В результате указанного отклонения от геометрически пра­вильной формы на крупногабаритных обшивках (длиной 2 м и более) создается седловидность (плавный провал) до 6—7 мм. Седловидность на тонких (до 2—2,5 мм) обшивках может быть исправлена при сборке. При больших толщинах исправление за­труднено и для предотвращения образования седловидности опе­рацию гибки ведут методом «процентных линий».

Сущность этого метода заключается в том, что прокатка ве­дется по отдельным участкам заготовки, соответствующим 5— 10% общей длины изгибаемой дуги, причем на каждом участке заготовка устанавливается по линии, совпадающей с положени­ем образующей конуса. Практически это сводится к следующе­му: на внутреннюю сторону торцов заготовки наносят (по шаб­лону ШЗ) риски процентных линий. Около рисок проставляют их цифровые обозначения и размеры радиусов кривизны. При длине обшивки 2000—3000 мм прокатка выполняется с переста­новкой через каждые 10%, а при длине свыше 3000 мм — через каждые 5%.

Конические обшивки можно также получать гибкой на станках ЛГС, ГЛС и листогибочных прессах, используя для этого уни­версальные штампы. Дуралюминовая заготовка берется закален­ной. Ползун пресса устанавливают с перекосом, соответствую­щим конусности обшивки, для чего муфта, связывающая регу­лировочные винты шатунов, расцепляется и одна из сторон пол­зуна, поднимается выше другой на величину, соответствующую конусности. Заготовка с каждым ходом пресса продвигается на величину, зависящую от кривизны и толщины заготовки. Пружинение материала компенсируется увеличением глубины захода пуансона в матрицу. В процессе гибки кривизна периодически проверяется по шаблону ШКС. Обшивки из титановых сплавов гнутся при комнатной температуре, как и обшивки из алюминие­вых сплавов.

10.3. Изготовление монолитных обшивок Операция типового технологического процесса

В конструкциях современных самолетов все больше приме- няются монолитные обшивки (панели) крыла и фюзеляжа. Мо- нолитными обшивками (или монолитными панелями) рис. 10.7 называются обшивки, у которых ребра жесткости, выполняющие функции стрингеров, изготовлены из одного куска металла с соб- ственно листом-обшивкой. Плоские заготовки таких панелей по- лучаются горячим прессованием на мощных гидравлических прессах или горячей прокаткой. Полученный таким образом на специализированных заводах, поставляющих поковки и штам- повки, полуфабрикат окончательно формуется и обрабатывается

284-

по толщине в заготовительных цехах самолетостроительных за­водов.

Конструктивно монолитные панели имеют ряд существенных преимуществ по сравнению со сборными. Однако они менее тех-

Рис. 10.7. Типовые конструкции монолитных ошибок

нологичны и трудоемкость их изготовления, в особенности тру­доемкость процесса гибки на имеющемся оборудовании, создан­ном для гибки деталей из гладкого листа, значительно выше.

В механических и заготовительных цехах самолетостроитель­ных заводов монолитные панели проходят следующие операции:

285-

1) механической обработки по толщине листа и ребер; 2) гиб- ки-формовки; 3) обрезки по контуру; 4) вырезки лючков и дру- гих отверстий.

Механическая обработка панелей включает обработку ребер жесткости, контура панели, площадок под профили разъема,.

фрезерование замка и ряд

других операций. Эти опера- ции выполняются в механи- ческих цехах на модернизи- рованных станках КСФ-20„ КФП-1, ФЭП-1 и др.

Операция гибки-формов- ки по обводам может быть выполнена несколькими спо- собами: а) прокаткой на ме- ханических трех и четырех: валках типа КГЛ, ЛГС и ГЛС; б) последовательной многоударной гибкой на ли- стозагибочных прессах и прессах ЛГС; в) гибкой на листозагибочных прессах или прессах ЛГС за один ход в рессорных штампах; г) дробеударной формовкой.

Гибка на валковых стан- ках. Между ребрами пане- ли 1 (рис. 10.8) вставляются буковые прокладки 2. Свер- ху или с обеих сторон на- кладываются технологичес- кие листы 3, предохраняю- щие панель от механических повреждений и объединяю- щие панель и прокладки в один пакет, который прока- тывается в валках станка.

После гибки панель доводится до окончательных размеров прав- кой на гидравлическом консольном прессе с проверкой шабло- нами ШКС по контрольным сечениям (обычно по осям нервюр).

Схема последовательной многоударной гибки на прессах ЛГС и листозагибочных прессах дана на рис. 10.8, б. Более плав- ные очертания контура и большую производительность дает гиб- ка в рессорных шаблонах.

