по направляющим кареток 6. Каретки, в свою очередь, перемещаются по направляющим станины станка электродвигателями 5 (настроечное движение).
Гибочные ролики 9 имеют два установочных движения: 1) сближение между собой — перемещением кареток с помощью ходовых винтов 7; 2) сближение с центральным роликом 12 — перемещением суппортов 8 относительно кареток 6 с помощью гидроцилиндров 4. Оба движения осуществляются с пульта управления. Величина перемещения суппортов гидроцилиндрами 4 устанавливается с помощью гидравлических упоров. Установка упоров контролируется по шкале, находящейся на пульте управления. Движение кареток 6 независимое. Это позволяет устанавливать гибочные ролики в любое положение относительно центрального ролика — как симметрично, так и несимметрично. Четвертый свободно вращающийся ролик 11, предназначенный для дополнительной фиксации детали при гибке сложных профилей, имеет три установочных движения: горизонтальное и вертикальное (прямолинейные) и вращательное — вокруг горизонтальной оси. Механизм дополнительного ролика смонтирован на специальной головке.
Операция гибки на станке осуществляется в следующем порядке. Устанавливаются каретки 6 и гидравлические упоры суппортов 8 гибочных роликов 9 и суппорот дополнительного ролика 11 в соответствие с сечением и требуемым радиусом гибки детали. Устанавливается заготовка и включаются гидроцилиндры гибочных и дополнительных роликов. Включается вращение роликов. Во избежание проскальзывания роликов по заготовке масло с ее поверхности удаляется протиркой. В отдельных случаях поверхность детали натирается канифолью.
Недостаток станка ПГ-5М, свойственный всем трехроликовым станкам,— прямые участки на концах заготовки, поэтому требуются технологические припуски, обрезаемые после гибки. При этом операция разбивается на три: а) предварительную гибку; б) обрезку концов; в) окончательную гибку.
В четырехроликовых станках заготовка в процессе гибки перемещается двумя приводными ведущими роликами 3 и 4 (рис. 11.18)- Гибочные ролики 7, свободно вращающиеся на своих осях, перемещаются в горизонтальном направлении ходовыми винтами с ручным приводом от маховичков 6. В вертикальном направлении ролики 7 перемещаются гидроцилиндром 2. Станок ПГ-3 средней мощности (см. табл. 11.2) предназначен для гибки
дуралюминовых профилей. Для настройки станка на гибку детали маховичком 8 устанавливаются упоры 9 в соответствии с толщиной полки детали, зажимаемой между роликами 3 и 4. Перемещение упоров 9 осуществляется по кинематической цепи: маховичок 8 — конические зубчатки 2=30, цилиндрические зубчатки z=48 — ходовые винты упоров 9.
Рис 11.18. Четырехроликовый станок ПГ-3:
1 и 2—гидроцилиндры; 3 и 4—ведущие ролики, 5—электродвигатель; 8, /0—маховичок, 7—гибочный ролик, 9 и 11—упоры
После установки каждая новая деталь зажимается в роликах 3 и 4 включением гидроцилиндра 1, поднимающего при этом ролик 3 на высоту, ограничиваемую упорами 9. Гибочные ролики 7 устанавливаются в горизонтальном направлении вращением ручных маховичков 6. Вертикальное положение роликов 7 устанавливается с помощью ручного маховичка 10. Маховичок соединен с упорами 11 кинематической цепью: маховичок 10 — ходовой винт Z=8 — гайка правого упора 11 — две пары конических зубчаток z=30 — ходовой винт /=8 — гайка левого упора.
При съеме очередной изгибаемой детали включением гидроцилиндра 2 ролики 7 опускаются, а после установки новой заготовки включением гидроцилиндра 2 поднимаются в рабочее положение, определяемое упорами 11. Ролики 3 и 4 имеют реверсивное вращение, что позволяет подавать изгибаемую деталь в обе стороны.
Таблица 11.2
Техническая характеристика роликовых профилегибочных станков
Параметры	ПГ-2М	пг-з	ПГ-4	ПГ-6
Наибольшее усилие гидроцилиндра гибочного ролика, тс	8,5	12	12	75
Наименьший радиус изгиба, мм	90	250	100	250
Наибольшие размеры изгибаемого профиля,	*			
ММ.		100	80	120
высота	50 120		150	260
		140		
ширина				
Более мощный (см. табл. 11.2) станок ПГ-4 (см. схему рис. 11.15, г) предназначен для гибки стальных и тяжелых дуралю-миновых профилей. Он отличается от ПГ-3 не только большей мощностью, но и независимым управлением правым и левым гибочными роликами, имеющими специальные гидроцилиндры подъема. Оставшийся прямым при прокатке в одну сторону колец заготовки изгибается при прокатке в противоположном направлении.
Для гибки профилей со сложными сечениями на станке устанавливается головка с дополнительным роликом, фиксирующим профиль на участке наибольшей деформации. Профиль ролика выполняется по соответствующему сечению изгибаемой детали.
Количество переходов при гибке прокаткой и положение гибочных роликов определяются опытным путем. При прокатке каждой очередной детали может потребоваться корректировка этих величин в зависимости от отклонений по размерам сечения и по физико-механическим свойствам. В начале операции после нескольких проходов, а к концу операции после каждого прохода деталь замеряется по шаблону (ШГ, ШКС и др.).
Наибольшую сложность представляет гибка профилей с несимметричными сечениями, при которых возникают значительные деформации закрутки в направлении наименьшего сопротивления профиля изгибу. Эта закрутка доходит до 15°. Доводочные работы по правке профилей после гибки, выполняемые в большинстве случаев вручную, составляют до 75% общей трудоемкости гибочных работ. Основная причина закрутки — несовпадение направления гибки с главными осями инерции сечения, вызывающее косой изгиб. Только изгиб в направлении главной оси инерции сечения с наименьшим моментом сопротивления не сопровождается закруткой.
Деформации закрутки профилей с несимметричными сечениями при гибке в роликах могут быть снижены или устранены двумя способами: 1) приведением сечений к симметричным (прессование симметричных заготовок с разрезкой их на две детали после гибки; 2) изгибом в двух плоскостях.
Наиболее эффективным методом устранения закрутки является нагрев детали в процессе гибки в зоне ее деформирования до температуры разупрочнения. Пример гибки в сборных роли-
Рис. II. 19. Схема гибки несимметричного Z-обраэиого профиля-
1 и 4—ролики; 2, 3, 5—кольца
ках с приведением Z-образного несимметричного профиля к П-образному симметричному дан на рис. 11.19. Сборные ролики используются не только для гибки, но и для разрезки согнутой детали по оси симметрии. Внутри ролика 1 имеется кольцо 2, выполняющее функции ножа матрицы при разрезке. При гибке оно не снимается, выполняя функции прокладки. В ролик 4 при операции разрезки закладывается кольцо-нож 3. Во время операции гибки оно заменяется кольцом-прокладкой 5, наружный диаметр которого равен диаметру ролика 4.
Швеллерные профили для устранения закрутки также изгибаются одновременно по два с расположением внутрь полками (рис. 11.20). Верхний ролик 1 снабжается ребордами, фиксирующими боковые стенки деталей 2, а внутрь профилей закладывается заполнитель 3 в виде бобышек из капролона, соединенных тросом 6. Для предупреждения продавливания полок изгибаемых деталей в щели между бобышками на внутреннюю поверхность растянутых полок со стороны ролика укладывается металлическая лента 4 толщиной 1,5—2 мм.
Один из способов устранения закрутки несимметричных профилей — гибка за две операции в двух плоскостях. За первую операцию деталь изгибается в плоскости, перпендикулярной заданной. Кривизна в этой вспомогательной плоскости определя-
стся опытным путем. Затем деталь изгибается в направлении главной оси инерции сечения с наименьшим моментом сопротивления. Поскольку гибка в этой плоскости не сопровождается закруткой, после второй операции профиль побочной деформации закрутки не имеет. Суммарная кривизна детали получается как сумма деформаций на первой и второй операциях.
Рис. 11.21. Типовая конструкция сборного ролика:
Рис. 11.20 Схема гибки швеллеров:
/—верхний ролнк; 2—заготовки; 3—заполнитель; 4— леита; 5— иижний ролик;
6—трос
/—втулка; 2—кольцо; 3— прокладка; 4—кольцо; 5— гайка; 6—контргайка; 7— шпонка
Из-за неточности выбора кривизны во вспомогательной плоскости и неточности определения положения главной оси инерции сечения образуются закрутки, переменные по длине детали.
Оснасткой для гибки на роликовых станках служат ролики, имеющие контур сечения изгибаемого профиля. Для сохранения устойчивости полки профиля должны в процессе гибки фиксироваться канавками и бортами роликов. Зазор между полкой и фиксирующими ее бортами ролика должен быть минимальным. Величиной этого зазора определяется высота гофра, образующегося на полках детали при потере устойчивости. Практикой установлено, что оптимальная величина зазора между полкой профиля и бортами ролика равна 0,1—0,2 мм. Однако эта величина у роликов, выточенных из одного куска металла, не может быть выдержана, так как разница между верхним и нижним допусками по толщине полок профилей может доходить до-0,8 мм.
Зазор 0,1—0,2 мм может быть выдержан при гибке в сборных роликах (рис. 11.21), где ширина канавки регулируется толщиной прокладки 3, устанавливаемой для каждой новой партии заготовок. У деталей из одной партии заготовок отклонения по толщине полок укладываются в этот зазор. Для каждой пар
тии прокладки могут быть выточены в соответствии с ее отклонениями. Сборный ролик состоит из втулки 1, на которой гайкой 5 стянуты посаженные на шпонке 7 кольца 2 и 4 и прокладка <?.
Гибка с растяжением
Технологический процесс гибки профилей прокаткой в роликах имеет ряд недостатков: операция трудоемка и состоит из большого числа проходов, включающих замеры детали. Профили при прокатке закручиваются и замалковываются. Этих недо-
статков не имеет процесс гибки с растяжением. Гибка профилей с растяжением — операция, аналогичная обтяжке с растяжением обшивок двойной кривизны (см. гл. 10).
Заготовка 1 (рис. 11.22, б), зажатая в патронах станка, сначала растягивается до состояния пластичности растяжными гидроцилиндрами 6 (см. рис. 11.22, а), а затем, оставаясь в растянутом состоянии, обтягивается с помощью гибочного гидроци
линдра 4 по пуансону 2, закрепленному на столе 3 станка (см. рис. 11.22, в). Наилучшие результаты можно получить в том случае, когда усилия растяжения выше предела упругих деформаций по всему сечению профиля.
После окончания процесса деталь только несколько укоротится, сохраняя полученную кривизну. Однако это не всегда возможно. При большой высоте полки разница в деформациях внешних и внутренних участков может быть настолько велика, что в то время, как на внутренних участках напряжение будет находиться в границах упругости, на наружных участках начнется разрушение. В этих случаях приходится ограничиваться таким растяжением, при котором напряжения на внешних участках сечения не доходят до значений разрушающих. При этом точность детали достигается вторичной обтяжкой-калиброванием. Разница в напряжениях на наружных и внутренних участках полки характеризуется относительным радиусом кривизны р, равным отношению радиуса У?д кривизны детали к высоте hu полки на изгибаемом участке Q=RR/hn (см. рис. 11.22, в). Чем больше Q, тем меньше разница в напряжениях.
Гибка с растяжением возможна при значении относительного радиуса гибки р:
е=А.>ю. л„
Гибка дуралюминовых профилей производится при свежезакаленном или отожженном состоянии заготовки. При небольшой жесткости и больших значениях относительного радиуса кривизны гибка выполняется за один переход. В этом случае операции располагают в такой последовательности: 1) закалка; 2) предварительная обтяжка; 3) гибка; 4) калибровка.
Детали из жестких профилей, а также детали с малыми относительными радиусами гнут за два перехода с промежуточной термической обработкой. Операции выполняют в такой последовательности (если пуансон выполнен без учета пружинения детали): 1) отжиг заготовки; 2) предварительная обтяжка: 3) гибка; 4) закалка; 5) калибровка растяжением.
Вместо двухпереходной гибки можно применять одпопере-ходную, но в этом случае пуансон должен быть изготовлен с учетом пружинения детали Перед гибкой заготовка, зажатая в патроны растяжных цилиндров, предварительно растягивается в пределах 1 % ее длины. Считая, что материал заготовки при растяжении перед гибкой должен быть доведен до состояния текучести, усилие предварительного растяжения Рпр можно приближенно определить по формуле Pnp=Fa0,2, где F — площадь поперечного сечения детали, мм2; о0,2 — предел текучести при растяжении, кгс/мм2.
Если гибка ведется за один переход, то после огибания детали по пуансону ей сообщается дополнительное растяжение (калибровка), которое на участках, расположенных непосредственно около зажимных патронов, должно составлять в зависимости от угла изгиба детали 2—7% (чем больше угол изгиба, тем большую величину должно иметь удлинение). Величина удлинения при калибровке (определяется опытным путем на первых деталях) не должна превышать 8%. После калибровки деталь должна полностью прилегать к пуансону. Усилие калибровки Рк можно приближенно определить по формуле Рк= =0,9Еов, где F — площадь поперечного сечения детали, мм2; ив — предел прочности, кгс/мм2. Если деталь гнется горизонтально (т. е. лежащей в плоскости изгиба полкой внутрь), то для предотвращения складок полка зажимается между рабочей частью пуансона и основанием. Удельное давление прижима 3 кг/см2. Длину заготовки L3 при гибке профилей с растяжением •определяют по формуле Л3=0,99(Лд+2а), где LR — длина детали, мм; а — припуск на зажатие заготовки в патроне станка (около 50 мм); 0,99 — практически установленный коэффициент, учитывающий удлинение при предварительном растяжении, гибке и калибровке.
Титановые профили, полученные гибкой из листа, гнутся на роликовых станках прокаткой в холодном состоянии или гибкой с растяжением, также без подогрева за две или более операций с промежуточным отжигом. В качестве смазки применяется молибденит.
При гибке с растяжением профилей из титановых сплавов, бериллия и высокопрочных сталей мощность имеющихся профилегибочных станков, рассчитанных на гибку деталей из алюминиевых сплавов, оказывается недостаточной, а ручные операции последующей доводки деталей — очень трудоемкими.
Применение обтяжки с электроконтактным нагревом заготовки решило эту проблему. Через зажатую в патронах станка изгибаемую деталь пропускается электрический ток, разогревающий ее до температуры потери пружинения. При изготовлении этим способом деталей из дуралюмина трудоемкость ручных доводочных работ значительно (почти вдвое) снижается. Установки для нагрева заготовки при гибке с растяжением работают при напряжении 15—30 В. При помощи установки 540 ква температура заготовки может быть поднята до 700—1100° С. Оптимальные температуры обтягивания профилей из Д16М — 250—450°С. Время нагрева — 8—20 с. Усилие растяжения заготовки при нагреве снижается в зависимости от материала детали от 2 до 5 раз.
При обтягивании по балинитовым пуансонам температура нагрева не должна превышать 250° С. При более высоких температурах пуансоны изготавливаются из других более термостойких и электроизолирующих материалов, в частности, из ас
боцементных электротехнических плит, сохраняющих исходные свойства до 580° С.
Катаные и прессованные профили из титана гнутся на профилегибочных растяжных станках на стальных обтяжных пуансонах. С помощью сегментных электронагревателей, подкладываемых под пуансоны, температура пуансонов повышается до 200° С.
Прессованные профили из титановых сплавов гнутся по следующей технологии: 1) гибка с растяжением на стальном обтяжном пуансоне, нагретом до 200° С и имеющем кривизну большую чем кривизна детали; 2) промежуточный отжиг при 540° С в течение 30 мин; 3) повторная обтяжка по пуансону, имеющему контур готовой детали. Если деталь, полученная таким способом, не укладывается в допуск, ее после отжига в печи калибруют в нагретом состоянии в приспособлении для правки. Отжиг, снижающий внутренние напряжения, можно выполнять в этом же приспособлении.
При гибке профилей из алюминиевых сплавов обтяжные пуансоны изготавливаются из баллинита или дельта-древесины. Пуансон (рис. 11.23, а) состоит из трех основных частей: рабочей части 1, основания 2 и прокладки 3. Для установки и крепления на столе станка в пуансоне имеются два отверстия Д под упорные колонки и одно отверстие Е, расположенные на оси симметрии, для прохода штока нижнего прижимного цилиндра. Отверстия под опорные колонки размещаются таким образом, чтобы ось симметрии пуансона совпадала с осью станка, а вершина пуансона касалась оси, проходящей через растяжные цилиндры. Пуансон предназначен для гибки Г-образного профиля полкой внутрь.
Контур пуансона выполняется по шаблону детали с учетом пружинения, которое определяют соответствующей корректировкой радиусом кривизны по формуле	где /?п—радиус
кривизны пуансона; 7?д •— радиус кривизны детали; k — коэффициент, зависящий от механических свойств, состояния материала заготовки и величины радиуса кривизны участка.
Одновременно необходимо учитывать упругое сокращение детали после разгрузки от растягивающих усилий. Из-за неравномерного распределения напряжений по высоте поперечного сечения и сокращения длины после снятия растягивающих усилий деталь обычно имеет отклонения от контура пуансона. Величина отклонения зависит от целого ряда факторов, из которых основные — величина относительных радиусов g изгибаемых участков, форма детали и количество переходов.
На рис. 11.23, г приведена схема упругих деформаций детали после снятия деформирующей нагрузки. Длины, углы и радиусы отдельных участков пуансона обозначены £п, ап, Rn-Соответствующие размеры детали после снятия нагрузок £д, ад,

/?д. Как видно из схемы, прямолинейные участки на концах детали снятия нагрузки укорачиваются и поворачиваются на некоторые углы. Радиусы криволинейных участков увеличиваются (7?д>Яп), дуги (участки 2 и 3) укорачиваются, вследствие чего-внутренние центральные углы уменьшаются.
При двухпереходной гибке точность выше, чем при однопереходной. Экспериментально установлено, что при однопереходной гибке для деталей типа стрингеров с относительным радиусом 100 отклонения доходят до 0,5 мм. При криволинейных участках на концах детали отклонение составляет 2— 5 мм, а при прямолинейных — увеличивается до 10—20 мм. Длина Lc рабочего участка пуансона (прямолинейного и криволинейного) с учетом упругого сокращения берется равной
£п=1,д(1-}-у),
где LR — длина участка после снятия растягивающего усилия; у — коэффициент упругого сокращения (берется по таблицам). Для свежезакаленного дуралюмина Д16 у=0,004.
Для возможности корректировки радиуса кривизны в соответствии с углом пружинения детали вместо балинитовых пуансонов постоянной кривизны применяют различные конструкции сборных металлических пуансонов. Криволинейная рабочая поверхность на пуансоне набирается из отдельных секторов, которые можно расположить по любому криволинейному контуру. Профилегибочные растяжные станки отечественных моделей ПГР-6 (см. рис. 11.22), ПГР-7 и ПГР-8 имеют следующую характеристику (табл. 11.3):
Таблица 11.3
Основные технические данные	ПГР-6	ПГР-7	ПГР-8
Наибольшее усилие растяжения, кгс	9000	25000	60000
Наибольшая длина заготовки, мм	5500	6000	9000
Наименьшая длина заготовки, мм	—	1000	2000
Наибольшая стрела обратной вогнутости, мм	—	500	—
Наибольший угол поворота ‘гибочного рычага, град	90	90	90
Конструктивно однотипные, эти станки отличаются по мощности. Средний по мощности ПГР-7 имеет в отличие от ПГР-6 и ПГР-8 установку для гибки деталей знакопеременной кривизны.
Гибка проталкиванием в фильер
При этом способе прямолинейный профиль-заготовка 7 (рис. 11.24, а) получает требуемую кривизну путем проталкивания с помощью гидравлического устройства в гибочный ручей фильера 8. Ручей имеет поперечное сечение, соответствующее форме и размерам сечения изгибаемого профиля и кривизну оси, соот-
Рис 11 24 Гибка проталкиванием в фильер:
а—схема гибки проталкиванием в фильер; б—пресс ППФ-1:
1—фильерный патрон, 2—зажимной патрон; 3—гидроцнлиндр, 4—буферный гндроцилиндр; 5—ролик; 6—корпус; 7—заготовка; 8—фильер, 9—индуктор
ветствующую кривизне получаемой детали. Двигаясь по ручью, заготовка наталкивается на формующую поверхность ручья и изгибается под действием возникающих при этом поперечных давлений. Нагрев заготовки в зоне деформирования с помощью индуктора 9 или каких-либо других видов подогрева устраняет закрутку детали.
Пресс ППФ-1 (для гибки профилей проталкиванием в фильер) работает следующим образом (см. рис. 11.24, б): сменный фильер устанавливается в фильерном патроне 1. В зажимной патрон 2 вставляются сменные вкладыши, соответствующие контуру изгибаемого профиля. Зажимной патрон приводится в возвратно-поступательное движение рабочими гидроцилиидра-ми 3. С каждым ходом поршней цилиндров 3 проталкиванием заготовки через неподвижно закрепленный фильер формуется
очередной участок ее длины. Самозаклинивание заготовки в зажимном патроне осуществляется под действием усилия проталкивания, а до начала проталкивания — буферными гидроцилиндрами 4. Корпус пресса 6 может поворачиваться на роликах 5 станины, для того чтобы плоскость изгиба детали можно было сделать горизонтальной.
Поскольку гибка детали выполняется за один ход на небольшой длине, пресс может иметь небольшую мощность. Пресс ППФ-1 развивает усилие проталкивания до 50 т. Наибольшие габариты сечения изгибаемого профиля 180X120 мм, наибольшая толщина полки 12 мм, наименьший радиус изгиба 700 мм.
Гибка в штампах
Короткие детали (длиной до 500 мм) гнутся в штампах за один удар. При стреле прогиба, не превышающей половины высоты полки, детали из дуралюмина гнут в закаленном состоянии, при большой кривизне — в свежезакаленном или отожженном состоянии. При проектировании штампа должен учитываться угол пружинения детали, который определяется опытным путем.
