CC BY
91
УДК 621.7.043
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБТЯЖНЫХ ПУАНСОНОВ ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБШИВОК КАНАЛА ВОЗДУХОЗАБОРНИКА САМОЛЁТА
М.В. Молод, В.И. Максименков
В данной статье приведены результаты проектирования обтяжного пуансона, обеспечивающего повышение качества изготовления обшивок самолета на обтяжных прессах с учётом способа уменьшения трения
Ключевые слова: обшивка, пуансон, самолет, обтяжка, формообразование, трение
К обшивкам канала воздухозаборника самолёта - сплошным и перфорированным предъявляются повышенные требования по точности. Обшивки изготовляют методом обтяжки н оборудовании с ЧПУ (1). При формообразовании обшивок возможно появление браковочных признаков - неравномерность деформации, разрывы заготовок, пружинение.
Разработана методика проектирования обтяжных пуансонов, позволяющая устранить указанные недостатки .
На рис. 1 изображен пуансон, вид сбоку; на рис. 2 - сечение А-А; на рис. 3 - сечение Б-Б.
Технологическую поверхность 1, контактирующую с технологическим припуском детали, стоят посредством проведения :прямых-касательных к границе 2 рабочей и технологической поверхностей, причем длину технологической поверхности T определяют, решая систему уравнений:
, < ^
= К + Т? -ЩТ^оаа
где Ск1 - длина заготовки 3 между зажимными губками 4 в конечный момент деформирования, которая задается для всех продольных сечений увеличенной на одну и ту же степень деформации;
Р1 - длина рабочей поверхности 5 обтяжного пуансона 6 в 1-ом сечении;
01 - минимальное расстояние между зажимной губкой 4 и краем технологической поверхности 1 в 1-ом сечении в конечный момент деформирования;
Т1 - длина технологической поверхности в 1-ом сечении;
Ск1 - длина заготовки между зажимными губками в конечный момент деформирования.
Молод Марина Владиславовна - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, e-mail: MolodMV@yandex.ru Максименков Владимир Иванович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: maksimenkov. v. i@mail.ru
Длина технологической поверхности определяется в зависимости от длины сечений технологической поверхности и ее расположения, причем длина сечений технологической поверхности тем больше, чем меньше длина рабочей поверхности.
Построение технологической поверхности посредством поведения прямых-касательных к смежной с ней рабочей поверхности и направленных в сторону приложения усилия обтяжки обуславливается необходимостью сокращения ее длины и соблюдением при этом плавности сопряжения рабочей и технологической поверхностей.
Рассмотрим пример проектирования пуансона (рис. 1).
И и
Рис. 1. Пуансон, вид сбоку
Ы.
Ск;
Рис. 2. Сечение А-А на рис. 1
в-е
Рис. 3. Сечение Б-Б на рис. 1
Задаемся первоначальной длиной заготовки, имеющей прямоугольную форму С! = 1000 мм. Принимаем необходимую степень деформации для фиксирования формы детали во всех сечениях е = 0,02. Длина заготовки после деформации должна быть во всех сечениях
СЬ = Сг ■ (1 + £) = 1020 мм
Расстояние от губок пресса до границы рабочей поверхности с технологической определяем, зная форму и размеры рабочей поверхности и задаваясь ее расположением относительно губок.
В таблице представлена зависимость длины технологической поверхности от Р1, а, 11.
Длина деформир узка 1агстяви Ск,. ш|. Длинарабочей поверхности обтяжного пуансона. Р;. ЫМ Угол Я, рзд. Расстояние от губки до границы рабочей и технологической поверхностей к.™ Искомая длина технологической поверхности Т.. мм.
1020 531 0,2377 417,4 277
1020 584 0,2672 429,1 62
1020 580 0Д615 433 21
1020 574 0,2423 443,6 26
По приведенной методике был изготовлен пуансон. Материал пуансона алюминиевый сплав.
Обтяжка обшивок по данному пуансону показала на значительное повышение равномерности деформации на поверхности заготовки.
Эффективность процесса формообразования с данной конструкцией пуансона может быть повышена за счёт уменьшения трения при обтяжке перфорированных обшивок Вопросы оценки коэффициента трения при обтяжке обшивок являются предметом постоянного рассмотрения [1], [2].
Как правило, влияние трения при обтяжке определяется коэффициентом КМ:
Основной способ, обеспечивающий уменьшение трения - это применение смазки, которая наносится на поверхность пуансона. Однако наличие шероховатости поверхности пуансона и заготовки оказывает влияние на процесс формообразования.
При этом устранить неравномерность деформации при обтяжке обшивок не удается, что оказывает влияние на их качество.