Схема гибки в рессорном штампе дана на рис. 10.9. На кор- пусе 1 верхней части штампа укреплен пуансон (рессора) 2, опирающийся своими концами на ролики 3. Пуансон набран из пластин термически обработанной стали 60С2. На корпусе 8

Рис. 10. 8. Схема гибки монолитных па­нелей:

а—прокаткой в валках; б—гибка в универ­сальном штампе передвижной заготовки; 1—панель; 2—прокладка; 3—лист; пуансон; 5—матрица

286-

нижней части штампа находятся три опоры: одна постоянная 10 и две регулируемые 9. На опорах смонтирована гибкая кассета 4 и матрица-рессора 5 (предварительно согнутая по кривой). При ходе ползуна пресса вниз весь пакет, состоящий из пуан- сона 2, кассеты 4, матрицы 5 и зажатой между кассетой и пуан- соном заготовки 6, изгибается под действием усилия, развивае- мого прессом, как балка, свободно лежащая на двух опорах, функции которых выполняют ролик 3. Радиус кривизны регули- руют закрытой высотой штампа (вращением винта 7) и уста- новкой опор 9, настраиваемых как по высоте, так и по углу на- клона.

Операция формовки осуществляется с последовательным пе- ремещением заготовки в штампе. Необходимое число ударов определяется соотношением длин штампа и заготовки. На рис. 10.10 дана схема формующего механизма специализированного пресса для гибки панелей в зонах установки нервюр с радиу- сом от 500 мм и до бесконечности и формования по этим же ра- диусам окантовок лючков. Пуансон и матрица формующего ме- ханизма представляют собой набор из девяти ползунов•(пуан- сон — из девяти ползунов 12, матрица — из девяти ползунов 9).

Как ползуны пуансона, так и ползуны матрицы располага- ются по требуемой кривизне детали. Для сглаживания ступенча- тости пуансона и матрицы на их рабочих поверхностях укрепле- ны пакеты листовых рессор 7 и 8. Это предохраняет изгибаемую панель от появления вмятин вследствие контактных напряжений на участках ее соприкосновения с ползунами. Рессорный пакет 5 пуансона скреплен скобами 6. Рессорный пакет 7 матрицы кре- пится на среднем ползуне матрицы. Ползуны пуансона расста- навливаются по требуемой кривой поворотом кулачкового вала 1. Координаты кривой, по которой изгибается панель относи- тельно оси кулачкового вала 1, складывается из радиуса соот- ветствующего кулачка 2, длины толкателя 3, длины ползуна 12 и толщины рессорного пакета 8. Толкатели 3 и ползуны 12 пу- ансона могут свободно перемещаться в вертикальном направле- нии. Их движение вверх ограничивается кулачками 2, к которым они прижимаются пружицами 4, опирающимися снизу на тра- версу 13. Нижние концы ползуна 12 (кроме двух крайних) на- правляются ползушками 10, скользящими в пазах торцовых плит 11. В процессе гибки ползуны 12, расставленные поворотом кулачкового вала, неподвижны. Формуемая панель огибается по ним подъемом ползунов 9 матрицы, каждый из которых подни- мается индивидуальным гидроцилиндром, развивающим усилие в 10 тс.

По окончании гибки ползуны 9 опускаются в исходное поло- жение пружинами. Цилиндры включаются в работу последова- тельно, начиная от центра к краям. В процессе гибки отклоне- ния в направлении изгибающей силы недопустимы, так как соз-

288-

дающийся при этом переменный изгибающий момент обуслов­ливает переменную кривизну панели. Указанные отклонения уст­раняются, если выдержан постоянный зазор между пуансоном и матрицей. В рассматриваемой конструкции такое постоянства

Рис. 10. 10. Схема специализированного пресса для гибки мо­нолитных панелей:

1—кулачковый вал; 2—кулачок; 3—толкатель; 4—пружина; 5—звено; 6—скоба; 7—нижняя рессора; 8—верхняя рессора; 9—ползун матрицы; 10—ползушка; //—торцовая плита; 12—ползун пуансона; 13—траверса

достигается боковым смещением четырех средних ползунов 12, скольжением по наклонным пазам и поворотом крайних с по­мощью звеньев 5.

Настройка пресса на заданный радиус кривизны достигает­ся поворотом кулачкового вала 1 с помощью ручного штурвала.

10 72 289

Профили кулачков 2 построены так, что при установке на лю­бую новую кривизну изгиба эта кривизна одинакова по всей длине образующей изгибаемого сечения. Изгибаемая панель за­водится в формующее устройство и перемещается в процессе изгиба с помощью роликового транспортирующего устройства, имеющего механизм подъема заготовки, до соприкосновения с пуансоном.

