Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов
DEMOUNTABLE MANDREL FOR MANUFACTURING LARGE-SIZED SHELLS MADE OF COMPOSITE MATERIALS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разборным оправкам для изготовления крупногабаритных оболочек из полимерных материалов с профилированной внутренней полостью.
2
Известна конструкция разборной оправки для изготовления изделий с профилированной внутренней полостью, содержащая центральный монтажный стержень, расположенные по образующей оправки продольные металлические сегменты и контактирующие с ними установочные торцевые фланцы, при этом для изготовления крупногабаритных изделий с профилированной внутренней полостью, например, резинотканевых кранцев, продольные сегменты выполнены сборными из цилиндрической и сферической частей и соединены между собой замковыми соединениями (патент РФ на изобретение №575224, МПК В29Н 7/02).
Недостатками известной оправки являются большой вес ввиду того, что оправка полностью выполнена из металла, кроме того цилиндрические и сферические сегменты соединены болтовыми соединениями, под которые выполнены приливы, что дополнительно увеличивает вес конструкции оправки. Процесс сборки-разборки оправки сложный. Сложность обусловлена тем, что рабочая поверхность оправки образована сборкой большого количества цилиндрических и сферических сегментов, соответственно, требующих большого количества крепежных элементов. Кроме того, большое количество сборных сегментов, крепежных элементов усложняет конструкцию и приводит к образованию на рабочей поверхности оправки большого количества стыковых швов, которые влияют на точность размеров и геометрию поверхности. Ближайшей по технической сущности к изобретению относится разборная оправка для изготовления высокопрочных оболочек из композиционных материалов, содержащая центральный вал и установленные вокруг него состыкованные между собой наклонно расположенными боковыми гранями, закрепленные кольцами по их концам сегментные элементы, образующие внешними профилированными поверхностями рабочую поверхность оправки, облицованную покрытием из упругоэластичного материала типа резины, кольца для закрепления сегментных элементов выполнены с наружными посадочными поверхностями с возможностью установки и фиксации на одном из них фланца малого диаметра, на другом кольце со стороны извлечения вала установлена втулка с наружной посадочной поверхностью и кольцевым выступом для базировки фланца большего диаметра с возможностью фиксации ее по торцу в заданном положении аксиально расположенными винтовыми упорами, размещенными на диске, установленном на свободном конце вала, причем кольцо для закрепления сегментных элементов, базировки и фиксации фланца малого диаметра и втулка для базировки и фиксации фланца большего диаметра снабжены выполненными на их торцах со стороны сегментных элементов профилированными кольцевыми выступами, образующими совместно с сегментными элементами и фланцами кольцевые полости для формообразования на покрытии из упругоэластичного материала соответствующих их профилю манжет с выступающими кольцевыми кромками (патент РФ на изобретение №2147003, МПК В29С 53/82).
Недостатком известной оправки является сложность конструкции, состоящей из большого количества мелких деталей, выполняющих функции крепления, фиксации и центрирования продольных сегментов, что приводит к повышению трудоемкости процесса сборки-разборки. Кроме того, выполнение сегментных элементов из металла приводит к утяжелению конструкции оправки.
Общими существенными признаками для прототипа и заявленного изобретения являются: центральный вал с установленными на нем большим и малым фланцами, на которых установлены состыкованные между собой наклонно расположенными боковыми гранями сегментные элементы, зафиксированные по концам с обеспечением центрирования и образующие внешними профилированными поверхностями рабочую поверхность оправки.
Отличительными особенностями предложенной разборной оправки являются следующие признаки:
- сегментные элементы выполнены из многослойного композиционного материала, включающего слои облегченного заполнителя (например, сотового) и металлические вкладыши;
- боковые грани сегментных элементов усилены металлическим профилем, а концы защищены торцевыми замками;
- сегментные элементы закреплены через металлические вкладыши к каркасу оправки, закрепленному между фланцами.
Задачей изобретения является упрощение конструкции с обеспечением жесткости и надежности, снижение веса оправки, повышение технологичности процесса сборки-разборки оправки.
При решении поставленной задачи достигается следующий технический результат: уменьшение веса конструкции, снижение трудоемкости за счет уменьшения количества сборочных единиц, что упрощает процесс сборки-разборки оправки для изготовления крупногабаритных оболочек с внутренней профилированной поверхностью из композиционных материалов.
