Трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны

Трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к устройствам для гофрирования листового материала методом гибки.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство для изготовления изделий сложного профиля из композиционного материала, содержащее формозадающую оправку, выполненную из плоских элементов в виде параллелограммов, соединенных между собой герметичной тканью с образованием шарниров по периметру этих элементов (Авторское свидетельство №1706148 СССР, МПК В 29 С 59/00, В 29 D 9/00 // В 29 К 105/08, В 29 L 9/00. Устройство для изготовления изделий сложного профиля из композиционного материала, Бюл. №33, 27.11.96).

Недостатком этого устройства является невозможность изготовления гофрированного изделия криволинейной формы.

В качестве прототипа выбрана трансформируемая матрица для изготовления складчатой конструкции с цилиндрической огибающей поверхностью (В.И.Халиулин, Технологические схемы изготовления многослойных конструкций. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1999. - 168 с., с.128, ISBN 5-7579-0295-7).

Трансформируемая матрица представляет собой многозвенный механизм объемной рельефной структуры, состоящая из плоских элементов в форме параллелограммов, шарнирно соединенных по периметру друг с другом тканью, на которой они укреплены с помощью клея. Внешнее очертание трансформируемой матрицы в исходном состоянии совпадает по размерам и форме рельефа с изготавливаемым зетгофром, лишь несколько отличаясь от него по кривизне. Для трансформирования матрицы используется силовой привод, например компрессионный.

Недостатком данного устройства является то, что с его помощью изготавливается складчатая конструкция лишь с продольным, т.е. в направлении образующей цилиндра, направлением зигзагообразного гофра. В то же время в производстве, например фюзеляжных панелей самолетов, требуется заполнитель, имеющий поперечное направление гофров, отвечающий эксплуатационному условию удаления конденсата из внутренних полостей панели.

Сущность изобретения

Данное изобретение направлено на расширение технологических возможностей путем изготовления из листового материала складчатого заполнителя многослойных панелей одинарной кривизны с поперечным направлением зигзагообразных гофров.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является улучшение эксплуатационных характеристик многослойных панелей летательных аппаратов за счет обеспечения возможности активного и пассивного (самотоком) удаления конденсата из внутренних полостей складчатого заполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что известная трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны, представляющая собой формообразующую поверхность из плоских трапецеидальных элементов, шарнирно соединенных друг с другом гибким материалом, на котором они укреплены с помощью клея, дополнительно содержит плоские элементы в виде равнобедренных треугольников, расположенные цепью рядами между трапецеидальными элементами, шарнирно соединенные с ними по пилообразным линиям складчатой структуры и ориентированные таким образом, что их основания, обращенные друг к другу, шарнирно соединены по зигзагообразным линиям выступов, а их вершины образуют шарниры по зигзагообразным линиям впадин. При этом величина размера В оснований треугольных элементов по зигзагообразной линии выступов складчатой структуры определяется функцией

где R - радиус кривизны блока складчатого заполнителя,

S - шаг зигзагообразных линий впадин складчатого заполнителя,

L - шаг пилообразных линий,

Н - высота блока складчатого заполнителя,

а минимальные значения ширины шарнирного соединения S₁ и S₂ по линиям, соответствующим линиям выступов и впадин готового складчатого заполнителя, определяются соответственно по формулам

где t - толщина материала плоских элементов формообразующей поверхности,

m - толщина основы и клея,

z - толщина материала заготовки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности “новизна”.

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками из заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг.1 показана трансформируемая оправка в конченом положении с конструктивными параметрами: R - радиус кривизны блока складчатого заполнителя по внутреннему обводу; S - шаг зигзагообразных линий впадин; L - шаг пилообразных линий; H - высота блока складчатого заполнителя; на фиг.2 - общий вид трансформируемой оправки в развернутом положении.

На фиг.1-2 цифрами обозначены следующие позиции:

1 - зигзагообразная линия выступов складчатого заполнителя; 2 - зигзагообразная линия впадин; 3 - пилообразная линия складчатого заполнителя; 4 - плоский трапецеидальный элемент формообразующей поверхности; 5 - материал основы; 6 и 7 - плоские треугольные клиновидные элементы формообразующей поверхности; 8 - шарниры.