Рис 11 25. Штамп со сменными сухарями для гибки профилей:
I—стопорный винт; 2—пуаисои; 3—матрица; 4—штифт
На рис. 11.25 приведена одна из конструкций штампа для гибки профилей, который может быть установлен на эксцентриковом, кривошипном, фрикционном или гидравлическом прессе. Верхняя и нижняя части штампа универсальные. В них с помощью стопорных винтов 1 крепятся сменные пуансон 2 и матрица 3. Матрица состоит из двух половин, фиксируемых между собой штифтами 4. В штампе одновременно гнутся две детали (правая и левая). Корпус штампа — стальной, пуансон и матрица — из балинита.
Наиболее полное использование штампа достигается изготовлением в нем деталей нескольких наименований с одинаковыми или близкими радиусами кривизны. В штампе изготовляют детали с наибольшей кривизной. Остальные детали после гибки в штампе доводят до требуемой кривизны путем разводки верти
кальной полки. При большой кривизне операция выполняется за два перехода. При изгибе за один переход стрела прогиба детали не должна превышать высоты вертикальной полки.
При гибке профилей с большими сечениями (с высотой вертикальной полки до 100 мм, горизонтальной полки до 75 мм и толщине полок до 10 мм) успешно применяют универсальные рессорные штампы. Фиксация полок профилей со сложными сечениями в процессе гибки достигается в клиновых штампах.
12 3	4 5 6
Рис. II. 26. Клиновой штамп:
I— клин; 2—подвижной пуаисон; 3—неподвижный пуансон; 4—пуаисон; 5—матрица; 6—клин
С помощью клиньев вертикальное перемещение верхней части штампа (рис. 11.26) преобразуется в горизонтальное движение частей, заходящих в межполочные полости и фиксирующих полки. Под влиянием клина 1 пуансон 2 заходит в паз между горизонтальной и наклонной полками профиля, фиксируя их от потери устойчивости. Матрица 5, передвигаемая клином 6, и пуансон 4 при дальнейшем опускании верхней части штампа изгибают деталь на неподвижном пуансоне 3 и подвижном пуансоне 2.
Клиповые штампы очень дорогие; требуют тщательной доводки поверхностей пуансонов и клиньев и частых ремонтов в процессе эксплуатации. Точность работы штампа снижается даже при небольшом его износе. Кроме того, клиновые многопуансонные штампы требуют мощного прессового оборудования.
Гибка методом ротационного обжатия (раскатки) и ударным раздавливанием полок
Один из методов гибки профилей с несимметричными сечениями — гибка раскаткой или ударным раздавливанием полок, лежащих в плоскости изгиба. Сущность процесса заключается в том, что при прокатывании в роликах 2 и 3 (рис. 11.27, а) горизонтальной полки заготовки 1, длина этой полки
должна увеличиваться за счет утонения. Под действием возникающих при этом напряжений сжатия в сечении появляется момент, изгибающий вертикальную полку в плоскости, параллельной горизонтальной полке. Часть сечения, изгибаемая за счет раскатки, оставлена незаштрихованной (см. рис. 11.27, б), часть сечения, изгибаемая за счет возникающего момента, заштрихована.
Рис. 11.27. Гибка профилей методом раскатки полок:
—схема процесса: б—деформация при раскатке полок; в—деформация детали при излишнем обжатии у основания полки; г—деформация детали при излишнем обжатии у конца полки; 1—заготовка; 2, 3—ролики
Волокна раскатываемой полки должны удлиняться не равномерно, а прямо пропорционально их расстоянию от вертикальной полки. Удлинение Д/ создается за счет обжатия Д/i полки по толщине. Чем дальше расположено волокно от вертикальной полки, тем больше ДА. Эта зависимость носит линейный характер. Ролики 2 и 3 должны иметь соответствующую конусность или, если они цилиндрические, устанавливаться под углом а, определяемым из равенства tga=h/R, где h — высота раскатываемой полки; R — радиус кривизны.
При излишнем обжатии Д/г в концевой или корневой части раскатываемой полки деталь получает искривление в незаданных плоскостях, закрутку и замалковку. Эти дефекты устраняются сближением или раздвижением роликов. При излишнем обжатии в корневой части полки расположенные там волокна стремятся удлиниться больше, чем это требуется для образования кривизны, и увлекают за собой волокна вертикальной полки. Выходящий из роликов профиль поднимается вверх (см. рис. 11.27, в), образуя спираль. Для устранения этого искажения
Рис. (11.28.
Схема гибки ударным раздавливанием:
1—заготовка; 2— неподвижный боек; 3—подвижный боек
раскатные ролики необходимо раздвинуть. При излишнем обжатии концевой части выходящий из роликов конец опускается вниз (см. рис. 11.27, г).
Изготавливаемый отечественной промышленностью профиле-раскаточный станок ПРС-1 позволяет раскатывать полки толщиной до 10 мм и шириной до 80 мм. Наибольшее усилие сжатия раскатных роликов 30 тс.
Гибка раскаткой полок применима только при изготовлении деталей с полкой, расположенной на наружной стороне изгибаемого угла. Такие детали в конструкциях самолетов встречаются реже, чем детали с полкой внутрь.
Схема гибки профиля ударным раздавливанием дана на рис. 11.28. По такой схеме работает профилеразводный станок ПР-1. Заготовка 1, помещенная на неподвижный плоский боек 2, раздавливается подвижным бойком 3, совершающим в процессе работы станка возвратно-поступательные движения. Бойки представляют собой универсальный инструмент, пригодный для всех случаев работы на станке.
Гибка ударным раздавливанием и раскаткой полок может применяться как для изгиба, так и для доводки изогнутых деталей. Всестороннее сжатие деформируемых элементов полки позволяет гнуть профили с относительными радиусами изгиба q в пределах р^2—3.
11.10,	ПРОБИВКА И СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ В ДЕТАЛЯХ ИЗ ПРОФИЛЕЙ
Групповая пробивка отверстий в прямолинейных профилях, имеющих небольшую толщину полок, может быть выполнена на листозагибочных прессах (развивающих большое усилие и имеющих длинные ползун и стол). На стол пресса устанавливается набор штампов-скоб (рис. 11.29) с шагом, равным или кратным шагу отверстий. За один удар ползуна пресса по пуансонам скоб пробиваются сразу все отверстия. Если шаг отверстий меньше ширины скобы, то скобы устанавливаются с двойным или тройным шагом и пробивка выполняется с передвижкой заготовки, соответственно, за два или три удара.
В корпусе 1 скобы запрессована матрица 2, над которой находится пуансон 3, перемещающийся вниз под давлением ползуна пресса, а вверх — под действием пружины 4, выполняющей роль съемника. Направляющая втулка 5 прижимает заготовку к матрице. Упор 6, ограничивающий продвижение детали в зев скобы, устанавливается в соответствии с расстоянием от края детали до оси отверстий. Если пуансон 3 входит во втулку 5 по скользящей посадке второго или третьего класса, то он разгру-

“в*
® у C5J а
1
О
I
Л9/<"
жается от продольного изгиба и может пробивать отверстия 2,5—2,7 мм в дуралюминовых профилях с толщиной полки до 5 мм.
При сложных очертаниях деталей сверление выполняется по шаблонам ШОК. Значительное увеличение производительности при сверлении отверстий в полках профилей дают установки с небольшим вертикально-сверлильным станочком, свободно перекатывающимся на роликах вдоль стенда с зажатой деталью. Для возможности сверления отверстий, расположенных в несколько рядов, станок снабжен небольшим ломающимся хоботом (по типу ОС-86).
11.11.	КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРОФИЛЕЙ
Прямолинейность плоскости изгиба готовых деталей проверяется по контрольной плите. Кривизна контролируется по ШГ. контрольному плазу, лекалам и т. д. При большом объеме производства целесообразно пользоваться переналаживаемыми контрольными приспособлениями (одну из конструкций см. на рис. 11.30). На круглом столе 2 прорезаны радиальные пазы, в них с помощью болтов 4 крепятся фиксаторы 3. Расставляются фиксаторы по шаблону 6, к которому прижимаются нижней частью штифтов 5. Контролируемая деталь должна соприкасаться с верхними концами штифтов 5.
Универсальный стенд для контроля стрингеров агрегатов Ф-4 и Ф-5 тяжелого самолета показан на рис. 11.31. На бетонных столбах смонтирована балка 1, на которой (по линейке 2) устанавливаются в соответствии с дистанциями шпангоутов суппорты 3, несущие на себе стойки 5. Суппорты на балке и стойки на суппортах жестко крепятся фиксаторами 4. В стойках на карбинольном цементе залиты кронштейны 6. На кронштейнах крепятся плазовые шаблоны 7, изготавливаемые по шпангоутам и сечениям, через которые проходят контролируемые стрингеры.
Глава 12
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ИЗ ТРУБ
12.1.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПЕРАЦИИ ТИПОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
В современных самолетах общая длина трубопроводов в гидросистемах управления топливных, масляных, воздушных и других коммуникациях достигает нескольких километров и трудо-
Рис. 12. 1. Технологическая классификация деталей из труб:
zz—прямые; б—изогнутые в одной плоскости; в—изогнутые в двух плоскостях;
I—с прямым торцом: 2—с косым торцом; 3—с фасонным торцом; 4—с развальцованным концом; 5—с обжатым концом; 6— со сплющенным концом; 7—с вырезами в стенках
емкость их изготовления растет. Трубы широко применяются и как конструкционно-силовые элементы — тяги управления самолетом и двигателем, звенья силовых нервюр и шпангоутов. Материалом для труб служат, в зависимости от назначения и внутреннего давления, алюминиевые сплавы (АМцМ, АМгМ, АМг-бТ, Д16, В95), нержавеющие стали, медь, латунь,
бронза и углеродистые стали. Диаметры труб лежат в диапазоне от 4 до 80 мм. По технологическим признакам детали из труб можно разбить на три подгруппы: прямые (рис. 12.1, а); изогнутые в одной плоскости (рис. 12.1, б); изогнутые в нескольких плоскостях (рис. 12.1, в).
Последующими признаками технологической классификации может служить заделка концов труб: прямой 1, косой 2, или фасонный срез 3, развальцовка 4, обжатие 5, сплющивание 6 или вырезы в стенках 7.
Технологический процесс изготовления деталей из труб может включать операции: 1) отрезку по длине; 2) косую или фасонную обрезку концов; 3) вырезку отверстий в стенках; 4) заделку концов (развальцовку, обжатие, сплющивание, рифтов-ку); 5) гибку и 6) контроль.
12.2.	ОТРЕЗКА
В зависимости от толщины, диаметра, длины, материала заготовки и масштаба производства отрезка труб может выполняться в штампах, на дисковых пилах, на анодно-механических станках, на абразивных отрезных станках или на специальных трубоотрезных станках.
Наиболее распространенным методом является резка труб на маятниковых дисковых плитах, применяемых для резки профилей. Резка труб из цветных металлов осуществляется на нормальных дисковых фрезах, применяемых для резки профилей. Трубы из углеродистых, нержавеющих и легированных с галей разрезают также на маятниковых пилах, но вместо дисковой фрезы устанавливают абразивные диски с вулканитовой связкой.
Скорость резания вулканитовыми кругами — 80—100 м/с. Минимальная толщина круга — в пределах 0,8 мм.
Хрупкие, тонкие разрезные абразивные круги при осевых биениях заготовки или круга разрушаются. Поэтому в механизме качающегося рычага маятниковой пилы все зазоры должны быть тщательно выбраны. Лучшие результаты дают отрезные станочки, у которых ось режущего диска зафиксирована в неподвижно закрепленных подшипниках, а заготовка закрепляется на суппорте, передвигающемся в процессе подачи без люфтов по хорошо пришабренным направляющим.
На дисковых пилах можно резать трубы различных размеров по диаметру, толщине стенки и длине. На этих же пилах, пользуясь поворотом стола, осуществляется резка косых торцов на заготовках труб, что дает экономию материала и упрощает технологию их изготовления. Резка труб на ленточных пилах менее производительна, дает меньшую точность по длине и более опасна при резке коротких заготовок (длиной до 50 мм).
Короткие заготовки труб длиной до 150—200 мм с толщиной стенки более 2 мм целесообразно разрезать на обычных револь
верных или токарно-отрезных станках. Заготовки, отрезанные на этих станках, имеют чистую поверхность среза и почти не имеют заусенцев. Длина заготовки и перпендикулярность плоскости среза получаются более точные, чем при резке на маятниковых и ленточных пилах, но трудоемкость резки выше в 3—5 раз.
Отечественные трубоотрезные станки позволяют отрезать трубы диаметром от 60 до 280 мм. Заготовка вводится внутрь шпинделя и зажимается самоцентрирующими пневматическими тисками. Отрезные резцы устанавливаются на вращающейся планшайбе, на которой смонтирован и механизм подачи резцов. Подача происходит с каждым поворотом планшайбы. Резку труб из титановых сплавов можно производить абразивным диском на анодно-механических станках, ленточных пилах, токарных и трубоотрезных станках. Поскольку острые кромки на торцах отрезанных труб из титана с заусенцами и микроскопическими трещинами недопустимы, их торцуют на специальных торцовочных станочках, снимающих фаски с внутренней и наружной поверхностей кромки торца.
Анодно-механические станки (см. гл. 1.1) даже при резке тонкостенных труб не деформируют деталь и дают чистый, без заусенцев, срез. При массовом или крупносерийном производстве коротких заготовок труб (с толщиной стенки до 3 мм и длиной не более 150—200 мм) применяют специальные разрезные штампы, устанавливаемые на эксцентриковых или кривошипных прессах.
12.3.	КОСАЯ И ФАСОННАЯ ОБРЕЗКА КОНЦОВ
При резке на дисковых пилах и абразивных кругах косые срезы получают установкой заготовки под углом к диску одновременно с отрезкой по длине. Если второй торец трубы прямой, то заготовку с прямыми торцами режут сразу на две длины детали, а затем, поворачивая на требуемый угол стол пилы, разрезают заготовку пополам. Этот прием позволяет за два реза получить две детали и уменьшить расход материала.
Фасонная отрезка концов труб из легких сплавов при небольших заказах может быть выполнена на вертикально-фрезерных станках типа ДФ-97 (с верхним расположением шпинделя) или ДФ-98 (с нижним расположением шпинделя) по копиру — аналогично фасонному торцеванию профилей. При больших масштабах производства применяются обсечные штампы (рис. 12.2), одинаково пригодные для стальных труб и для труб из легких сплавов.
Заготовка 6 надевается на дорн 2, фиксирующий сечение от смятия. Зазор между пуансоном 1, матрицей 5 и дорном 2, выполняющим функции матрицы при отрезке верхней половины сечения, обеспечивается фиксацией дорна на пальце 3. Левая (по чертежу) выступающая стенка штампа воспринимает боко-
вые усилия отрезки. Рабочая часть пуансона выполнена в виде полукруглой выточки с радиусом кривизны, несколько большим наружного радиуса заготовки.
Рис. 12. 2. Штамп для фасонной обрезки труб:
1—пуаисон; 2—дорн; 3—палец; 4—нижняя плита; 5—матрица; 6—заготовка
12.4.	ВЫРЕЗКА ОТВЕРСТИЙ В СТЕНКАХ
Просечка продольных пазов на концах труб, необходимых, в частности, для приваривания ушковых наконечников, выполняется в штампах. При небольших объемах производства вырезку пазов можно осуществлять на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках пальцевыми или дисковыми фрезами. В этом1 случае трудоемкость изготовления значительно увеличивается.
Прорези различной формы в стенках труб (см. рис. 12.1, о) можно прошивать с помощью комплекта электродов на электроискровых станках или прорезать дисковыми фрезами по разметке или бумажным шаблонам, наклеиваемым на заготовку. Наиболее эффективен метод размерного химического травления. Технология травления аналогична технологии травления плоских деталей (см.гл. 4).
12.5.	ЗАДЕЛКА КОНЦОВ
Заделка концов включает операции развальцовки, обжатия, сплющивания и рифтовки.
Развальцовка
Развальцовка — наиболее часто применяемая операция при изготовлении разъемных ниппельных соединений трубопроводов и гидравлических и масляных систем самолета. Развальцовку труб диаметром до 20 мм с толщиной стенки до 1 мм можно производить вручную (рис. 12.3). Операция выполняется с помощью керна-оправки 1 или вальцовок 3 и 5.
При развальцовке керном заготовка зажимается в тисках 4 с помощью разрезной матрицы 2 и формуется вручную ударами молотка по керну или с помощью пневматического молотка, в который вместо бойка-обжимки вставляется керн. При развальцовке вращением вальцовки вместо керна используется коническая 3 или сферическая 5 вальцовка. Сферические вальцовки дают качество соединений значительно лучшее, чем вальцовки с конической рабочей поверхностью. При развальцовке описан-
Рис. 42.3. Методы ручной развальцовки концов труб: а—развальцовка керном; б— развальцовка вращающейся вальцовкой.
1—кери-оправка- 2—матрица; 3—ручная	коническая валь-
цовка; 4—тнскн; 5—сферическая Вальцовка
ными способами не получается правильная внутренняя конусная поверхность высокой чистоты, что особенно важно для ниппельных соединений, в которых герметичность создается без дополнительных уплотнений. Кроме того, указанные способы малопроизводительны.
Более эффективен процесс развальцовки на труборазвальцовочных станках (ТР). Сущность процесса машинной развальцовки заключается в том, что конический раструб на конце детали 3 (рис. 12.4) формуется сосредоточенной силой, действующей по линии соприкосновения роликов 5 с заготовкой 3, опирающейся на ниппель 2. Инструменту сообщается два движения: а) поступательное, под действием силы Р, создающей удельное давление q вращающимися вокруг собственной оси роликами 5; б) вращательное, под действием крутящего момента М.
Местные удельные давления действуют на малых участках, в местах соприкосновения участка трубы 3 с роликами 5. Поэтому небольшое усилие Р вызывает значительные удельные давления q, что создает зоны пластической деформации 4 материала трубы
При вращении оправки 1 зона пластической деформации распространяется по всей окружности раструба и диаметр трубы увеличивается. При этом происходит уменьшение исходной толщины стенки трубы s0 до $1. Толщину стенки на краю развальцовки можно рассчитать по формуле: St=SoDo/Di, где — толщина стенки в торце раструба; $0 — толщина стенки в цилиндрической части; £)0 — наружный диаметр до развальцовки; Di — наружный диаметр трубы после развальцовки.
Рис. 12.4. Схема развальцовки на станке ТР-1:
1—вращающаяся	оправка;
2—ниппель; 3—труба (заготовка); 4—зона местной пластической деформации;
5—ролики
Вальцовка 1 крепится на шпинделе станка, вращающемся с Л=75—300 об/мин.
Заготовка собираемого соединения (труба с надетым на нее ниппелем) зажимается в губках самоцентрирующего зажимного устройства станка. Осевая подача инструмента 1 осуществляется гидроцилиндром. Эта подача прекращается, когда осевое усилие достигает величины, устанавливаемой при настройке станка. После этого шпиндель автоматически возвращается в исходное положение. Зажатие детали механизировано и осуществляется с помощью специального зажима с гидроприводом.
Труборазвальцовочный станок (ТР-1) позволяет развальцовывать трубы диаметром от 4 до 50 мм при толщине стенки от 0,5 до 2 мм. Максимальное усилие, развиваемое гидроцилиндром подачи вальцовки.— 1000 кгс.
Развальцовка труб из титана ведется с подогревом. Подогрев осуществляется в течение 30 с контактированием заготовки с зажимными губками, нагреваемыми до 300—450° С от вмонтированных в них электронагревательных элементов. Последующая операция развальцовки занимает несколько секунд.
Обжатие
Обжатие — операция уменьшения диаметра трубы за счет утолщения стенки (рис. 12.5). Применяется при изготовлении различных тяг управления с регулируемыми резьбовыми наконечниками, звеньев силовых нервюр, тяг и стоек крепления узлов
и механизмов самолета (см. рис. 12.5, а). Степень деформации металла заготовки при обжатии характеризуется коэффициентом обжатия ^обж. равным отношению наружного диаметра сечения с!д после обжатия к диаметру заготовки d3: kObW=dRld3.
Возможности операции ограничиваются потерей устойчивости заготовки, происходящей при критических напряжениях, соответствующих пределу текучести, в необжатой ее части. Усилие Р обжатия может быть определено аналитически с учетом всех факторов, влияющих на процесс. Однако такие расчеты требуют экспериментального определения ряда входящих в них коэффи-
Рис. 12.5. Обжатие концов труб:
а—детали, полученные обжатием; б—схема процесса
циентов. В большинстве случаев такие коэффициенты отсутствуют и расчет ведется из тех соображений, что требуемое максимальное усилие не может превышать величины, необходимой для сжатия заготовки до предела текучести металла в недефор-мированных сечениях, передающих усилие. Тогда P — b<ysndcv, где b — коэффициент, учитывающий влияние формоизменения заготовки, изменяющейся обратно пропорционально &Обж- При изменении коэффициента обжатия в пределах 0,95—0,7 b изменяется в пределах 0,3 ... 1; <js — предел текучести материала заготовки; dcp — средний диаметр стенки заготовки; $ — толщина стенки заготовки.
Обжатие деталей из труб может выполняться тремя способами: а) в штампах (с подогревом или без подогрева заготовки); б) на ротационных машинах; в) на токарно-давильных станках.
Обжатие в штампах выполняется на гидравлических или кривошипных прессах. Наибольшие деформации можно получить в штампах с двусторонним подпором детали. Схема такого штампа дана на рис. 12.6. Надетая на оправку 3 заготовка защищена от потери устойчивости скользящей обоймой 2. Сфера на вкладыше 4 служит для калибровки внутренней полости детали. По окончании обжатия матрица 1 и обойма 2 возвращаются в исходное верхнее положение буфером пресса через выталкиватель 5.
Оптимальные значения угла образующей конической части матрицы лежат в пределах 15—30°. При углах более бСР возмо-
жен выворот трубы, для предупреждения которого штамп должен иметь складкодержатель. Если не удается получить холодным обжатием деталь или число операций при этом велико, операция ведется с нагревом заготовки. Так, при холодном обжатии дуралюминовой трубы 70x67 до диаметра 40 мм требуется до 17 переходов, тогда как обжатие в матрице, подогретой до температуры 450° С, выполняется за один переход при подаче заготовки со скоростью 500 мм/мин.
