Глава 10

Изготовление обшивок самолетов

10.1. Классификация обшивок по технологическим признакам

Обшивки самолетов по технологическим признакам можно разделить на три основные группы (рис. 10.1): 1) обшивки оди­нарной кривизны (с прямолинейной образующей) / и а, б, в, г₉ д; 2) крупногабаритные обшивки двойной кривизны (у которых любое сечение дает кривую линию) II и з, и, к; 3) мелкогаба­ритные обшивки со сложной конфигурацией типа зализов, за- концовок обтекателей (III и е, ж).

Построение технологического процесса изготовления обшивки и выбор оборудования определяются принадлежностью детали к одной из этих групп, а также материалом детали, объемом про­изводства и техническими условиями на изготовление и приемку.

10.2. Изготовление обшивок одинарной кривизны (первая технологическая группа)

К первой технологической группе относятся детали обшивки центральной части фюзеляжа, стабилизатора, крыла и центро­плана. Они, в свою очередь, образуют три технологические группы: 1) цилиндрические — из листа с постоянной, по длине детали, кривизной сечения (см. рис. 10.1, а и б); 2) конические — из листа с переменной, по длине детали, кривизной сечения (см. рис. 10,1, в, г, д); 3) монолитные, в которых обшивка составляет одно целое с ребрами жесткости. По конфигурации монолитные обшивки могут быть как цилиндрическими, так и коническими.

Каждую из этих подгрупп можно дополнительно разделить по второстепенным технологическим признакам (наличие окон, форма кромки и т.д

Типовой технологический процесс изготовления цилиндриче­ских и конических обшивок одинарной кривизны включает сле­дующие операции: 1) отрезку заготовки; 2) гибку; 3) чистовую обрезку по контуру и вырезание окон. В зависимости от требуе­мой точности вторую и третью операции можно менять местами. Менее точные обшивки сначала вырезаются в окончательный размер, затем гнутся. Точные обшивки обрабатываются по кон­туру после гибки.

271-

Отрезка заготовок

Заготовки точных обшивок отрезают гильотинными ножни­цами с припуском на чистовую обработку или сразу фрезеруют в окончательный размер на фрезерных станках типа ФОЛ или радиально-фрезерных типах ОС-86, РФ и др. Заготовки деталей обшивки, к точности которых не предъявляют высоких требова­ний, отрезают сразу в окончательный размер гильотинными ножницами. Необходимость обработки обшивок по контуру на фрезерных станках вызывается тем, что при отрезке ножницами отклонения от размера при длине линии реза 2—3 м могут до­стигать 3 мм (в основном, вследствие утяжки листа). В ряде случаев для уменьшения работы по подгонке обшивки по стыку при сборке на краях ее снимаются фаски. Операция снятия фа­сок выполняется также на кромко-фрезерном станке типа ФОЛ-2.

Гибка обшивок одинарной кривизны

Основной способ гибки обшивок одинарной кривизны — про­катка в трехвалковых станках типа КХЛ и ЛГС, в четырехвалковых станках типа ГЛС или, при выполнении разовых заказов по изготовлению небольших деталей, — в ручных трехвалках, используемых как вспомогательное оборудование. При малых радиусах изгиба обшивки (например, на обшивках носков плос­костей) способ прокатки неприменим и обшивки этого типа по­лучаются обтягиванием на обтяжных прессах.

Отечественной промышленностью выпущены три однотипные, мало отличающиеся по конструкции модели механических трех- валок типа КГЛ: КГЛ-1М, КГЛ-2 и КГЛ-3, различные по мощ­ности и размерам прокатываемого листа, и несколько отличная по конструкции, но работающая по той же схеме модель ЛГС-10.

Станок КГЛ-2. Рассмотрим в качестве примера устройство и работу среднего по мощности станка КГЛ-2 (рис. 10.2).

На двух тумбах 1 укреплена станина 2, на которой на пли­тах 3 установлены два нижних валка 4, получающие вращение от распределительного механизма, расположенного в тумбах 1. Над двумя нижними валками расположен третий, верхний, ва­лок 5, установленный в подшипниках на подвижной траверсе 6 и также получающий принудительное вращение от распредели­тельного механизма. Все три валка для предотвращения прогиба при нагружении, изгибающем деталь усилием, упираются на ролики 7 кронштейнов 8. При настройке станка нижние валки могут раздвигаться, оставаясь взаимно параллельными (при гибке цииндрических обшивок) или располагаясь под углом (при гибке конических обшивок).