Дробеударное формование. Дробеударное формование моно­литных панелей не только менее трудоемко, по сравнению с рас­смотренными ранее способами, но и повышает конструктивные качества панелей, увеличивая их усталостную прочность. Уста­лостная прочность при дробеударной обработке увеличивается вследствие напряжений сжатия на поверхностных слоях метал­ла. Эти напряжения препятствуют образованию и распростране­нию усталостных трещин.

Дробеударное формование целесообразно применять при гибке ребристых панелей одинарной и двойной кривизны с пе­ременной толщиной полотна, у которых ребра жесткости парал­лельны или сходятся под небольшим углом, а направление про­центной линии параллельно этим ребрам или располагается под углом не более 5°. Операцию эту применяют также в качестве доводочной при изгибе вафельных панелей и обшивок из листов переменной толщины. При толщине полотна более 20 мм и ме­нее 1,5 мм операция дробеударной обработки технически ослож­няется. При больших толщинах наклеп должен быть настолько интенсивным, что возможно появление подповерхностных тре­щин. При толщине менее 1,5 мм режимы процесса должны вы­держиваться с большой точностью, что вызывает большие за­труднения. На заготовках со слабыми, срезанными или резко поставленными ребрами жесткости, а также на участках, имею­щих значительные поперечные жесткости (например, окантовки иллюминаторов на фюзеляжных панелях пассажирских и транс­портных самолетов), дробеударная обработка дает двойную кривизну, выходящую за пределы допусков. В этом случае дро­беударное формование целесообразно применять только как до­водочную операцию.

Процесс формования протекает следующим образом. При ударах выбрасываемых импеллером 1 дробинок 2 по поверхно­сти заготовки 3 (рис. 10.11) часть выделяющейся энергии удара затрачивается на пластическое деформирование поверхности листа. Поверхностный слой, глубиной у (глубина наклепа, рис. 10.12, а), получает неравномерную остаточно-упругую деформа­цию оъст, что приводит к возникновению в сечении остаточных напряжений, неуравновешенных по моменту. Момент этих оста­точных напряжений уравновешивается моментом изгибных на­пряжений, возникающих благодаря изгибу сечения (см. рис. 10.12, б). Заготовка 3 (см. рис. 10.11) изгибается выпуклостью навстречу струе дроби до тех пор, пока напряжения не уравно­-

290-

весятся. Радиус образовавшейся в результате дробеструйной об- работки кривизны панели пропорционален ее жесткости и об- ратно пропорционален величине остаточных напряжений в на-

клепанном слое, глубине наклепа и толщине заготовки.

На рис. 10.12, в дана совме- щенная эпюра остаточных напря- жений от дробеударной обра- ботки, напряжений от изгиба за- готовки и равновесная эпюра. Растягивающие напряжения во внутренних слоях листа примерно вдвое меньше напряжений сжа- тия в наклепанном слое. Изме- няя режимы бомбардировки по- верхности дробью, можно изме- нять глубину наклепанного слоя и остаточные напряжения в нем. Этим изменением и регулируется

кривизна формуемой детали. В начале процесса внутренние на- пряжения растут пропорционально времени обработки, но затем наступает насыщение и дальнейшая обработка может вызвать микротрещины.

Режимы бомбардировки можно изменять за счет изменения диаметра дроби, скорости удара, угла атаки, плотности потока

Рис. ,10. 11. Схема процесса дробе-

ударного формования: /—импеллер; 2—дробь; 3—заготовка

6)

Рис. 10. 12. Деформации и напряжения при обработке дробью*:

а—деформация поверхности детали при ударе дробинки; б—эпюра оста¹- точных напряжений в сечении панели до изгиба; в—эпюра напряжений в сечении панели после изгиба

и времени его действия. Для удобства управления процессом обычно изменяют только скорость дроби и время обработки. При автоматическом программном управлении процессом с записью программы на 8-дорожечной перфоленте автоматически изменя­ется также размер дроби (имеется несколько бункеров с дробью

ю*

291

различных диаметров), угол установки дробеметного сопла и скорость его перемещения над обрабатываемой прверхно- стью.

Процесс дробеударной формовки включает операции: 1) под­гибку жестких участков панели (формовка которых дробью не­рациональна) на гибочных прессах; 2) собственно формовку не­жестких участков; 3) шлифования поверхности панели; 4) ано­дирования. Заготовка поступает на дробеударную обработку окончательно термически обработанная и с максимально воз­можной механической обработкой.

