ОСНАСТКА ДЛЯ БАЛКИ ПОЛА ПЛАНЕРА САМОЛЕТА

Область техники
Устройство относится к технологическим процессам, к формованию пластиков, приданию им формы навивкой и соединением, а более конкретно, к оснастке для изготовления несущих балок пола самолета.
Полезная модель может быть использована в авиастроении, объектах космической техники, судостроении и автомобилестроении, для изготовления обшивок корпусов с целью повышения их прочностных характеристик и снижения массы конструкции.
Уровень техники.
Известно устройство для изготовления нервюры из композиционных материалов по патенту РФ 2116934 С1, В64С 3/18 класс, 1997 год. Устройство для изготовления плоской реберно-ячеистой структуры нервюры из композиционных материалов, выполнено в виде основания с плоской поверхностью и установленными на ней технологическими штырями и нитеукладчик. Устройство для изготовления плоской реберно-ячеистой структуры снабжено плоской каркасной формой с открытой системой пересекающихся прямолинейных каналов для формирования в них прямолинейных ребер плоской реберно-ячеистой структуры нервюры, выполненных в стержнеобразных элементах, состыкованных и зафиксированных в местах из пересечения в пазах соответствующего профиля технологических колец, установленных на плоской поверхности основания, а технологические штыри установлены за пределами плоской каркасной формы.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является, оправка для изготовления труб-оболочек ячеистой структуры из композиционных материалов по патенту РФ 2084343, В29С 53/56, В29С 53/82, В32В 3/12 класс, 1997 год. Согласно данному патенту оправка для изготовления труб-оболочек ячеистой структуры из композиционных материалов, выполнена в виде сердечника и покрывающего его резиноподобного материала со взаимно пересекающимися пазами для укладки в них перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент для образования ребер жесткости каркаса трубы-оболочки. Ленты выполнены из однонаправленных нитей. Резиноподобный материал выполнен из гибких пластин с прямолинейными взаимно пересекающимися пазами на их наружной поверхности с образованием притупленных выступов и трехгранных гнезд в местах перекрестий, изогнутых по радиусу кривизны поверхности сердечника и состыкованных по направлениям пазов. Плоскости боковых граней притупленных выступов перекрещиваются внутри трехгранных гнезд по общей линии пересечения.
Недостатком данного изобретения то, что положение резиноподобного материала на дорне не надежно и при намотке однонаправленных лент может смещаться. Сложность вызывает необходимость жестко закрепить резиноподобный материал на сердечнике в процессе намотки, но в то же время что бы предложенный вариант крепления не создавал бы препятствий при извлечении дорна.
К тому же, в случае необходимости изготовления балки прямоугольного сечения, обеспечение стыка пазов вызывает увеличение трудоемкости процесса.
Сущность полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является разработка такой оснастки, которая обеспечивала бы получение изделия высокого качества: с высокой точностью исполнения, хорошими прочностными характеристиками, которая позволяла бы автоматизировать процесс получения изделия.
Поставленная задача решается благодаря тому, что оснастка для балки пола планера самолета сетчатой структуры из полимерных композиционных материалов включает дорн с размещенным на нем резиноподобным протектором со взаимопересекающими пазами.
Отличительная особенность полезной модели состоит в том, что дорн выполнен в виде двух полых труб, выполненных с внутренней поверхностью в виде усеченного конуса, стянутых в напряженном состоянии длинномерной шпилькой. На торцах установлены фланцы, снабженные реверсными шпильками. Трубы снабжены составным -разборным протектором замкнутого сечения из резиноподобного эластичного материала. Кроме того, торец фланцев примыкающих к дорну, по внешнему контору снабжен прямоугольной проточкой для обрезки заготовок. Фланцы выполнены с полостью и снабжены рым-болтами.
Такое решение задачи позволяет получить изделия высокого качества: с высокой точностью исполнения, хорошими прочностными характеристиками, а конкретнее сетчатую балку пола.
Перечень фигур на чертежах.
Фиг.1 Оснастка балки пола, сборочный чертеж
Фиг.2 Продольное сечение оснастки балки пола
Фиг 3. Представлен узел А фиг.1
Фиг.4. Представлен торец оснастки балки пола с
установленным фланцем.
Осуществление полезной модели
Необходимо изготовить балку пола планера самолета сетчатой конструкции из ПКМ содержащую спиральные пересекающиеся ленты препрега, связанные между собой сплошными полосами из тканного препрега ПКМ, уложенного поверх витков прямоугольного сечения. Балка пола выполнена в виде полой замкнутой сетчатой структуры, имеющей в поперечном сечении форму прямоугольной рамки со скругленными углами. Балка пола снабжена дополнительными продольными и поперечными ребрами, связанными со спиральными ребрами. Кроме того в местах будущего монтажа присоединяемых деталей, имеются монолитные участки на основе тканного волокнистого наполнителя.
Оснастка для формования сетчатой балки пола (фиг.1, фиг.2) состоит из двух равных полых труб 1, 2, разъемного протектора 3, фланцев 4, 5, длинномерной шпильки.
Полые труб 1, 2 выполнены из стали имеют прямоугольное сечение идентичного внутреннему сечению сетчатой балки пола, за вычетом толщины разъемного протектора 3. Полые трубы 1, 2 взаимоориентированы за счет штифтов 7 и отверстий 8 (Фиг.2) расположенных на торцах труб противоположных фланцам.
