Способ изготовления складчатой конструкции криволинейной формы
Владельцы патента RU 2259253:
Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии" (RU)
"АЭРБАС" (FR)
Изобретение относится к машиностроению, в частности к оборудованию для гофрирования листового материала. Способ включает гибку листовой заготовки до образования объемной рельефной конструкции. Заготовку изгибают и складывают до полного смыкания граней блока складчатой конструкции. Затем приложением сдвигающих усилий в плоскостях граней заготовке придают форму арки с радиусом кривизны в поперечном сечении, определяемым заданными конструктивными параметрами складчатой конструкции криволинейной формы. Зафиксированный в таком положении блок подвергают термической обработке по определенному режиму для снятия внутренних напряжений в материале складчатой конструкции. После этого блок растягивают до получения заданных конструктивных параметров. Повышается качество изделий и расширяются технологические возможности. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Изобретение относится к технологии гофрирования листового материала и может быть использовано для изготовления преимущественно легких гофрированных заполнителей складчатой конструкции криволинейной формы для многослойных панелей, используемых в конструкциях летательных аппаратов.
Предшествующий уровень техники
Известен способ изготовления криволинейной складчатой конструкции в условиях геометрического сопряжения детали и трансформируемых матриц, с помощью которых осуществляется ее формообразование, включающий на первом этапе укладку листовой заготовки на нижнюю формообразующую трансформируемую матрицу, поверх которой устанавливается аналогичная по конструкции верхняя трансформируемая матрица, эквидистантная нижней, состоящая, как и нижняя, из плоских формующих элементов в виде параллелограммов, соединенных друг с другом шарнирами по всем их сторонам. Верхняя и нижняя матрицы имеют разные размеры и в момент установки внешний радиус верхней трансформируемой матрицы и внутренний радиус нижней матрицы не равны друг другу.
На втором этапе в процессе трансформирования матриц, например, с помощью вакуумного мешка верхняя и нижняя трансформируемые матрицы, внедряясь в заготовку, изменяют свою кривизну, одновременно придавая ей рельефную форму с заданными конструктивными параметрами гофров (Халиулин В.И. Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. Казань: Изд-во Казанского, гос. тех. ун-та, 1999. - 168 с. - ISBN 5-7579-0295-7, с.128-133).
Недостатком известного способа гофрирования листовой заготовки с получением криволинейной формы детали является то, что для обеспечения заданной кривизны складчатой структуры с помощью математических расчетов предварительно определяют высоту установки верхних и нижних трансформируемых пуансонов друг относительно друга, а также радиус кривизны, который необходимо придать заготовке перед началом формообразования, и размеры граней формующих элементов трансформируемых матриц. При этом геометрические размеры верхних и нижних пуансонов имеют разные линейные параметры, что делает их взаимную ориентацию на первом этапе формообразования очень трудоемкой и сложно осуществимой. При невыполнении условия строгого геометрического сопряжения верхней и нижней формообразующих матриц невозможно получить расчетные значения кривизны детали.
Известен способ изготовления гофрированного заполнителя криволинейной формы, включающий разметку на развертке заготовки зигзагообразных линий выступов и впадин с углами при их вершинах соответственно 2α и 2β, значения которых связаны определенными соотношениями с конструктивными параметрами зигзагообразного гофрированного заполнителя, и последующий изгиб заготовки по намеченным линиям (Авторское свидетельство СССР №1830326. Способ изготовления многослойной панели криволинейной формы с зигзагообразным гофрированным заполнителем, 30.07.1993. Данный способ принят за прототип.
Недостатком данного способа является то, что его применением возможно изготовление складчатой конструкции лишь с продольным, т.е. в направлении образующей цилиндра, направлением зигзагообразного гофра. В то же время в производстве, например, панелей фюзеляжа самолетов требуется заполнитель, имеющий поперечное направление гофра и отвечающий эксплуатационному условию удаления конденсата из внутренних полостей панелей.