Верхний валок может перемещаться в вертикальном направ­лении вместе с траверсой 6, на которой он укреплен. При этом

273-

другого в результате упругих деформаций скручивания. Кривиз­на изгибаемой детали определяется диаметрами валков D_B и D_B (см. рис. 10.2, а) и расстояниями L и 2а между их осями. При раздвижении нижних валков (настроечное движение) радиус кривизны изгибаемой детали увеличивается. При подъеме верх­него валка радиус кривизны изгибаемой детали увеличивается, при опускании — уменьшается. Этим перемещением верхнего валка изменяется радиус кривизны обшивки в процессе ее гибки-прокатки.

Верхний валок вместе с траверсой 6 поднимается и опуска­ется гидроцилиндрами 9, укрепленными на тумбах 1. При парал­лельном расположении верхнего валка относительно нижних изгибаемая обшивка получает коническую форму (при этом, поскольку окружные скорости на концах валков остаются оди­наковыми, изгибаемая поверхность не является поверхностью правильного конуса). Траверса вместе с верхним валком может подниматься и опускаться в процессе прокатки обшивки. Этим достигается плавное изменение радиуса кривизны детали Подъ­

он может оставаться параллельным нижним валкам (при гибке цилиндрческих обшивок) или располагаться к ним под углом (при гибке конических обшивок). Все три валка получают вра- щение от распределительных коробок через карданные валы, что обеспечивает синхронное вращение трех валков при любом их положении и во время подъема и опускания верхнего валка.

Передачей крутящего момента на оба конца каждого из вал- ков устраняется возможность отставания одного конца валка от

274-

ем траверсы может осуществляться как с помощью кнопок руч­ного управления, так и автоматически — от гидромеханического копировального устройства.

Характеристика листогибочных станков. Станок КГЛ-3, наи­больший по габаритам и мощности, применяется для гибки круп­ногабаритных обшивок. На нем может быть установлено такое же копировальное устройство, 'как на КГЛ-2.

Станок (пресс) Л ГС-10 представляет собой дальнейшее раз­витие конструкции схемы КГ Л. На нем можно гнуть обшивки не только прокатыванием, но и впередвижку, опусканием универ­сального пуансона (как на листогибочных кривошипных прес­сах) .

Конструктивно ЛГС представляет собой гидравлический че- тырехколонный пресс, собранный из нормализованных узлов (рис. 10.3). Проектом пресса предусматривается возможность изготовления трех сборных размеров: ЛГС-5, ЛГС-10 и ЛГС-15 для гибки листов, соответственно 5, 10 и 15 м длиной (см. рис. 10.3, а, б, в).

В вариантах ЛГС-10 и ЛГС-15 'предусматривается работа двух и трех траверс, синхронизируемая с помощью гидромеха­нических копирных устройств. Вдоль стола пресса установлены загрузочные столы. Готовая изогнутая деталь удерживается при­-

275-

емным устройством, имеющимся внутри станины. Техническая характеристика трехвалковых станков дана в табл. 10.1. Таблица 10. t Техническая характеристика копировально-гибочных трехвалковых станков Основные технические данные	КГЛ-1М	КГЛ-2	клг-з	лгс-ю
Наибольшее рабочее усилие тра­версы, тс	20	110	275	500
Наибольшие размеры изгибаемого листа, мм:
длина	3500	5000	7000	10000
ширина		Не ограничена
Нагрузка на 1 пог-см листа, кгс	56	220	390	500
Наименьший радиус гибки, мм	20	75	150	—
Диаметры валков, мм:
верхнего	14	60	120	—
нижних	21	80	140	—
Скорость прокатывания, м/мин	0,5; 0,75	0,7; 1,5	1,13	1,1$
Наибольший угол наклона траверсы	40'	1°	30'	55'
Расстояние 2а между осями (см. рис. 10.2) нижних валков, мм
наибольшее	160	200	350	—
наименьшее	40	90	200	—
Наибольший рабочий ход травер­сы, мм	18	230 '	360	300