Лучший вариант осуществления изобретения

Трансформируемая оправка представляет собой систему плоских жестких элементов 4, 6 и 7, например, из тонколистового металла, наклеенных на основу 5 из гибкого материала с образованием зазоров между элементами. Основа 5 в зазорах между плоскими элементами 4, 6 и 7 выполняет роль шарниров 8. Элементы 4 имеют форму неправильной трапеции и соответствуют граням складчатого заполнителя, образующим зигзагообразные гофры. При этом параллельные кромки соседних элементов образуют зазор-шарнир, ориентированный вдоль прямолинейных участков зигзагообразных линий выступов и впадин. Расположенные между ними элементы 6 и 7 ориентированы в направлении линий 3 заполнителя и обращены друг к другу основаниями клиньев с образованием зазора-шарнира по линиям 1. Таким образом, острые вершины клиньев оказываются обращенными друг к другу и выходящими к линии шарнира вдоль линии 2. Плоские элементы 4, 6 и 7 образуют трансформируемую формообразующую поверхность, совпадающую в разложенном виде по очертаниям контура и линии шарниров с разверткой изготавливаемой детали с нанесенными на нее линиями сгибов.

Величина размера В основания треугольных элементов 6 и 7 определяется функцией

где R - радиус кривизны блока складчатого заполнителя,

S - шаг зигзагообразных линий впадин складчатого заполнителя,

L - шаг пилообразных линий,

Н - высота блока складчатого заполнителя.

Ширина шарниров выбрана такой, чтобы обеспечивалось трансформирование (складывание) всей системы элементов совместно с заготовкой с образованием объемной рельефной конструкции. При этом ширина S₁ шарнира по линии 1 определяется по формуле

а ширина S₂ шарнира по линии 2 определяется по формуле

где t - толщина материала плоских элементов формообразующей поверхности; m - толщина основы и клея; z - толщина материала заготовки.

Изготовление складчатого заполнителя с использованием предлагаемой трансформируемой оправки осуществляется следующим образом.

Заготовку из листового материала, вырезанная по форме и размерам трансформируемой оправки в ее разложенном состоянии, укладывают на ее формообразующую поверхность с совмещением наружных контуров, после чего производят их совместное трансформирование (складывание) с образованием из плоской конструкции объемной конструкции с заданными геометрическими параметрами рельефа R, S, L, Н. Данное трансформирование может осуществляться с использованием, например, вакуумируемого мешка.

Промышленная применимость

Предлагаемое изобретение может быть использовано в устройствах для изготовления складчатого заполнителя одинарной кривизны, применяемых в производстве панелей криволинейной формы летательных аппаратов и судов.

1. Трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны, представляющая собой формообразующую поверхность из плоских трапецеидальных элементов, шарнирно соединенных друг с другом гибким материалом, на котором они укреплены с помощью клея, отличающаяся тем, что формообразующая поверхность дополнительно содержит плоские элементы в виде равнобедренных треугольников, расположенные цепью рядами между трапецеидальными элементами, шарнирно соединенные с ними по пилообразным линиям складчатой структуры и ориентированные таким образом, что их основания, обращенные друг к другу, шарнирно соединены по зигзагообразным линиям выступов, а их вершины образуют шарниры по зигзагообразным линиям впадин.

2. Трансформируемая оправка по п.1, отличающаяся тем, что величина размера В оснований треугольных элементов по зигзагообразной линии выступов складчатой структуры определена функцией

где R - радиус кривизны блока складчатого заполнителя;

S - шаг зигзагообразных линий впадин складчатого заполнителя;

L - шаг пилообразных линий;

Н - высота блока складчатого заполнителя.

3. Трансформируемая оправка по п.1, отличающаяся тем, что минимальные значения ширины шарнирного соединения S₁ и S₂ по линиям, соответствующим линиям выступов и впадин готового складчатого заполнителя, определены соответственно по формулам

где t - толщина материала плоских элементов формообразующей поверхности;

m - толщина основы и клея;

z - толщина материала заготовки заполнителя.