Процессы изготовления характерных деталей из листов, профилированных плит, профилей тонкостенных труб

Технологический процесс изготовления любой детали первого класса в общем случае составляется из следующих групп частных процессов:

1) подготовительных — расконсервации и раскроя полуфабриката на заготовки, зачистки кромок, термической обработки и правки заго­товок;

2) деформирования — в основном формования гибкой, обтягивани­ем или вытяжкой;

3) завершающих — обрезки припусков, устранения местных дефек­тов, сверления и вырезки отверстий, термической обработки — закалки (для деталей из упрочняемых термообработкой сталей) и образования покрытий с целью защиты от коррозии.

Основным процессом получения формы, размеров и точности не об­рабатываемых в дальнейшем поверхностей любой детали первого класса является формование.

В зависимости от физико-механических свойств исходного материа­ла технологические процессы изготовления деталей первого класса мож­но разделить на три подкласса (табл. 2):

1) для деталей из упрочняемых термической обработкой материа­лов с длительным сроком старения;

2) для деталей из упрочняемых термической обработкой материа­лов с кратким сроком старения;

3) для деталей из не упрочняемых термической обработкой мате­риалов.

Полуфабрикаты для изготовления деталей первого класса поступа­ют в обработку в различном состоянии: в закаленном, отожженном, полунагартованном, нагартованном и нормализованном.

В табл. 2 приведены три схемы технологических процессов изго­товления деталей холодным деформированием. Стрелками показана ха­рактерная последовательность сочетания групп частных процессов в тех­нологических процессах каждого из трех подклассов. При этом некото­рые из групп частных процессов в конкретных технологических процессах могут дополняться или повторяться. Например, при многооперационной вытяжке или обтяжке возникает необходимость в термической обработ­ке— отжиге. В этом случае отжиг и доработка — правка — будут крат­ны процессам формования. Лишь для деталей из легких упрочняемых термической обработкой сплавов перед калибровкой отжиг заменяется закалкой. При однооперационном формовании в технологическом процес­се первого и третьего подклассов отжиг, как правило, отсутствует.

В технологическом процессе второго подкласса при изготовлении: деталей из сталей, упрочняемых термической обработкой, отжиг чаете применяют для выравнивания структуры, снятия внутренних напряжений или для разупрочнения полуфабрикатов, поступающих в обработку в нормализованном или закаленном состоянии. Закалка, как правило, сле­дует после процессов формования.

На рис. 105 показаны характерные детали оболочки самолета, ко­торые изготовляют формованием из легких сплавов, упрочняемых тер­мической обработкой. Полуфабрикатом для этих деталей служат листы и профилированные плоские плиты, поставляемые в закаленном со­стоянии.

Технологический процесс изготовления деталей оболочки самолета составляется из нескольких групп частных процессов в последовательно­сти, показанной на схеме 1 табл. 2.

Например, для деталей оболочки одинарной кривизны из алюминие­вых сплавов, упрочняемых термообработкой (рис. 105, а), технологиче­ский процесс состоит из следующих частных процессов: расконсервации и раскроя полуфабриката на заготовки; термической обработки — за­калки; доработки — подготовки к формованию; формования — гибки на КГЛ, ГЛС или на гибочных прессах; доработки — удаления припусков, устранения дефектов и т. п. и образования защитных покрытий.

Для деталей оболочки двойной и знакопеременной кривизны (рис 105, б) состав технологического процесса будет аналогичен рассмотрен­ному. Изменится лишь содержание процесса формования, так как дета­ли двойной и знакопеременной кривизны обычно получают обтягивани­ем на прессах типа ОП или обтягиванием с растяжением на прессах типа РО.

Это относится также и к технологическим процессам изготовления деталей сложной формы (рис. 105, в). При аналогичном рассмотренному выше составе технологического процесса детали сложной формы обычно формуют вытяжкой штампами на прессах или на листоштамповочных молотах.

Рис. 105. Характерные детали оболочки самолета:

а—одинарной кривизны; б—двойной и знакопеременной кривизны; в—сложной формы

Изменения в содержании процессов формования, конечно, отража­ются в какой-то степени и на содержании подготовительных и завершаю­щих процессов. Изменения в подготовительных и завершающих процес­сах в рассмотренных случаях будут несущественны, тем более что фор­мование деталей оболочки самолета в основном состоит из одной опе­рации.

Следует заметить, что в табл. 2 показаны лишь характерные це­почки частных процессов, составляющих технологические процессы из­готовления деталей первого класса. В конкретных технологических про­цессах частные процессы состоят из разнообразных элементов — видов обработки, сочетающихся также в определенной последовательности.