Рис. 12 6 Штамп для обжатия с двусторонним подпором заготовки-
/—матрица, 2—обойма; 3— оправка; 4—вкладыш; 5— выталкиватель
Рис. 12.7. Схема обжатия с подогревом заготовки.
1—заготовка; 2—водяная рубашка;	3—нагревательная
коробка; 4—матрица,	5—
выталкиватель
На рис. 12.7 дана схема штампа для обжатия с нагревом обжимаемого нижнего конца заготовки 1 от матрицы 4. Охлаждение участка, прилегающего к зоне деформации, с помощью водяной рубашки 2 обеспечивает сохранение сопротивления на сжатие и на продольный изгиб. Универсальная нагревательная коробка 3 допускает установку сменных матриц на целую группу размеров деталей. Готовая деталь выбрасывается из матрицы выталкивателем 5. Температура нагрева матрицы регулируется в зависимости от материала заготовки и скорости ее захода в матрицу и определяется опытным путем. В частности, для труб из алюминиевых сплавов при скорости ползуна гидропресса 60— 100 мм/мин матрица подогревается до 450° С.
Аналогичны конструкции штампов для подсадки труб, т. е. утолщение стенок с торца за счет укорочения заготовки без изменения ее наружного диаметра. Подсадкой можно получать тяги управления из тонкостенных труб, имеющие на утолщен-
пых концах внутреннюю резьбу. Таким же способом можно выполнять заделку наконечников тяг.
При большой длине заготовки обжатие и подсадка заталки-п.шием заготовки в матрицу требует прессов с большой закры-1ой высотой, громоздких штампов и зажимов, предохраняющих i<iготовку от продольного изгиба. В таких случаях целесообразное вести обжатие в горизонтальных разъемных штампах (рис. 12.8). Верхний 1 и нижний 4 бойки штампа имеют рабочую часть, проточенную в сомкнутом состоянии и соответствующую
Рис 12 8 Схема обжатия в горизонтальном разъемном штампе.
/—верхний боек; 2—заготовка; 3—оправка, 4—нижний боек
форме обжатой части трубы. Бойки совершают поступательновозвратное движение (вибрируют), обжимая конец заготовки2. Трубу постепенно подают в штамп до получения требуемой длины обжатой части. Когда необходимо получить точный внутренний диаметр обжатой части трубы, внутрь последней вводят калибрующую оправку 3 и подают ее в штамп вместе с трубой. После окончания процесса оправку 3 вынимают из трубы.
Преимущества осуществляемого в ротационных машинах процесса обжатия концов труб в вибрационной разъемной матрице: 1) более благоприятные условия для пластической деформации, чем при обжиме кольцевой матрицей; 2) значительно меньшее осевое усилие подачи заготовки в штамп; 3) меньшее количество переходов; 4) возможность применения оправки, что позволяет получать калиброванный внутренний диаметр трубы без последующей механической обработки.
Операция выполняется на станке ЗТ-1 по схеме (рис. 12.9). Шпиндель 4 станка, имеющий паз, в котором свободно перемещаются половинки разъемной матрицы 1 и два бойка 2, вращается против часовой стрелки. Обойма 5 со вставленными двенадцатью роликами 3 вращается по часовой стрелке. Половинки матрицы 1 и бойки 2 под действием центробежной силы расходятся, а при набегании бойков 2 на ролики 3 сходятся, производя обжим. Труба подается в момент, когда матрица находится
в разжатом состоянии. За один оборот шпинделя обойма совершает также один оборот, а следовательно, за один оборот станка произойдет 24 никла обжима.
Рис. 12.9. Схема обжатая труб на станке ЗТ-1:
1—полуматрицы; 2—бойки; 3—ролики; 4— шпиндель; 5—обойма
Рис. 12.10. Штамп для сплющивания:
/—матрица; 2—пуансон; 3—фиксатор, 4—деталь
Сплющивание
При изготовлении из труб электромонтажных клеммных наконечников и при формовке концов стоек и раскосов каркаса самолета, применяется сплющивание. Схема простейшего штампа для сплющивания конца трубы дана на рис. 12.10. Сплющиваемая деталь 4 фиксируется от перемещения в продольном направлении (под действием осевой составляющей усилия сплющивания) упором А, а пуансон 2 — упором Б. В поперечном направлении заготовка удерживается фиксаторами 3.
При штамповке электромонтажных наконечников обычно применяются комбинированные штампы, совмещающие операции сплющивания середины заготовки, общей для двух деталей, вырубку двух отверстий и вырубку вогнутой перемычки, образующей два скругленных торца обжатых концов наконечников. Таким образом, за один удар штампа получаются два готовых наконечника.
12.6.	ГИБКА
Схема процесса, деформации и усилия
Схема действующих при изгибе трубы усилий и напряжений дана на рис. 12.11. Под действием изгибающего момента на внешних волокнах детали возникают напряжения растяжения ор, на внутренних — напряжения сжатия осж, равные по величине, но противоположные по знаку. В результате действия растягивающих напряжений наружная стенка трубы утоняется, а внутренняя под действием сжимающих напряжений утолщается. Изменение исходной толщины стенки трубы будет тем больше,
чем меньше радиус изгиба. Уменьшенная вследствие утонения наружной стенки толщина St трубы определяется по формуле
с — 5о
1- , , А>~*) ’
2/? + Do
где Si — толщина стенки после изгиба; s0 — толщина стенки исходной трубы; Do — наружный диаметр трубы; — радиус гибки.
Рис, (12.11. Усилия, напряжения и деформации в сечениях изгибаемой трубы
Действие сжимающих напряжений вызывает утолщение стенки трубы до определенных пределов, после чего внутренняя стенка теряет устойчивость и появляются складки. Кроме того,, совместно действие растягивающих и сжимающих напряжений вызывает поперечные сжимающие силы Р, которые без внутреннего подпора искажают круглую форму трубы в овальную Do>Do>D№, где Do — большая ось овала; Do — диаметр исходной трубы; DM — малая ось овала. Величину DM рассчитывают по специальным таблицам.
Степень деформации материала при гибке труб характеризуется относительным радиусом изгиба Q, равным отношению радиуса Р изгиба по нейтральному слою сечения к среднему диаметру dcp трубы Q=P/dcp. Чем меньше относительный радиус q, тем большие деформации и напряжения испытывают стенки детали. Минимальные относительные радиусы гибки зависят от механических свойств металла, допустимого утонения стенок, допустимой высоты волн на вогнутой стороне детали и допустимой овальности ее сечения.
На трубопроводах, работающих при вибрационных нагрузках, волнистость не допускается, так как она вызывает концентрацию напряжений. На трубопроводах высокого давления, работающих в статических условиях, опаснее чрезмерное утонение стенок. Разностенность также недопустима для труб, работающих при высоких температурах. Обычно минимальный относительный радиус изгиба р берется не менее 2,5—3. Овальность
•сечений в зависимости от назначения детали допускается от ±2% до ±8% диаметра. Если при заданных конструктивных размерах изгибаемого участка деталь получает недопустимую овальность, применяют гибку с заполнителем.
Основные дефекты деталей при операции гибки: утонение наружных стенок, появление складок на внутренних стенках изгибаемого участка и овальность сечения.
Величину изгибающего момента, необходимую при проектировании оснастки и подборе оборудования, определяют по формуле
М=Ь^ + е-^-,
где М — изгибающий момент, кгс-мм; Do — наружный диаметр трубы до гибки, мм; s0 — толщина стенки трубы до гибки, мм; 7? — радиус гибки трубы, мм; b v. с — коэффициенты, зависящие от материала трубы, кгс/мм2. Для алюминиевого сплава АМгМ 6 = 67,6; с— 106,0. Для стали 20А 6=139,0; с=306,5. Для нержавеющей стали 1Х18Н9Т 6 = 139,0; с=457,5.
Гибка труб может выполняться вручную с приспособлениями или без них, на трубогибочных станках или в штампах. Выбор способа гибки определяется масштабом производства, материалом заготовки, ее диаметром, толщиной стенки и относительным радиусом изгиба.
Гибка вручную
Вручную по шаблонам гибки (ШГ) без нагрева и наполнителя гнется основная часть трубопроводов небольшого диаметра (4—8 мм). Шаблон ШГ выполняется в виде стального прутка. Перед гибкой на заготовке мелом помечают границы изогнутых участков. Небольшие отклонения в размерах деталей могут быть легко компенсированы подгибом детали при сборке.
При больших диаметрах трубы гнут с наполнителем в виде песка, легкоплавких сплавов (церробенда, ПОС-50), металлических оправок или гидропаполнителя. Чистый кварцевый песок, просушенный при температуре 200—300э С, просеивается через сито с квадратными ячейками размеров до 3 мм.
Заготовка, забитая снизу деревянной пробкой, устанавливается на вибрирующую площадку, засыпается из расположенного сверху бункера песком и забивается деревянной пробкой с верхнего конца. Песок позволяет гнуть трубы и холодном, и в горячем состоянии, но как наполнитель имеет ряд недостатков. При плотном заполнении труб частицы песка сцепляются с внутренней поверхностью трубы. Это сцепление тем больше, чем мягче материал заготовки. Трудоемкая операция удаления частиц песка пыжеванием или тщательной промывкой растворителем, бензином значительно удорожает и увеличивает длительность про-
цесса. Заготовки должны иметь технологический припуск 50— 70 мм, увеличивающий расходы металла. Остатки песка засоряют при эксплуатации гидросистемы самолета, вызывая отказы в работе. При заполнении песком возможно образование воздушных полостей, на месте которых при гибке стенки теряют устойчивость.
Рис. 12. 12. Гибкая оправка:
1—шайба; 2—прокладка; 3—тросик; 4—пружина
Применяемый как наполнитель, церробенд представляет собой сплав из 50% висмута, 26,7% свинца, 13,3% олова и 10% кадмия. Температура плавления церробенда 90—100° С позволяет выплавлять его из детали после гибки погружением в горячую воду. Температура плавления сплава ПОС-50 несколько выше 200° С.
Гибкая оправка (рис.
12.12) представляет собой узел, собранный из шайб 1 с наружным рабочим пояском, скругленным по сфере, и сферических прокладок 2, нанизанных на тросик 3. Задний конец тросика проходит в от
верстие оправки и натягивается сильной пружиной 4. В нерабочем состоянии под действием пружины вся оправка имеет прямолинейную форму. Шайбы и прокладки выполнены из закаленной стали. Для облегчения скольжения в трубе оправка покрывается слоем электролитической меди.
При гибке с такой оправкой труб диаметром 38—112 мм с толщиной стенки 0,4—1 мм из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов при радиусе кривизны 7?^2J/3 гофра на поверхности детали не образуется. Гибка с оправками требует хорошей смазки оправок и внутренней поверхности трубы. Рабочие поверхности шариков и шайб, из которых собираются оправки,
полируются.
Гибка с внутренним гидронагружением позволяет совместить изгиб с испытанием на прочность, исключает возможность попадания в деталь частиц сыпучего заполнителя (песка), металлических частиц от надира стенок оправками и создает условия для автоматического управления режимами гидронагружения и гибки.
Сущность процесса гибки с внутренним гидронагружением заключается в том, что заготовка 1 (рис. 12.13), закрытая с одной стороны заглушкой 3 и подсоединенная другим концом к гидростенду, заполняется жидкостью под давлением и гнется в трубогибочном приспособлении или станке 2 с сохранением постоянного внутреннего давления до конца гибки. Давление жидкости предохраняет изгибаемые сечения от образования гофров
и овальности. С внутренним гидронагружением можно гнуть как тонкостенные, так и толстостенные трубы при радиусе изгиба 7?>(2—3)cf.
При недостаточном давлении гидрозаполнителя на деформируемых участках заготовки образуются складки (гофры) и овальность. При чрезмерном повышении давления гидрозаполнителя заготовка раздувается. Оптимальная величина давления нахо-
5
Рис. 12.13. Схема гибки с гидронагружением:
fl—с постоянным давлением от гидростенда б—с падением гидростатического давления от гидроаккумулятора, /—заготовка; 2—станок; 3—заглушка; 4—гидроаккумулятор; 5—обратный клапан
дится между началом потери устойчивости и началом раздутия, и в производственных условиях берется из таблиц.
Существует и способ гибки с падением гидростатического давления. При таком способе заготовка 1 с одной стороны соединяется с гидроаккумулятором 4, а с другой стороны через обратный клапан 5 заряжается от зарядного гидростенда, после чего от него отсоединяется. Собранный таким образом узел устанавливается на трубогибочный станок 2 или приспособление и гнется, как обычно.
Оба способа требуют специальных мер по техние безопасности из-за возможного выброса гидрозаполнителя при высоком давлении, происходящем при разрушении трубы в процессе гибки.
Гибка в ручных трубогибочных приспособлениях
Ручные приспособления применяют при гибке труб из алюминиевого сплава АМцМ диаметром до 20 мм, а из дуралюмина Д16, сталей 20А и 1Х18Н9-Т — диаметром до 12 мм. При этом можно получать минимальные радиусы изгиба, равные трем диаметрам трубы. В приспособлениях осуществляется гибка труб без наполнителя и с наполнителем.
На рис. 12.14 показано ручное приспособление, применяемое для гибки сложных деталей, имеющих изгибы в нескольких плоскостях. На таких приспособлениях гнутся трубы диаметром до 12 мм. Приспособление смонтировано на балинитовой плите 1 и состоит из фиксирующих колодок 2, опорных планок 3, контрольных планок 5, неподвижно закрепленных на плите, и съемной универсальной гибочной оправки, переставляемой по ходу гибки последовательно в отверстия опорных планок <3. Оправка состоит из диска 7, оси 4, рукоятки 8 и прижима 10, прижимаемого к диску 7 винтом 11 через палец 9.
Рис 12. 14. Приспособление для гибки в нескольких плоскостях:
/—плита; 2—фиксирующая колодка; 3—опорная планка; 4—ось; 5—контрольная планка; 6—прихват; 7—диск; 8—рукоятка; 9—палец; 10—прижим; 11—винт; 12—упор; 13— заготовка
Гибка в приспособлении выполняется в следующем порядке: конец трубы-заготовки 13 вставляется в паз колодки 2, продвигается до упора 12 и фиксируется прихватом 6. Затем на планку 3 устанавливается гибочная оправка. Ось 4 оправки вставляется в центральное отверстие планки 3, а сама планка 3, входя своими боковыми гранями в паз, имеющийся на нижнем торце диска 7, фиксирует его от проворачивания. Прижим 10 вставляется между заготовкой 13 и пальцем 9. Вращением винта 11 он прижимается к заготовке. Вращением рукоятки 8 заготовка гнется до упора в контрольную планку 5.
При установке гибочной оправки на другие опорные планки 3 операция повторяется в аналогичном порядке.
В серийном и опытном производствах широко применяется изгиб труб с местным нагревом заготовки пламенем газовой горелки. Так гнутся трубы без наполнителя и с наполнителем. Нагрев используется при этом и как способ управления процессом, так как, смещая область нагрева, можно изменять положение изгибаемого участка заготовки.
При нагреве труб из алюминиевых сплавов поддерживают температуру деформируемого участка, примерно равную темпе
ратуре отжига данного сплава. Контроль температуры ведут с помощью термокарандаша. Стальные трубы нагревают докрасна. Образовавшиеся неглубокие гофры правят полукруглой обжимкой, подогревая горелкой место правки. Но при ручном нагреве пламенем горелки возможны пережоги материала и низкое качество поверхности детали.
Гибка на трубогибочных станках
При малых диаметрах труб целесообразна гибка вручную. Физические усилия, необходимые для гибки, очень малы и затраты времени на установку заготовки на станок и управление станком ничем не оправдываются, так как производительность при ручной гибке труб малых диаметров значительно выше, чем на станках.
Рис. 12.15. Гибка на станке ТГС-2:
а—схема гибки; б—общий вид станка; в—оснастка;
1—гибочная оправка; 2—тяга; 3—калибрующая оправка; 4—труба. 5—плавающий прижим; 6—поворотный прижим
При диаметрах больше 10—15 мм усилия гибки и затраты физического труда при ручном выполнении операции настолько велики, что операцию переводят на станки даже в мелкосерийном производстве. Схема гибки на распространенной конструкции трубогибочного станка ТГС-2 показана на рис. 12.15. Гибочная оправка 1 крепится на вращающемся столе станка. На этом же столе поворачивается вместе с оправкой прижим 6, прижимающий конец трубы 4 к оправке 1. Калибрующая оправка 3 с тягой 2 крепится неподвижно на стойке станка. Трубу 4 надевают на калибрующую оправку 3 до упора, устанавливаемого на заданный размер. Конец трубы поворотным прижимом 6 прижимают к гибочной оправке 1. Подводят к трубе плавающий прижим 5, который может перемещаться вдоль оси трубы. При повороте стола станка оправка 1 начинает изгибать трубу; прямой участок трубы, перемещаясь влево, увлекает силой трения плавающий прижим 5.
Таким образом, деформируемый участок трубы оказывается; зажатым по наружному диаметру между желобками оправки 1 и плавающего прижима 5, а по внутреннему диаметру — калибрующей оправкой 3. Это предохраняет трубу от искажения поперечного сечения и от образования гофров на внутренней части трубы.
На станке ТГС-2 можно гнуть трубы с наружным диаметром до 80 мм. Гидромотор привода шпинделя позволяет бесступен-чато регулировать число оборотов шпинделя от 0 до 2,8 об/мин. Недостаток станков типа ТГС-2 — необходимость изготовления оснастки для каждого диаметра трубы и радиуса ее изгиба и необходимость переустановки заготовки при гибке в нескольких плоскостях.
Более поздние и совершенные конструкции трубогибочных станков выполняют гибку по схеме проталкивания заготовки через роликовую головку или фильеры (рис. 12 16). Заготовка 3 изгибается в плоскую или пространственную деталь сочетанием трех движений — поступательного перемещения в гибочные ролики 4, 5 и 6 с помощью каретки Л вращением вокруг собственной оси вместе с патроном 2, в котором зажата заготовка, и подъемом гибочного ролика 6. Все эти движения на станке выполняются автоматически и программируются расстановкой кулачков 8 на диске 7 командоаппарата. Автоматической работой станка управляют концевые контакты, установленные на пути перемещения механизмов станка. Настройка станка заключается в установке роликов 4, 5 и 6 соответственно диаметру изгибаемой трубы и в наборе программы на командоаппарате путем расстановки кулачков в пазах программного диска.
На станке ТГСП-1 (рис. 12.17), также имеющем программное управление, гибка выполняется с гидронаполнением заготовки. Гидронаполнитель подается в заготовку 4 через гидрошарнир 1. Программой задаются движения продольной подачи заготовки 4 в поддерживающих роликах 2 и направляющих 3, поворот гидрошарнира 1 вместе с заготовкой и подъем гибочного ролика 5 гидроприводом 6. Поскольку из-за отклонений по диаметру, толщине стенок и механическим показателям пружинение даже у деталей, изготовленных из одной партии заготовок различно, стабильные размеры деталей можно получить только при гибке с нагревом до состояния пластичности.
По такой схеме (рис. 12.18) работает модернизированный станок ТГПС-2М. Местный нагрев заготовки 1 в зоне изгиба между опорой 3 и гибочным роликом 4 выполняется с помощью кольцевого индуктора высокой частоты 2. Нагрев ведется до температуры формовки (например, для стали — 800—950° С). Изгибаемый участок расположен между двумя охлаждаемыми не-разупрочненными участками, препятствующими искажению изгибаемых сечений.
Техническая характеристика программных трубогибочных станков полуавтоматов, применяемых в заготовительных цехах самолетостроительных заводов, дана в табл. 12.1.
Рис. 12. 18. Схема гибки с мест* ным индукционным нагревом:
1—заготовка; 2—индуктор; 3—опора; 4—гибочный рол НК
Рис. '12.17. Схема гибки иа станке ТГПС-1:
7—гидрошарнир; 2—поддерживающие ролики; <?—направляющие ролики; 4—заготовка; 5—гибочный ролик, 6—гидропривод
Таблица 12.1
Параметры	ТГСП-1	ТГГС-2	ТГПС-2М
Диаметр изгибаемой трубы, мм	6-25	6-36	6-36
Наибольшая длина заготовки, мм	3000	2400	5000
Наименьший относительный радиус изгиба	3	3	3
Прямые участки между изгибами, мм	20	60—80	20
На самолетостроительных заводах эксплуатируются также трубогибочные программные автоматы с магазинами, вмещающими до 30 заготовок диаметром до 50 мм и длиной до 3658 мм. Эти автоматы имеют числовое программное автоматическое и ручное управление.
Гибка в штампах
При длине детали, не превышающей 500—700 мм, и при достаточно больших сериях изделий гибку целесообразно вести в штампах. Операция выполняется как с заполнителем, так и без заполнителя. В штампах можно получать детали знакопеременной кривизны, изогнутые в одной плокости, и детали с пространственной кривизной.
Гибка труб в штампах — наиболее производительный способ из всех, рассмотренных раньше. Однако процесс имеет существенные недостатки, ограничивающие его применение, в частности: 1) искажения сечения (смятие) трубы в местах начального ее контакта с пуансоном и матрицей; 2) невозможность гибки в
двух и более плоскостях на одном штампе; 3) сложность доработки штампа на величину пружинения.
Гибку труб с толщиной стенки менее 1,5—1 мм рекомендуется выполнять на гидравлических прессах. При этом стенки сминаются меньше, чем при гибке на быстроходных кривошипных прессах. Конструкция простого штампа для гибки труб показана на рис. 12.19. Диаметр ручья штампа меньше наружного диаметра трубы на 0,3—0,4 мм. Материалом для изготовления пу-
Рис. 12.19. Штамп для гибки трубы: /—пуансон;	2—заготовка; 3—
упор; 4—матрица
Рис. 12.20. Трубогибочный штамп с поворотными сухарями:
I—пуаисои; 2—качающиеся сухари; 3—корпус матрицы; 4—ось матрицы; 5—возвратная пружина* 6—упор; 7—прижим-выталкиватель; 8— заготовка (труба)
ансона 1 и матрицы 4 могут служить сталь, сплав АЦ13, цинк или дельта-древесина. В конце хода деталь калибруется по поперечным сечениям жестким ударом. Для уменьшения трения и смятия детали штампы для гибки труб снабжаются на участках наиболее интенсивного изгиба роликами или поворотными деталями пуансона или матрицы, поворачивающимися при гибке вместе с соответствующими участками детали (рис. 12.20).