Первая операция — подгибка на прессах — необходима в тех случаях, когда на панели есть участки, толщина которых значи­тельно превосходит среднюю толщину всей панели (места сты­ковки с лонжеронами, окантовки лючков). Собственно процесс формования производится методом повторных проб: за первый проход дается обработка меньше расчетной. Полученная кри­визна контролируется по шаблонам контура сечения (ШКС). Участки, уже получившие нужную кривизну, покрываются для защиты от дальнейшей обработки резиной. Операция дробе­струйной обработки повторяется и т. д.

Во время первых проходов давление в рабочем бункере (при диаметре дроби 0,4—0,7 мм) составляет 0,5—1 кгс/см² (в зави­симости от марки материала и толщины полотна). К концу про­цесса это давление постепенно увеличивают до получения тре­буемой кривизны обвода.

Ойерация шлифования вводится в том случае, если чистота дробеструйной обработки (не выше 5 класса) требованиям про­изводства не удовлетворяет. Поскольку удаление наклепанного слоя ведет к распрямлению детали, шлифованием можно сни­мать только гребешки лунок, не задевая их оснований.

Заключительная операция — анодирование — является анти- корозионной и осуществляется по обычной технологии.

В зависимости от способа сообщения скорости дроби разли­чают установки дробеструйные, на которых дробь ' разгоняется струей сжатого воздуха, и дробеметные, на которых дробь раз­гоняется вращающейся крыльчаткой (импеллером). Установка компонуется из 5 устройств: 1) формующего аппарата (на дробеметной — с импеллером, на дробеструйной — с соплом); 2) ме­ханизма перемещения обрабатываемой детали относительно формующего аппарата; 3) устройства регенерации и очистки дроби от пыли и осколков; 4) механизма управления; 5) венти­ляционного устройства.

Дробеструйная установка имеет следующее устройство: на общей платформе устанавливается ряд сопловых головок, каж­дая из которых имеет собственную регулировку давления воз­духа, расхода дроби и угла наклона сопла. Расстояние между головками также регулируется при настройке. Расход дроби и расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности, опреде­-

292-

ленные опытным путем, при работе установки остаются постоян­ными. Давление воздуха, подаваемое на каждую из головок, регулируется в зависимости от толщины полотна панели и тре­буемой кривизны детали. Изменение кривизны панели по ее дли­не достигается изменением скорости ее перемещения, для чего механизм перемещения заготовки имеет бесступенчатое регу­лирование скорости. Для процесса применяется стальная дробь диаметром 0,3—4,0 мм с твердостью HRC 45—55. Она отжига­ется, рафинируется, обкатывается и отбирается по диаметру для повышения стойкости и сохранения постоянных параметров про­цесса формовки.

Дробеметные установки работают следующим образом: крыльчатка (импеллер) диаметром 500 мм с шириной лопаток 65 мм, вращающаяся со скоростью 2200 об/мин, выбрасывает дробь со скоростью на выходе из импеллера 50—60 м/с. Поток дроби имеет в плоскости ширины заготовки веерообразную фор­му (см. рис. 10.11). Управление кривизной панели осуществля­ется изменением угла атаки дроби. Регулятор расхода дроби имеет 18 рабочих позиций. Кривизна изгибаемой панели по длине, как и на дробеструйной установке, регулируется скоро­стью перемещения панели относительно сопла.

Дробеструйные установки универсальнее дробеметных, так как на них, обрабатывая панель дифференцированно в направ­лении ее ширины, можно получать любую кривизну при любом распределении толщины полотна. Их недостатки: нестабильность по режиму, сложность в управлении и наладке и меньшая эко­номичность. На дробеметных установках заданная кривизна получается только при определенном распределении толщины полотна по панели.

Обработка дробью в несколько раз увеличивает усталостную прочность металлов, поэтому в ряде конструкций самолетов предусматривается двусторонняя обработка дробью как сталь­ных, так и дуралюминовых обшивок. Точность и стабильность процесса при этом обеспечивается только при программном автоматическом управлении. Регулирование процесса при авто­матическом управлении достигается также изменением диамет­ра дроби. Установка имеет три бункера, загружаемых дробью различных диаметров (от 0,43 до 0,71 мм). Переключение бун­керов в процессе обработки выполняется автоматически в со­ответствии с программой.

При изготовлении обшивок самолета Ил-62 дробеструйной обработкой на установке БДУ-32 формуется 118 наименований прессованных панелей крыла и центроплана. Панели цилиндри­ческой части фюзеляжа (25 наименований) обрабатываются комбинированным способом: сначала основное формообразова­ние кривизны получается пропиткой на КГЛ-3, а затем кривизна доводится на дробеструйной установке БДУ-Э2.