Технология прокатки цилиндрических обшивок. Рассмотрим технологию гибки на станке КГЛ-2, получившем наибольшее распространение. При опытном и мелкосерийном производстве, а также в период изготовления оснастки для серийного произ­водства работа на станке выполняется с ручным управлением, без использования копировального устройства. При этом наст­ройка станка сводится к определению и регулировке размера Ь (см. рис. 10.2), который вместе с размером 2а определяет ради­ус изгиба детали. Величина 2а регулируется перемещением плит, на которых смонтированы валки. Величина 2а на станке КГЛ-2 может регулироваться в пределах от 90 до 200 мм. Величина Ъ устанавливается для каждого участка гибки в зависимости от требуемой кривизны, толщины изгибаемого листа и механичес­ких свойств материала. В цеховых условиях величина b выбира­ется по графикам.

276-

На рис. 10.4 приведен такой график, составленный для дур- алюмина Д16А-ТНВ. График построен с учетом пружинения ма­териала для значения 2а-110 мм. По оси ординат отложены ра­диусы кривизны, получаемые после снятия нагрузки, а по оси абсцисс — величины Ъ и соответствующие им показания индикато­ров подъема траверсы. Стрелочный индикатор 10 (см. рис. 10.2),

Рис. 10.4. График зависимости радиуса кривизны листов ду- ралюмина Д16А-ТНВ от расстояния между осями верхнего и нижнего валков на станке КГЛ-2

связанный с упорным винтом, ограничивающим опускание тра- версы, имеет две шкалы: внутреннюю (с ценой деления 0,1 мм) и наружную (с ценой деления 1 мм) подъема верхнего валка. При гибке цилиндрических обшивок оба конца траверсы уста- навливаются на одинаковую высоту. Упоры, определяющие по- ложение концов траверсы, регулируют при траверсе, поднятой в крайнее верхнее положение.

После того как упоры отрегулированы, в станок закладыва- ется заготовка, траверса опускается на упоры, включается вра- щение валков и начинается операция гибки. Края обшивки на длине менее 80 мм от края могут быть изогнуты только совме-

277-

стно с лентой, подложенной под заготовку. Операцию подкатки обоих краев производят перед началом гибки. При этом верх­ний валок дополнительно поднимается на толщину подкладываемой ленты.

Направляющие отверстия (НО) под заклепки и болты в об­шивках сверлят до гибки. Если толщина листа не превышает 5 мм, а радиус изгиба не менее определенной величины (для Д16А-ТНВ 800 мм, для В95А-Т 1800 мм, для МА8 500 мм и т. д.), то окна вырезают также до операции гибки. Если однократная прокатка не дает требуемого радиуса, то операцию повторяют при соответствующим образом скорректированном положении траверсы.

После окончания прокатки станок останавливается и деталь вручную или специальным приспособлением снимают со станка. При ручном съеме больших обшивок станок КГЛ-2 обслужи­вают пять рабочих (два —с передней стороны станка, два — с задней стороны и один — у пульта управления). При использо­вании .подъемных 'приспособлений количество рабочих и затраты физического труда сокращаются.

В процессе гибки верхний валок всегда в какой-то степени проскальзывает относительно заготовки из-за различных линей­ных скоростей на внутренней и наружной 'поверхностях. Для предотвращения повреждения поверхности листа, которое может произойти в результате проскальзывания, заготовку покрывают оберточной бумагой.

При ручном управлении станком любая кривизна изгибае­мой обшивки получается как сумма цилиндрических поверхно­стей, так как одновременные перемещения траверсы и вращение валков невыполнимы. Полученная таким образом как бы гра­неная поверхность обшивки имеет худшие аэродинамические ка­чества, чем плавная кривая теоретического профиля.

Только автоматическая работа станка с одновременным пе­ремещением прокатываемой детали и подъемом или опусканием верхнего, гибочного, валка может обеспечить плавную кривизну обшивки. Автоматическое управление гибкой резко увеличивает производительность станка, так как отпадают потери времени, связанные с многократными остановками станка, замерами кри­визны и регулировкой высоты подъема траверсы, неизбежными при работе с ручным управлением.