Из сопоставления левой и правой половин схемы можно проследить перемещение деталей штампа в процессе гибки. В ис ходном положении сухари 2 матрицы находятся в горизонтальном положении под действием возвратных пружин 5. Горизонтальное положение сухарей фиксируется упорами 6. Труба 8 укладывается в ручьи, профрезерованные в сухарях. Средняя часть трубы опирается на прижим-выталкиватель 7. При ходе пуансона 1 вниз труба изгибается и щеки, поворачиваясь, обкатывают трубу вокруг пуансона, что уменьшает смятие трубы. При ходе пуансона вверх выталкиватель 7 поднимает трубу 8, а пружины 5 возвращают сухари 2 в исходное положение.
Особенности гибки труб, работающих при высоких давлениях, и труб с прямоугольным сечением
Трубы, работающие при давлении 200—300 кгс/см2 и изготавливаемые из хромоникелевых сталей, успешно гнутся с гидрозаполнителем. Операция выполняется как в роликовых приспособлениях, так и на станках. Давление в заготовке, необходимое для предотвращения эллипсности и гофрообразования, подбирается опытным путем. Например, при диаметре трубы до 15 мм и гибке по радиусу давление гидрозаполнителя равно 300—350 кгс/см2.
Трубы прямоугольного сечения гнутся, как и круглые, с заполнением легкоплавкими сплавами или тонкими стальными лентами, имеющими ширину, равную ширине внутренней полости трубы.
Г л а в a 13
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА ГОРЯЧЕЙ
и холодной объемной штамповкой
13.1.	ГОРЯЧАЯ ШТАМПОВКА
Технологическая характеристика процесса
Сущность процесса горячей штамповки заключается в том, что заготовку, нагретую до состояния пластичности (например сталь — до температуры около 1200° С), помещают в штамп и давлением (при штамповке на прессе) или ударами (при штамповке на молоте) заставляют заполнить рабо-
Рис. 13.1. Схема течения металла при горячей штамповке:
/—мостик;	2—мага-
зин
чую полость штампа, имеющую форму изготавливаемой детали. При штамповке на прессах деталь формуется за один ход. При штамповке на молотах может потребоваться несколько ударов.
Для получения доброкачественной штамповки необходим некоторый излишек металла, который, перетекая через облойный мостик 1 в облойный магазин 2 (рис 13 1) обеспечивает гидростатическое давление, гарантирующее заполнение всех деталей рабочей полости.
Горячая штамповка — прогрессивный, высокопроизводительный и экономичный способ получения пространственных деталей, имею
щих переменную величину поперечных сечений. Детали, полученные горячей штамповкой, прочнее таких же по размерам, вырезанных из целой заготовки того же материала на металлорежущих станках Это происходит, потому что волокна материала при горячей штамповке располагаются па-
раллельно контуру детали, в то время как при изготовлении на металлорежущих станках они перерезаются
Все детали, полученные в одном штампе, в заданных допусках взаимозаменяемы, что дает значительные преимущества в технологическом процессе. Производительность горячей штамповки во много раз выше обработки на металлорежущих станках. При изготовлении деталей сложных пространственных конфигураций горячей штамповкой стоимость их при серийном и массовом производствах снижается в десятки раз. Потери металла при этом резко сокращаются. Применение горячей штам
повки позволяет объединять несколько деталей в одну, уменьшая вес конструкции самолета в целом.
Пример. Замена клепаных сборных лонжеронов истребителя цельноштампованными уменьшила вес машины на 45 кг. При этом 272 детали и 3200 заклепок были соединены в 4 цельноштампованные детали (лонжерона).
Рис. 13 2 Детали самолета, получаемые горячей объемной штамповкой
Выгода замены клепаных панелей самолетов, соединяющих в одном узле большое число деталей обшивки, продольного и поперечного наборов, цельноштампованными настолько очевидна, что монолитные цельноштампованные панели сделались в современных самолетах обычным элементом конструкции В самолетостроении, где штамповкой изготавливается до 85% всех деталей, горячей объемной штамповкой получают большое число деталей, начиная с крупногабаритных (весом свыше 1000 кг) монолитных панелей и кончая качалками и кронштейнами систем управления самолетом и фитингами гидросистем. Горячей штамповкой получаются также шпангоуты и другие элементы поперечного силового набора фюзеляжа (рис. 13.2), узлы шасси и т. д.
Разновидности процесса, оснастка и оборудование
В зависимости от формы изготавливаемой детали, физикомеханических свойств ее металла и объема производства применяют несколько видов штамповки: одноручьевую, многоручьевую, комбинированную, безоблойную. При одноручьевой штамповке штамп имеет только одну рабочую полость (ручей — чистовой). Так штампуются детали только очень простой формы из сортового проката.
Многоручьевая штамповка — основной вид горячей штамповки в серийном и массовом производствах. Штамп при этом способе имеет несколько рабочих полостей (ручьев), в которых последовательно формуется деталь. Сначала идут заготовительные ручьи, в которых из стандартного проката — прутка формуется заготовка детали, набирается материал на участках увеличенных сечений детали, создаются базовые поверхности для фиксации в отделочных ручьях, удаляется окалина, которая
Рис. 13. 3. Четырехручьевая штамповка:
а—штамп для формовки рычага
/ и 2—заготовительные ручьи 3 н 4—отделочные ручьи 5—нож; б—последовательность формовки в многоручьевом штампе
недопустима в чистовых ручьях (если окалину не удалить, она в чистовых ручьях запрессуется в поверхностные слои детали). После заготовительных ручьев следуют отделочные — черновые и чистовые, в которых деталь приобретает окончательный вид.
На рис. 13.3 изображен четырехручьевой штамп для формовки шатуна. Заготовительные ручьи 1 и 2 обеспечивают такое распределение материала заготовки, при котором в отделочных ручьях 3 и 4 этот материал перетекает в основном в направлении, перпендикулярном длинной оси детали. Иначе говоря, в каждом сечении площадь поперечного сечения заготовки должна быть равна сумме площадей соответствующего поперечного сечения детали и облоя. Отштампованная деталь отрезается от прутка-заготввки на ноже 5.
Как в заготовительных, так и в отделочных ручьях необходимы штамповочные уклоны, величина которых зависит от формы и материала заготовки и наличия выталкивателя в штампе (значения уклонов берутся по таблицам). Важным моментом проектирования штампа для горячей штамповки является выбор линии разъема. Разъем должен обеспечивать свободный съем
огшгамнованной детали. Наклонные линии разъема ухудшают обрежу облоя. Их наклон к горизонтали не должен превышать (>0“ Следует стремиться к тому, чтобы линия разъема проходила по наибольшему периметру штамповки, по плоскости сим-мо! рии.
Горячая штамповка может выполняться: а) на паровоздушных молотах; б) на горячештамповочных кривошипных прессах; в) на фрикционных прессах; г) на гидравлических прессах; д) на горизонтально-ковочных машинах.
13.2.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКОЙ
Оформление чертежей поковок
На рис. 13.4 приведен пример оформления чертежа поковки. Под каждым из размеров поковки в скобках указывается соответствующий чистовой размер детали. Чистовые контуры детали вычерчиваются внутри контура поковки условным пунктиром.
Рис. il3. 4. Оформление чертежа поковки
В технических требованиях на чертеже указываются: твердость, допускаемые поверхностные дефекты, перекос (сдвиг осей) штампов, заусенцев по линии разъема, не показанные на чертеже штамповочные уклоны и радиусы. На ответственных поковках, кроме того, указывается требуемое направление волокон. Проставлять габаритные размеры по линии разъема нельзя.
Основные требования к деталям, получаемым горячей штамповкой — простота геометрической формы и плавность переходов от одних сечений к другим. Из конструктивных элементов деталей регламентируются: минимальные радиусы скруглений,
штамповочные уклоны, минимальные толщины ребер и полотен, минимальные расстояния между ребрами и линии разъема штампа. Предельные значения этих величин определяются ГОСТ 7505—74 или ведомственными и заводскими нормативами.
Штамповочные уклоны для внутренних поверхностей (для облегчения удаления поковки) берутся больше, чем для наружных. Величина уклона зависит от отношения высоты вертикального участка к его толщине и материала детали.
При отсутствии справочных материалов штамповочные уклоны можно, в первом приближении, брать 5°—7° для легких сплавов и 7° — для стальных деталей.
Радиусы скруглений
В табл. 13.1 приведены значения радиусов скруглений для штамповок из стали и легких сплавов. Как видно из таблицы, радиусы скруглений тем больше, чем больше высота ребра. Чем выше вертикальные элементы конструкции (ребра, стенки),тем большие усилия необходимы для заполнения полости штампа и тем выше требования к плавности перехода между вертикальными элементами и полотном детали.
Таблица 13.1
Высота ребра Л и толщина полотна s, мм	г, мм	Апоминие-вне и магниевые сплавы МА2 и ВМ65-1	Магниевые сплавы		Титановые сплавы	
			МАЗ	МА5	мм	Г» мм
		Г1, мм				
До 5
5-10
10-16
16—25
25-35
35-50
50-71
;71—100
3
4-
5
8
10
12
15
20
1,5
2
2,5
3
4
5
7
				5
2		3,5		8
2,5				10
5				12
4		5		15
6		6		20
—		—		25
2
2,5
3
4
5
7
Толщина полотна
Чем тоньше полотно (стенка, параллельная плоскости разъема штампа), тем большее давление требуется для перетекания материала заготовки в конце хода ползуна, интенсивнее износ штампа и больше усилия, необходимые для формовки детали. В таблице 13.2 даны минимальные значения толщин s полотен для основных разновидностей поперечных сечений деталей.
Таблица 13.2
f Ьтощадь проекции летали на плоскость разъема штампов, см8	Толщина полотна, j					
	Алю мини -вые сплавы	Магниевые сплавы				Титановые сплавы
		МА2-	ВМ65-1	МАЗ	MAS	
До 25	1,7	1,3	1,7	3,4	6,0	1,5
25-80	2,1	2,1	2,55	3,8	6,4	2,5
80—160	2,55	2,55	3,4	3,8	6,4	3,5
160—250	3,0	3,0	4,5	4,5	6,4	4,5
250—500	4,25	3,8	5,1	5,1	6,4	5,0
500-850	5,5	5,1	6,8	6,8	6,8	6,0
850-1180	6,8	6,4	8,5	8,5	8,5	8,0
1180—2050	8,5	7,7	10,2	10,2	10,2	10,0
2050—3150	10,2	9,4	—	—	—	—
3150—4500	11,5	10,6	—	—	—	—
4500—6300	13,2	12,3	—	—	—	—
6300-8000	14,5	13,6	—	—		—
8000—10 000	15,3	14,5	—	—	—	—
Минимальное и максимальное расстояние между ребрами штамповки обусловлены процессом перетекания материала заготовки и ее температурными деформациями. Детали с двутавровыми и швеллерными сечениями, если это позволяет силовая схема нагрузки детали, удобно заменять деталями с крестообразными или тавровыми сечениями. Если это позволяет прочностной расчет, в полотне детали следует предусмотреть отверстия облегчения, места которых при штамповке выгодно использовать для собирания избыточного материала, что улучшает заполнение полости штампа и повышает качество штамповки.
Допуски и припуски на размеры деталей, получаемых горячей штамповкой
При проектировании заготовок и деталей, получаемых горячей штамповкой, допуски и припуски берутся по нормалям
ВНИИНмаш или по заводским нормативам. При использовании этих нормативов необходимо учитывать, что не следует назначать жесткие допуски там, где в этом нет необходимости, так как это значительно удорожает деталь, усложняет технологию и уменьшает производительность труда.
Штамповки из легких сплавов на всех участках поверхности» кроме линии разъема, имеют шероховатость, соответствующую знаку /, а на участках обрезки облоя — знаку Этому же знаку соответствует чистота всех поверхностей стальных штамповок.
У штамповок из титановых сплавов на поверхностях, не обрабатываемых механически, а подвергаемых травлению, для удаления дефектного слоя травлением предусматривается припуск, равный 0,5 мм. Допуски на размеры элементов, обрабатываемых в дальнейшем на металлорежущих станках, назначаются по 6 классу точности.
Допуски на дуралюминовые штамповки, изготовляемые на молотах и прессах, делятся на два класса. К первому классу относятся размеры между необрабатываемыми поверхностями. На эти размеры допуски должны быть более жесткими, так как они окончательные. Ко второму классу отнесены допуски на размеры между обрабатываемыми поверхностями, корректируемые механической обработкой.
Отклонения вертикальных размеров (перпендикулярных плоскости разъема штампа) больше, чем отклонения размеров, параллельных плоскости разъема (вторые зависят только от точности изготовления штампа, на первые же влияет и смыкание-верхней и нижней части штампа в-процессе штамповки).
Штампованно-сварные детали
При сложной форме детали, требующей при ее штамповке большого числа переходов, сложных штампов и последующей трудоемкой механической обработки, целесообразно применять штампованно-сварные конструкции. При этом способе деталь сваривается из отдельных простых элементов, полученных в простых штампах с точностью, исключающей необходимость последующей механической обработки.
13.3.	ХОЛОДНАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Технологическая характеристика процесса
Горячая объемная штамповка имеет ряд недостатков, выгорание легирующих присадок с поверхностных слоев отштампованной детали, относительно небольшая точность размеров и малая чистота поверхности. В поверхность детали, окисляющуюся при нагреве, часто вштамповываются частицы окалины. Поскольку в большинстве случаев работающими элементами
детали являются ее наружные поверхности, которые и должны иметь точный химический состав легирующих присадок, — механическая обработка на возможную толщину дефектного слоя необходима и стоимость детали, очень небольшая после штамповки, в результате механической обработки возрастает в несколько раз.
Перечисленные недостатки не возникают при холодной объемной штамповке. По характеру деформаций и по построению ।(Апологического процесса холодная объемная штамповка аналогична горячей штамповке, но в отличие от последней процесс ведется без нагрева заготовки, в холодном состоянии.
Поверхностный слой детали химически однороден с основной ее массой. Чистота поверхности деталей достигает 6—8 классов по ГОСТ 2789—73. Точность детали в плане соответствует точности изготовления штампа, а отклонения по высоте детали при оптимальных условиях не превышают 0,02—0,05 мм.
Особенно эффективно применение холодной объемной штамповки при массовом производстве деталей, сочетающих сложную пространственную конфигурацию с высокой чистотой обработки (медицинские и хирургические инструменты, крепежные нормали со сложной конфигурацией и т. д.). Холодная объемная штамповка в ряде случаев значительно эффективнее даже таких производительных процессов, как штамповка-вытяжка из листа, а трудоемкость уменьшается в 5—10 раз, причем стоимость изготовления штампов сокращается в 3—5 раз.
Существующее отечественное оборудование позволяет получать холодной объемной штамповкой детали с площадью горизонтальной проекции до 10 000 мм2 при высоте до 25 мм. В холодном состоянии могут штамповаться детали из углеродистых сталей 10, 20, 30, 40, 50, из легированных сталей 40Х, ЗОХГСА, 12ХНЗА, 18ХНВА, 40ХНМА, 1Х18Н9Т и других, а также из цветных металлов и их сплавов — красной меди, латуни Л68 и Л62, алюминия и его сплавов Д1, Д16, АК4, АК6, АД8.
Детали по конфигурации могут быть самыми различными: ступенчатыми (рис, 13.5, а), с односторонними и двусторонними -бобышками (см. рис. 13.5, бив), полыми круглыми с фланцем и без фланца (см. рис. 13.5, а), полыми некруглыми чашками и Lcm inur. 13 5 г) и el и. полыми ступенчатыми Гем.
рис. 1<5.О, Ж).
В самолетостроении холодной объемной штамповкой изготовляют детали управления самолетом и двигателем (наконечники тяг, рычажки), крепежные детали, арматуру трубопроводов и даже такие ответственные детали, как стальные полые лопасти крупных воздушных винтов турбовинтовых двигателей. Холодной объемной штамповкой трудно получить острые углы (с радиусом скругления, меньшим 0,5 мм) и участки с резкими изменениями сечений.
Разновидности процесса, деформации и усилия
В зависимости от технологического назначения, характера деформаций и объема перераспределяемого материала различают семь способов холодной объемной штамповки: 1) клеймение; 2) чеканка; 3) калибровка; 4) осадка; 5) объемная формовка; 6) высадка; 7) холодное выдавливание (прессование).
Рис. 13.5. Детали, получаемые холодной объемной штамповкой
Основным показателем, характеризующим деформации металла при холодной объемной штамповке, является степень деформации 8, определяемая отношением
е= Я°~^-100, //о
где Но — начальная высота заготовки; Н — конечная высота детали.
Или (для операций холодного выдавливания)
е = Г°~Г • 100,
Л)
где Го — площадь сечения заготовки; F — площадь сечения детали.
Усилие штамповки определяют по формуле P=Fq, где Р — усилие, кгс; F — площадь проекции штампуемой детали на плоскость, перпендикулярную движению ползуна, мм2; q — удельное давление сжатия, кгс/мм2.
Величина q зависит от целого ряда факторов: механических свойств металла заготовки, соотношения геометрических размеров заготовки, скорости деформации, трения между заготовкой и штампом, схемы деформации. В конце процесса q может быть в несколько раз больше, чем в начале деформации.
Рис. 13.6. Схема высадки: а—за один переход; б—за два перехода
Из всех операций холодной объемной штамповки наибольшее значение в самолетостроении имеет высадка.
Высадка — операция, посредством которой производится утолщение заготовки путем перераспределения и перемещения Объема металла (рис. 13.6). Высадка широко применяется при изготовлении заклепок, винтов, анкерных и самоконтрящихся гаек. При выполнении операции на высокопроизводительных холодновысадочных автоматах требуется значительно меньшие затраты труда и металла, чем при изготовлении тех же деталей на металлорежущих станках или штамповкой-вытяжкой из листа.
При высадке деталь с головкой (типа заклепок, винтов) обычно получают за одну операцию в несколько переходов. Число переходов зависит от величины объема материала, необходимого для образования головки и приведенного к относительной длине l/d высаживаемого стержня /=4o/nd2, где I — длина заготовки, необходимая для образования головок, мм; v — объем головки, мм3; d — диаметр заготовки, мм.
Если головка плоская и D/h>^,b (где D — диаметр головки; h — высота головки), то при IID<J2,§ высадку ведут за два или три перехода. При IID>% головку получают за две операции с промежуточным отжигом. Высадку полукруглых головок со шлицем (см. рис. 13.6, б) при lld<2,§ выполняют за два перехода.
Для получения головки повышенной точности треблется дополнительный калибровочный удар. Чтобы установить необходимое число операций и переходов при высадке, можно пользоваться табл. 13.3.
Таблица 13. 3
Число переходов (ударов)	Относительные размеры высаживаемой части			Высаживаемые детали
	ца	D/h	D/d	
1	2,5	4,5	2,2	Заклепки, винты, шурупы с полукруглой, потайной и полупотайной головками
2	2,5-5	4,5-8,5	2,2-2,6	Заготовки болтов, заклепки, винты, с цилиндрическими головками, головки с усом или квадратным подголовком
3	5-8	8,5-10	2,6—4	Винты с крестообразным шлицем, болты с наружным и внутренним шестигранником
Высадкой можно получи-ть поверхности с чистотой до 6—7 класса по ГОСТ 2789—59. Точность размеров деталей, получаемых высадкой, по длине — в пределах 4—5 класса, по диаметру в пределах 3—4 класса (при тщательном изготовлении и несколько уменьшенной стойкости высадочного инструмента — до 2 класса точности).
Оснастка и оборудование
Штампы для холодной объемной штамповки обычно изготовляют с устройством для съема готовой детали и с быстросменными рабочими частями — матрицей и пуансоном (из-за их малой стойкости). При штамповке деталей из сталей 10 и 20 стойкость штампов составляет от 3000 до 5000 деталей. При такой стойкости рабочие части приходится часто заменять. При штамповке деталей из цветных сплавов, когда стойкость штампов значительно выше, и при небольшой программе производства вы-
поднять пуансон и матрицу быстросъемными нет необходимости. И i-за больших усилий штамповки, резко возрастающих в конце деформации, обычные эксцентриковые и кривошипные прессы, применяемые при вырубной и вытяжной листовой штамповке, для холодной объемной штамповки не пригодны.
Практика показывает, что наиболее полно удовлетворяют требованиям холодной объемной штамповки шарнирно-рычажные чеканочные прессы или специальные закрытые кривошипные прессы для холодного выдавливания. У таких прессов станина повышенной жесткости и ползун с удлиненными направляющими, так что даже при очень высоких нагрузках в станине не возникают заметные упругие деформации, а ползун сохраняет направление, вследствие чего инструмент не испытывает изгибающих моментов и оказывается достаточно стойким.
Работы по высадке крепежных деталей самолета выполняются на высадочных автоматах. Материал при работе на высадочных автоматах подается в виде прутка или проволоки, намотанных в бунты. Значительно реже пользуются штучными заготовками. При изготовлении деталей из прутка подача материала осуществляется автоматически срабатывающими подающими роликами станка. Штучные заготовки загружаются в бункер с автоматическими питательными устройствами. В зависимости от числа рабочих ударов за одну операцию различают одноударные, двухударные и трехударные высадочные автоматы.
13.4.	ХОЛОДНОЕ ОБЪЕМНОЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ПРЕССОВАНИЕ
Холодное объемное гидростатическое прессование (гидроэкструзия) является разновидностью холодной объемной штамповки, отличающейся тем, что заготовка в течение всего процесса формообразования находится под всесторонним гидростатическим сжатием с давлением до 20 000 кгс/см2. При таком высоком гидростатическом давлении прочность и пластичность металлов значительно возрастает. В частности, прочность молибдена увеличивается в 2—3 раза, пластичность в 10 раз, а ударная вязкость — до 20 раз. Появляется возможность холодной штамповки таких твердых и хрупких материалов как сплавы молибдена, вольфрама, циркония, и различных карбидов и боридов.
Улучшение механических свойств металлов при гидростатическом объемном прессовании объясняется тем, что при совместном действии гидростатического давления и пластических деформаций, происходящих при прессовании, устраняются дефекты металла — микротрещины, поры и пр.
