ОСНАСТКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОКАНТОВКИ ИЛЛЮМИНАТОРА

Область техники.
Устройство относят к технологическим процессам, а именно к формированию веществ в пластическом состоянии, приданию им формы методом трансферного формования. Устройство может быть использовано для изготовления конструкций из ПКМ и применяться в авиационно-космической области для изготовления окантовки иллюминатора.
Уровень техники.
Окантовка предназначена для установки стекла иллюминатора в фюзеляж.
Окантовка необходима для:
- восстановления жесткости конструкции фюзеляжа, нарушенной вскрытием отверстия под иллюминатор;
- обеспечения герметичности фюзеляжа;
- возможности крепления стекла иллюминатора.
Окантовка должна быть минимально возможной массы и не нарушать обтекаемость фюзеляжа.
Известен патент №1755538 (от 27.03.1996 года, класс B64F 5/00) согласно которому, устройство для сборки окантовок дверей и люков летательных аппаратов содержит переносный каркас пространственной формы с обводообразующими, фиксирующими и прижимными элементами. Кроме того, устройство снабжено макетом двери или люка с опорами крепления его к полу цеха, а переносной каркас выполнен в виде соединенных между собой в рамку обводообразующих элементов, закрепленных на макете с возможностью снятия их вместе с собранной окантовкой.
Недостаток такой оснастки заключается в том, что оснастка обладает высокой трудоемкостью изготовления и металлоемкостью, а так же низкой точностью и качеством сборки изделия.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и техническому решению является "Устройство для изготовления многоконтурного замкнутого длинномерного аэродинамического профиля" по патенту на полезную модель №78728, класс В29С 39/10, 2008 год. Согласно патенту, устройство выполнено в виде разъемной формы включающей верхнюю часть и нижнюю часть, штуцера для подачи связующего и элементы крепления. Так же, устройство снабжено рядом дорнов, выполненных в виде продольных стержней. Дорны отстают от верхний и нижней частей, и друг от друга на величину определяемую толщинами обшивки и стенок изделия. Кроме того, устройство снабжено рассекателями, установленными на торцевых стенках формы, выполненными в виде стальных пластин, при этом в одном из рассекателей выполнен канал для подачи и равномерного распределения связующего.
Недостатком такого устройства является отсутствие возможности обогрева оснастки изнутри, а так же отсутствие устройства для уплотнения преформы по вертикальному ребру.
Сущность полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является создание оснастки для изготовления монолитной стеклопластиковой окантовки иллюминатора, высокого качества и низкой себестоимости, за один технологический цикл.
Поставленная задача решается благодаря тому, что оснастка для формования окантовки иллюминатора, содержит разъемную форму, включающую верхнюю часть - пуансон и нижнюю часть - матрицу, а так же штуцера для подачи связующего и элементы крепления.
Пуансон выполнен в виде плиты, с отверстиями под нагревательные элементы, ось отверстий параллельна основанию плиты, при этом плита выполнена с канавками под силиконовый уплотнитель, каналами для пропитки, отверстиями для фиксации направляющих пальцев. Матрица выполнена в виде стальной плиты с отверстиями под нагревательные элементы, ось отверстий параллельна основанию плиты. Плита выполнена с канавками под уплотнитель размещенными эквидистантно фланцу окантовки, а так же оснащена направляющими пальцами. Кроме того, оснастка снабжена центральным вкладышем с поверхностью повторяющей внутренний контур окантовки по фланцу и высоте, с проточкой по всей длине под уплотнитель, при этом центральный вкладыш снабжен центрирующими штифтами, взаимодействующими с отверстиями в матрице. Боковые вкладыши повторяют наружный контур окантовки по фланцу и высоте.
Такое решение позволяет получить оснастку для изготовления монолитной стеклопластиковой окантовки иллюминатора высокого качества и низкой себестоимости, за один технологический цикл.
Перечень фигур на чертежах.
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг.1. Сборочный чертеж оснастки для формования окантовки, вид сверху.
Фиг.2. Сечение А-А фиг.1.
Осуществление полезной модели
Предлагается оснастка для изготовления окантовки иллюминатора без стыков (монолитной) за один технологический цикл, методом пропитки сухого наполнителя заключенного в замкнутый объем (RTM методом).
Оснастка представляет собой разъемную форму, состоящую из нижней части - матрицы 1 и верхней части - пуансона 2, снабженных нагревательными элементами (фиг 2.), каналов со штуцерами, центрального вкладыша 3, боковых вкладышей 4, 5, образующих рабочую полость, направляющих пальцев 6 и 7, заглушек 8, уплотнителей 9, 10, 11, 12, а так же оснастка включает в себя винты грузовые 13, и элементы крепления в виде болтовых соединений 14, 15, 16.
Матрица 1 - стальная плита, рабочая поверхность которой выполнена по аэродинамическому контуру фланца окантовки. В стальной плите 1 выполнены фрезерованные канавки под уплотнители 9 и 10, расположенные эквидистантно контуру фланца окантовки, а так же сквозные отверстия 17 для размещения в них нагревателя (типа тен или масленого нагревателя). Нагревательные элементы необходимы для того чтобы подвергать, в случае необходимости, оправку нагреву с целью полимеризации связующего. Ось отверстий 17 параллельна основанию плиты, диаметр отверстий равен 15 мм. Матрица 1 снабжена направляющими пальцами 6 запрессованными в нее, которые необходимы для ориентации пуансона 2 относительно матрицы.
