2.2.2 Изготовление деталей методом штамповки эластичной средой с высоким удельным давлением
Для изготовления деталей в штампах с полиуретановым инструментом используются эксцентриковые, кривошипные, фрикционные, гидравлические и чеканочные прессы.
Для формовки и гибки крупногабаритных деталей в штампах с полиуретановым пуансоном (матрицей) применяются прессы мощностью до 100 МН.
Пресс выбирают по основным техническим параметрам: усилию, мощности, величине хода, числу ходов, закрытой высоте, размерам рабочей части ползуна и размерам стола пресса. Тип пресса и величину хода ползуна подбирают таким образом, чтобы они соответствовали технологической операции, которую на них будут выполнять, и характеру производства. Усилие, развиваемое прессом, должно быть несколько больше усилия, требуемого для штамповки по расчету.
Закрытая высота штампа должна соответствовать (или быть больше) закрытой высоте пресса. Закрытой высотой пресса называют расстояние от настольной плиты до ползуна пресса в его нижнем положении при наибольшей величине хода и наименьшей длине шатуна. Таким образом, закрытая высота пресса определяет максимальную высоту штампа, который может быть на нем установлен.
Размеры стола и ползуна пресса также подбираются соответствующими размерами штампа, который изготавливают с учетом габаритных размеров штампуемой детали.
При изготовлении листовых деталей летательного аппарата до 80 % номенклатуры деталей изготавливалась методом штамповки эластичной средой с высоким удельным давлением.
Метод штамповки эластичной средой заключается во внедрении жёсткого пуансона (формблока) с зафиксированной на нём заготовкой из листового металла в эластичную матрицу (рис.2.12) и обжатии заготовки по пуансону.
Рисунок 2.12. Схема штамповки резиной
Основное преимущество этой технологии заключается в её широкой универсальности, простоте и невысокой стоимости оснастки, широкой возможности изготовления сложных деталей.
Штамповка эластичными средами характеризуется:
- исключительно высокой производительностью;
- сжатыми сроками подготовки производства;
- рациональным использованием основных материалов;
- достижением наилучших механических свойств изготовляемых деталей;
- неограниченными возможностями в части механизации и автоматизации производства;
- минимальными затратами на штамповый инструмент.
Требования к заготовкам.
При штамповке резиной, кроме общих требований, предъявляемым к заготовкам, необходимо учитывать следующие:
- кромки в листах вогнутых бортов следует тщательно зачищать, особенно при высотах бортов близких или равных максимально допустимых.
При штамповке эластичными средами с нагревом:
- заготовки перед нагревом необходимо обезжиривать;
- маркировку на них перед нагревом следует смывать для предотвращения неравномерного нагрева;
- остатки защитных прокладок, налипающих на заготовку после штамповки с нагревом, следует счищать щёткой с промывкой тёплой водой.
Для повышения коэффициента использования материала рекомендуется применять групповую вырезку деталей. При проектировании карты раскроя заготовки следует учитывать следующие расстояния:
- между получаемыми деталями;
- между деталями и краем листа.
- давление, необходимое для групповой вырезки-пробивки деталей из общей заготовки, следует определять из условия пробивки наименьшего из отверстий (пазов), имеющихся на деталях, входящих в комплект.
Классификация деталей, получаемых процессами штамповки эластичными средами.
Детали, изготовляемые процессами листовой штамповки эластичными средами, можно классифицировать по двум направлениям: в зависимости от пространственной схемы и контура детали, либо по входящим в данную деталь элементам.
В зависимости от пространственной схемы, контура детали и вида стенки все детали, получаемые штамповкой эластичными средами можно разделить на группы. Также можно классифицировать детали по типу составляющих их элементов.
Исходя из элементного состава и габаритов деталей, подбирается схема штамповки:
- детали сложной формы и повышенной точности — в контейнерах с замкнутым объёмом,
- детали большой длины со значительной шириной отгибаемых бортов — в контейнерах с открытым объёмом,
- на матрице, не заключённой в контейнер.
Область применения процесса штамповки из листовых материалов деталей типа плоских стенок с бортами, рифтами, подсечками, типа нервюр, диафрагм, профилей, кронштейнов, полупатрубков, гофрированных или рифлёных стенок и др.
Штамповка эластичной средой осуществляется на гидравлических прессах ЯО 6017А и «Siempelkamp» (рис.2.13 и 2.14).
Рисунок 2.13. «Пресс ЯО 6017А»
Рисунок 2.14. Пресс «Siempelkamp»
Основная номенклатура деталей была изготовлена на прессе ЯО 6017А, он имеет усилие 240 МН или до 1000 кг/см2 удельного давления. На прессе имеется 4 стола, которые попеременно вводятся в зону штамповки. Эластичная матрица реализована в виде контейнера с полиуретановой подушкой. Благодаря большим размерам стола пресса за 1 ход может формообразовываться до 10 деталей (в зависимости от размеров).
Оснастка изготавливается в основном из пластика ДСП-В (Δ - древесины) (для деталей из алюминиевых сплавов), и стали для деталей из труднодеформируемых алюминиевых сплавов (Амг 6), сталей.
Основными группами деталей изготавливаемых методом штамповки эластичной средой являются:
- детали типа «жёсткость», плоские, одинарной и двойной кривизны, с различной глубиной выштамповок и рифтов (жёсткости люков в носовой части фюзеляжа);
- детали типа диафрагм, стенок, нервюр с отбортовками, отверстиями, рифтами, подсечками. Например, крышки коробок групп оборудования и фальшпанели;
- обтекатели, обечайки, зашивки, зализы одинарной, двойной и знакопеременной кривизны, гладкие, а так же с рифтами и подсечками (например, зашивки и обтекатели в носовой части фюзеляжа, обтекатели под антенны на киле, обтекатели и обечайки конформного контейнера).
Важной особенностью штамповки эластичной средой является равномерность нагружения заготовки и, как следствие, равномерность деформации, в отличие от ударной штамповки на листоштамповочных молотах. Это позволяет получать детали с более высоким качеством поверхности и с лучшим прилеганием к оснастке.
Использование технологии штамповки эластичной средой с высоким удельным давлением, позволило в сжатые сроки и с высоким качеством изготовить необходимое по контракту количество деталей без высоких затрат на их оснащение.