На рис. 13.7 дана принципиальная схема прямого гидростатического прессования. Пуансон 1, закрепленный на ползуне гидропресса, давит на рабочую жидкость 2, заключенную в кон
тейнере 3, создавая вокруг заготовки 4 гидростатическое давление до 20 000 кгс/см2- Поп прйртпирм =>того давлений—металл течет через рабочее отверстие матрицы 5, формуясь в готовое из-
Рис. 13.7. Схема холодного объемного гидростатического прессования:
/—пуансон, 2—жидкость; 3— контейнер,	4—заготовка»
5—матрица
делие. Для гидростатического прессования и штамповки отечественная промышленность выпускает специальные гидравлические компрессоры, создающие давление жидкости до 16000 кгс/см2.
Глава 14
^ЗГОТОЕЛЕНИЕ п ет а ЛЕЙ САМОЛЕТА
ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
14.1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ, ОТСЕКОВ И АГРЕГАТОВ ИЗ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТМАСС
Комбинированием различных типов армирующих материалов и полимерных связующих получают конструкции с необходимой прочностью, радиопрозрачностыо или радиопоглощением, с химической и эрозионной стойкостью и рядом других заданных свойств. От способа изготовления отсеков и агрегатов зависит однородность композиции и качество изделий Большое значение для конструктивных качеств имеют режимы отвердения армированного пластика К основным способам изготовления отсеков и агрегатов относятся- формование при помощи герметической эластичной оболочки и формование пропиткой под давлением.
Формование при помощи герметичной эластичной оболочки
Такое формование производится по пресс-формам, оправкам и болванкам, изготовленным из алюминиевого сплава АЦ13, стали, пластмасс, дерева, древесноклеевой массы и других материалов (рис. 14 1).
Рис. 14.1. Виды форм для формования оболочек:
1—позитивная 2—негативная 3—формуемое изделие
Укрупненный технологический процесс изготовления отсека или агрегата обычно включает следующие операции: 1) нанесение на поверхность болванки или формы антиадгезионной смазки ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221 или укладка листового целлофана для предотвращения склеивания изделия с оснасткой; 2) укладка раскроенной стеклоткани, пропитанной клеем, или сухой
ткани с последующей пропиткой. При укладке не допускается совпадение кромок раскроенных кусков в соседних слоях, ибо при совпадении кромок толщина/не сохранится равномерной по всему сечению; 3) укладка разделительной целлофановой пленки; 4) укладка эластичного резинового чехла с герметизацией фланцев формы прижимными кольцами посредством винтовых пневматических или гидравлических зажимов (рис. 14.2); 5) формование (отвердение) связующего при заданной температуре и избыточном давлении, которое создается вакуумированием (см.
Рис. 14.2. Способы создания избыточного давления:.
а—вакуумированием, б—в пресс камере; в—в автоклавах и гидроклавах, J—форма, 2—резиновый чехол; 3—формуемое изделие, 4—прижимное кольцо; 5—винтовой зажим; 6—эластичная прокладка, 7—автоклав; 8—тележка; 9—крышка
рис. 14.2, а), в пресс-камерах (см. рис. 14.2, б), в автоклавах и гидроклавах (см. рис. 14.2, в). С повышением избыточного давления материал в стенках детали становится однороднее и плотнее. Гидроклав позволяет получить максимальное давление до 150 кгс/мм2.
Аппараты и устройства для отвердения применяются универсальные, а изготовление формы или болванки недорого, поэтому данный способ чаще присущ опытному производству.
При необходимости изготовления многослойных конструкций с чередованием жестких оболочек с легкими заполнителями в виде пенопласта или сотоблоков технологический процесс вклю чает следующие операции (рис. 14.3): 1) выклейку на пуансоне внутренней обшивки (а) с ее последующим отвердением (полимеризацией клея в термокамере при определенном избыточном давлении); 2) выклейку на матрице наружной обшивки (б) с ее последующим отвердением; 3) приклейку сотового наполнителя определенной толщины к одной из обшивок (в); 4) обработку и подгонку элементов конструкции механической обработкой; 5) сборку пресс-формы с приклейкой второй обшивки к конструкции (г); 6) отвердение конструкции; 7) окончательная
механическая обработка конструкции и разделка стыка; 8) нанесение покрытия; 9) контроль конструкции.
Данный технологический процесс обеспечивает хорошее ка-чесчво конструкции, но требует специальной дорогой оснастки.
Более простым и дешевым техпроцессом является изготовле-
Рис. 14.3. Основные этапы изготовления обтекателя с базированием по наружному контуру:
а» б, в, г-—последовательность операций;
1—пуансон; 2—матрица; 3—внутренняя обшивка. 4— внешняя обшивка; 5—сотовый заполнитель, 6—резиновый чехол
14.4). В этом случае техпроцесс включает операции: 1) выклейку внутренней обшивки по болванке или металлическому пуансону; 2) отвердение в установке для полимеризации; 3) наложение со-тоблоков на внутреннюю обшивку с приклейкой к последней; 4) отвердение в установке для полимеризации; 5) механическую обработку по наружной поверхности сотового наполнителя с целью получения точности аэродинамических обводов; 6) выклейку наружной обшивки на сотовом заполнителе и оконча-
Рис. 14.4. Основные этапы изготовления обтекателя с базированием по внутреннему контуру: а. б, в—последовательность операций, 1—болванка; 2—резиновый чехол; 3—внутренняя обшивка; 4—сотовый заполнитель; 5—внешняя обшивка
тельную формовку конструкции; 7) окончательное отвердение; 8) нанесение на поверхность наружной обшивки выравнивающего слоя или лакокрасочного покрытия; 9) разделку стыковой поверхности; 10) контроль конструкции.
В зависимости от температуры аэродинамического нагрева конструкции оболочки обтекателей изготовляются из стекло-
тканей на основе эпоксидных, фенольно-формальдегидных, крем-ний-органических и других связующих. Заполнителями служат сотоблоки из хлопчатобумажной ткани или стеклоткани, а также пенопласта. При использовании в качестве заполнителя пенопласта техпроцесс изготовления конструкции включает операции (рис. 14.5): 1) выклейку и формовку пуансона внутренней об-
Рис. 14.5. Основные этапы изготовления трехслойного обтекателя с пенозаполнителем:
а, б, в, г—последовательность операций,^
/—пуансон, 2—матрица, 3—резиновый чехол 4—внутренняя обшивка; 5 -внешняя обшивка; 6—жидкая композиция; 7—пенопласт
г)

шивки (а); 2) отвердение в полимеризационной установке; 3) выклейку и формовку на матрице наружной обшивки (б); 4) отвердение наружной обшивки; 5) заливку пенопласта во внутреннюю обшивку и его вспенивание при определенной температуре (в); 6) опрессовку (г) пуансоном совместно с внутренней обшивкой пенопласта, залитого в наружную обшивку
(избыток пенопласта выдавливается в зазор между матрицей и пуансоном); 7) механическую обра-
Рис. 14.6. Прессование в жесткой форме:
/—пуансон; 2—матрица; 3—прессуемое изделие, 4—ограничитель за-
ботку конструкции; 8) нанесение покрытия.
Детали простой формы и малых габаритов формуют прессованием в пресс-формах под гидропрессами (рис. 14.6). Толщина детали определяется установленным зазором
между матрицей и пуансоном. Навеска волокнитов или слоев стеклоткани назначается заранее. В зависимости от вида формуемого мате-
зора	риала давление при прессовании на-
ходится в интервале 50—500 кгс/см2. Полимеризационные установки для отвердения применяются в виде автоклавов или термошкафов, снабженных вакуумными установками, компрессорами и соответствующей измерительной и контрольной аппаратурой. Наряду с указанным обо
рудованием находят применение нагревательные контактные
элементы, вмонтированые в собтветствующую оснастку, сухой насыщенный пар, радиационный \дагрев и нагрев токами высокой частоты.
Формование пропиткой |юд давлением
При этом способе в форму закладь^ается сухой армирующий материал в виде стеклоткани, коротко^рубленного стекловолокна, стеклотрикотажа, пропитанного термостойким связующим. Избыточное давление формовки создается вакуумированием (рис. 14.7) или нагнетанием связующего в форму (см. рис.
Рис. 14.7. Схема пропитки под давлением:
•а—вакуумная пропитка при жесткой форме; б—под избыточным положительным давлением;
1—пуансон, 2—матрица; 3—наполнитель (стеклоткань, стеклотрико-таж), 4—бачок со смолой; 5—запорный кран; 6—смотровое окно; 7— бачок для смолы; 8—винтовой зажим
На пуансон 1, изготовленный по внутренней форме конструкции, наносится антиадгезионная смазка и набирается пакет сухой стеклоткани 3 необходимой толщины. На пакет надевается матрица 2, смазанная по внутренней поверхности также антиадгезионной смазкой. Зазор между матрицей и пуансоном устанавливается, равным толщине стенки конструкции с соответствующим допуском. Вакуум-насос засасывает связующее из бачка 4.
При оптимальном сочетании вязкости, температуры и скорости нагнетания обеспечивается хорошая пропитка конструкции связующим. При условии, если в каналах пуансона будет циркулировать теплоноситель соответствующей температуры или в нем предусмотреть термоэлектронагревательные элементы, отвердение будет непосредственно в установке. Отвердение можно производить и в отдельном термошкафу.
Пропитка под давлением обеспечивает точность выполнения обводов, высокую плотность и герметичность, но требует сложной дорогостоящей оснастки.
14.2.	ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ,	ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ НАМОТКОЙ
Изделия, форма которых достигается вращением произвольных образующих, изготавливают намоткой на оправку соответствующей формы стеклянных нитей, ленты или ткани, пропитанных связующим.
Практически получили распространение разновидности метода намотки:
1)	тканевая намотка (на намоточном станке), при которой на цилиндрическую или коническую оправку наматываются в
' Рис. 14.8. Разновидности методов намотки:
а—продольно поперечная, б—спиральная (косая), в—поперечно спиральная
определенной последовательности слои пропитанной ткани сатинового или, реже, гарнитурового переплетения, имеет высокую производительность и хорошую прочность и герметичность;
2)	продольно-поперечная намотка (ППН) характеризуется укладкой пропитанных лент или жгутов по образующим в продольном направлении и в поперечном или окружном направлении под прямым углом к оси оправки. Прочность конструкции по сравнению с тканевой обмоткой значительно увеличивается (рис. 14.8, а);
3)	спиральная или геодезическая намотка, при которой пропитанный связующим армирующий материал укладывается по траекториям геодезических линий (см. рис. 14.8, б). Геодезическая обмотка обеспечивает весьма высокую прочность.
Кроме перечисленных существует несколько разновидностей специальных обмоток.
14.3.	РАСКРОЙ ДЕТАЛЕЙИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ листовых мХтериалов
Выбор способа раскроя
Способ раскроя зависит от рода Материала и масштабов производства. Резину, гетинакс, фибру,\ текстолит, фетр, войлок и картон можно разрезать на гильотинных ножницах с хорошо заточенными и отрегулированными по зазору ножами, а также в штампах.
Резина легче подвергается вырезным операциям после смачивания водой. Хрупкие неметаллические материалы (оргстекло, текстолит, эбонит, гетинакс) легче резать на дисковых и ленточных пилах, применяемых для резки алюминиевых сплавов и древесины. Диски и ленты пил имеют шаг зубьев до 3 мм с разводом 0,3—0,5 мм на сторону. Скорость резания на ленточных пилах составляет 15—17 м/с, а при резке на дисковых пилах — 25—35 м/с.
Точные заготовки и детали сложного криволинейного контура обрабатываются фрезерованием по шаблонам на вертикально-фрезерных станках, применяемых для раскроя алюминиевых сплавов. Органическое стекло разрезается нагреваемой электрически до температуры 300—400° С проволокой или тонкой стальной лентой при подаче до 0,5 м/мин.
Вырезка в штампах
Она применяется при большом объеме производства и большом коэффициенте повторяемости. Например, детали из волокнистых материалов: фетра, картона, фибры, листовой резины вырубаются на штампах с остроугольными режущими кромками, при этом вместо матрицы применяют деревянную прокладку с торцовой плоскостью.
На рис. 14.9 представлена конструкция совмещенного штампа вырубки и пробивки квадратной резиновой прокладки с центральным круглым отверстием и четырьмя отверстиями для крепежных болтов. Деталь выталкивается из полости штампа выталкивателем 6, возвращаемым в исходное положение пружиной 7, которая также опускает вниз центральный выталкиватель 5 и четыре выталкивателя 4 при ходе ползуна вверх. Угол заточки ножей (пуансонов) зависит от рода вырезаемого материала и принимается по таблицам справочников, например, для резины, пробки и картона — 15—18°, для фибры — 45°. Нож изготовляют из стали У8А с термообработкой HRC = 50—55.
При весьма сложных очертаниях вырезаемого контура пуансон изготовляется из стальной ленты толщиной 2—3 мм, изогнутой по контуру детали. Лента цементируется на глубину 0,5— 0,8 мм, затачивается и укрепляется винтами на пуансонодержа-
«	5 е
теле. Подобные ленточно-ножевые штампы можно изготовлять для деталей размером до 400 мм. Во избежание искажения размеров детали под давлением/выталкивателей усилие пружины должно быть минимальным, ^то достигается применением жесткого выталкивателя через хвостовик штампа.
Следует помнить, что хрупкие материалы (органическое стекло, миканит, текстолит, ге-тинакс, эбонит, слюда, винипласт, в обычных штампах, применяемых для вырезки деталей из металлов, вырезать нельзя, так как в этом случае процесс деформирования материала иной и трещины, образующиеся в процессе, проникают глубоко в материал. Поверхность среза носит характер скалывания и получается неровной, выкрашивающейся при малых усилиях. С увеличением толщины листа увеличивается размер дефектных участков вблизи поверхности среза. Обычные штампы находят применение лишь для вырезки фибры, картона, целлулоида и бумаги. При штамповке более хрупких материалов в обычных штампах ограничиваются небольшими толщинами листа, а штампы снабжаются сильными прижимами. На режущих кромках подобных штампов передние углы заостряют, что концентрирует
усилие резки на небольшом участке и несколько предотвращает появление трещин.
В ряде случаев для получения более точной формы и размеров деталей с чистой поверхностью среза из хрупких пластмасс после вырубки применяют зачистку в зачистных штампах. При этом для толщины материала более 1 мм вырубка производится с предварительным подогревом заготовки. Время нагрева устанавливается в зависимости от толщины. Например, для текстолита при з=1—2 мм — 3 мин; з=2—6 мм — 5 мин Для гети-накса время нагрева устанавливается из расчета 5—8 мин на 1 мм толщины материала детали.
Рис. 14 9. Совмещенный штамп вырубки и пробивки резиновой прокладки:
/—нож вырубки наружного контура 2— нож вырубки центрального внутреннего отверстия; 3—нож вырубки отверстия под болт, 4, 5 и 6—выталкиватели, 7—пру-
жина
На рис. 14.10 представлен совмещенный штамп для вырубки детали из текстолита с одновременной пробивкой прямоугольного отверстия. Вырубная матрица 4 заточена под углом 45’; вырубной плоский пуансон 3 изготовлен из латуни. Контур отверстия вырезается пуансоном 5 и матрицей 2. Зазоры между матрицей и пуансоном при вырезке деталей из текстолита и гети-
Рис. 14.10. Штамп для вырубки детали из текстолита: /—-пуансон одер жатель;	2—матри-
ца, 3 и 5— пуансоны, 4—матрица; 6—прижим, 7—шпильки
Рис. 14.11. Штамп для зачистки деталей из текстолита:
/—пуаисои, 2 и 6—штыри; 3—матрица, 4—выталкиватель, 5—шпилька
накса для штампов с плоскими режущими кромками составляет z=(0,02—0,03)s на сторону. Заготовка прижимается прижимом 6, опирающимся шпильками 7 на тарелку мощного пневматического буфера, смонтированного в столе пресса.
Для получения более точной и чистой поверхности по периметру среза детали после вырубки проводится зачистка в зачистном штампе (рис. 14.11). Заготовка, вырубленная в вырубном штампе, укладывается на выталкиватель 4, на котором фиксируется штырями 2 и 6 по имеющимся в ней отверстиям. Матрица 3 заточена под углом 45°. Пуансон 1 изготовлен из алюминиевого сплава. Выталкиватель 4 через шпильки 5 и тарелку буфера приводится в действие от буферного устройства, смонтированного в столе пресса. Зачистка в зачистном штампе оебспечи-вает чистоту поверхности не ниже 7 класса.
Вырубка деталей из органического стекла производится при толщине листа до 1 мм. Перед вырубкой заготовку подогревают до 100—120° С и в течение 10-—15 с охлаждают на воздухе, что обеспечивает некоторое затвердевание поверхности детали и значительно уменьшает «завалы» на детали со стороны матрицы. Эбонит штампуется при подогреве до 60—80° С.
Детали из стеклотекстолита изготавливают штамповкой-высечкой. В вырезных штампах для вырубки деталей из стеклотекстолита пуансон и матрица подгоняются по скользящей посадке и, чтобы при обратном выходе пуансона кромки отверстий не портились, в штампе предусматривается прижим.
Механическая обработка
На механическую обработку листы органического стекла поставляются обклеенные бумагой, на которую наносят разметку карандашом. Механическая обработка состоит из операций резки на ленточных и дисковых пилах, фрезерования на вертикальнофрезерных станках, сверления отверстий на вертикально-сверлильных станках, пневмо- и электродре-/	J	лях, точения на токарных станках. Фре-
/	/1	зерование органического стекла выпол-
няется аналогично фрезерованию древе--	-I	сины. Фрезерование проводится в два
//	/	прохода и на чистовой проход остав-
у/ (В /\	ляется припуск 0,5 мм.
wl Сверление отверстий в органическом ___________________1 стекле и пластмассах производится на том же оборудовании, что и для метал-Рис. 14 12. Схема сверле- лов, обычными спиральными сверлами, ния оргстекла______Во избежание растрескивания органи-
ческого стекла вокруг отверстия вершина сверла не должна выходить из листа раньше, чем режущие кромки полностью войдут в материал. Как видно из рис. 14. 12, для этого должно быть соблюдено соотношение cp^arctg df2s, где ф — угол при вершине сверла, град; d — диаметр сверла, мм; s — толщина листа, мм.
Резьба в деталях из оргстекла нарезается плашками и метчиками, применяемыми при резке по металлам. Для обеспечения чистой поверхности резьбы припуск за один проход снимается минимальным и остановки в процессе нарезания делать не рекомендуется, ибо это вызывает прилипание инструмента к заготовке.
Сверление слоистых пластиков (текстолита, стеклотекстолита, гетинакса) производится предпочтительно перовыми сверлами с углом заострения 100—105° и задним углом 1—2°. Скорость резания составляет 35—40 м/мин при подаче 0,05—0,4 мм/об. При сверлении глубоких отверстий сверло периодически выни
мается из отверстия, что обеспечивает его охлаждение. Охлаждение водой не допускается, так как это вызывает скольжение сверла по обрабатываемой поверхности и процесс сверления прекращается.
При сверлении слоистых армированных пластиков применяются и спиральные сверла. Во избежание нагревания и отпуска сверла сверление ведут с большой подачей, периодически вынимая сверло для охлаждения. Точение огрстекла на токарных станках аналогично точению меди и бронзы при скорости резания 100 м/мин и подаче 0,5—1 мм/об. Угол заточки резца 0 = 55° При высоких скоростях резания поверхность детали полумато-вая и для придания ей нормального глянца ее надо шлифовать и полировать.
Точение слоистых пластиков выполняется резцами, оснащенными пластинами твердого сплава Т30К4, ВК-3, без охлаждения (при попадании на резец жидкости он скользит, а не режет). Стеклотекстолиты обтачиваются на обычных токарных станках по металлам при скоростях резания v=45—60 м/мин и подаче 0,25 мм/об. Геометрия резца: угол заточки 0 = 50°, задний угол а=35°.
Пенопласты обрабатывают обычными столярными инструментами, а их механическая обработка производится на том же оборудовании и аналогичными инструментами, применяемыми для обработки древесины.
14.4.	ПЛАСТИЧЕСКОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТОВЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Гибка
Большинство неметаллических материалов, применяемых для* изготовления деталей самолета, подвергаются гибке в подогретом, а иногда в холодном состоянии. Гибке не подвергаются ге-тинакс, коллекторный и прокладочный миканиты. Наиболее часто подвергается гибке (с подогревом до 105—150° С) листовое органическое стекло. Перед гибкой заготовку 10—15 с охлаждают на воздухе для предохранения поверхности детали от повреждения в процессе гибки. Недостаточный нагрев снижает оптические и механические свойства стекла, так как в наружных слоях появляются волосяные трещины («серебро»). Подогревают органическое стекло перед гибкой в конвекционных шкафах (рис. 14.13), снабженных электрическими нагревательными устройствами, вентиляционной установкой для циркуляции нагретого воздуха и автоматическими регуляторами температуры. Листы 1 подвешивают в шкаф в вертикальном положении зажимами 2. Оптимальное время и температура нагрева определяются толщиной листа и принимаются по справочникам. Например, для листа толщиной 6 мм время нагрева 15 мин при
температуре 120° С. При излишне быстром нагреве в листе по-
являются неустраняемые газовые пузырьки.
Подогретое оргстекло изгибается легко. Гибку ведут на болванках, обтянутых байкой без ворса, мягкой резиной и имитированной кожей. Болванки изготовляют из гетинакса, текстолита, балинита, а при большой серийности выпуска — из вто-
ричных алюминиевых сплавов, чугуна и стали. В опытном производстве болванки изготовляют из выдержанной сухой древесины, имеющей до 8% влажности, но они под
Рис. 114. 13 Крепление листов ор гаиического стекла при иагреве: 1—лист; 2—зажим
Рис. 14. 14. Узлы установки для нагрева инфракрасными лучами:
I—нагревательный элемент; 2— экранированные поверхности
влиянием атмосферных условий разбухают или, наоборот, усыхают, теряя форму и размеры. Размеры болванки делают с учетом температурной деформации (около 2%) и ее рабочую поверхность тщательно полируют. Разогретая заготовка вручную прижимается к поверхности болванки и края заготовки и болванки закрепляются струбцинами, располагаемыми через 150— 200 мм друг от друга. Съем детали с болванки допускается после ее охлаждения до 30—40° С.
