Способ формообразования сотовых панелей и устройство для его осуществления

 

Использование: обработка давлением, гибка готовых панелей. Сущность изобретения: сотовую панель устанавливают между нижним 2 и верхним 3 пуансонами. Пуансоны выполняют в виде секторов, контактирующих внутренними боковыми поверхностями. Требуемую форму панели получают деформированием панели качающимися секторами 2 и 3 по внутренней 18 и наружной 19 поверхностям последовательно от центра к краям панели и обратно. На цилиндрической поверхности сектора 2 устанавливают нагревательный элемент. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке давлением, а именно к формообразованию оболочек, и может быть использовано для гибки сотовых панелей, в т.ч. особотонкостенных. Известны способы формообразования обтяжкой обшивок и панелей, сущность которых состоит в том, что деформирование листовых заготовок осуществляют последовательным приложением растягивающих сил и изгибающих моментов. Недостаток низкая точность изготовления сотовых панелей из-за их седловидности, возникающей при деформировании в результате краевого эффекта. Известен способ формообразования сотовых панелей, при котором панель деформируют приложением к ее наружной обшивке распределенной нагрузки с одновременным растяжением, при этом в полости среднего слоя создают переменное давление. Недостаток способа в том, что он не позволяет осуществлять формообразование перфорированных панелей и не исключает разностенность в готовой панеле. Известен штамп для деформирования крупногабаритных панелей, содержащий формующий пуансон и матрицу, выполненную в виде двух параллельно установленных опор. Недостаток штампа ограниченные возможности по номенклатуре формуемых панелей. Наиболее близким к изобретению является штамп, согласно которому формообразование панелей включает нагрев и изгиб заготовки, состоящей из наружной и внутренней обшивок и среднего сотового заполнителя, при котором наружную обшивку растягивают. Осуществляют формообразование панелей с помощью штампа, установленного в печь. Штамп для изгиба панели содержит матрицу, на которую опирается заготовка в процессе деформирования, пуансон с узлом создания усилия, осуществляющий изгиб заготовки, и ложемент с зажимами для фиксирования концов наружной обшивки. Недостаток способа неравномерное растяжение наружной обшивки, которое к концу изгиба возрастает и приводит к разнотолщинности в готовой панели либо к разрыву обшивки. Кроме того, рост рабочего давления на панель в условиях ее нагрева приводит к потере устойчивости (смятию) сотового заполнителя в особотонкостенных панелях. Недостатки устройства высокая энергоемкость и ограниченные возможности по регулированию удельного давления формообразования. Цель изобретения расширение технологических возможностей за счет получения панелей с различным радиусом кривизны и повышения качества. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формообразования сотовых панелей, включающем фиксирование панели, нагрев, деформирование путем приложения усилия к внутренней поверхности панели, дополнительно прикладывают радиальные локальные усилия к внешней поверхности панели, причем радиальные локальные усилия прикладывают одновременно к внешней и внутренней поверхности панели последовательно от центра к краям и обратно, а нагрев осуществляют наружной поверхности в месте приложения усилия. В известном устройстве для формообразования сотовых панелей, содержащем корпус, верхний пуансон, соединенный с силовыми элементами и средство нагрева, оно дополнительно снабжено нижним пуансоном, пуансоны выполнены в виде двух секторов, причем они установлены с возможностью контактирования внутренними боковыми поверхностями и качательного движения, а средство нагрева выполнено в виде нагревательных элементов, которые установлены на рабочей поверхности нижнего пуансона. Согласно предлагаемому способу, радиальные локальные усилия позволяют значительно повысить удельное давление на панель за счет минимальной зоны воздействия на внешнюю поверхность панели и одновременно предотвратить потерю устойчивости (смятие) сотового заполнителя. Локальное приложение растягивающих усилий к внешней поверхности панели, возникающих при изгибе панели, и нагрев наружной поверхности панели в месте приложения усилий позволяет равномерно деформировать панель независимо от угла и радиуса изгиба. Последнее исключает потерю устойчивости (разрыв) внешней поверхности панели в процессе деформирования и разнотолщинность в готовой панели. Значения деформаций на внутренней поверхности панели, возникающих при изгибе панели, минимальны и приближаются к нулю. Приложение радиальных локальных усилий к внешней и внутренней поверхностям панели, осуществляемое последовательно от центра к краям и обратно, создают при этом изгибающий момент, формующий панель до получения заданной формы детали. Таким образом, способ позволяет осуществлять формообразование сотовых панелей при высоких удельных давлениях и в условиях устойчивого деформирования сотового заполнителя и равномерного растяжения внешней поверхности панели. Это позволяет формировать особотонкостенные панели (оболочки) высокого качества и значительно расширить технологические возможности формообразования. В устройстве для осуществления способа конструктивное выполнение формующих пуансонов в виде двух секторов, которые установлены с возможностью контактирования внутренними боковыми поверхностями и качательного движения, а средство нагрева выполнено в виде нагревательных элементов, которые установлены на рабочей поверхности нижнего пуансона. Это позволяет осуществлять нагрев панели только в месте контакта с ней секторов, т.