Введение

Основной особенностью конструкции летательных аппаратов является большой объем деталей, получаемых методом формования из листовых и профильных материалов, что требует разработки технологических процессов и оборудования, обеспечивающих требования производства. Это детали осесимметричной формы для подвесных баков, цилиндрические и конические обечайки для кожухов шумоглушения двигателей, обечайки для камер сгорания.

Разработка технологий для формообразования профильных заготовок позволяет получать шпангоуты заданной геометрической формы, определяющих точность аэродинамической формы фюзеляжа самолета.

Учебное пособие содержит материалы, позволяющие осуществлять проектирование технологического процесса изготовления деталей из листовых заготовок и профилей с выбором требуемого оборудования и оснастки.

Учебное пособие предназначено для студентов авиационных специальностей, а также студентов специальности «Управление качеством».

1. Основы процесса формообразования растяжением разжимными пуансонами

Процесс формообразования сварных листовых деталей замкнутых контуров растяжением разжимными пуансонами является одним из видов обработки металлов давлением в холодном состоянии [1,2,3].

Формовка разжимными пуансонами экономически рентабельный при серийном производстве способ получения цилиндрических и конических обечаек с криволинейными образующими, корпусов подвесных баков, цилиндрических обшивок отсеков беспилотных летательных аппаратов, камер сгорания, корпусных деталей двигателей.

Процесс формообразования и калибровки заключается в следующем (рис. 1.1): заготовка 6 детали замкнутого контура, предварительно уменьшенная на величину принятого процента растяжения (за пределом упругости), надевается на разжимной пуансон и растягивается секторами 1, которые под действием усилия пресса Р перемещаются по конусу 2 вниз и в радиальном направлении.

Под действием напряжений, возникающих в заготовке при разжатии секторов, заготовка пластически деформируется и при достижении задаваемой степени деформации принимает форму поверхности, образуемой секторами разжимного пуансона.

1 - секторы; 2 - конус; 3 и 4 - направляющие; 5 - плита;

6 - заготовка; 7 - колонки.

Рис. 1.1 Схема разжимного пуансона

Процесс деформирования выпуклой детали из заготовки, имеющей первоначально цилиндрическую (или коническую) форму, секторами разжимного пуансона можно схематично представить тремя стадиями: начальной а, промежуточной б и конечной в (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Схема деформирования выпуклой детали

Во всех трех стадиях деформирования нагрузка плавно изменяется по образующей от сосредоточенной силы а до распределенной б и в, причем эпюра сил не изменяет своего знака, а элементы серединной поверхности подвергаются только деформации удлинения.

Аналогичными эпюрами плавно изменяющихся нагрузок по образующей могут быть изображены процессы деформирования вогнутой, цилиндрической и других форм деталей.

Деформирование заготовок разжимными пуансонами при достаточно большом количестве секторов разжимного пуансона соответствует деформированию от внутреннего давления, равномерно распределенного по круговым сечениям (рисунок 1.3).

q - внутреннее давление; R - радиус образующей; r₀- начальный радиус заготовки; r_х- текущий радиус поперечного кругового сечения; t_х- толщина деформированной заготовки; - напряжения.

Рис. 1.3 Напряженно-деформированное состояние симметричной выпуклой детали под действием внутреннего давления

При деформировании цилиндрической заготовки в выпуклую форму в заготовке действуют напряжения одного знака. Наибольшей деформации подвергается середина заготовки.

При деформировании в вогнутые формы возникают напряжения разного знака; наиболее деформированными являются края заготовки.

При деформировании же цилиндрической заготовки в цилиндрическую форму возникает только одно напряжение (в радиальном направлении), а

Во всех случаях при формообразовании и калибровке разжимными пуансонами деформация заготовки происходит по трем направлениям - главным осям деформации (рисунок 1.4).

Рис. 1.4 Схема действия деформаций

В направлении оси Х действует деформация , которая характеризует основное формообразование. Степенью относительной деформации называется отношение разности между окончательным радиусом и первоначальным радиусом к первоначальному радиусу заготовки

В направлении оси У действует деформация , характеризующая сокращение размеров заготовки Н₀ по образующей L

В направлении оси Z действует деформация , характеризующая изменение толщины материала, которая определяется по формуле

Изготовление сварных деталей замкнутых контуров методом растяжения разжимными пуансонами может осуществляться путем формообразования и путем калибровки.

Процесс получения различных форм деталей из заготовок, имеющих первоначальную форму цилиндра или конуса, называется формообразованием.

Процесс придания детали точных окончательных размеров из заготовок, форма которых соответствует форме деталей, называется калибровкой.

Процесс формообразования и калибровки деталей методом растяжения разжимными пуансонами предназначен для изготовления сварных деталей замкнутых контуров из листового металла различных форм и размеров.

Технологический процесс формообразования и калибровки деталей методом растяжения может быть применен:

а) при изготовлении деталей замкнутых контуров различных форм как калибровочная операция и как операция правки после сварки (рисунок 1.5);

Рис. 1.5 Типовые формы деталей для калибровки

б) при изготовлении деталей замкнутых контуров различных форм (выпуклой, вогнутой или имеющих сочетания элементов этих форм) как формовочная операция, обеспечивающая получение детали за одну или несколько операций формообразования, вместо применяемых для этих целей давильных, прокатных, ручных и других работ (рис. 1.6 и рис. 1.7);

Рис. 1.6 Типовые формы деталей, изготавливаемые формообразованием разжимными пуансонами

в) при изготовлении деталей сложной формы, деталей типа профилей и других как предварительная операция, механизирующая трудоемкие работы, обычно полностью выполняемые путем давильных, прокатных и ручных работ (рис. 1.7);

Рис. 1.7 Типовые детали сложной формы, изготавливаемые формообразованием разжимными пуансонами

г) в отдельных случаях данный процесс может быть применен для изготовления деталей, имеющих резкие переходы и мелкие рифты в сочетании со второй формующей частью - упрощенной матрицей в виде кольца.

Данный процесс допускает изготовление деталей из материалов различных толщин и марок, позволяющих производить пластическое деформирование в холодном состоянии.

Этот процесс позволяет изготовлять детали из заготовок, сваренных различными видами сварки, со сварными швами, выполненными встык и внахлестку.

Процесс позволяет изготавливать детали из заготовок с несколькими сварными швами.