Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями

Полезная модель относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов, а именно, оболочек переменного сечения для силовых конструкций с внутренними радиальными полостями. Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями содержит формообразующую часть, выполненную в виде полого усеченного конуса с радиальными выступами, крышку и фланец, соединенные, соответственно, с малым и большим торцами формообразующей части. Технический результат заключается в снижении металлоемкости конструкции и уменьшении объема механической обработки при изготовлении оправки за счет раздельного изготовления собственно оправки и радиальных выступов с последующим их скреплением. Технический результат достигается тем, что радиальные выступы оправки выполнены в виде скрепляемых с конической частью оправки накладок, конфигурация наружной поверхности которых соответствует конфигурации внутренней поверхности радиальных полостей изготовляемой оболочки, а конфигурация внутренней посадочной поверхности соответствует наружной поверхности конической части оправки в зоне установки накладок. Практическое применение полезной модели подтвердило высокую надежность работы оправки для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями.

Полезная модель относится к технологии изготовления деталей из композиционных материалов, а именно, оболочек переменного сечения для силовых конструкций с внутренними радиальными полостями.

При изготовлении оболочек из композиционных материалов осуществляют кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты материала на оправку.

После чего производят отверждение пропитанного связующим пакета материала в гидроклаве с охватывающей оправку эластичной диафрагмой, через которую на пакет материала передается давление и температура рабочей среды.

Известна оправка для изготовления оболочек, содержащая формообразующую часть, выполненную в виде полого усеченного конуса, (см., например, И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр. 197-198, 449, 452).

Данная оправка позволяет получить требуемую геометрию внутренней конфигурации изготавливаемой оболочки конической или цилиндрической формы, обладает достаточной прочностью, легко удаляется после отверждения оболочки.

Однако применение такой оправки для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями требует большого расхода ленты материала при кольцевой намотке на оправку, как в зоне радиальных полостей оболочки, так и между ними, особенно при выполнении деталей со значительными по размерам радиальными полостями.

Кроме того, требуется значительный объем механической обработки материала оболочки, как изнутри для создания радиальных полостей, так и снаружи между полостями для облегчения конструкции.

Известна также оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями, содержащая формообразующую часть, выполненную в виде усеченного конуса с радиальными выступами, крышку и фланец, соединенные, соответственно, с малым и большим торцами формообразующей части (см. патент РФ 2201345), являющаяся наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели.

Применение данной оправки позволяет существенно снизить трудоемкость изготовления оболочек за счет уменьшения объема механической обработки материала в зоне полостей.

Уменьшается количество слоев материала, перерезаемых при механической обработке, что приводит к усилению конструкции оболочки и повышению надежности ее работы.

Однако изготовление самой оправки является металлоемким и трудоемким технологическим процессом, так как оправка изготавливается из единой заготовки и при формировании радиальных выступов срезается большое количество металла заготовки на остальной поверхности, как между радиальными выступами, так и перед ними.

Кроме того, в связи со сложной конфигурацией поверхности радиальных выступов оправки не исключается возможность неточного их изготовления, в этом случае при несоответствии предъявляемым требованиям хотя бы одного из радиальных выступов будет забракована вся оправка, что приводит к значительным дополнительным денежным затратам.

Задачей данной полезной модели является разработка простой и сравнительно недорогой усовершенствованной конструкции оправки с радиальными выступами, позволяющей обеспечить требуемое качество изготовления из композиционных материалов оболочек с внутренними радиальными полостями.

Технический результат заключается в снижении металлоемкости конструкции и уменьшении объема механической обработки при изготовлении оправки за счет раздельного изготовления собственно оправки и радиальных выступов с последующим их скреплением.

Технический результат достигается тем, что в оправке для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями, содержащей формообразующую часть, выполненную в виде полого усеченного конуса с радиальными выступами, крышку и фланец, соединенные, соответственно, с малым и большим торцами формообразующей части, радиальные выступы оправки выполнены в виде скрепляемых с конической частью оправки накладок, конфигурация наружной поверхности которых соответствует конфигурации внутренней поверхности радиальных полостей изготовляемой оболочки, а конфигурация внутренней посадочной поверхности соответствует наружной поверхности конической части оправки в зоне установки накладок.

Кроме того, фланец оправки скреплен со съемным отжимным кольцом болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к отжимному кольцу винтами с потайными головками.

В отжимном кольце выполнен ряд сквозных резьбовых отверстий для вворачивания винтов до упора во фланец при съеме заготовки с оправки.

Крышка оправки скреплена с малым торцом формообразующей части болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к крышке винтами с потайными головками.

Выполнение радиальных выступов в виде накладок, скрепляемых с конической частью оправки, позволяет существенно упростить процесс изготовление оправки и при этом повысить точность изготовления накладок.

Выполнение конфигурации наружной поверхности накладок, соответствующей конфигурации внутренней поверхности радиальных полостей изготовляемой оболочки, позволяет улучшить качество поверхности в зоне радиальных полостей оболочки и снизить объем механической обработки.

Выполнение конфигурация внутренней посадочной поверхности накладок, соответствующей наружной поверхности конической части оправки в зоне установки накладок, позволяет прочно закрепить накладки без перекоса и смещения относительно требуемого положения.

Наличие съемного отжимного кольца, скрепляемого с фланцем при сборке оправки, и открепляемого от фланца перед съемом заготовки с оправки, позволяет, при взаимодействии отжимного кольца с фланцем, облегчить съем заготовки с оправки.

