научная статья по теме РОТАЦИОННОЛОКАЛЬНАЯ ГИБКА ЛИСТОВ ДИФФУЗОРОВ НАГНЕТАТЕЛЕЙ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «РОТАЦИОННОЛОКАЛЬНАЯ ГИБКА ЛИСТОВ ДИФФУЗОРОВ НАГНЕТАТЕЛЕЙ»

СУДОСТРОЕНИЕ 6'2003

РОТАЦИОННО-ЛОКАЛЬНАЯ ГИБКА ЛИСТОВ ДИФФУЗОРОВ НАГНЕТАТЕЛЕЙ

В. Ю. Шуньгин, канд. техн. наук (ФГУП «ЦНИИТС») удк 621.981.1:629.5.023.2

Одним из перспективных направлений деятельности ФГУП ЦНИИТС является разработка прогрессивных ресурсосберегающих технологий ротационно-локальной гибки и создание нового поколения гибочно-пра-вильного оборудования. Локальный принцип приложения нагрузки позволяет в несколько раз снизить массу, мощность и стоимость гибочного оборудования, а также установленную мощность и энергопотребление, при этом масса гибочной оснастки снижается в десятки раз. Процессы ротационно-локальной гибки в настоящее время реализованы при гиб-ке на многофункциональных гибочно-пра-вильных станках (МГПС).

Преимущества применения ротационно-локальной гибки в условиях единичного изготовления, которым является формообразование листовых деталей обшивки корпусов судов, неоспоримы и многократно подтверждены в реальных производственных условиях. Необходимо также отметить, что детали обшивки обычно имеют малую двоякую погибь, кривизна их поверхности в одном из главных направлений превосходит кривизну во втором на порядок и более, что в значительной мере упрощает технологию гибки. Однако результаты научных исследований и опытных работ показали, что ротационно-локальная гибка может быть с успехом применена также при формообразовании листовых деталей, имеющих значительную двоякую кривизну поверхности и представляющих собой сегменты обшивки тела вращения, достаточно крупными партиями (до нескольких десятков одинаковых деталей). Гибка таких деталей была осуществлена в июле — августе 2000 г. при изготовлении секций диффузоров нагнетателей десантного корабля на воздушной подушке амфибийного типа «Зубр» на станке МГПС-25 в условиях ОАО СФ «Алмаз».

В составе корпуса корабля имеются четыре нагнетательные установки (по две с каждого борта), в состав каждой из которых входят нагнетатель, воздухозаборник и диффузор. Обшивка этих конструкций представляет собой оболочку тела вращения конусной формы с прямыми или вогнутыми образующими и разделена на детали как по ширине (меридианам), так и по высоте (параллелям). В результате каждая деталь имеет конусообразную, седлообразную, пару-совидную, в общем случае — торосферичес-кую форму.

Гибка листов обшивки металлоконструкций, имеющих прямые образующие (детали конусообразной формы), выполнялась на трехвалковых открытых вальцах, поскольку при этом обеспечиваются максимальная производительность, качество и точность формообразования. На станке МГПС-25 осуществлялась гибка только листовых деталей с двоякой кривизной поверхности. Детали изготавливались из плоских листовых заготовок толщиной 3—4 мм, материал — алюминиевый сплав АМг5 или АМг61. Общее количество деталей, изготовленных на станке МГПС-25, составило 400 шт. Из деталей были изготовлены обшивки следующих металлоконструкций:

обтекатели внутреннего контура диффузора нагнетателя (рис. 1), развертка деталей № 1, 41, 81, 121 (рис. 2);

нижние секции кормовой шахты нагнетателя;

секции воздухозаборника шахт нагнетателей;

секции обтекателя наружного контура диффузора нагнетателей.

Листовые заготовки имели припуск по всем сторонам 50 мм. Эскизы развертки, количество, толщина и материал деталей указаны в альбоме рабочих эскизов (АРЭ).

Гибка выполнялась путем прямолинейной прокатки роликом с рабочей поверхностью цилиндрической формы (цилиндрический ролик) по листовой заготовке, лежащей на вкладыше в матрицу (рис. 3). Контроль формы выполнялся с помощью шаблонов. Сборка секций осуществлялась в кондукторах (рис. 4).

Прокатка роликом при гибке торосфе-рических деталей должна осуществляться в двух направлениях, соответствующих сечениям обшивки секции диффузора — широтном и меридиональном. В результате разворачивания листов обшивки поперечные и продольные сечения на развертке принимают вид двух семейств линий. К первому относятся радиусные кривые линии — широты криволинейного конуса, которые в случае, если ширина заготовки мала или если кривизна этих линий невелика, могут быть заменены прямыми (рис. 5). Вторым семейством линий являются прямые — образующие криволинейного конуса (рис. 6).