Пуансон - 2 выполнен в виде стальной плиты с выфрезерованной полостью, которая организует контур препрега окантовки 21 по высоте. Эквидистантно контору окантовки в пуансоне 2 выполнена канавка под уплотнитель 11. Материал уплотнителя - силиконовая резина. Пуансон 2 выполнен со сквозными отверстиями 17 под нагревательные элементы, ось отверстий параллельна основанию плиты пуансона, диаметр отверстий равен 15 мм. Так же в пуансоне выполнены два канала для пропитки 18 и 19 (фиг.1, 2). Каналы необходимы для вакуумирования рабочей полости оснастки и подачи в нее связующего. У входа в каналы выполнены расширения, с расположенной в них резьбой, необходимой для присоединения штуцеров, для подачи связующего и слива избытка связующего. Кроме того в пуансоне 2 выполнены отверстия для фиксации направляющих пальцев 6, 7.
И матрицу, и пуансон крепят друг к другу при помощи болтовых соединений 14, 15, 16, для чего и в матрице, и в пуансоне предусмотрены необходимые по диаметру сквозные отверстия.
Вкладыши 3, 4, 5 выполнены из материала Д16Т.
Центральный вкладыш 3 выполнен с поверхностью повторяющего внутренний контур окантовки по фланцу и высоте. Вкладыш выполнен с проточкой по всей длине под уплотнитель 12, установленный в месте соприкосновения вкладыша с рабочей полостью пуансона. Кроме того, вкладыш снабжен центрирующими винтами 7, взаимодействующими с отверстиями в матрице, которые необходимы для ориентации центрального вкладыша 3 относительно матрицы. В центре вкладыше 3 выполнено глухое резьбовое отверстие под грузовой винт, во время процесса пропитки отверстие закрывают заглушкой 8, выполненной в виде винта М12. Вкладыши боковые 4 и 5 выполнены в виде части тора и повторяют наружный контур окантовки по фланцу и высоте.
Полость пуансона 2 и нерабочие поверхности вкладышей 3, 4 и 5, выполнены без зазоров и плотно прилегают друг к другу (фиг.2). Зазоры между вкладышами и матрицей образуют рабочую полость соответствующую заданным толщинам фланца и стенок препрега окантовки 21.
Стальные направляющие пальцы 6 выполняют роль колонок, необходимых для точной сборки оснастки. Направляющие пальцы 6 выполнены в виде цилиндров длиной 27 мм, диаметром 16 мм с головкой круглого сечения, и предназначены для ориентации пуансона 2 относительно матрицы 1.
Грузовые винты 13 расположены при помощи винтового соединения, как в матрице, так и в пуансоне и предназначены для разъема и переноса частей оснастки. Устройство собирают на столе следующим образом:
На фланец центрального вкладыша 3 укладывают преформу окантовки 21.
- Центральный вкладыш 3 с помощью центрирующих пальцев 7 устанавливают на матрицу 1, таким образом, что фланец преформы окантовки 21 ложится на рабочую поверхность матрицы, выполненную по аэродинамическому контору окантовки.
- На преформу окантовки 21 устанавливают боковые 4, 5 вкладыши.
- На вкладыши и матрицу при помощи направляющих пальцев устанавливают пуансон, тем самым замыкая оснастку.
- Матрицу и пуансон закрепляют относительно друг друга при помощи болтовых соединений 14, 15, 16.
- Один из каналов для пропитки, в зоне рабочей полости, соединяют через штуцер с устройством подачи связующего.
- Другой канал для пропитки подключают к штуцеру, трубопроводная полость которого соединена с вакуумной ловушкой. При помощи второго штуцера вакуумируют рабочую полость. Контроль выхода воздуха осуществляют через прозрачный трубопровод штуцера. По окончанию появления пузырьков воздуха в связующем, вытесненным из формы, все каналы запирают, создавая в рабочей полости давление примерно 4 бар. При необходимости оснастку нагревают нагревательными элементами.
Устройство работает следующим образом:
Процесс пропитки осуществляют при температуре ниже температуры полимеризации связующего (в том числе и при комнатной), которая должна поддерживаться во время подачи связующего в рабочую полость оснастки. По окончании пропитки, в тех случаях когда это необходимо, оснастку нагревают до температур отверждения связующего. После окончания процесса отверждения если оснастка подвергалась нагреву, ее остужают до комнатной температуры. Далее осуществляют демонтаж пуансона и демонтируют вкладыши при помощи резьбового отверстия 20. По завершению процесса извлекают готовую деталь из матрицы.
Предложенная оснастка позволяет создавать стеклопластиковую окантовку иллюминатора высокого качества и низкой себестоимости. Высокого качества и низкой себестоимости добиваются за счет сокращения цикла формования путем нагрева оснастки изнутри, а так же за счет создания, поддержания и контроля оптимального режима отверждения заготовки.