Поскольку скорость подачи заготовки валками определяется окружной скоростью валков и является величиной постоянной, автоматизация управления гибкой-прокаткой сводится к автома­тическому подъему и опусканию в процессе прокатки верхнего гибочного валка, положение которого относительно нижних и определяет радиус изгиба детали.

При работе по полуавтоматическому циклу кривизна изги­баемой обшивки на КГЛ-2 программируется профилем кулачка-

'278

копира, управляющего подъемом верхнего валк^ станка с по­мощью гидравлической следящей системы. Гибка на станках ГЛС. На станках типа ГЛС прокатка ве­дется по четырехвалковой схеме (рис. 10,5), при которой сред­ние — верхний и нижний — валки, имеющие принудительное вращение, перемещают заготовку: а крайние — свободно вра­щаясь, изгибают ее. При такой схеме подгибка концов заготовки и гибка конических обечаек значительно упрощаются, а точ­ность гибки обшивок увеличивается. Механизм подъема верхнего валка позволяет гнуть замкнутые обечайки, снимаемые по окон­чании процесса перемещением вдоль оси валков. Техническая характеристика станков типа ГЛС дана в табл. 10.2. Таблица 10.2 Техническая характеристика листогибочных четырехвалковых станков типа ГЛС Параметры характеристик	ГЛС-0,5К	' ГЛС-2К	ГЛС-2,5	ГЛС-4	ГЛС-12
Наибольшая длина об­разующей обечайки, мм Наименьший диаметр обечайки, мм	500 80	2000 500	2500 оОО	4000 400	12000
Наименьшая нагрузка на 1 пог. см листа, кгс	150	150	640	75	1700
Наибольшее усилие траверсы, тс	7,5	30	160	30	2000

В качестве представителя группы четырехвалковых листо­гибочных станков рассмотрим средний по мощности станок ГЛС-2К. Верхний 14 и нижний 15 (см. рис. 10.5,6) ведущие вал­ки получают принудительное вращение от электродвигателя 9 через коробку скоростей 7 и карданные валы 5. Верхний веду­щий вал 14 установлен на траверсе 4, которая вместе с ним мо­жет подниматься гидроцилиндрами 6. Кривизна изгибаемых де­талей задается сближением или подъемом гибочных валков 13. При сближении валков кривизна увеличивается. Сближение осу­ществляется вращением маховичков 12, заклиненных на ходовых, винтах каретодк 16, на которых валки укреплены в подшипни­ках. Валки 13 сближением одних концов или раздвижением других могут устанавливаться под углом, в результате чего* обечайки получаются коническими. Подъем кареток 16 вместе с установленными на них валками 13 осуществляются гидроци­линдрами 11.

При подъеме кривизна увеличивается, при опускании — уменьшается. Величина подъема устанавливается упорными гай.

279-

ками, находящимися на штоках гидроцилиндров. Вер­хний 14 и нижний 15 ведущие валки имеют (см. ки­нематическую схему станка рис. 10.5, в) самостоя­тельные приводы. Вращением рукояток 8 и 10, связан­ных с механизмами скользящих шпонок, верхнему валку 14 можно задавать пять скоростей вращения а нижнему 15 — четыре.

Если на левом конце верхнего валка заклинить на шпонке ведущий ролик 2, а на всей остальной его дли­не установить плотно друг к другу шарикоподшипни­ки 3, то левый конец прокатываемой обечайки будет принудительно перемещаться ведущим роликом 2 с его окружной скоростью, а остальная длина обечайки бу­дет проскальзывать вместе со свободно вращающими­ся шарикоподшипниками. Если таким же образом за­клинить на правом конце нижнего ведущего валка 15 ведущий ролик, а на остальной длине вплотную друг к другу установить свободно вращающиеся шарико­подшипники, то нижний ведущий валок будет пере­двигать заготовку со своей заданной ему коробкой ско­ростей, скоростью, а верхний — со своей, также за­данной ему с помощью коробки скоростей.