В качестве примера рассмотрим содержание частных процессов, составляющих технологический процесс изготовления детали двойной кривизны, показанной на рис. 105, б, с применением для формования обтяжного пресса ОП-3.

Частный процесс расконсервации и раскроя в данном случае будет состоять из следующих элементов: нарезка полос из листов на гильотин­ных ножницах; нарезка заготовок из полос (рис. 106, а); контроль га­баритных размеров по ШЗ; удаление протектора (липкой бумаги) с за­готовки; смывка клеевой пленки с заготовки.

Частный процесс термической обработки — закалки —состоит из на­грева заготовки в воздушной печи или селитровой ванне, охлаждения в холодной воде, промывки в теплой, просушки и протирки салфетками.

Частный процесс доработки — подготовки к формованию — включа­ет снятие заусенцев на кромках заготовки и правку заготовки на мно­говалковом листоправильном станке.

Частный процесс формования на ОП-3 состоит из таких элементов: смазка поверхности пуансона; установка на пуансон и закрепление заго­товки в клеммах пресса; обтяжка заготовки; правка гофра без снятия давления; окончательная обтяжка заготовки; контроль прилегания заго­товки к пуансону; снятие давления до свободного положения заготовки ча пуансоне; установка кондуктора и сверление двух фиксирующих от­верстий в заготовке; окончательное снятие давления и освобождение за­готовки из клемм пресса (рис. 12.2, 6).

а—раскрой листа на полосы 1 и полос на заготовки 2; б—заготовка после обтягивания на ОП-3

Частный процесс доработ­ки — доводки — детали соста­вится из элементов, помещения заготовки на болванку для раз­метки под обрезку по контуру с фиксацией на два отверстия; установки шаблона ШОК на заготовку с фиксацией на два отверстия; закрепления заго­товки с шаблоном на болванке специальным прижимом; раз­метки заготовки по шаблону, раскрепления и снятия шабло­на и заготовки с болванки, обрезки контура и вырезки отверстий (при их наличии) на заготовке по разметке, зачистки заусенцев специальным шабером и контроля готовой детали по КРС.

Подобно расшифровываются частные процессы при разработке кон­кретных технологических процессов изготовления деталей любого клас­са. При этом каждому конкретному технологическому процессу будут соответствовать вполне определенные частные процессы с присущими им элементами — действиями оборудования и исполнителей, сочетаю­щимися в закономерной логической последовательности. Дифферен­циация любого технологического процесса на первичные элементы —дей­ствия— необходима как для нормирования процесса, так и для синхро­низации работы поточных и автоматических линий по такту.

На рис. 107 показаны характерные детали каркаса самолета, кото­рые изготовляют формованием как из легких сплавов, так и из сталей, упрочняемых термической обработкой. Полуфабрикатами для этих де­талей обычно служат листы, профили и тонкостенные трубы, поставляе­мые и в закаленном (легкие сплавы), и в нормализованном или ото­жженном (стали) состоянии.

Технологический процесс изготовления деталей каркаса может со­стоять и из шести и из пяти групп частных процессов в последователь­ности, показанной в табл. 2.

Например, для деталей, изготовляемых из листов упрочняемых тер­мической обработкой легких сплавов (рис. 107, а), технологический процесс состоит из шести групп частных процессов аналогично процессам изготовления деталей оболочки самолета (см. рис. 105). Но процесс формования в данном случае будет отличаться тем, что подобные детали обычно формуют резиной на гидропрессах за один или за два перехода. Детали с отбортовкой в одну сторону формуют за один переход. Детали с отбортовкой в обе стороны формуют за два перехода, если промежуток времени между переходами соответствует пластическому состоянию ме­талла в период старения. Второй переход формовки производят по форм-блоку, обеспечивающему сохранение формы отбортовки, полученной на первом переходе. Если же время между переходами окажется больше времени, в течение которого сохраняется пластическое состояние метал­ла в период старения, то формовку производят за две операции с повто­рением процессов термической обработки — закалки и правки перед фор­мованием.

Рис. 107. Характерные детали каркаса самолета:

а—из листов; б—из профилей; в— из тонкостенных труб

Для деталей каркаса, изготовляемых из профилей (рис. 107, б) уп­рочняемых термической обработкой легких сплавов, технологический процесс будет состоять из шести групп частных процессов в последовательности, показанной на схеме 1 табл. 2. Однако процесс формования в этом случае будет представлять собой гибку профильной заготовки на профилегибочных станках типа ПГ или гибку с растяжением на стан­ках типа ПГР. При изготовлении деталей каркаса из стальных профилей, упрочняемых термической обработкой, технологический процесс состоит так­же из шести групп частных процессов, но в последовательности, пока­занной на схеме 2 табл. 2.