Текстолит и стеклотекстолит гнут при толщине листов не более 3 мм, также в нагретом состоянии. Особенностью их подогрева является быстрый переход смолы в пластическое состояние, сопровождаемый раздвиганием волокон ткани. Подогрев ведут быстро в течение 1—2 мин, так как при длительном нагреве смола снова затвердевает. Для нагрева используют установки с обогревом инфракрасными лучами. Установки собираются из нагревательных элементов 1 и экранированных поверхностей 2 (рис. 14.14).
Нагрев инфракрасными лучами в 8 раз дороже, чем в конвекционных шкафах, но время нагрева заготовки в 1,5—2 раза меньше, что очень важна для слоистых пластиков. Температура нагрева текстолита 150—170° С, а стеклотекстолита около 230°С. Гибку ведут на болванках, оправках и приспособлениях, применяемых для гибки металлических деталей.
Технология гибки эбонита и целлулоида такая же, как для гибки органического стекла, но температура нагрева для эбонита — 70—80° С, а для целлулоида — 90—100° С, причем листовой целлулоид толщиной до 0,5 мм гнется при комнатной температуре. Фибра и картон гнутся при влажности не менее 10% в увлажненном состоянии. За 20—30 мин перед гибкой участок, подвергаемый гибке, протирают влажной тряпкой, а гибку производят вручную на кантовочных и трехвалковых станках. Винипласт гнется аналогично органическому стеклу с температурой нагрева 80—120° С (в зависимости от толщины листа).
Формовка
Формовкой изготовляют детали агрегатов и систем самолета из органического стекла, стеклотекстолита, текстолита, винипласта, фибры, картона, целлулоида, гибкого и формовочного миканита. Формовка ведется на болванках и пресс-формах. Формовка на болванках проводится вручную за счет обтяжки листа по болванке струбцинами, располагаемыми через 150— 200 мм, а для предотвращения образования складок на материале под струбцины подкладывают хомуты. Формовка деталей в пресс-формах производится на гидравлических или ручных винтовых прессах усилием до 5 тс.
Пресс-форма для формовки, представляющая закрытый вытяжной штамп, работающий на упор, дана на рис. 14.15. Для сокращения времени охлаждения до 30—40° С, необходимого для снятия готовой детали, в пуансоне 1 и матрице 2 предусмотрены каналы 3, в которых циркулирует холодная вода. Деталь снимается с пуансона выталкивателем 4.
Фибра, картон и винипласт формуются так же, как и оргстекло. Фибру и картон предварительно размачивают в воде из расчета 1,5—2 ч на 1 мм толщины листа, а винипласт формуется с предварительным подогревом листа до 130° С.
Слоистые пластики (текстолит и стеклотекстолит) формуют в пресс-формах после быстрого нагрева заготовки до температуры 150—170° С (для текстолита), 230° С (для стеклотекстолита) . Из текстолита и стеклотекстолита формуют детали более простой симметричной формы с глубиной не более 40 мм, так как они формуются значительно хуже, чем оргстекло. Миканит также формуется в пресс-формах с быстрым предварительным подогревом заготовки до 150—200° С при давлении 200— 500 кгс/см2.
Совмещенный штамп для формовки миканитовых манжет изображен на рис. 14.16. Заготовка — круглая шайба с централь-штампе, фиксируется
ным отверстием, полученная в вырезном на штыре 1. По мере опускания верхнего пуансона 2 сначала усилием пружины формуется внутренняя коническая поверхность детали, а борт образуется при входе пуансона 2 и 3 в матрицу 5. Пружина 4 выталкивает деталь вверх пуансоном 3.
Рис. 14.16. Совмещенный штамп для формовки миканитовых манжет:
/—штырь 2—3—пуансоны; 4—пружина; 5—матрица
Рис. 14.15. Схема пресс-формы для формовки с подогревом листовых термопластов:
1 и 2—части формы (верхняя и нижняя); 3—канал, 4—выталкиватель
Вытяжка
Неметаллические листовые материалы (органическое стекло, текстолит, стеклотекстолит, винипласт, целлулоид) подвергаются вытяжке после предварительного подогрева заготовки, а фибра и картон после предварительного увлажнения. Органическое стекло вытягивается в штампах (рис. 14.17) или в пневматических вытяжных устройствах, работающих под давлением или под вакуумом.
Круглая заготовка 1 устанавливается в выточке матрицы 2 и фиксируется прижимом 3. Матрица, заготовка и прижим скрепляются в пакет, который может быстро сниматься для нагрева с основания штампа, не показанного на рисунке. Пуансон 4, матрица 2 и прижим 3 изготавливаются из любой стали или вторичных алюминиевых сплавов. Их рабочие поверхности, соприкасающиеся с заготовкой, тщательно полируют. Пакет нагревается до 115—120° С.
Диаметр заготовки рассчитывают по формулам, аналогичным при вытяжке металлических деталей, на обрезку прибавляют припуск 30—40 мм иа диаметр. Вытяжку выполняют на гидравлическом или ручном винтовом прессе при скорости пуансона
20—30 мм/с. Пуансон возвращают в исходное положение только после охлаждения детали до 30—40° С.
Штамп смазывают машинным маслом, чтобы легче снимать готовый колпачок. В подобных штампах можно вытягивать детали глубиной, не превышающей диаметр детали, при разно-стенности до 30 % •
При выходе из матрицы кромки детали раздуваются. Вытяжка в штампах не пригодна для деталей остекления самолета, свето-прозрачность которых строго регламентируется. Вследствие соприкосновения разогретой заготовки с матрицей и прижимом поверхность детали портится.
Рис. 14.17. Схема штампа для вытяжки колпачка из органического стекла:
/—заготовка; 2—матрица; 3—прижим; 4— пуансон
Рис 14.18. Схема вакуумного приспособления для вытяжки колпачка из оргстекла:
/—заготовка; 2—лампа, 3—струбцина; 4— корпус; 5—штуцер
Для вытяжки деталей остекления самолета применяют пневматические устройства: 1. Вакуумные (рис. 14.18). Заготовка 1, зажатая по краям струбцинами 3, нагревается инфракрасными лучами от ламп 2 нагревателя. Из нижней полости (под заготовкой) корпуса 4 вакуум-насосом через штуцер 5 выкачивается воздух, давление в верхней полости (над заготовкой) — атмосферное. Под действием избыточного давления нагретая заготовка втягивается в полость корпуса матрицы 4 до соприкосновения со смонтированным на дне корпуса контактом, сигнализирующим об окончании процесса.
2. Более эффективные, работающие давлением сжатого воздуха,— для вытяжки сферических стекол — блистеров (рис. 14.19). Заготовку, подогретую в воздушном циркуляционном шкафу (рис. 14.20) до 140—145° С, укладывают на борта 3 (см. рис. 14.19) пневмоустройства. Крышка 2, снабженная откидными струбцинами 4, опускается на заготовку и струбцины крепят ее к корпусу. В герметически зажатый шланг 7, находящийся
в бортах приспособления, под давлением 2,5 кгс/см2 подается сжатый воздух и под его действием заготовка плотно зажимается, а неплотности в соединении крышки с корпусом закрываются Сжатый воздух при давлении 1,2—1,3 кгс/см2 подается в корпус и под его действием заготовка вытягивается и приобрета-
Рис. 14 19 Схема установки для вытяжки блистера: /—заготовка. 2—крышка, 3—борт, 4—струбцина; 5—штуцер, 6— байка, 7—шланг
ет сферическую форму блистера. Подача воздуха регулируется вручную и прекращается, когда вытянутая сфера соприкасается с лоскутком байки 6, подвешенным на соответствующей высоте на крышке приспособления. Контактное устройство применять нельзя во избежание повреждения поверхности детали Вытяжка детали происходит за счет утонения листа. При исходной толщине заготовки 10 мм толщина купольной части детали составляет до 4,5 мм.
Схема индикаторного приспособления для проверки толщины представлена на рис. 14.21. Детали остекления современных
высотных и скоростных самолетов подвергаются тщательным испытаниям на оптические свойства (рис. 14 22) и прочность
Испытываемый блистер устанавливают на стенд 1, верхняя часть 2 которого поворачивается на угол 360° и наклоняется па угол 90°. Внутри блистера, примерно в том месте, где находится глаз наблюдателя, помещается коллиматор 3 (источник светового луча, представляющий собой пересечение двух взаимно перпендикулярных штрихов на стекле, освещенном сзади лампочкой) На некотором расстоянии от блистера помещают нивелир 4, который до установки блистера на стенд наводят точно
Рис. 14.20 Шкаф для подогрева заготовок блистеров
на оптический центр коллиматора. После установки испытываемого блистера измеряют угол отклонения луча с помощью нивелира. Суммарная величина А угла отклонения по горизонтали и вертикали (д =]/ЛД?ор+Дверт) не Должна превышать 12 мин. Проверка производится с поворотом детали через каждые 10’ по вертикальной и по горизонтальной осям.
Испытание деталей на прочность производят в приспособлении, в котором деталь крепится болтами, как на самолете. Внутрь приспособления подается давление </=1,52 кгс/см2, при котором деталь должна сохранять прочность.
Каждую десятую деталь верхнего остекления и каждую двадцатую деталь бокового остекления испытывают на разрушение, которое должно начинаться при давлении не ниже 1,8 кгс/см2. Практически разрушение детали начинается при <7=2,0— 2,2 кгс/см2, причем оно начинается с появления трещин, расположенных под углом к оптической оси детали около отверстий под болты.
Вытяжка деталей из текстолита и стеклолита производится в таких же штампах, что и для вытяжки деталей из органического стекла, с предварительным подогревом (для текстолита) до 150—170° С, до 230° С для стеклотекстолита. Нагрев прово
дится в течение 1—2 мин, а за ним немедленно выполняется вытяжка.
Вытяжкой из текстолита и стеклотекстолита изготовляют цилиндрические, конические и полусферические детали с высотой, равной или меньшей диаметра Вытягиваемость этих материалов весьма ограниченна. Радиус вытяжного ребра матрицы выполняется размером 6—8 мм.
Винипласт легко вытягивается после подогрева до 130° С. Вытяжка производится на небольшую глубину на ручных вин-
Рис. 14.21. Схема проверки толщины блистера
Рис. 14.22 Схема проверки оптических свойств блистера:
1—стенд, 2—поворотная часть; 3—кали* матор, 4—нивелир
товых и гидравлических прессах. Например, при толщине заготовки 2—3 мм глубина вытяжки составляет всего 50 мм. Рабочие части штампов для вытяжки винипласта изготовляют из инструментальной, а остальные детали из простой поделочной стали. Вытяжку винипласта производят также выдуванием сжатым воздухом при давлении 1,5—2 кгс/см2, нагретым до 140— 160° С. Заготовка нагревается горячим воздухом. Деталь снимают со штампа после охлаждения до 40° С.
Целлулоид вытягивается легко, как и винипласт, в штампах и в пресс-формах после подогрева до 95—110° С на плите, обогреваемой горячей водой. Фибра и картон вытягиваются в увлажненном состоянии. Заготовку перед вытяжкой размачивают в воде из расчета 1,5—2 ч на 1 мм толщины листа. Затем заготовку и рабочие поверхности штампа посыпают графитом или' тальком. Конструкция штампов для вытяжки фибры и картона аналогична штампам для вытяжки органического стекла. Материалом для изготовления деталей штампов служат силумин или облагороженная древесина.
Конструкция штампа для вытяжки детали из фибры представлена на рис. 14.23. Заготовка 1, зажатая между матрицей 2
и прижимом 3 струбцинами 4, вытягивается пуансоном 5. После вытяжки деталь вместе с пуансоном просушивается при 65— 70° С в течение 12 ч. Затем деталь снимается с пуансона и на-
Рис. 14 23. Схема штампа для вытяжки детали из' фибры.
/—заготовка, 2—матрица, 3—прижим; 4—струбцина, 5— ' пуансон
девается на решетчатую болванку, на которой выдерживается при нормальной температуре не менее 3 ч. Складки, образующиеся на поверхности детали, срезаются стамеской без снятия детали с пуансона.
Глава 15
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОСНАСТКИ ДЛЯ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ САМОЛЕТОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ
15.1.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Проектирование технологических процессов и оснастки составляет главное содержание технологической подготовки производства для заготовительных цехов самолетостроительных заводов. Технологическая подготовка производства по объему и содержанию зависит от типа производства. При опытном или единичном производстве самолетов она сводится к укрупненной разработке технологических процессов, в которых предусматривается использование универсального оборудования, оснастки и инструментов, а также рабочих высокой квалификации. В условиях единичного производства специальные инструменты и оснастка применяются редко. Технологическая подготовка в условиях серийного производства включает следующие работы:
1)	технологическую отработку серийных чертежей самолета;
2)	разработку методов и средств обеспечения взаимозаменяемости;
3)	проектирование и внедрение технологических процессов и передовых методов труда, а также организации технического контроля и обеспечение высокого качества и надежности изделия;
4)	проектирование, изготовление и отладку технологической оснастки для всех технологических процессов, а также специального оборудования и средств механизации;
5)	установление расчетно-технических режимов технологических процессов, нормирование времени выполнения операций, расходов материалов, инструментов, топлива и энергии для технологических нужд, а также расчет использования и загрузки оборудования;
6)	проектирование и внедрение передовых форм организации производственных процессов и труда;
7)	установление объема работ цехов основного производства, распределение чертежей по цехам и разработка документации технологического планирования;
8)	расчет оборудования и площадей, составление планировок цехов и технического плана реконструкции завода.
15.2.	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В ocuony технологического проектирования положены четыре основных принципа: 1) качественной целесообразности; 2) экономической целесообразности; 3) транспортной- целесообразности; 1) рациональной загрузки оборудования и рабочих мест.
Для разработки технологических процессов необходим ряд исходных данных, которые можно разделить на три группы:
1.	Основные исходные данные, к которым относятся: а) рабочие чертежи изделия; б) плазовые шаблоны; в) директивная тхнология; г) технические условия на приемку и поставку материалов; д) производственная программа выпуска изделий; е) имеющееся на предприятии оборудование и его паспорта.
2.	Руководящие материалы: а) типовые технологические процессы; б) единая система конструкторской документации СССР; в) ГОСТ и ведомственные нормали; г) альбомы типовой оснастки и инструментов; д) нормативы времени на различные работы; е) инструкции и другие материалы.
3.	Вспомогательные материалы: а) справочники; б) каталоги; в) периодическая литература.
15.3.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
При проектировании серийной технологии различают три стадии:
1.	Начальную, во время которой разрабатывается исходная руководящая технологическая документация и график подготовки производства к выпуску нового изделия.
2.	Промежуточную, в период которой разрабатывается временная технология и ее оснащение.
3.	Заключительную, в период которой разрабатываются серийная технология и оснастка, необходимые для полного оснащения серийного производства.
Работы по технологической подготовке производятся централизованно, децентрализованно и смешанно.
Разработка технологического процесса и контроля качества продукции включает в себя следующие основные работы: 1) в соответствии с заданной программой и сроками поставок определяются размеры партий или серий деталей, запускаемых в производство; 2) на основе экономических расчетов устанавливается вид наиболее экономически целесообразного формообразования детали и состав переходов в операциях; 3) определяется форма и размеры заготовки и способ раскроя; 4) составляется план обработки, т. е. устанавливается последовательность обработки, ба ня и межоперационные припуски; 5) выбирается оборудование, приспособления и инструмент, выбираются или рассчитываются режимы обработки; 6) производится техническое нормирование процесса и устанавливается квалификация испол-
кителей; 7) устанавливаются методы контроля качества готовых изделий и контроля в процессе обработки; 8) оформляется технологическая разработка на картах.
Определение размера партий деталей, запускаемых в производство
При серийном производстве детали, заготовки и панели в заготовительных и обрабатывающих цехах запускаются в производство партиями или сериями.
Партией (серией) в серийном производстве называется количество одинаковых заготовок, деталей, панелей или узлов, одновременно запускаемых в производство при одновременной затрате подготовительно-заключительного времени.
Увеличение размера партии деталей повышает производительность труда, увеличивает время полезного использования оборудования, упрощает планирование и уменьшает подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь. Это значительно повышает экономические показатели производства. Но с увеличением размера партии одновременно увеличивается и техническая норма времени на партию, что увеличивает производственный цикл, потребность в оборотных средствах, вложенных в незавершенное производство, вызывает увеличение нотребных площадей для хранения материалов и полуфабрикатов. Это снижает экономические показатели производства, так как неизбежно возрастает себестоимость продукции.
Уменьшать размер партии нерентабельно, так как уменьшается время полезного использования высокопроизводительного оборудования, требующего длительной и дорогой наладки на определенные операции, что, в свою очередь, увеличивает себестоимость продукции.
Определение оптимального размера партии деталей должно производиться на основе технико-экономических показателей с учетом конкретных производственных условий.
Выбор экономически целесообразного варианта технологического процесса
Формообразование каждого изделия можно получить различными технологическими процессами. Для выбора рационального варианта технологического процесса определяется себестоимость детали по каждому варианту и сравнивается себестоимость. При выборе рационального варианта следует руководствоваться обеспечением требуемых качеств и надежности, сроками изготовле-ления изделия и типом производства.
Экономичность варианта определяется его технологической себестоимостью. Технологической себестоимостью называется сумма затрат производства, величина которых зависит от дан-
кого варианта технологического процесса. В технологическую еебеситмость не включаются затраты, одинаковые для сравниваемых вариантов техпроцессов. Например, одинаковые несовмещенные операции в вариантах, одинаковый раскрой и т. д.
Определение вида, формы и размеров заготовки
Определение вида, формы и размеров заготовки является существенной технико-экономической задачей. Необоснованно большой припуск увеличивает расход металла, уменьшая коэффициент его использования, загружает оборудование, увеличивает трудоемкость детали. Чрезмерно малый припуск повышает требования к точности обработки деталей и приводит к увеличению их себестоимости. Малый‘припуск часто приводит к браку.
Оптимальные размеры припусков определяются расчетно-аналитическим путем по таблицам справочников. Исходными данными для определения формы и размеров заготовки является чертеж или шаблон готовой детали, указание относительно вида .заготовки и характера термообработки, а также при необходимости особые технические условия. При изготовлении деталей из металлического листа, профилей, труб выбор заготовки значительно упрощается, так как он сводится к определению ее размеров с учетом припуска на обрезку.
Межоперационные размеры полуфабрикатов рассчитываются при штамповке деталей из листа по принципу равенства поверхностей детали, полуфабрикатов и площади заготовки, для объемных деталей — по принципу равенств объемов. Для процессов, связанных со снятием стружки, межоперационные размеры рассчитываются исходя из принятых припусков на обработку.
Анализ калькуляции стоимости современного самолета показывает, что более половины затрат приходится на долю материалов. Современные авиационные материалы представляют собой дорогостоящие специальные стали, титановые и другие сплавы. Поэтому для самолетостроительного производства очень важной задачей является экономия материалов. Это достигается введением технически обоснованных норм расхода материалов, выбором оптимального варианта раскроя, целесообразным выбором материала по его физико-механическим свойствам я правильным его использованием в конструкции, заменой дорогостоящих и дефицитных материалов более дешевыми и недефицитными, применением техпроцессов, способствующих улучшению прочностных свойств материалов, рациональным изготовлением заготовок, сокращением технологических припусков на обработку.
Расчет нормы расхода материалов
Исходными данными при установлении нормы расхода материала служат: 1) чертежи деталей и шаблоны; 2) технические
условия на изготовление деталей; 3) карты раскроя; 4) технологический процесс изготовления деталей; 5) утвержденные нормативы на технологические припуски; 6) действующие стандарты на сортамент, качество и размеры полуфабрикатов; 7) данные о взвешивании деталей.
Норма расхода устанавливается как на основные, так и на вспомогательные материалы. Под нормой расхода материала понимается минимальное его количество, необходимое для изготовления единицы изделия согласно принятой технологии.
Основными материалами являются материалы, входящие в конструкцию изделия основного производства.
Вспомогательными материалами называют материалы, не входящие в конструкцию изделия основного производства, но необходимые при его изготовлении.
Методика расчета нормы расхода материала зависит от вида сортамента исходного полуфабриката.
Расчет нормы расхода при изготовлении детали из листа
Для деталей из листа норма расхода материала зависит от вида раскроя: индивидуального, группового и смешанного.
Наиболее экономичным является групповой раскрой, более полно использующий всю площадь листа. При индивидуальном раскрое из листа норма расхода определится по формуле
(15.1) п
где N — норма расхода материала на одну деталь, кг; Q — масса листа, кгс; п — количество деталей из листа.
При расчете массы детали из алюминиевого листа учитывают отклонение размера по толщине, что не учитывается для стального листа. Расчетная толщина алюминиевого листа получается вычитанием из номинальной толщины половины допустимого отклонения.
При групповом раскрое для определения нормы расхода материала следует сначала определить коэффициент использования листа
(15.2)
где kB — коэффициент использования листа; Sf — сумма площадей заготовок, мм2; F — площадь листа, мм2; Sg — сумма масс заготовок, кг; Q — масса листа, кг.
Тогда норма расхода материала для данной детали составит
(15.3)
или
N=f~V,	(15-4)
*и
где IV — норма расхода материала для данной детали, кг; g — масса заготовки данной детали, кг; f — площадь заготовки, мм2; 5 — расчетная толщина листа, мм; у — плотность материала, кг/м3.
k„ — коэффициент использования листа, который зависит от метода и вида раскроя: 0,80 и 0,84 (при индивидуальном прямолинейном и криволинейном раскрое), 0,92 (при групповом прямолинейном раскрое), 0,64 (при групповом криволинейном раскрое на станках КСФ-1М) и 0,79 (при смешанном прямо- и криволинейном раскрое).
Расчет технической нормы расхода материала при изготовлении деталей из профилей.
Норма расходов материала в этом случае определяется следующим образом:
Л^О^ЛфП),	(15.5)
где N — норма расхода материала на одну деталь, кг; 6Т — теоретическая масса профиля погонной длины в 1 мм, г (принимают из таблиц); L — длина профиля по чертежу, шаблону или эталону без припусков на обработку в заготовительном цехе, мм; П — сумма всех припусков при изготовлении детали П^Пх+Пз+Пз + П,,
где П1, Иг, П3 — припуски, соответственно, на резку заготовки, на подсечку и на гибку профиля, мм; ГЦ — потеря металла на некратпость по длине, мм.