Технический результат достигается тем, что в разборной оправке для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов, содержащей центральный вал с установленными на нем большим и малым фланцами, на которых установлены состыкованные между собой наклонно расположенными боковыми гранями сегментные элементы, зафиксированные по концам с обеспечением центрирования и образующие внешними профилированными поверхностями рабочую поверхность оправки, сегментные элементы выполнены из многослойного композиционного материала, включающего слои облегченного заполнителя и металлические вкладыши, закреплены через металлические вкладыши на каркасе, установленном между фланцами, боковые грани сегментных элементов усилены металлическим профилем, а на их концах закреплены торцевые замки.
Заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень, т.к. имеет отличительные от прототипа признаки, характеризуется новой совокупностью существенных признаков с их новыми взаимосвязями и конструктивными особенностями, что позволяет при использовании изобретения решить поставленные задачи и получить новые по сравнению с выявленными аналогами и прототипом вышеуказанные технические результаты.
На основании вышеизложенного следует, что заявляемое техническое решение соответствует критериям изобретения новизна и изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежами и кратким описанием. На фиг. 1 представлен общий вид разборной оправки для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов, разрез А-А фиг. 1 - место стыка сегментных элементов по наклонно расположенным боковым граням, усиленным металлическим профилем, на фиг. 2 - конструкция сегментного элемента оправки.
Разборная оправка для изготовления крупногабаритных оболочек из композиционных материалов содержит центральный вал 1, установленные на нем большой фланец 2 и малый фланец 3, каркас 4, закрепленный между фланцами 2 и 3 по посадочным поверхностям 5 и 6. На каркасе 4 закреплены механически через металлические вкладыши в виде поперечных шпангоутов 7 сегментные элементы 8. Сегментные элементы 8 выполнены из многослойного композиционного материала, включающего облегченный заполнитель 9, например сотовый, и металлические вкладыши в виде поперечных шпангоутов 7. Сегментные элементы 8 состыкованы между собой наклонно расположенными боковыми гранями 10 (разрез А-А фиг. 1), усиленными металлическим профилем 11. Концы сегментных элементов 8 защищены торцевыми замками 12. Со стороны большого фланца 2 на торцевых замках 12 установлено кольцо 13 для фиксации и центрирования сегментных элементов 8 на каркасе 4. Внешние профилированные поверхности 14 сегментных элементов 8 образуют рабочую поверхность оправки (фиг. 1, фиг. 2).
Для облегчения конструкции сегментные элементы 8 выполнены из композиционного материала, включающего слои облегченного заполнителя 9 (например, сотового).
Для обеспечения надежности и жесткости конструкции оправки сегментные элементы 8 закреплены на каркасе 4 через поперечные шпангоуты 7. Боковые грани 10 сегментных элементов 8 усилены металлическим профилем 11, а концы сегментных элементов 8 защищены торцевыми замками 12.
Для защиты от воздействия рабочей среды и от механических повреждений при эксплуатации сегментные элементы 8 усилены металлическим профилем 11, а концы сегментных элементов 8 защищены торцевыми замками 12.
Для упрощения сборки-разборки оправки сегментные элементы 8 закреплены через поперечные шпангоуты 7 к каркасу 4 оправки, сцентрированы и зафиксированы кольцом 13.
Сборку оправки осуществляют следующим образом. На центральный вал 1 устанавливают малый фланец 3, к которому подсоединяют каркас 4 оправки. Сегментные элементы 8, усиленные поперечными шпангоутами 7, металлическим профилем 11 по боковым граням 10 и торцевыми замками 12 по концам, последовательно устанавливают на каркасе 4, попарно состыковывая их между собой наклонно расположенными боковыми гранями 10 по металлическому профилю 11. К каркасу 4 оправки сегментные элементы 8 закрепляют механически (например, болтовым соединением) через поперечные шпангоуты 7. Далее со стороны большого фланца 2 на торцевые замки 12 надевают кольцо 13 для центрирования и фиксации продольных сегментных элементов 8, затем устанавливают фланец 2. После установки всех сегментных элементов 8 их внешние профилированные поверхности 14 образуют рабочую поверхность оправки. Оправка готова к работе.
После изготовления оболочки из композиционных материалов с профилированной внутренней поверхностью осуществляют демонтаж оправки: удаляют крепеж и снимают фланец 2, извлекают центральный вал 1, раскрепляют и удаляют из поперечных шпангоутов 7 элементы крепления продольных сегментных элементов 8 к каркасу 4, раскрепляют и снимают кольцо 13, извлекают каркас 4, после этого последовательно извлекают сегментные элементы 8.
Монтаж и демонтаж оправки, предназначенной для изготовления крупногабаритных, длинномерных оболочек из композиционных материалов, осуществляют в вертикальном положении.
Заявленная в качестве изобретения разборная оправка по сравнению с прототипом проще по конструкции, имеет меньший вес, менее трудоемка в осуществлении процесса сборки-разборки.