Сущность изобретения
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый способ изготовления складчатой конструкции криволинейной формы, является придание кривизны плоскому блоку складчатой конструкции за счет создания сдвиговых деформаций в плоскостях граней путем приложения к ним усилий в ее сжатом до полного смыкания граней состоянии с образованием кривизны, обеспечивающей при последующем растяжении конструкции получение заданных конструктивных параметров изделия.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение качества изготовления складчатой конструкции криволинейной формы за счет повышения точности формообразования, расширение технологических возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления криволинейной складчатой конструкции, включающем гибку листовой заготовки до образования объемной рельефной конструкции, при этом заготовку изгибают и складывают до полного смыкания граней блока складчатой конструкции, которому затем приложением сдвигающих усилий в плоскостях граней придают форму арки с радиусом кривизны в поперечном сечении, определяемым заданными конструктивными параметрами складчатой конструкции криволинейной формы, зафиксированный в таком положении блок подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений в материале складчатой конструкции, после чего блок растягивают до получения заданных конструктивных параметров. При этом термообработку складчатой конструкции проводят в режиме: температура нагрева 180-210°С, время выдержки 20-30 минут.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан общий вид складчатой конструкции криволинейной формы; на фиг.2 - увеличенный вид А на фиг.1 (конструктивные параметры гофра); на фиг.3 - развертка складчатой конструкции на листовой заготовке; на фиг.4 - плоский блок складчатой конструкции, сжатый до смыкания граней; на фиг.5 - придание сжатому блоку формы арки в поперечном сечении.
На фиг.1-4 цифрами обозначены следующие позиции: 1 - зигзагообразные линии выступов, 2 - зигзагообразные линии впадин, 3 - пилообразные линии.
Лучший вариант осуществления изобретения
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
Плоскую листовую заготовку (фиг.3) по линиям сгиба 1, 2 и 3, геометрические параметры которых на развертке складчатой конструкции: 2Sp - шаг зигзагообразных линий выступов и впадин гофров, Lp - расстояние между зигзагообразными линиями, Vp - амплитуда зигзагообразных линий, связаны с конструктивными параметрами гофров (фиг.2) готовой складчатой конструкции криволинейной формы (фиг.1): H - высота зигзагообразного гофра, V - амплитуда зигзагообразных линий, 2S - шаг зигзагообразных линий, 2L - шаг пилообразных линий следующими соотношениями:
изгибают и складывают до полного смыкания граней полученного плоского блока складчатой конструкции (фиг.4). Далее приложением сдвиговых усилий Pc в плоскостях граней (фиг.5) полученному сжатому блоку придают форму арки с получением в его поперечном сечении кривизны радиуса
,
где Rк - радиус кривизны складчатой конструкции;
t - толщина материала заготовки;
2S, 2L, H - конструктивные параметры гофров складчатой конструкции (см. выше).
Зафиксированный в таком положении блок подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений в материале конструкции (например, для материала типа «НОМЕКС» температура нагрева составляет 180-210°С, время выдержки 20-30 минут). Далее блок растягивают до получения заданных конструктивных параметров складчатой конструкции криволинейной формы.
Промышленная применимость
Предложенный способ получения заполнителя складчатой структуры криволинейной формы может быть использован в промышленном производстве панелей фюзеляжа пассажирских аэробусов. Созданная на основе данного способа технология позволит значительно снизить стоимость промышленного производства многослойных панелей фюзеляжа пассажирских самолетов.
1. Способ изготовления складчатой конструкции криволинейной формы, преимущественно заполнителя многослойной панели, включающий гибку листовой заготовки до образования объемной рельефной конструкции, отличающийся тем, что заготовку изгибают и складывают до полного смыкания граней блока складчатой конструкции, которому затем приложением сдвигающих усилий в плоскостях граней придают форму арки с радиусом кривизны в поперечном сечении, определяемым заданными конструктивными параметрами складчатой конструкции криволинейной формы, зафиксированный в таком положении блок подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений в материале складчатой конструкции, после чего блок растягивают до получения заданных конструктивных параметров.
2. Способ изготовления складчатой конструкции по п.1, отличающийся тем, что термообработку складчатой конструкции проводят в режиме: температура нагрева 180-210°С, время выдержки 20-30 мин.