Припуск на резку заготовки П1 зависит от способа резки профиля и принимается: 1) при резке на дисковых плитах П1 = 3— 5 мм; 2) при резке на ленточных пилах П4 = 2—3 мм; 3) при резке на пресс-ножницах и на обрезных штампах П1 = 0—1 мм.
Припуск П2 на длину при подсечке профиля зависит от глубины подсечки и высоты полки профиля:
Высота полки профиль, мм	Глубина подсечки, мм			
	До 2	2-6	6-9	Свыше 9
До 2	0	1	2	3
Свыше 20	0	3	4	5
Припуск Л3 на длину заготовки при гибке профилей зависит от технологии гибки:
1.	При гибке профилей на роликовых станках длина прямолинейного конца профиля должна быть не менее 125 мм. Так,, например, профиль по шаблону имеет один прямой конец длиной 50 мм, значит припуск для этого конца равен 125—50 = = 75 мм, другой конец не имеет прямого участка, значит припуск для этого конца равен 125 мм. Следовательно, общий припуск на гибку профиля составит величину П3=75+125=200 мм.
2.	При гибке профилей в штампах припуск принимается в зависимости от конструкции штампа:
а)	для штампа с прижимом и фиксацией заготовки П3= = 10 мм;
б)	для штампа без прижима и фиксации заготовки Пз = = 30 мм.
3.	При гибке профилей с растяжением на прессах ПГР припуск определяют по эмпирическим формулам П3 = 70—0.001L (для ПГР-6): П3= 150—0,001/, (для ПГР-7) и П3= 210—0,001/, (для ПГР-8), где L — длина развертки профиля без припусков, мм.
Как видно из формул, при увеличении длины профилей уменьшается величина припуска П3. Это происходит вследствие удлинения профиля при растяжении. Величина потерь на не-кратность длины профиля П4 определяется в размере 1,5% Длины заготовки с припуском:
П4в-Ь5_(£+П1+П,+П8).
Расчет нормы расхода материала при изготовлении деталей из труб
Норму расхода материала определяют по формуле, аналогичной для деталей из профилей
'• 2У=От(/.-|-П),	(15.6)
где N — норма расхода материала на одну деталь, г; GT — теоретическая масса погонной длины трубы в 1 мм, г (принимается по таблице); L — длина трубы по чертежу, эталону или шаблону, мм; П — сумма всех припусков при изготовлении детали:
п=п1+п2+п3+п4,
где П1, П2, П3 и П4 — соответственно, припуски на резку заготовки трубы, на развальцовку и торцовку конца трубы, на гибку трубы, на некратность по длине трубы.
Припуск на резку заготовки трубы П1 зависит от способа резки:
Способ резки	Значение П], мм
На токарных и других станках На механической ножовке	3 2—2,5
На дисковых пилах В штампах	4 0—1
Припуск на развальцовку и торцовку Пг равен 3 мм на один развальцованный конец.
Припуск на гибку П3 зависит от сложности детали и способа гибки. К первой группе сложности относятся трубы простой конфигурации с одним или двумя радиусами гибки и с прямолинейными концами. Ко второй группе сложности относятся трубы с двумя и более радиусами гибки и с радиусами на концах
Для труб первой группы сложности при гибке на трубогибочных станках припуск П3=40 мм, для труб второй группы сложности — П3=160 мм. Для труб первой группы сложности при ручной гибке без наполнителя припуск не дается, для труб второй группы сложности диаметром до 8 мм П3=10 мм. Для труб второй группы сложности при гибке с наполнителем припуск П3 составляет:
Диаметр трубы, мм	Значение П8, мм
До 10 10-25 25-36 36-43 Свыше 43	50 80 100 150 200
Для труб первой группы сложности величину припуска на гибку берут в два раза меньше, чем для труб второй группы.
Потери па некратность П4 берут в размере 2% длины заготовки с припусками:
П.—Г^ + Пх+^+Ц,).
Выбор оборудования, приспособлений и инструмента
Выбор оборудования зависит от формы, конфигурации и размеров детали, от заданной точности получения ее размеров и от величины производственной программы выпуска деталей.
Существенным фактором при выборе оборудования является величина производственного задания. Чем больше производственное задание, тем в большей мере следует использовать высокопроизводительное специальное дорогостоящее оборудование. Решающим фактором при выборе оборудования является экономичность процесса обработки и достижение необходимой точности и качества детали.
При разработке технологического процесса для действующего предприятия следует считаться с загрузкой наличного оборудования. Выбор необходимого инструмента и приспособления начинают с выяснения возможности применения универсальных инструментов и оснастки и экономического или качественного-обоснования применения и изготовления специальных. Специальную оснастку рекомендуется применять в тех случаях, когда универсальная не обеспечивает получения требуемой формы детали, ее чистоты, точности и качества поверхности. Решающим фактором при выборе оснастки и инструмента являются экономические соображения.
Режимы обработки устанавливают на основе разработанных нормативов и инструкций, составленных с использованием данных исследований и практического опыта.
Установление норм времени и квалификации исполнителя
Под технической нормой времени понимают время, необходимое на обработку, которое определяют исходя из организационно-технических условий, эксплуатационных возможностей оборудования, методов и опыта работы передовиков производства.
Техническая норма времени на партию деталей состоит ив следующих частей: 1) основного, или технологического, времени, в течение которого изменяется форма, размеры, внешний вид и структура заготовки. Оно бывает машинным, машинно-ручным и ручным; 2) вспомогательного времени, необходимого для осуществления основной работы; 3) времени, необходимого для обслуживания рабочего места в течение смены; 4) времени перерывов на отдых и естественные надобности; 5) подготовительно-заключительного времени, необходимого для ознакомления с работой, подготовкой и уборкой рабочего места в начале и в конце выполнения партии деталей. Первые из четырех перечисленных частей технической нормы времени входят в штучное время, пятая относится к норме времени на партию. Квалифи
кацию исполнителя устанавливают в соотвествии с тарифно-квалификационным справочнком, который составляется для каждой отрасли промышленности. Методы контроля детали устанавливаются в соответствии с требуемой точностью ее изготовления и требуемыми свойствами и качествами поверхности.
Оформление технологической разработки
Разработанный технологический процесс фиксируют в документах-картах. Эти карты называются картами технологического процесса, операционными картами и т. д.
Совокупность этих карт в последовательности операций плана обработки называется технологическим процессом. В состав технологической документации входят карты технологического процесса, карты раскроя, технические условия на проектирование и изготовление технологической оснастки, маршрутная ведомость деталей, подетальные нормы расхода основных и вспомогательных материалов, чертежи оснастки, инструментов и нестандартного оборудования.
Основным видом технологической документации является технологическая карта. В настоящее время бланки технологической документации имеют различные формы по различным ведомствам и предприятиям. При общем основном их содержании ведется работа по их унификации в виде единой системы технологической документации СССР. Наибольшее распространение имеет форма карты заготовительно-штамповочных работ (см. стр. 418—419), которая печатается как на кальке, так и на белой бумаге. Заполнение граф технологической карты производится следующим образом (см. соответственно номера граф технологической карты):
1.	Название предприятия, которое обычно печатается совместно с формой.
2.	Номер цеха — изготовителя данной детали.
3.	Номер технологического комплекта, в который входит данная деталь. Номера комплектов устанавливает отдел заготовительно-штамповочных работ, находящийся в ведении главного технолога завода, при распределении деталей по цехам-изготовителям.
4.	Количество листов, на которых составлен технологический процесс, и порядковый номер листов.
5.	Эскиз детали с габаритными размерами и размерами элементов детали, подлежащих обработке. Эскиз и размеры дают общее представление о детали, но не являются основанием для ее изготовления и приемки.
6.	11олиый номер чертежа детали без сокращений.
7.	1I аименование детали по чертежу.
8.	Номер участка или мастерской, в которой изготавливается деталь или выполняются отдельные операции. По номерам уча-
Завод Цех №	в в	№ ТК И	Листов	Лист И	Технологическая карта Заготовительно- штамповочных работ								№ чертежа Наименование детали			|6| ш		
Эскиз детали ПИ					Мастерская			Наименование операции	Оборудование		Оснастка и инструмент	Разряд	Норма времени			Расценка		
							операции		наименование	мощность			установл.	на 1 дет.	я	установл.	«3 я	
					|8|	Г	9|	|Ю[	ИИ	Ц2|	1131	Ц4|	|15|	|1б|	ini	|18|	в	
																		
					—			—			—	——				—	—	
Количество деталей на																				
|20|	ОДИН комплект	группу комп- лектов																		
																				
	|211																			
Откуда идет	Куда идет	Чистый вес детали																		
|23|	|241	|25|																		
Марка материала по чертежу																				
										•										
Марка материала заготовки		R			-					•, ' >										
			Технолог			Нач. техбюро					Ведущий технолог ОЗШР .					- Согласно с нач. ВТК				
Габарит листа		R														•» *				
Размер заготовки		R	Зам. нач. цеха по подг. пр-ва								Гл. технолог •ч									
Количество деталей из заготовки		R	№ по пор.	Содержание изменения			Основание			Ввести с...		Гриф		Аннул. с.. .				Дата	Гриф	
							листок №		Дата											
Норма материала на 1 деталь в кг																				
№ карты раскроя		R																		
стков и мастерских планово-диспетчерское бюро цеха планирует изготовление деталей в цехе, составляя планы и графики производства.
9.	Номера операций в строгом соответствии с их порядком и последовательностью при изготовлении деталей.
10.	Содержание операций и операционные размеры с допусками.
11.	Сокращенное наименование оборудования. Например, эксцентриковый пресс — ЭН; гильотиные ножницы — ГН; падающий молот — МП; радиально-фрезерный станок — РФС. Обозначение марки оборудования или инвентарный номер. Если работу производят вручную на верстаке, слепке, болванке или оправке, указывают: «Р-—Р» (ручная работа).
12.	Основная характеристика оборудования: для прессов— ' усилие; для молотов — вес падающих частей; для специальных видов оборудования, имеющих сокращенное название,— модель; для гильотинных ножниц — максимальная длина реза. Например, эксцентриковый пресс усилием 60 тс — ЭП Р=60 тс; падающий молот с весом падающих частей 3 т — ПМ МЛ — 3; профилегибочный растяжной станок ПГР-6 — ПГР-6; гильотинные ножницы с длиной реза 3000 мм — ГН—3.
Сокращенно вся оснастка и инструменты, необходимые для выполнения данной операции. Шифр оснастки указывается согласно чертежу оснастки. Например, штамп пластинчатый — Щ. пл.; формоблок — ФБ; штамп вытяжной 1-й операции и шифр чертежа штампа — Ш. Выт. 1 оп. 640/6081; универсальногибочный штамп — УГШ.
14	. Разряд работы согласно тарифно-квалификационного справочника.-Если'на выполнении операции работают два и бо-пее рабочих, указывается разряд каждого исполнителя.
15	, 16 и 18. Пояснений не требуют.
17	и 19. Норма времени или расценка на партию выпуска.
20. Количество деталей на одно изделие или на один комплект из спецификации чертежа или из ТК.
21 и 22. Количество деталей, входящих в одинарный комплект («од. к») или групповой комплект («гр. к»), указанное в ТК или в других йланбвых документах. В спецификации чертежей данных не помещают.
23. Номер цеха, поставляющего заготовку. Если ее получают из отдела снабжения, ставят номер этого отдела.
24. Номер цеха — потребителя деталей.
’ 25. Чистый вес детали, который берется из чертежа или определяется взвешиванием готовой детали.
26. Пояснений не требует.
27. Марка материала и сечение заготовки, которые могут отличаться от чертежной в двух случаях:
а)	когда целесообразно получать мягкий (отожженный) материал вместо твердого, чтобы не производить отжига;
б)	если при вытяжке в штампе или выдавливании на давильных станках может получаться утонение больше допустимого юхнолог должен предусмотреть заготовку несколько толще, чем это указано в чертеже.
28.	Габарит листа по ГОСТ или отраслевым нормалям. Размеры листа выбирают, исходя из условий наиболее рационального раскроя при наименьших отходах.
29.	Размер заготовки: для штучной — габаритные размеры, для вырубки или полосы — размеры ее длины и ширины. Если заготовка криволинейная и раскраивается по карте раскроя, указывают: «по ШРД», «по ШЗ», «по ШГР».
30.	Пояснений не требует.
31.	Норму материала на одну деталь определяют по габаритным размерам с учетом отхода при раскрое листа и полосы. При изготовлении из листа деталей одного наименования норму расхода материала на одну деталь получают, разделив вес листа на количество деталей, получаемых из листа. Если заготовка поступает из цеха централизованного раскроя, то в графе ставят прочерк.
32.	Номер карты раскроя, в которую входит данная деталь.
Компект технологических операционных карт сводится в альбом, который снабжается сводной картой на весь маршрут.
15.4. ТИПИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Существенного упрощения в разработке технологии достигают применением типовых технологических процессов, что резко сокращает время разработки технологических процессов и улучшает их качество. Большая номенклатура деталей, изготовляемых в заготовительно-штамповочном цехе самолетостроительного производства, дает возможность сгруппировать, т. е. классифицировать их по технологическим признакам. Для каждого типа деталей разрабатывается типовой технологический процесс, на основе которого технолог легко и быстро разрабатывает технологический процесс для конкретной детали данного класса, формы и размеров.
Типизация технологических процессов дает следующие преимущества: централизованно на базе передового опыта разрабатываются и внедряются оптимальные технологические процессы, создается возможность обобщить передовые методы работы и перенести их в широком масштабе в производство. При групповом методе резко сокращается цикл подготовки производства и освоения новых изделий, увеличивается серийность, что позволяет создавать групповые поточные линии с типовой технологией, повышается технологичность деталей, уменьшается количество переналадок оборудования и оснастки при запуске в производство групп деталей, имеющих аналогичный типовой технологический процесс.
В промышленности применяют два метода типизации технологических процессов: 1) составление технологического процесса на «слепышах»; 2) составление технологического процесса на групповых картах.
При составлении технологии на «слепышах» используют технологические карты, на которых типографским способом отпечатан текст типового технологического процесса. В тексте остаются свободные места для записи размеров, количества и диаметров отверстий, а также других параметров, характерных для данной конкретной детали и не записанных в «слепыше». Составление технологии на групповых картах сводится к составлению списка деталей, которые изготовляют по данной групповой карте. В этом списке указывают номер чертежа детали, количество деталей на одно изделие, подлежащих изготовлению, размеры заготовок, количество и диаметры отверстий, марку материала, усилие или мощность оборудования, норму времени на изготовление детали, цех — потребитель детали.
Групповые карты по сравнению со «слепышами» имеют недостатки в виде снижения оперативности, затруднения в нахождении детали, усложнение в изменении технологии. Основой применения типовых технологических процессов являются классификация и типизация деталей самолета.
Подготовка производства еще более сокращается при введении нормализации на детали и их элементы, при этом уменьшается и себестоимость деталей.
Проф. В. В. Бойцов разработал классификацию и нормализацию деталей и их элементов, что позволило внедрять и сделать экономически рентабельной механизацию и комплексную автоматизацию производственных процессов в условиях мелкосерийного производства. Примером служит штамповка деталей по элементам, предложенная В. М. Богдановым.
15.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ЗАГОТОВИТЕЛЬНО-ШТАМПОВОЧНЫХ ЦЕХОВ И ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Большое разнообразие технологических процессов изготовления деталей каркаса и обшивки самолета деталей систем требует большой разработки большого количества разнообразной технологической оснастки. Проектированием заготовительноштамповочной оснастки занимается бюро технологического отдела заготовительно-штамповочных работ, подчиненного главному технологу завода.
Технологическая оснастка для заготовительно-штамповочных работ включает:
1)	инструментальные металлические штампы;
2)	штампы для штамповки резиной и гидрорезиноштамповки;
3)	матрицы для гидроформования;
4)	матрицы для одноимпульсной и многоимпульсной высокоэнергетической штамповок;
5)	обтяжные пуансоны;
6)	универсальногибочные матрицы и пуансоны;
7)	штампы для штамповки деталей самолета из труб;
8)	штампы для штамповки деталей из профилей;
9)	штампы для штамповки деталей с предварительным подогревом;
10)	штампы для падающих молотов;
11)	штампы для холодной объемной штамповки и высадки;
12)	штампы для горячей объемной штамповки и высадки;
13)	различные оправки, формоблоки, ролики, копиры и другие формоизменяющие инструменты.
Этап проектирования штампо-заготовительной оснастки является производным по отношению к стадии проектирования технологического процесса и его ускорение необходимо для сокращения сроков подготовки производства.
Конструкторское бюро отдела заготовительно-штамповочных работ в качестве исходных материалов для разработки технологической оснастки получает техническое задание на проектирование оснастки с указанием типа оснастки и модели оборудования, на которое она должна устанавливаться, чертеж детали или узла, в который входит деталь, плазовые разбивки, технические условия цеха-потребителя и технологию. Этапы проектирования технологической оснастки можно перечислить на примере проектирования штампа:
1.	Уточняется раскрой и производится анализ вариантов увеличения коэффициента использования материала, формообразования детали.
2.	Выбирается схема штампа в соответствии с анализом возможности совмещения операций и последовательности выполнения их во времени, по съему полосы и удалению отштампованной детали.
3.	В соответствии с выбранной схемой штампа производится определение усилия формообразования, необходимости и усилия прижима, усилия проталкивания, усилия выталкивания, усилия съема, после чего определяется усилие пресса.
4.	По выбранному усилию и ориентировочным габаритам штампа и штампуемой детали подбирается пресс по его технической характеристике, приводимой в каталоге или паспорте.
5.	Выбираются приводы штампа в виде пружинных, резиновых или воздушных буферных устройств, съемников и выталкивателей.
6.	Определяется центр давления пресса и с его точкой совмещается ось хвостовика штампа, что обеспечивает равномерную нагрузку на все участки периметра вырезаемых контуров.
7.	Определяются внешние размеры матриц и пуансонов и по ним производится подборка нормализованного блока штампа (верхние и нижние плиты, соединенные колонками) по нормали.
8.	Определяется величина зазора между матрицами и пуансонами и его направление (за счет матрицы или пуансона).
9.	Определяются исполнительные размеры матрицы и пуансона и назначаются допуски на размеры.
10.	Производится подбор из стандартных и нормализованных элементов деталей штампа (матриц, пуансонов, пуансонодержа-телей, хвостовиков, матрицедержателей, упоров, фиксирующих штифтов, съемников, ловителей, направляющих планок, пружин, фиксирующих штифтов, крепежных болтов, винтов и т. д.) и подбор их материала и термообработки.
11.	Производится проверка на прочность и жесткость основных рабочих деталей штампа, несущих нагрузки, с выбором материала и термообработки.
12.	Вычерчивается общий вид штампа в трех проекциях с выбором разрезов и сечений, окончательным определением закрытой и открытой высоты штампа. Штамп вычерчивается в сомкнутом положении рабочих полостей. Чертеж штампа должен отвечать требованиям «Единой системы конструкторской документации» и содержать возможно большее количество стандартных и нормализованных деталей.
При проектировании штампов следует использовать в качестве пособия при расчетах РТМ 35—65 ЕСКД. ведомственные нормали, альбомы штампов, а также справочную, специальную и периодическую литерат}ру.
13.	Производится вычерчивание деталей штампа с указанием чистоты обработки и термообработки.
14.	Важным этапом является увязка работы штампа с универсальными приспособлениями для механизации и автоматизации вспомогательных операций при заготовительно-штамповочных работах, а также с приспособлениями, обеспечивающими безопасную работу при штамповке.
15.	Завершающим этапом является составление паспорта штампа и его опробирование в работе.
В настоящее время большинство деталей штампов нормализованы и тестированы, что позволяет свести процесс проектирования штампа к его компоновке из нормализованных элементов.
Типизация технологических процессов позволяет осуществлять скоростное проектирование.
Для типовых деталей создаются чертежи-«слепыши» штампов, на которых проставляются размеры, отвечающие размерам штампуемой детали. Это резко сокращает графические работы конструктора и цикл технологической подготовки производства. Доводка и приемка технологической оснастки заготовительно-
штамповочных цехов производится в цехах. Доводка обычно гарантируется спариванием рабочих частей штампов, проверкой рабочих частей по шаблонам, пробной штамповкой и проверкой отштампованной детали по шаблонам, эталону поверхности, макету поверхности, эталонной детали с одновременной доработкой рабочих частей оснастки до требуемой формы и размеров и окончательной приемки БТК цеха-изготовителя.
Установка заготовительно-штамповочной оснастки на оборудование и наладка производится рабочими наладчиками, которые регулируют все установочные и рабочие параметры оборудования.
Эксплуатация заготовительно-штамповочной оснастки требует исправности оборудования, выполнения рабочими инструкции по эксплуатации оснастки, правильного хранения ее на складе и своевременного ремонта. Особенностью хранения и эксплуатации неметаллической оснастки являются повышенные требования к влажности и температуре помещения. Так, например, древесина при повышенной влажности и температуре изменяет свои размеры, что приводит к искажению рабочих поверхностей оснастки и образованию трещин. Пуансоны для обтяжки хранят на сплошных опорах. Для транспортировки пуансонов трос прикрепляют к специально предусмотренным такелажным узлам. Перед началом работы поверхность пуансонов протирают тряпкой и смазывают машинным маслом.
При установке пуансонов на обтяжные прессы свисание их опорной поверхности допускается не более 50 мм.
Нормы стойкости штампо-заготовительной оснастки приводятся в справочниках.
15.6. ПРИМЕРЫ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ИХ СРАВНЕНИЕ
I. Деталь «Гофрированная панель» (рис. 15.1) состоит из трех отдельных деталей, сваренных роликовой электросваркой. Членение панели вынужденное, так как штамповкой на обычном оборудовании возможен был единственный вариант технологического процесса.
Вариант 1. Эскиз детали (см. рис. 15.il). Материал деталей ЭИ878МЛ0,8 и ЭИ878ПНЛ0.8.