е. локально в месте приложения усилий. На фиг. 1 изображено устройство и положение сотовой панели в начальный момент формообразования; на фиг. 2 сечение А-А; на фиг. 3, 4 устройство и положение сотовой панели в промежуточный и конечный моменты формообразования. Способ формообразования сотовых панелей реализуется следующим образом. Сотовую панель, состоящую из внешней и внутренней поверхностей (обшивок) панели и среднего сотового заполнителя, устанавливают (фиксируют) между верхним и нижним формующими пуансонами, деформируют путем приложения усилия к внутренней поверхности панели и дополнительно прикладывают радиальные локальные усилия к внешней поверхности панели, причем радиальные локальные усилия прикладывают одновременно к внешней и внутренней поверхности панели последовательно от центра к краям и обратно, а нагрев наружной поверхности осуществляют в месте приложения усилий. Устройство для формообразования сотовых панелей содержит корпус 1 в виде рамы, в которой размещены верхний и нижний пуансоны, выполненные в виде двух секторов 2, 3 каждый, образующих полуцилиндры. Каждый сектор соединен с силовыми элементами с возможностью контактирования внутренними боковыми поверхностями и качательного движения по заданной траектории, представляющие собой нажимные рычаги 4-7 регулировочных элементов 8, 9, ползушками 10, 11 входящих в направляющие плит 12, 13, соединенных со штоками силовых цилиндров 14, 15 и сочлененных с рамой 1. Нагревательный элемент, представляющий собой гибкую оболочку 16, охватывает цилиндрическую поверхность, секторов 2 и соединен с ними с двух сторон. Сотовая панель 17, ориентированная внутренней поверхностью 18 к секторам 3, а внешней 19 к секторам 2, перед формообразованием фиксируется между ними силовыми элементами 20, соединенными с траверсами 21, 22, в направляющие пазы которых входят ролики 23, 24, закрепленные на секторах 2, 3. Формообразование сотовых панелей, состоящих из внешней и внутренней поверхностей панели и сотового заполнителя 25, посредством устройства осуществляется следующим образом. Включают нагрев гибкой оболочки 16 и по достижении заданной температуры по-дают команду силовому цилиндру 15 на перемещение направляющей плиты 13. В процессе движения направляющей плиты 13, действуя через ползушки 11 нажимных рычагов 4, 7, регулировочные элементы 9, каждый из секторов 2 разворачивается, контактируя внутренними боковыми поверхностями, и начинает качательное движение по заданной траектории по внешней поверхности 19 панели 17 (обшивке), внутренняя поверхность панели 18 контактирует с секторами. При этом поверхность секторов 2 контактирует с внешней поверхностью 19 панели 17 через нагретую гибкую оболочку 16, которая предварительно изгибается одновременно с панелью 17 В процессе качения секторов 2 происходит изгиб и растяжение панели под воздействием одновременного приложения к внешней и внутренней поверхностям панели радиальных локальных усилий последовательно от центра к краям. После перемещения секторов 2 по внешней поверхности панели и предварительного изгиба панели подают команду силовому цилиндру 14 на перемещение направляющей плиты 12. В процессе движения направляющей плиты 12, действуя через ползушки 10, нажимные рычаги 5, 6 и регулировочные элементы 8, каждый из секторов 3 разворачивается и начинает качение по внутренней поверхности 18 панели 17. В процессе качения секторов 2, 3 по внешней и внутренней поверхностям панели в точках контакта происходит приложение радиальных локальных усилий и изгиб, вызывающий приложение растягивающих усилий к внешней поверхности панели. Величина изгибающего момента, создаваемого при формовании панели, определяется значением усилий, передаваемых через ролики 23, 24 траверсы 21, 22 от силовых элементов 20, и растяжения между точками контакта секторов 2, 3. После полной обкатки внешней и внутренней поверхности сотовой панели 17 секторами 2, 3 силовые цилиндры 14, 15 возвращаются в свое первоначальное положение, и цикл повторяется до получения требуемой формы сотовой панели. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять формообразование сотовых панелей с оптимальным удельным давлением в условиях равномерного растяжения при минимальных энергозатратах. Это повышает качество и расширяет технологические возможности процесса формообразования. Например, применение способа и устройства позволяет осуществлять гибку сотовой панели из ОТЧ-1 размерами 800х60х25 мм радиус R=600 мм при температуре локального нагрева 760^оС с деформацией на внешней поверхности панели 4,1% На внутренней поверхности панели деформация отсутствует. Деформация на внешней поверхности обшивки ориентированно близка к расчетной E × 100 × 100 4,3% Использование изобретений (способа и устройства) по сравнению с прототипами повышает качество получаемых сотовых панелей, расширяет номенклатуру изготавливаемых сотовых панелей, снижает их себестоимость.

Формула изобретения

1. Способ формообразования сотовых панелей, включающий фиксирование панели, нагрев, деформирование путем приложения усилия к внутренней поверхности панели, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения панелей с различным радиусом кривизны и повышения качества, дополнительно прикладывают радиальные локальные усилия к внешней поверхности панели, причем радиальные локальные усилия прикладывают одновременно к внешней и внутренней поверхности панели последовательно от центра к краям и обратно, а нагрев осуществляют наружной поверхности в месте приложения усилия. 2. Устройство для формообразования сотовых панелей, содержащее корпус, верхний пуансон, соединенный с силовыми элементами, и средство нагрева, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено нижним пуансоном, пуансоны выполнены в виде двух секторов, причем они установлены с возможностью контактирования внутренними боковыми поверхностями и качательного движения, а средство нагрева выполнено в виде нагревательных элементов, которые установлены на рабочей поверхности нижнего пуансона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4