Таким образом, при прокатке обечаек можно полу­чать за один проход (с подкаткой концов — за два прохода) точные, лишенные седловидности детали. Такой процесс возможен только при гибке листов из материалов повышенной прочности, в частности, не­ржавеющих и жаропрочных сталей. При прокатке мягких алюминиевых сплавов наборные ведущие валы оставляют на листе отпечатки, а ведущие ролики верх­него и нижнего валка раскатывают кромки заготовки, и образующие конуса получаются криволинейными. Поэтому при прокатке листов из алюминиевых спла­вов ведущие валки делаются монолитными, а скорос­ти их берутся одинаковыми. Гибочные валки собирают из шарикоподшипников, плотно друг к другу насажен­ных на вал.

Перед началом работы станок настраивают. Вра­щением маховичков 12 устанавливают расстояние между гибочными валками, а установкой упорных га­ек йа штоках гидроцилиндров И — высоту подъема гибочных валков. Гибочные валки опускают в нижнее положение. Включением гидроцилиндра 6 поднимает­ся траверса 4, несущая верхний ведущий валок 14, и заготовка устанавливается на станок. Опусканием траверсы верхний валок прижимает .заготовку к ниж­нему. Включается подъем заднего гибочного валка 13 (гидроцилиндрами 11) и вращение ведущих валков.

281-

В конце прохода получается готовая обечайка с одним неподо­гнутым концом. Задний гибочный валок опускается, поднимает­ся передний, станку дается реверс, в результате которого под-

катывается второй конец обшивки. Включается подъем траверсы и готовая деталь снимается со станка.

Наиболее мощный из группы ГЛС станок ГЛС-12 имеет две конструктивных особенности, значительно увеличивающие его

282-

технологические возможности: а) устройство для гибки обшивок пуансоном впередвижку (как на листогибочных прессах); б) автоматическое регулирование кривизны изгибаемой детали с помощью системы автоматического контроля кривизны, выполня­ющей функцию обратной связи.

Для простой гибки (с передвижкой заготовки) на траверсе 1 станка (рис. 10.6) крепится универсальный гибочный пуансон 2, а гибочные валки Я включением гидроцилиндров 5 устанав­ливаются в верхнем положении и выполняют функции универ­сальной матрицы. Вращение валков отключается. Гибка выпол­няется возвратно-поступательным движением траверсы, рабо­тающей, как ползун гибочного пресса.

Перемещение заготовки на шаг гибки может выполняться автоматически, что очень удобно при гибке ребристых панелей. Такое перемещение осуществляется с помощью кареток 4 загру­зочных столов 6. После каждого очередного рабочего хода тра­версы 1 ходовой винт 5 поворачивается механизмом 7 автомати­ческой пбдачи, перемещая каретку 4 на шаг.

Автоматическая корректировка кривизны изгибаемой детали выполняется путем повторных ходов пуансона с большей глуби­ной опускания.

Электроконтактный датчик, щуп 11 которого вместе с левым плечом рычага 12 опускается (изогнутой деталью (при достаточной ее кривизне), замыкает верхний контакт 10, подавая механизму 7 сигнал на очередное шаговое перемещение детали. Если кривизна недостаточна, замыкается нижний кон­такт 9, подавая сигнал механизму регулировки глубины опуска­ния пуансона. Затем следует повторное опускание траверсы с пуансоном на тот же участок детали, но с большей глубиной захода в нее. Если этот ход дает требуемую кривизну, следует передвижка заготовки. Если кривизна остается недостаточной, подается сигнал еще большего увеличения глубины захода, пов­торяется рабочий ход и т. д.

Для гибки конических заготовок на станке предусмотрены специальные загрузочные столы, подающие правый и левый кон­цы заготовки с различным шагом.

Гибка конических обшивок. Конические (то есть с перемен­ной по длине образующей кривизной сечения) обшивки можно получать на станках КГЛ, ЛГС и ГСЛ таким же способом, как и цилиндрические. При этом для каждого конца траверсы вы­сота b (см. рис. 10.2) определяется в отдельности по радиусу кривизны на соответствующем конце обшивки. Конусность может быть также достигнута раздвижением концов нижних валков на одной стороне станка. Однако при этом деталь не получается геометрически правильной, так как из-за одинаковых линейных скоростей на концах валков линии гиба располагаются под уг­лом к образующим конуса.

283-