Разработан способ формообразования листовых материалов [2], который обеспечивает повышение качества и снижение трудоемкости изготовления деталей.
На рис. 4 показана схема процесса обтяжки обшивок.
/
Рис. 4. Схема процесса обтяжки обшивок 1 - обшивка, 2 - пуансон, 3, 4 - слоистый пленочный материал, 5 - смазка
Приведенный способ обеспечивает повышение равномерности деформации. Задача решается за счет того, что перед обтяжкой на пуансон укладывают два слоя пленки, а смазку наносят между пленками. При этом выполняется условие:
Ц1 ~ Ц2 > Ц3 (3)
где ц1 - коэффициент трения между листовым металлическим материалом и верхним слоем пленки;
д2 - коэффициент трения между пуансоном и нижним слоем пленки;
д3 - коэффициент трения между поверхностями пленок.
Проведены экспериментальные исследования процесса обтяжки обшивок (рис 5). Перед обтяжкой на поверхность обшивки наносилась делительная сетка для оценки величины деформаций после формообразования.
Длину технологической поверхности определяли по следующей зависимости:
2 ^соза — Ск-1 + Р;
где М - коэффициент трения;
а - угол охвата заготовкой пуансона; п - коэффициент упрочнения заготовки.
;
Рис. 5. Характер деформаций по поверхности обшивки с применением смазки 1 - обшивка, 2 - пуансон, 3, 4 - слоистый пленочный материал, 5 - смазка
Из результатов обработки эксперимента видно, что на вершине обшивки величина деформации составляет 2,5%, а на сходе обшивки с пуансоном величина деформации составляет 3,3% т.е. разница деформаций составляет 0,8% при этом коэффициент неравномерности деформаций КНд = 1,32. Это объясняется следующим. Обшивка 1 находится в контакте с пленкой 3 и для создания более благоприятных условий процесса формообразования допускается обезжиривание контактирующих поверхностей, при этом коэффициент трения ц1 будет больше ц3, так как процесс формообразования осуществляется по наружной поверхности пленки 4, на которую нанесена смазка 5, а внутренняя поверхность пленки укладывается на пуансон 2 и находится с ним в контакте. Контакт пленки 4 с пуансоном 2 уменьшает влияние шероховатости пуансона на коэффициент трения д2 и практически его исключает.
Из проведенных ранее экспериментальных исследований следует, что в случае применения в качестве смазки мыла, нанесенного между пленками величина = 0,013; значения коэффициентов ц1 и д2 на порядок больше. При полученных деформациях изготовление обшивки осуществляется за один переход, при этом исключается возможность разрыва заготовок, т.е. повышается качество получаемых обшивок и снижается трудоемкость их изготовления. Для сравнения осуществляли процесс формообразования обшивок без применения пленочного материала (рис. 6).
Рис. 6. Характер деформаций по поверхности обшивки с применением смазки 1 - обшивка, 2 - пуансон, 5 - смазка
Из результатов обработки эксперимента видно, что степень деформации в вершине обшивки составляет 2,2%, на сходе обшивки с пуансона 4,4%, т.е. разность деформаций составляет 2,2%, что объясняет тем, что процесс формообразования осуществляется по наружной поверхности пуансона 2, на который нанесена смазка 5. Полученная разность деформаций и высокое значение коэффициента неравномерности КНД = 2 объясняется тем, что на неравномерность деформаций оказывает влияние состояние поверхности пуансона и заготовки.
Разработанная методика проектирования пуансонов, с учётом способа уменьшения трения, позволяет повысить равномерность деформаций при формообразовании перфорированных обшивок, исключить вероятность их разрыва, сократить количество переходов и снизить трудоемкость изготовления обшивок в 1,5 - 2 раза.
Литература
1. Одинг С.С. Оптимизация формообразования оболочек двойной кривизны на обтяжном оборудовании с ЧПУ [Текст] / С.С. Одинг // Кузнечно-штамповочное производство, 1995. - №11. С. 31-33.
2. Пат. 2459680 Российская Федерация С2 МПК В 21 D 11/20 Способ обтяжки листовых материалов / Максименков В.И., Молод М.В., Ляхова Н.Е., Решетникова Е.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ВГТУ». - №2009143306/02; заявл. 23.11.09; опуб. 27.08.12, Бюл. №24. - 5с.
Воронежский государственный технический университет
FEATURES DESIGN AND MANUFACTURE PULLING PUNCHES FOR FORMING AIRCRAFT
SKINS
M.V. Molod ,V.I. Maksimenkov
This article presents the results of the design Pulling punch, providing high quality manufacturing to aircraft skins Pulling presses
Key words: boarding, punch, airplane, close-fitting, shaping