№ по пор.	Наименование	Оборудование	Оснастка	Норма времени на деталь, мин
1	Получить комплект заготовок		—	0/0,25
2	Подготовить кромки заготовок под сварку	Верстак	р/р	0/10
3	Сварить ААр. ДЭС	Ад. св-2	—	0/0,8
4	Рентгеноконтроль			
№ по пор.	Наименование операций	Оборудование	Оснастка	Норма времени на деталь, мин
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	Формовать	первый переход Формовать	второй переход Удалить с детали свинец травлением Обезжирить	хими- чески Нагреть детали до 400±10 градусов Калибровать деталь Довести деталь в размеры и обрезать Удалить свинец травлением Травить и пассивировать Проверить на герметичность Контроль контура и состояния поставки детали Подготовить поверхность трех деталей к сварке Сварить деталь роликовой электросваркой в объединенную панель	Листоштамповочный молот МЛ-2 МЛ-2 Электропечь МЛ-2 РЭС	Штамп Ац13 Штамп Ац13 Штамп Ац13 Болванка Ножницы Ролики	0/0,8 0/0,5 0/0,2 0/0,15 0/55 0/10 0/0,8
Вариант 2. Деталь формуется энергией взрыва на многоимпульсной установке (рис. 15 2). Это дало возможность конструктору объединить три детали в одну Другими методами объединенную панель изготовить невозможно.
№ по пор.	Наименование операции	Оборудование	Оснастка	Норма времени на деталь, мин
1	Получить комплект заготовок			0/5,25
2	Подготовить кромки под сварку	Верстак	Р/р	0/10
3	Сварить АЛр ДЭС	Ад. св-2		0/12
4	Рентгеноконтроль			
5	Установить матрицу на ствол УВШ	УВШ	Матрица	0/0,8
	Установить заготовку и зажать ее в матрице гидрозажимами			
€	Вакуумировать матрицу, опустить ее со столом в бассейн и произвести подрыв зарядов	УВШ	Матрица	0/10
7	Поднять матрицу и снять деталь	УВШ	Матрица	0/0,4
8	Контроль контура детали			
9	Довести деталь		Матрица	1 ч
10	Обрезать припуск и опилить заусенцы	Р/Р	Ножницы Напильник	0/0,5
И	Проверить на герметичность керосином			
№ по пор.	Наименование операций	Оборудование	Оснастка	Норма времени на деталь, мин
12 13	Травить и пассивировать Контроль контура и состояния поставки			
Экономический эффект от внедрения второго варианта технологического процесса можно определить по формуле Э=С1 — С2, где Э — экономический эффект на одну деталь; Ci — себестоимость детали, изготовляемой по первому варианту техпроцесса; Сг — себестоимость детали, изготовляемой по второму варианту техпроцесса.
С=Сизг. дет +См. д +Сосв +СОбор, где С — себестоимость детали; Сизг. дет. стоимость изготовления детали; См. д — стоимость материала детали, Сосв — капитальные затраты на оснастку, приходящиеся на одну деталь; Собщ — капитальные затраты на оборудование, приходящиеся на одну деталь.
По первому варианту техпроцесса С=СИзг. дет+См.д+Сосв + Собор = =0,66+ 5,4+2,58+ 0,06= 8,7 р.
По второму варианту технологического процесса С2= 0,85+5,4+0,63+ +048=7,06 р.
Экономический эффект на деталь получается Э=С» — С2=8,7— 7,6= = 1,64 р.
II. Деталь «Стенка». Материал—сталь СНЗМЛ1.2. Эскиз (рис. 15.3).
Рйс. 15.3. Деталь «Стенка»
Вариант 1. Деталь по первому варианту технологического процесса изготовляется на гидропрессе П-307 формовкой резиной на формоблоках.
№ по пор.	Наименование операции	Оборудование	Оснастка	Норма времен» на деталь, мни
1	Получить заготовку			0/0,25
2	Обезжирить химически			
3	Нормализовать	на смягчение			
4	Формовать деталь на первом переходе	Гидропресс П-307	Формоблок	0/0,25
5	Формовать деталь на втором переходе	П-307	Формоблок	0/0,25
6	Довести деталь по формблоку	Р/Р	Гладилка	0/0,45
7	Обезжирить детали			
8	Нормализовать на упрочнение			
9	Править контур детали	Р/Р	Формблок Гладилка	0/30
10	Обработать детали холодом			
11	Править детали	Р/Р	Форм блок Гладилка	0/20
12	Обезжирить детали			
13	Старить детали			
14	Править детали	Р/Р	Формблок Гладилка	0/10
15	Обрезать припуск и зачистить заусенцы	Р/Р Верстак	Напильник Ножницы	0/10
16	Контроль контура и чистоты поверхности детали			
17	Травить и пассивировать			•
18	окончательный контроль			
Вариант 2. Изготовление детали «Стенка* формовкой резиной на гидропрессе 124ШРД с давлением 1000 кгс/смг.
№ по пор.	Наименование операции	Оборудование	Оснастка	Норма времени на деталь, мин
1	Получить заготовку			0/0,25
2	Обезжирить химически			
3	Нормализовать	на смягчение			
4	Формовать деталь на первом переходе	Гидропресс 124ШРД	Формоблок первого перехода	0/0,25
5	Формовать деталь на втором переходе	Гидропресс 124ШРД	Формоблок второго перехода	0/0,25
6	Довести деталь по формоблоку	Р/Р		0/0,45
7	Обезжирить химически			
8	Нормализовать детали на упрочнение			
9	Обработать детали холодом в приспособлении		Приспособление	
10	Обезжирить детали химически			
11	Состарить детали			
12	Травить и пассивировать детали			
13	Травить детали	Р/Р	Формоблок Гладилка	0/10
14	Обрезать припуск и опилить заусенцы	Р/Р Верстак	Ножницы Напильник	о/.ю
15	Контроль контура и чистоты поверхности детали			
Себестоимость детали, изготовляемой по первому варианту техпроцесса, определится как С]=Сиаг. дет+См. д+Сосе+Сосор~1,01+3,8+0,14+0,12 = =5,07 р.
Себестоимость детали, изготовляемой по второму варианту техпроцесса, определится как СзвСиэг. дет+См. д+Сосн+Собор~0,56+3,8+0,14+0,15= =4,65 р.
Экономический эффект от перевода штамповки детали с пресса П-307 иа пресс 124ШРД с давлением 1000 кгс/см2 определится как Э=С1 —Са= -=5,07—4,65 =0,54 р., т е. 54 к, на одну деталь.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Абибов А. Л. и др. Технология самолетостроения, М., «Машиностроение», 1970, с. 599.
2.	Горбунов М. Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве летательных аппаратов, М., «Машиностроение», 1970, с. 351.
3.	Громова А. Н., Завьялова В. И., Коробов В. К. Изготовление деталей из листов и профилей при серийном производстве, М., Оборонгиз, 1960, с. 344.
4.	Грошиков А. И., Горбенко Н. И., Заславский Ю. Л. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. М., Оборонгиз, 1961, с. 556.
ОГЛАВЛЕНИЕ
.	Стр.
Предисловие......................................................... 3
Глава 1. Основные сведения по технологии производства в заготовительных цехах самолетостроительных заводов ....	5
1.1.	Понятие о технологии, технологическом процессе и его элементах ............................................................. 5
1.2.	Типы производства...................................... 6
1.3.	Объем и значение заготовительно-штамповочных	работ	...	7
Глава 2. Методы и средства обеспечения взаимозаменяемости в самолетостроении ................................................. 9
2.1.	Конструктивные и технологические	особенности	самолетов	.	.	9
2.2.	Взаимозаменяемость при изготовлении каркаса и обшивки самолета .......................................................... 9
2.3.	Плазово-шаблоииый метод..................................... 10
2.4	Конструкция и изготовление плазов............................ 11
Плаз-кондуктор и его применение для разметки координатной сетки и сверления отверстий................................... 13
Разметка линий координатной сетки на разметочном столе. . .	19
Контроль линий координатной сетки ............................. 20
Стыковка плазовых столов н панелей ............................ 21
2.5 Разбивка плазов.............................................. 23
Координатные оси и плоскости при плазовой разбивке ....	23
Выбор системы прямоугольных координат для агрегатов самолета 25
Правила плазовой разбивки агрегатов	самолета................ 27
Расчет и построение теоретических обводов агрегатов двойной кривизны....................................................   28
Графический метод батоксов, горизонталей	и	шпангоутов ...	28
Метод кривых второго порядка.................................. 30
Точность плазовых работ....................................... 33
Хранение плазов .............................................. 34
Малки и их измерение.......................................... 34
2 6. Шаблоны.............’..................................... 37
Классификация, окраска, назначение..........................   37
Комплектность шаблонов....................<................... 42
Технологический процесс изготовления шаблонов................. 42
Технологические отверстия в шаблонах.......................... 55
Нанесение информации и маркировки............................. 59
Контроль шаблонов............................................. 61
Окраска шаблонов.............................................. 62
2.7.	Макетно-эталонный метод .................................  62
Типовая номенклатура эталонной оснастки....................... 63
2.8.	Взаимная увязка технологической оснастки.................. 68
Сущность и выбор метода увязки................................ 68
Метод координатно-аналитической увязки поверхностей агрегатов самолета двойной кривизны .................................... 69
2.9.	Математическое задание обводов фюзеляжа................... 75
Глава 3. Материалы и полуфабрикаты, применяемые при изготовлении каркаса и обшивки самолетов............................. 79
Глава 4. Изготовление плоских заготовок и деталей самолета из листа........................................>................ 83
4.1.	Общая характеристика...................i.................. 83
4.2.	Классификация по технологическому признаку................ 83
4.3.	Системы раскроя . . . .'.................................. 84
4.4.	Раскрой деталей первой	технологической	группы............. 85
Раскрой на ножницах........................................... 85
Раскрой деталей с прямолинейными контурами на фрезерных станках....................................................... 91
4.5.	Раскрой деталей второй	технологической	группы............. 93
Обзор методов раскроя........................................ 93
Раскрой фрезерованием........................................  93
Криволинейный раскрой на вибрационных и дисковых (роликовых ножницах................................................ 100
Особенности криволинейного раскроя деталей из титана и высокопрочных сталей............................................. 103
Раскрой на высечных ножницах....................1............ 104
4.6.	Размерное контурное травление ........................... 107
Область применения........................................... 107
Состав травильных ванн и	химические процессы................. 107
Температурные режимы......................................... 108
Положение деталей в ванне.................................... 108
Чистота обработки травлением................................. 108
Точность обработки травлением.......................л, . . .	109
Технология травления.......................................... НО
Контроль процесса............................................ 113
4.7.	Раскрой деталей третьей технологической группы........... 114
Вырубка в штампах. Сущность процесса.......................   114
Определение усилий вырубки, съема и проталкивания ....	115
Точность вырубных работ...................................... 116
Раскрой листа при разделительной штамповке.................. 117
Конструкция разделительных штампов.......................... 118
Оборудование для вырубной штамповки. Выбор и настройка прессов..................................................... 127
Глава 5. Изготовление деталей самолета гибкой из листа . .	.	132
51. Классификация деталей по технологическому признаку . . .	132
5 2. Сущность процесса пластического изгиба.................... 132
5.3. Пружинение при изгибе..................................... 135
5.4. Особенности пластической гибки листов из нержавеющих сталей и титановых сплавов .................................. 136
5 5. Определение усилия гибки в штампах........................ 137
5.6 Точность гибки в штампах................................... 138
5 7 Технология гибочных работ.................................. 139
Гибка деталей первой технологической группы ................. 139
Гибка деталей второй технологической группы.................. 147
Гибка деталей третьей технологической группы (типа профилей из листа).................................................... 156
Глава 6. Изготовление деталей самолета вытяжкой в штампах и ротационной обработкой давлением.................................... 162
61. Область применения и схема процесса вытяжки................ 162
6 2. Деформации и напряжения................................... 162
6 3. Определение формы и размеров заготовки и числа переходов 165
6.4. Радиусы скругления пуансона н матрицы..................... 169
6.5. Зазор между пуансоном и матрицей.......................... 170
66. Определение усилий складкодержателя и вытяжки.............. 171
6 7 Скорость вытяжки........................................... 171
6.8. Разновидности схем вытяжной штамповки..................... 172
Конусные матрицы и дополнительные складкодержатели ....	172
Реверсивная вытяжка (вытяжка с выворачиванием) .............. 174
Вытяжка с перетяжными (тормозными)	ребрами .................. 175
Вытяжка с утонением стенок................................... 175
Многослойная вытяжка......................................... 175
Вытяжка с подогревом......................................... 176
6 9 Конструкции вытяжных штампов............................... 178
Классификация вытяжных штампов............................... 178
Типовая конструкция штампа для пресса простого действия . .	179
Штампы для прессов двойного и тройного	действия.............. 179
Комбинированные штампы....................................... 180
6 10. Оборудование для вытяжных работ.......................... 181
6 11. Токарно-давильные работы................................. 183
Область применения и схема процесса.......................... 183
Оборудование ................................................ 184
Оснастка и инструмент........................................ 184
Технология давильных работ................................... 186
6.12. Ротационная обработка давлением.......................... 188
Сущность процесса и основные расчеты . .—.—.—.—г .—.—. . .—.---188
Технология ротационной обработки давлением .................. 191
Раскатка..................................................... 195
Оснастка для ротационной обработки	давлением................. 198
Глава 7. Изготовление деталей самолета иа листоштамповочиых (падающих) молотах.......................................... 201
7.1.	Технологическая характеристика процесса.................. 201
7.2.	Листоштамповочные падающие молоты........................ 203
7.3.	Технология штамповки на листоштамповочных молотах ....	205
7.4.	Особенности штамповки деталей из титана и магниевых сплавов .......................................................... 210
7.5.	Изготовление штампов для листоштамповочных молотов . . .	212
7.6.	Установка штампов на молот............................... 215
Глава 8. Высокоэнергетические и специальные методы формовки деталей самолета из листа и труб.............................. 216
8.1.	Область применения и технологические особенности высокоэнергетических методов формообразования ...................... 216
8.2.	Штамповка взрывом БВВ.................................... 217
Схема и сущность процесса................................... 217
Установки для штамповки взрывом БВВ......................... 220
Определение массы заряда БВВ................................ 222
8.3.	Штамповка взрывом порохов................................ 223
Особенности процесса и определение массы заряда............. 223
Формовка на пресс-пушках и пресс-молотах	взрывного действия 224
8.4.	Штамповка взрывчатыми газовыми смесями................... 226
8.5.	Штамповка с помощью электрогидравлического эффекта (элек-трогидравлическая штамповка).................................. 227
Схема и сущность процесса................................... 227
Оборудование и оснастка..................................... 229
Область применения.......................................... 230
8.6.	Штамповка импульсным магнитным полем (электрогидравли-ческая штамповка).......................................... 230
Сущность процесса и основные расчеты..................... 230
Оборудование и оснастка.................................. 232
Технологические особенности процесса электромагнитной штамповки ...................................................... 234
8.7.	Вибрационная штамповка................................ 234
8.8.	Статическая' штамповка жидкостью (гидроштамповка) .	.	.	236
Сущность и технологическая характеристика процесса .	...	236
Типовые конструкции установок для гидроштамповки	....	237
8.9.	Формовка резиной...................................... 242
Сущность и технологическая характеристика процесса	....	242
Технология формовки и конструкция штампов................ 244
Оснастка................................................ 245
Оборудование............................................ 246
8.10.	Формовка разжимными пуансонами (кольцевая обтяжка)	.	.	247
Сущность и область применения процесса.................. 247
Оборудование................................................. 248
Оснастка и технология обтягивания ......................... 249
Глава 9. Доводочные и вспомогательные работы по изготовлению деталей из листа................................................... 250
9.1.	Содержание и характеристика доводочных и вспомогательных работ.......................................................... 250
9.2.	Выколотка................................................. 251
Сущность и технологическая характеристика операций........... 251
Ручная выколотка............................................. 252
Машинная выколотка........................................... 254
9.3.	Посадка................................................... 257
Сущность и технологическая характеристика	операции ....	257	.
Ручная посадка............................................... 258
Машинная посадка............................................. 259
9.4.	Отбортовка отверстий...................................... 261
Сущность и технологическая характеристика	операции ....	261
Отбортовка вручную .......................................... 263
Отбортовка в штампе.......................................... 264
Отбортовка на радиально-сверлильных станках.................. 265
9.5.	Зиговка.................................................   267
Сущность и назначение процесса............................... 267
Оборудование................................................. 268
Оснастка..................................................... 269
Технология зиговочных работ ................................. 269
Глава 10. Изготовление обшивок самолета............................ 271
10.1.	Классификация обшивок по технологическим	признакам . .	271
10.2.	Изготовление обшивок одинарной кривизны (первая технологическая группа) .	. ;.................................... 271
Отрезка заготовок ........................................... 273
Гибка обшивок одинарной кривизны............................. 273
10.3.	Изготовление монолитных обшивок.......................... 284
Операция типового технологического процесса.................. 284
10.4.	Изготовление обшивок двойной кривизны.................... 297
Метод выколотки.............................................. 297
Метод последовательной местной деформации.................... 298
Обтягивание.................................................. 298
Глава 11. Изготовление деталей самолета	из	профилей........... 318
11.1.	Технологическая характеристика и операции типового технологического процесса........................................... 318
11.2.	Отрезка профилей по длине................................ 320
Отрезка в штампах............................................ 320
Анодно-механическая резка.................................... 321
Отрезка на пнлах............................................. 323
11.3.	Зачистка заусенцев....................................... 325
11.4.	Клеймение................................................ 326
11.5.	Правка (рихтовка)........................................ 327
11.6.	Обрезка скосов, фасонная торцовка и обрезка полок по ширине ......................................................... 328
11.7.	Малковка................................................ ЗЗО
11.8.	Подсечка .	  338
11.9.	Гибка................................................... 334
Технологические особенности процесса ....................... 334
Гибка прокаткой в роликах................................... 334
Гибка с растяжением........................................ 342'
Гибка проталкиванием	в	фильер............................ 348
Гибка в штампах............................................ 349'
Гибка методом ротационного обжатия (раскатки) и ударным раздавливанием полок ....................................... 350
11.10.	Пробивка и сверление отверстий в деталях из профилей . .	352
11.11.	Контроль деталей из профилей........................... 354
Глава 12. Изготовление деталей самолета из труб....................355
12.1.	Технологическая характеристика и операции типового технологического процесса.......................................... 355
12.2.	Отрезка................................................. 356
12.3.	Косая и	фасонная	обрезка	концов........................ 357
12.4.	Вырезка	отверстий	в	станках............................. 358
12.5.	Заделка	концов.......................................... 358
Развальцовка ............................................... 358
Обжатие..................................................... 360
Сплющивание................................................. 364
12.6.	Гибка................................................... 364
Схема процесса, деформации и усилия......................... 364
Гибка вручную............................................... 366
Гибка в ручных трубогибочных приспособлениях................ 368
Гибка на трубогибочных станках.............................. 370
Гибка в штампах............................................. 373
Особенности гибки труб, работающих при высоких давлениях, и труб с прямоугольным сечением............................... 375
Глава 13. Изготовление деталей самолета горячей и холодной объемной штамповкой.................................................	376
13.1.	Горячая штамповка....................................... 376
Технологическая характеристика процесса .................... 376
Разновидности процесса, оснастка и оборудование............. 377
13.2.	Проектирование деталей, получаемых горячей штамповкой .	379
Оформление чертежей поковок................................. 379
Радиусы скруглений.......................................... 380
Толщина полотна............................................. 381
Допуски и припуски на размеры деталей, получаемых горячей штамповкой.................................................. 381
Штампованно-сварные детали.................................. 382
13.3.	Холодная объемная штамповка................................ 382
Технологическая характеристика процесса ....................... 382
Разновидности процесса, деформация и усилия.................... 384
Оснастка и оборудование........................................ 386
13.4.	Холодное объемное гидростатическое прессование............. 387
Глава 14. Изготовление деталей самолета из неметаллических материалов ..................................................... 389
14.1.	Изготовление деталей, отсеков и агрегатов из армированных пластмасс ...................................................   389
Формование при помощи герметичной эластичной оболочки . .	389
Формование пропиткой под давлением ............................ 393
14.2.	Изготовление деталей из стеклопластиков намоткой........... 394
14.3.	Раскрой деталей из неметаллических листовых материалов 395
Выбор способа раскроя.................................... 395
Вырезка в штампах....................................... 395
Механическая обработка.................................. 398
14.4	Пластическое формообразование деталей из листовых неметаллических материалов.................................... 399
Гибка......................................................    399
Формовка................................................ 401
Вытяжка................................................. 402
Глава 15. Проектирование технологических процессов и оснастки для заготовительных цехов самолетостроительных	заводов	408
15.1.	Технологическая подготовка производства............. 408
15.2.	Исходные данные для разработки технологических процессов	409
15.3.	Проектирование технологических процессов............ 409
Определение размера партий деталей, запускаемых в производство	410
Выбор экономически целесообразного варианта технологического процесса................................................ 410
Определение вида, формы и размеров заготовки............ 411
Расчет нормы расхода материалов......................... 411
Выбор оборудования, приспособлений и инструмента........ 416
Установление норм времени и квалификации исполнителя	....	416
Оформление технологической разработки................... 417
15.4.	Типизация технологических процессов................. 421
15.5.	Технологическая оснастка заготовительно-штамповочных цехов и ее проектирование.................................. 422
15.6.	Примеры вариантов технологических процессов и их сравнение	425
Список литературы.............................................. 432
Александр Иванович Грошиков, Василий Андреевич Малафеев
ЗАГОТОВИТЕЛЬНО-ШТАМПОВОЧНЫЕ РАБОТЫ В САМОЛЕТОСТРОЕНИИ
Редактор издательства Л. А. Беляева Технический редактор Т. С. Старых
Художник Е. В. Бекетов
Корректор Л. Е. Хохлова
Сдано в набор 14/1-1976 г.	Подписано к печати 22/IV-1976 г	Т 08920
Формат 60x90’/ie	Бумага № 1	Печ. л. 27,5	Уч -изд л 26,94
Цена 1 р 12 к	Тираж 7200 экз	Изд зак 380*
Издательство «Машиностроение», 107885 Москва, Б 78, 1-й Басманный пер, 3.
Московская типография № 8 Союзполиграфпрома грн Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Хохловский пер., 7. Тип зак. 72