Протектор 3 (фиг.1) состоит из 6 накладок длиной 495 мм и одной накладкой длиной 135 мм. Протектор выполняется составным - разъемным для облегчения процесса надевания на полые трубы дорна и съема готового изделия. Накладки совпадают по рисунку в местах стыка друг к другу. Составной - разъемный протектор выполнен из эластичного термостойкого материала, например силиконовой резины. Материал для изготовления протектора должен обеспечивать малую адгезию к другим материалам и обладать термостабильностью необходимой для формования препрега балки пола по паспортным режимам. Наружная поверхность протектора 3 выполнена с конгруэнтным рисунком каналов по отношению к рисунку сетки балки пола. Внутренняя поверхность протектора гладкая. Составной - разъемный протектор 3 выполнен со спиральными каналами 9 и 10, имеет монолитные участки 11, может иметь поперечные каналы 12 и продольные каналы 13. (фиг.3) Сечение протектора 3 выполняется аналогично наружному сечению полых труб 1, 2 с возможностью продольного скольжения протектора по их поверхности.
Торцы труб 1, 2 снабжены фланцами 4, 5 (фиг.4) с помощью болтового соединения 14. Фланцы имеют полость 17 для обеспечения прохождения внутри труб длинномерной шпильки 6 с резьбой на концах для стяжки труб при сборке оснастки в единый дорн. Фланец имеет цапфы 15, для зажима в патронах намоточного станка. Так же фланцы снабжены десятью шпильками 16 (фиг.4) для обеспечения фиксации жгутов в процессе намотки, благодаря которому получают заданный рисунок сетки балки пола. Длины шпилек 16 должны быть достаточные для размещения необходимого количества жгута. Диаметр шпилек и их расположение выбирается таким образом, что бы обеспечить точную укладку ленты препрега по заданной траектории рисунка. Полость фланцев 4, 5 снабжена резьбой для обеспечения возможности размещения рым-болта необходимого для съема разъемного протектора 3 с деталью с дорна. Торец фланцев 4, 5 примыкающих к трубе снабжен пазом 19 для облегчения обрезки законцовок заготовки балки пола.
Две полые трубы сложного внутреннего сечения 1, 2 с расположенным на них составным - разъемным протектором 3 и фланцами 4, 5 соединяются путем их стяжки, в предварительно напряженном состоянии, длинномерной шпилькой 6, за счет затяжки гаек 18 на концах длинномерной шпильки. Т.о. образуется дорн для намотки препрега.
Устройство работает следующим образом: фланцы 3, 4 крепятся на трубах 1, 2 при помощи болтового соединения 14. Полые трубы 1, 2 одевают на длинномерную шпильку 6 с резьбой на концах, одновременно ориентируя их относительно друг друга при помощи штифтов 7 и отверстий 8 расположенных на торцах труб противоположных фланцу. Далее скрепляют трубы за счет затяжки гаек 18 на концах длинномерной шпильки находящейся в полости труб, таким образом, получая единый дорн в предварительно напряженном состоянии. На поверхность дорна наносят антиадгезионную смазку и надевают 7 элементов составного - разъемного протектора, после чего оснастку размещают в намоточном станке, зажимая в цапфах намоточного станка. В намоточном станке производят намотку балки пола послойно однонаправленной лентой препрега для ребер и лентой тканного препрега для монолитных участков. Намотку балки пола осуществляют, используя реверсные шпильки 16: в процессе намотки каждого витка при его развороте (реверсе) в обратную сторону происходит зацепление ленты препрега за реверсные шпильки, которые предотвращают скольжение препрега. Таким образом, наличие реверсных шпилек 16 позволяет проводить реверс ленты препрега без полного охвата торца оправки, что повышает коэффициент использования материала. После завершения операции намотки балки пола помещают в вакуумном пакете (в случае формования в автоклаве) или производят намотку лент лавсана по геодезическим линиям (для формования в печи).
Намотку осуществляют на намоточном станке типа НМКЕ 442129.003.
Далее заготовка проходит операцию формования в печи или автоклаве под воздействием необходимых режимов для отверждения связующего.
По окончании процесса формования, оснастку с балкой пола остужают при комнатной температуре. С торцов дорна удаляют технологические припуски путем обрезки их в зоне пазов 19. Осуществляют демонтаж длинномерной шпильки 6, извлекают ее из полости дорна 17. В полость фланцев вкручивают рым-болты. С использованием устройств типа гидроцилиндр к рым-болтам прикладывается усилие необходимое для разъема полых труб и удаления одной из них из протектора. Вторая часть трубы извлекается из протектора с заготовкой балки, путем сталкивания с поверхности трубы при помощи специального приспособления. Освобождают изделие от протектора, проталкивая его внутрь балки пола, надавливая на протектор, после чего протектор извлекают из полости изделия.
Благодаря выше описанной оснастке возможно изготовление длинномерной сетчатой балки пола прямоугольного сечения высокого качества с высокими прочностными характеристиками. Кроме того вышеописанная конструкция позволяет автоматизировать процесс намотки, что в свою очередь, снижает трудоемкость изделия и его себестоимость.