Скрепление фланца оправки со съемным отжимным кольцом болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к отжимному кольцу винтами с потайными головками позволяет закрыть отверстия под головки болтов и исключить недопустимое вдавливание эластичной диафрагмы в этих зонах под действием давления рабочей среды при отверждении в гидроклаве с эластичной диафрагмой.

Скрепление крышки с малым торцом формообразующей части болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к крышке винтами с потайными головками, также позволяет закрыть отверстия под головки болтов и исключить недопустимое вдавливание эластичной диафрагмы в этих зонах под действием давления рабочей среды при отверждении заготовки в гидроклаве с эластичной диафрагмой.

Выполнение в отжимном кольце ряда сквозных резьбовых отверстий для вворачивания винтов до упора во фланец при съеме заготовки с оправки позволяет наиболее просто отодвинуть отжимное кольцо вместе с заготовкой от фланца, и, соответственно, отделить заготовку от формообразующей части оправки без применения ударных нагрузок, что позволяет исключить возможность нарушения целостности заготовки.

На фиг. 1 приведена схема оправки в сборе.

На фиг. 2 приведена схема крепления накладки в продольном сечении.

На фиг. 3 приведена схема крепления накладки в поперечном сечении.

На фиг. 4 приведена схема крепления дополнительного кольца к отжимному кольцу.

На фиг. 5 приведена схема крепления диска к крышке.

На фиг. 6 приведена схема взаимодействия отжимного кольца с фланцем оправки.

Оправка для изготовления изделий из композиционных материалов содержит формообразующую часть 1, выполненную в виде полого усеченного конуса, крышку 2 и фланец 3.

Формообразующая часть 1 снабжена четырьмя равномерно расположенными по окружности радиальными выступами, выполненными в виде накладок 4.

Конфигурация наружной поверхности каждой из накладок 4 соответствует конфигурации внутренней поверхности радиальных полостей изготовляемой оболочки из композиционных материалов, а конфигурация внутренней посадочной поверхности каждой из накладок 4 соответствует конфигурации наружной поверхности формообразующая части 1 оправки в зоне расположения накладки 4.

Накладки 4 скреплены с наружной поверхностью конической выходной части оправки штифтами 5, расположенными в продольном сечении накладок 4, и винтами 6, расположенными в поперечном сечении накладок 4.

Наружная поверхность крышки 2 выступает за контур формообразующей части 1, образуя уступ.

Крышка 2 соединена с малым торцом формообразующей части 1 болтами 7, а фланец 3 соединен с большим торцом формообразующей части 1 болтами 8.

Головки болтов 7 прикрыты диском 9, крепящимся к крышке 3 винтами 10 с потайными головками.

Оправка снабжена съемным отжимным кольцом 11, скрепленным с фланцем 3 болтами 12, головки которых прикрыты дополнительным кольцом 13, крепящимся к съемному отжимному кольцу 11 винтами 14 с потайными головками.

В отжимном кольце 11 выполнен ряд сквозных резьбовых отверстий для вворачивания технологических винтов 15 до упора во фланец 3 при съеме отвержденной заготовки с оправки.

При подготовке оправки к работе соединяют крышку 2 и фланец 3, соответственно, с малым и большим торцами формообразующей части 1.

Устанавливают на крышку 2 диск 9, затем устанавливают на фланец 3 отжимное кольцо 11 с дополнительным кольцом 13.

Скрепляют накладки 4 с конической частью оправки.

На подготовленную таким образом оправку осуществляют кольцевую намотку предварительно пропитанной связующим ленты композиционного материала.

После намотки производят отверждение материала в гидроклаве с охватывающей оправку эластичной диафрагмой.

После отверждения в гидроклаве производится частичная разборка оправки, при этом снимают крышку 2 с диском 9, дополнительное кольцо 13 и отсоединяют отжимное кольцо 11 от фланца 3.

Затем в сквозные резьбовые отверстия отжимного кольца 11 вворачивают технологические винты 15 до упора во фланец 3, при этом отжимное кольцо 11 отходит от фланца 3, воздействует на заготовку материала и стремится отделить ее от формообразующей части 1 оправки, что существенно облегчает и упрощает съем заготовки, прочность сцепления которой с оправкой после отверждения может быть значительной.

Практическое применение полезной модели подтвердило высокую надежность работы оправки для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями.

1. Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями, содержащая формообразующую часть, выполненную в виде полого усеченного конуса с радиальными выступами, крышку и фланец, соединенные соответственно с малым и большим торцами формообразующей части, отличающаяся тем, что радиальные выступы оправки выполнены в виде скрепляемых с конической частью оправки накладок, конфигурация наружной поверхности которых соответствует конфигурации внутренней поверхности радиальных полостей изготовляемой оболочки, а конфигурация внутренней посадочной поверхности соответствует наружной поверхности конической части оправки в зоне установки накладок.

2. Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями по п. 1, отличающаяся тем, что фланец скреплен со съемным отжимным кольцом болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к отжимному кольцу винтами с потайными головками.

3. Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями по п. 1, отличающаяся тем, что крышка скреплена с малым торцом формообразующей части болтами, головки которых прикрыты дополнительным кольцом, крепящимся к крышке винтами с потайными головками.

4. Оправка для изготовления оболочек с внутренними радиальными полостями по п. 2, отличающаяся тем, что в отжимном кольце выполнен ряд сквозных резьбовых отверстий для вворачивания винтов до упора во фланец при съеме заготовки с оправки.