Разборная оправка для формообразования полых изделий
Владельцы патента RU 2593447:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
Разборная оправка для формообразования полых изделий относится к области авиа- и машиностроения и может быть использована для изготовления тонкостенных полых деталей из современных технологичных материалов. Разборная оправка содержит монтажный стержень 1 и формообразующие сегменты 2. Оправка с замкнутой магнитной системой содержит введенную обмотку 3 постоянного тока из гибкого провода внутри формообразующих сегментов 2, выполненных из ферромагнитного материала и ферромагнитных зерен 4 и опирающихся на монтажный стержень 1. При этом формообразующие сегменты 2 выполнены с выступами и пазами. Технический результат, достигаемый при использовании оправки по изобретению, заключается в том, что обеспечивается упрощение сборочно-разборочных операций, увеличение производительности, повышение точности геометрических параметров рабочей поверхности при воздействии на них температурных и усадочных напряжений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к области авиа- и машиностроения и может быть использовано для изготовления тонкостенных полых деталей.
Известна оправка для намотки тел вращения из армированных полимерных материалов (а.с. №1339994, кл. 4 В29С 53/82, 33/44).
Оправка содержит центральный вал, обечайку, выполненную из отдельных секторов, соединенных между собой посредством ограничителей их радиального перемещения, и распорные элементы в виде тарельчатых пружин, размещенных на центральном валу между ограничителями их продольного перемещения. Тарельчатые пружины внешними кромками соединены с секторами обечайки и установлены вогнутой стороной к середине оправки.
Недостатком такой оправки является то, что она содержит большое количество сборочных элементов: секторов, распорных элементов, тарельчатых пружин, втулок и крепежа, что усложняет сборочно-разборочные операции, и, соответственно, снижает производительность изготовления оправки, кроме того, не обеспечивает равнораспределенного усилия затяжки крепежных элементов в силу их большого количества и поочередной сборки, и отсутствия демпфирующих элементов, что снижает качество и точность геометрических параметров рабочей поверхности оправки для получения профилированной внутренней полости. Использование тарельчатых пружин в качестве распорных элементов обусловливает изготовление оправок только цилиндрической формы.
Известна оправка для формования оболочек из композиционных материалов (патент SU 1578011 A1, МПК В29С 53/82 // B29K 105:08, B29L 23/00, опубл. 15.07.1990).
Оправка состоит из центрального вала и смонтированного на нем продольного элемента, выполненного из вымываемого материала, по длине которого установлены постоянные магниты, собранные из коаксиально намагниченных сегментов. В качестве магнитопровода применен поверхностный слой, состоящий из того же материала, что и профилированный элемент, но с добавлением дисперсного ферритного порошка.
Недостатком оправки является отсутствие замкнутого магнитного поля и достаточной жесткости получаемой оправки.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является разборная оправка (патент RU 2504701 C1, МПК В29С 53/82, опубл. 20.01.2014. Бюл. №2). Разборная оправка содержит центральный монтажный стержень, на котором установлены продольные сегменты, а на стыковочных гранях выполнены конические Г-образные пазы. Сегменты зафиксированы между собой посредством замкового устройства. Замковое устройство представляет собой тягу, имеющую возможность продольного перемещения, на которой закреплены кронштейны, поджатые с двух сторон тарельчатыми пружинами. В кронштейне закреплен фиксирующий элемент из высокопрочного материала с наружной оболочкой из более мягкого материала, предназначенный для фиксации в конических Г-образных пазах.
Недостатками оправки являются: ограничение технологической возможности, так как известная разборная оправка может быть использована преимущественно только для получения оболочек круглой формы; процесс монтажа и демонтажа относительно трудоемок.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является расширение технологических возможностей: упрощение сборочно-разборочных операций, и, соответственно, увеличение производительности, возможность изготовления оболочек сложного профиля из композитных материалов, например типа «кокон», повышение качества и точности геометрических параметров рабочей поверхности оправки.
Технический результат достигается за счет того, что в оправку для формообразования полых изделий, содержащую монтажный стержень и формообразующие сегменты, определяющие форму полого изделия, введены обмотка постоянного тока из гибкого провода, расположенная внутри формообразующих сегментов, выполненных из ферромагнитного материала, и ферромагнитные зерна, расположенные внутри обмотки вокруг монтажного стержня и образующие замкнутую магнитную систему, а каждый из формообразующих сегментов имеет выступы и пазы для точного позиционирования их между собой в процессе сборки.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1 представлен общий вид разборной оправки в разрезе;
на фиг. 2 - формообразующие сегменты с выступами и пазами;
на фиг. 3 - общий вид разборной оправки с путями прохождения магнитного потока;
на фиг. 4 - закон изменения тока обмотки при размагничивании.
Устройство состоит из монтажного стержня 1, находящегося на одной оси с обмоткой из гибкого провода 3, формообразующих сегментов 2, выполненных из ферромагнитного материала, расположенных вокруг обмотки из гибкого провода 3 и прилегающих к ней, и ферромагнитных зерен 4, заполняющих все внутреннее пространство между стержнем и обмоткой.
Собирается устройство следующим образом. Сначала наматывают обмотку 3. Затем вокруг нее собирают формообразующие сегменты 2, опирающиеся на монтажный стержень 1, при пропускании по обмотке небольшого постоянного тока. За счет образования магнитного поля вокруг обмотки с током, сегменты 2 притягиваются друг к другу, и этим обеспечивается целостность собираемой конструкции. Затем в отверстие полученной оболочки оправки насыпают ферромагнитные зерна 4. После этого по обмотке 3 пропускают номинальный постоянный ток, и вся конструкция приобретает достаточную жесткость.
Формообразующие сегменты 2 плотно прилегают друг к другу, имеют высокую чистоту поверхности и антикоррозионное покрытие. Для более точного расположения элементов относительно друг друга на них выполнены выступы и пазы (Фиг. 2).
Далее, снаружи на формообразующие сегменты 2 наносят вещество для изготовления детали 5 и производятся необходимые технологические операции.
Разборку осуществляют следующим образом. После изготовления детали 5 обмотку обесточивают, производят размагничивание магнитной системы. Вынимают монтажный стержень 1, высыпают ферромагнитные зерна 4, затем извлекают гибкую обмотку 3, после чего удаляют формообразующие сегменты 2.
Ферромагнитные зерна 4 необходимы для замыкания магнитной цепи и для увеличения магнитного потока, проходящего внутри устройства, что повышает его жесткость во время технологического процесса (Фиг. 3).
Для более качественного размагничивания формообразующих сегментов 2 и ферромагнитных зерен 4 после выключения питания обмотки целесообразно пропустить по ней переменный ток с плавно уменьшающейся амплитудой (Фиг. 4).
Таким образом, заявленная конструкция оправки по сравнению с прототипом более технологична, обеспечивает надежное и качественное изготовление полого изделия, а использование магнитного поля для объединения формообразующих сегментов в жесткую конструкцию упрощает процесс сборки-разборки, позволяет изготавливать оболочки сложной формы за счет того, что сегментов оправки может быть много, и они могут иметь различные формы.
1. Разборная оправка для формообразования полых изделий, содержащая монтажный стержень и формообразующие сегменты, определяющие форму полого изделия, отличающаяся тем, что в нее введены обмотка постоянного тока из гибкого провода, расположенная внутри формообразующих сегментов, выполненных из ферромагнитного материала, и ферромагнитные зерна, расположенные внутри обмотки вокруг монтажного стержня и образующие замкнутую магнитную систему.
2. Разборная оправка по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из формообразующих сегментов имеет выступы и пазы для точного позиционирования их между собой в процессе сборки.