Если профили поступают в закаленном состоянии, их подвергают отжигу. После этого профили раскраивают на заготовки, подготовляют их к формованию (правка, снятие заусенцев и т. п.) и подвергают гибке. Термическую обработку — закалку, — как правило, производят после формования, а затем выполняют процессы доработки — доводки формы и размеров детали и образования покрытий.

При изготовлении деталей каркаса из не упрочняемых термической обработкой сталей и сплавов технологический процесс будет состоять из пяти групп частных процессов (исключается термическая обработка).

Технологические процессы изготовления деталей каркаса самолета из тонкостенных труб (рис. 107, в) по составу аналогичны процессам изготовления деталей из профилей. Они также могут состоять и из ше­сти и из пяти групп частных процессов. Существенно изменяется лишь содержание процесса формования, так как гибку труб производят на спе­циальных трубогибочных станках без заполнения и с заполнением по­лости труб, а также на станках типа ПГ, оснащенных профилированны­ми роликами.

На рис. 108 показаны характерные детали оборудования самолета, изготовляемые формованием из легких сплавов и сталей.

Полуфабрикатами для этих деталей являются листы и тонкостенные трубы, поставляемые в закаленном, нагартованном, полунагартованном (легкие сплавы) и нормализованном или отожженном (стали) со­стоянии.

Технологический процесс изготовления деталей оборудования может состоять из шести и пяти групп частных процессов в последовательности, показанной на схемах 1, 2, 3 табл. 2. Например, для деталей оборудо­вания, изготовляемых из листов упрочняемых термической обработкой легких сплавов (рис. 108, а), технологический процесс будет состоять из шести групп частных процессов аналогично процессам изготовления деталей оболочки (см. рис. 105). Наиболее распространенным процес­сом формования в данном случае будет вытяжка.

Для деталей оборудования, изготовляемых из листов не упрочняе­мых термической обработкой сталей и легких сплавов, технологический процесс будет состоять из пяти групп частных процессов: расконсервации — раскроя, доработки — подготовки к формованию, формования — вытяжки, доработки — доводки по­верхностей детали и образования по­крытий.

При вытяжке деталей из не упрочняемых термической обработ­кой сталей и легких сплавов может возникнуть необходимость в проме­жуточной разупрочняющей термиче­ской обработке. В этом случае про­цесс формования будет состоять из нескольких операций с повторением (при необходимости) процессов до­работки— подготовки к формо­ванию.

а) из листов б) из тонкостенных труб

Технологические процессы изго­товления деталей оборудования из тонкостенных труб (рис. 108, б) су­щественно отличаются от технологи­ческих процессов изготовления деталей из листов только содержанием процесса формования. Если при изготовлении деталей из листов основ­ным процессом формования является вытяжка, то при изготовлении де­талей из труб такими процессами будут гибка, обжатие или раздача трубчатых заготовок.

Технологические процессы изготовления деталей первого класса имеют общие характерные особенности, которые необходимо учитывать при проектировании процессов.

Проектирование конкретного технологического процесса начинают с выбора принципиальной схемы процесса (см. табл. 2) и затем наме­чают возможные процессы формования детали. Процесс формования, как известно, в значительной степени определяет содержание всех остальных частных процессов. Например, после формования деталей гибкой с рас­тяжением, обтягиванием или вытяжкой необходима обрезка припуска по контуру. Очевидно, процесс раскроя в данном случае необходимо выби­рать только по производительности и экономическим показателям без учета точностных характеристик. Сверление и вырезку отверстий в подоб­ных деталях производят после их формования.

При оценке точности вариантов технологического процесса следует учитывать, что изготовление технологической оснастки и настройка обо­рудования производятся по макетам и шаблонам. Очевидно, результи­рующая погрешность детали будет складываться из операционных по­грешностей, возникающих на всех этапах перенесения размера начиная с плаза или макета и кончая деталью.

Наибольший удельный вес в себестоимости деталей первого класса имеют расходы на материалы, специальную технологическую оснастку и заработную плату производственным рабочим. При обычном числе пере­наладок оборудования (от 6 до 24 в год) затраты на них незначительны. Поэтому различные варианты технологического процесса можно сравни­вать, пользуясь упрощенным расчетом, с учетом стоимости полуфабри­ката. Следует помнить, что, например, широкие листы одной и той же марки материала стоят дороже узких.

Технологические процессы изготовления деталей первого класса, как правило, оформляются на технологических картах. Операционные карты используются редко, так как структура технологического процесса обычно проста.