293-

На самолетостроительных заводах дробеударная обработка осуществляется с помощью модернизированной передвижной дробеструйной установки БДУ-Э2М конструкции ВПТИ тяжело­го машиностроения и специализированной дробеструйной уста­новки УФПД-1, имеющей 12 дробеструйных агрегатов. Установ­ки имеют следующие характеристики: Параметры	БДУ-Э2М	УФПД-1
Наибольшая эффективная толщина полотна па­	10	15
нели, мм
Наибольший диаметр дроби, мм	1,2	4
Наибольшая скорость дроби, м/с	30	40
Эффективная осредненная производитель­	300	4000
ность, см2/мин
Расход воздуха, м3/ч	400	1200

Чистовая обработка по контуру, вырезка лючков и окон.

Взаимная пригонка отдельных монолитных панелей: стыковка по ширине, припиловка площадок под профили разъема и самих профилей разъема, подгонка фитингов и накладок осуществля- ется на контрольно-пригоночных стендах. Чистовая обработка обшивок одинарной кривизны, согнутых из листа, выполняется на фрезерно-обрезных листовых станках типа ФОЛ-2 или ра- диально-фрезерных станках типа ОС-86 по разметке или по на- кладным шаблонам. Таким же образом вырезаются окна в- лючки.

Продольные и поперечные кромки со стрелой прогиба до* 300 мм фрезеруются с помощью горизонтально-фрезерной го- ловки. Если стрела прогиба обшивки не превышает 200 мм, а припуск не более 5 мм, то резание осуществляется сборными торцовыми фрезами диаметром 150—200 мм, оснащенными твердосплавными пластинами. Если припуск составляет 5—25 мм,, а стрела прогиба доходит до 300 мм, то рекомендуется приме- нять трехсторонние дисковые фрезы диаметром 300 мм.

Прорезку окон и фрезерование поперечных кромок в заго- товках со стрелой прогиба свыше 300 мм и при припусках боль- ше 25 мм выполняют с помощью вертикально-фрезерной голов- ки, причем режущим инструментом является пальцевая фреза диаметром 20 мм, изготавливаемая из быстрорежущей стали Р18. При вырезании окон и снятии больших припусков листы- заготовки кладут не непосредственно на стол, а на деревянные подкладки.

Высокую производительность, точность и чистоту торцовки обшивок можно получить при обрезке по схеме, представленной

294-

на рис. 10.13. Обшивка 1 помещается на болванку 2, изготовлен­ную по гипсомодели детали из стеклотекстолита, и фиксируется на ней с помощью вакуума, подаваемого в канавки, находящие­ся на ее поверхности. Герметичность присоса достигается с по­мощью резиновых прокладок. Болванка устанавливается на стол 3 вертикально-фрезерного станка типа ДФ-98 чисто обра­ботанной плоскостью, точно закоординированной относительно обводов детали. При перемещении периметра болванки по дис-

Рис. .10.13. Схема обрезки обшивки с фиксацией вакуумными, присосами:

/—обшивка; 2—болванка; 3—стол станка; 4—фреза

ковой фрезе 4 припуск срезается настолько чисто и точно, что дополнительных доводочных операций не требуется.

При вырубке окон и лючков с помощью штампов обеспечи­вается высокая производительность и точность. Однако из-за больших габаритов и пространственной формы обшивок приме­нение инструментальных штампов обычного типа и кривошип­ных прессов невозможно. Удовлетворительные результаты дает вырубка на листогибочных прессах в блочных штампах с меха­ническим или электромагнитным креплением сменных пуансонов и матрицы.

На рис. 10.14, а показаны сменные пуансон 1 и матрица 2 блочного штампа с электромагнитным креплением, а на рис.

14. б — обшивка с отверстиями, полученными вырубкой. Контроль. Обшивки в процессе гибки и после окончания

операции проверяют по шаблонам контура сечения (ШКС) (рис.

14. а) как по концевым, так и по промежуточным сечениям через 1—1,5 м длины обшивки. Прямолинейность образующих (отсутствие седловидности) проверяют по струне, натянутой по

'295

Рис. 10. 14. Пример вырубки отверстий в обшивке:

а—рабочие части штампа; б—обшивка с вырубленными отверстиями; 1—пу- ансон; 2—матрица

Рис. 10. 15. Контроль обшивок одинарной кривизны:

а—шаблон ШКС; б—специальный стенд; 1—рубильник; 2—противовес; 3—шланг

'296