В результате проведения опытной гибки типовых деталей были откорректированы

ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ И МАШИНОСТРОЕНИЯ судостроение 6 2003

2,42 / 1 Н\ 3,43

ЛАП 20 2 ю ю

^уу / )

4000 1,41

Рис. 1. Обшивка обтекателя внутреннего контура диффузора нагнетателей

режимы гибки, определенные ранее расчетным путем. Типовая технология гибки торосферических деталей предусматривает в общем случае три основных этапа:

1. Растяжение, целью которого является создание необходимых деформаций растяжения зон листовой заготовки. Прокатка выполняется по радиусным кривым линиям — широ-

Рис. 2. Развертка деталей № 1, 41 обшивки обтекателя

там криволинейного конуса (см. рис. 5) или по прямым, если их отклонение от кривых невелико. Усилие изменяется от прокатки к прокатке, но при выполнении прохода поддерживается постоянным. Проход выполняется от одного края заготовки до другого, расстояние от начала (конца) прокатки до края листовой заготовки должно составлять не более 10—15 мм. Прокатки выполняются последовательно таким образом, чтобы остающиеся на заготовке прямолинейные следы перекрывались, обеспечивая постоянное расстояние между ними.

Согласно ОСТ5.9897 заготовки для деталей с двоякой кривизной по контуру должны иметь припуск 50—80 мм на сторону, который удаляется во время контуровки согнутых деталей, однако поскольку при гибке на станках типа МГПС листовая заготовка претерпевает только деформации растяжения, в результате чего ее размеры увеличиваются на 10—40 мм, припуск может быть принят минимальным (50 мм).

При гибке необходимо осуществлять растяжение кромок (поперечных — узкой и широкой), поскольку в противном случае будет трудно получить требуемую кривизну, а в процессе обратного выгиба возможны «схлопывания» образовавшихся бухтин. Однако чрезмерное растяжение кромки приведет к гофрооб-разованию по кромке или ее искривлению, что трудно исправимо. Для исключения этого эффекта прокатку с большим усилием целесообразно осуществлять на небольшом (до 10— 15 мм) расстоянии от кромки листа, а окончательное растяжение кромки — с малым усилием.

После выполнения всех проходов целесообразно выполнить промежуточный контроль формы листовой заготовки, а именно: проконтролировать плавность образующей; при наличии местного перегиба в обратную сторону вблизи кромки ее необходимо дополнительно растянуть.

Результатом формообразования листовой детали на данном этапе является получение необходимой двоякой кривизны, т.е. произведения продольной и поперечной кривизны. После выполнения этапа «растяжение», в общем случае, кривизна в продольном и поперечном направлении не будет соответствовать заданной, однако произведение продольной и поперечной кривизны

должно соответствовать заданному. Степень растяжения можно оценить, измерив полученные стрелки прогиба по длине и ширине детали в средних сечениях, затем, сравнив их с произведением соответствующих требуемых (определяются по шаблонам) стрелок прогиба можно сделать вывод о правильности выполнения операции гибки на этом этапе деформирования. В случае, если фактическое произведение меньше требуемого, то необходимы дополнительные проходы по кромкам (широкой и узкой) заготовки, а если больше — то в средней ее части.

При нескольких проходах по одному сечению целесообразно прокатку осуществлять между ранее выполненными проходами для обеспечения плавности формообразуемой поверхности. Направление прокатки (слева направо или справа налево) большого значения не имеет, но при выполнении нескольких проходов по одному сечению сначала выполняется прокатка всей листовой заготовки по одному разу по каждому сечению, затем последовательно в сечениях, по которым требуется два и более проходов, затем три и более и т. д. до выполнения необходимого растяжения.

Наиболее важно получение требуемого растяжения кромок, где усилие прокатки больше, поэтому после прокатки от одной (например, узкой) кромки до средней части листовой заготовки необходимо ее перевернуть и продолжить прокатку от противоположной (например, широкой) кромки к средней части листовой заготовки.

2. Обратный выгиб. После получения заданного растяжения кривизна поверхности заготовки по направлению прокатки намного превосходит кривизну в перпендикулярном

Рис. 3. Гибка листовых деталей обшивки диффузора на станке МГПС-25 Рис. 4. Сборка секции диффузора к кондукторе

ПОСТРОЕНИЕ 6'2003

ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ И МАШИНОСТРОЕНИЯ

направлении (например, если при растяжении осуществлялась поперечная прокатка, то в широтном направлении заготовка выгнута значительно больше, чем в меридиональном). Для изменения полученного соотношения продольной и поперечной кривизны (их произведение остается постоянным) требуется прокатка в перпендикулярном направлении (например, по образующим детали). Поэтому после выполнения растяжения листовая заготовка переворачивается, прокатка выполняется по прямым — образующим криволинейного конуса (см. рис. 6) с усилием, достаточно большим для качественного изменения указанного соотношения, но достаточно малым для сведения к минимуму изменения созданного ранее растяжения.

Проходы выполняются от одного края заготовки до другого, расстояние от начала (конца) прокатки до края листовой заготовки должно составлять не более 20—30 мм. Усилие в процессе прокатки поддерживается постоянным. Прокатка осуществляется последовательно от одной кромки к другой с перекрытием следов. При прокатке возможны «схлопывания» бухтин, что является результатом недостаточного растяжения кромки, поэтому в случае появления этого нежелательного эффекта необходимо за счет прокатки по кромке увеличить ее растяжение.

Результатом формообразования листовой детали на данном этапе является заготовка с плавной кривизной поверхности, равномерной как в широтном, так и в меридиональном направлении, причем кривизна в широтном направлении значительно меньше кривизны в меридиональном.

3

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком