Виды клепки

Процесс клепки заключается в осаживании стержня заклепки и об­разовании из выступающей части стержня замыкающей головки требуе­мой формы.

В самолетостроении наиболее распространена плоская форма замы­кающей головки заклепки.

Общая длина заклепки L для соединения пакета толщиной 5 опре­деляется из соотношения (см. рис. 140)

L=S+l₃; l₃~1, 3d,

Где l₃ – припуск на замыкающую головку.

При образовании замыкающей головки стержень заклепки, запол­няя отверстие, деформируется неравномерно, причем его диаметр со сто­роны закладной головки будет меньше, чем со стороны замыкающей. Неравномерное увеличение диаметра стержня вызывает коробление скле­пываемых деталей, которое можно уменьшить, располагая во всех воз­можных случаях закладные и замыкающие головки заклепок вразбежку с одной и другой сторон склепываемого пакета. Коробление деталей можно еще уменьшить, если замыкающие головки заклепок размещать в пакете на стороне более толстой детали или детали из более прочного материала.

Образование замыкающей головки происходит методом прессования или ударом. При прессовой клепке применяют клепальные прессы или автоматы, а при ударной — пневматические клепальные молотки.

Прессовая клепка характеризуется тем, что замыкающая го­ловка Заклепки формуется при равномерном сжатии стержня. Прессовую клепку различают одиночную и групповую. При одиночной клепке за один ход пресса расклепывается одна заклепка, а при групповой не­сколько.

Клепальные прессы по эксплуатационному признаку разделяются на стационарные и переносные. Возможность применения того или иного типа пресса зависит от подходов к месту клепки, диаметра расклепывае­мых заклепок, размеров узлов и панелей и других конструктивных и тех­нологических факторов. В промышленности применяется большое коли­чество различных прессов для групповой и одиночной клепки.

В табл. 11 приведены технические характеристики некоторых прес­сов, по которым выбирают требуемый для клепки тип пресса.

Некоторые типы прессов приведены на рис. 143.

Рассмотрим в качестве при­мера пресс КП-602, предназначен­ный для автоматической группо­вой клепки плоских или одинар­ной кривизны узлов и панелей (рис. 144). Пресс состоит из ста­нины 1, нижней 6 и верхней 3 кле­пальных головок и выравниваю­щего устройства 4.

На станине 1 пресса порталь­ного типа установлены верхняя и нижняя клепальные головки, ме­ханизмы, перемещающие каретки головок, и специальная аппара­тура. Верхняя и нижняя клепаль­ные головки смонтированы на спе­циальных каретках, синхронно пе­редвигающихся вправо пли влево в портале пресса. На верхней кле­пальной головке 2 установлены щупы 3 выравнивающего устрой­ства 4 и верхний штамп 5 для групповой клепки.

Четыре щупа 3 являются датчиками механизмов, устанав­ливающих склепываемую панель в требуемое положение относи­тельно верхнего н нижнего штам­пов пресса.

Верхний клепальный штамп установлен на специальной пиноли и может перемещаться вверх и вниз при помощи реверсивного пневматического двигателя. При движении верхнего штампа 5 вниз в момент соприкосновения его рабочей поверхности с поверх­ностью склепываемой детали че­рез систему микровыключателей штамп выключается и останав­ливается в требуемом положении. Нижняя клепальная головка 6 имеет плунжер 7, перемещаю­щийся вверх и вниз под давле­нием масла, подаваемого насосом. На плунжере установлен нижний клепальный штамп 8, который сжимает склепываемый пакет, а затем образует замыкающие головки заклепок.

Склепываемую панель 9 уста­навливают на тележку 10 вырав­нивающего устройства 4. Тележка вместе с панелью может от при­вода электродвигателя передви­гаться по специальным направ­ляющим 11, расположенным по обеим сторонам станины пресса и образующим эста­каду.

Таблица 11

Управление движением тележки производится оператором с пульта управления 12 или автоматически при помощи специальных копиров.

На прессе КП-602 можно клепать панели размерами 15x2, 8 м, а также пакеты переменной толщины заклепками одного диаметра, не пе­ренастраивая для этого пресс. Склепываемые узлы и панели поступают.на эти прессы с просверленными и зенкованными отверстиями и встав­ленными в них заклепками.

В процессе клепки на прессе автоматически выпол­няются следующие переходы: выравнивание поверхности па­нели перпендикулярно оси кле­пальных головок; подвод верх­него и нижнего штампов к из­делию, образование замыкаю­щих головок заклепок и отвод верхнего и нижнего штампов в исходное положение; переме­щение изделия на шаг группо­вой клепки.

Рис. 143. Прессы для клепки узлов и панелей

После выполнения клепки по одному ряду заклепок оператор, пользуясь пультом управления, перемещает клепальные головки пресса на следующий ряд заклепок, затем ставит панель в исходное положение и включает пресс на автоматический цикл работы.

Рис. 144. Схема полуавтоматического пресса КП-602 для групповой клепки:

1 – станина; 2 – верхняя клепальная головка; 3 – щупы; 4 – выравнивающие устройства; 5 – верхний штамп; 6 – нижняя клепальная головка; 7 – плунжер; 8 – нижний клепальный штамп; 9 – панель; 10 – тележка; 11 – направляющая; 12 – пульт управления

Пресс КП-602 и другие прессы для групповой клепки снабжаются набором сменных инструментов (штампов) для узлов различной конфигурации.

Рис. 145. Пресс для групповой клепки с поддерживающим устройством в виде специальных тележек:

1 – стол; 2 – продольная тележка; 3 – поперечная тележка; 4 – копир; 5 – склепываемая панель; 6 – верхний штамп пресса; 7 – пульт управления

Назначение штампов—сжатие склепываемого пакета и образование замыкающих головок заклепок. Иногда на нижнем штампе устанавлива­ют микровыключатель для прекращения деформации заклепки, когда ее головка достигает требуемого по высоте размера.

Производительность прессов одиночной и групповой клепки в зна­чительной мере зависит от оснащения их поддерживающими и транс­портирующими устройствами, которые исключают необходимость под­держивать детали руками, облегчают установку изделия на прессе и улуч­шают качество клепки.

Существует большое количество поддерживающих устройств. Эти уст­ройства являются либо неотъемлемой частью конструкции пресса, например, в прессе КП-602, либо отдельным агре­гатом. В последнем случае устройство кинематически связано с прессом (рис. 145).

Рис. 146. Схема пресса КП-204:

1 – основание; 2 – сменная скоба; 3 – шток; 4 – педаль; 5 – воздухораспределительная коробка; 6 – поршень; 7 – роликовый механизм; 8 - рычаг

На рис.146 приведен стационарный пневморычажный пресс К.П-204 для одиночной клепки. Пресс состоит из основания 1 и установленной на нем сменной скобы 2, в которой устанавливается склепываемая деталь, К верхней части скобы крепится рабочая головка. При нажатии на педали 4 впускной клапан воздухораспределительной коробки 5 открывается, воздух из сети входит в рабочую полость цилиндра и давит на поршень 6, который перемещается вправо. Движение пор­шня 6 при помощи роликового меха­низма 7 и рычага 8 передается штоку 3. Последний, опускаясь вниз, фор­мует замыкающую головку заклепки. После того как нажим на педаль 4 прекратится, вся система возвратится в исходное положение. В это время изделие перемещают на следующею заклепку, и цикл работы повторяется.

В местах, где применение прессов групповой и одиночной клепки затруднительно, используют переносные клепальные.

Все применяемые в промышленности стационарные клепальные прессы выполняют только одну операцию — формование замыкающей головки, а остальные операции (сверление и зенкование отверстий, вставка заклепок) производятся на других станках.

Рис. 147. График для определения коэффициента φ повышения производительности клепки при механизации отдельных операций этого процесса

Общее оперативное время процесса клепки представляет собой сум­му оперативных времен входящих в него операций, т. е.

Т_оп=Т_оп.с+Т_оп.з+Т_оп.в+Т_оп.к

Где Т_оп – полное оперативное время, затрачиваемое на заклепочное соединение;

Т_оп.с , Т_оп.з, Т_оп.в, Т_оп.к – оперативное время соответственно на сверление и зенкование отверстий, вставку заклепок и клепку замыкающей головки заклепки.

Увеличить производительность клепки возможно автоматизацией и механизацией отдельных операций. При этом необходимо иметь в виду, что механизация и повышение производительности по одной какой-либо операции незначительно сказываются на всем процессе клепки. Для опре­деления путей повышения общей производительности процесса поль­зуются специальным графиком, приведенным на рис. 147, где φ —коэф­фициент общей производительности процесса клепки, х — коэффициент производительности рассматриваемого вида работ (операции), представ­ляющий собой отношение оперативного времени этого вида работ до и после его механизации. Например, для сверления отверстий

Х_с=Т_оп.с/Т́ _оп.с.

Здесь Т_оп.с – оперативное время на сверление отверстия до механизации;

Т́ _оп.с – оперативное время сверления отверстия после механизации;

— коэффициент, определяющий трудоемкость рассматриваемого вида работ (операции) как часть общей трудоемкости и представляю­щий собой отношение оперативного времени этого вида работ до механизации к оперативному времени всего процесса клепки после механи­зации. Например, для сверления отверстия

V_c=T_оп.с/Т_оп,

где T_оп.с- оперативное время на сверление до механизации;

Т_оп- оперативное время всего процесса клепки до его механизации; для клепки v_к=Т_оп.к/Т_оп и т.д.

Покажем на конкретном примере, как пользоваться графиком рис. 147.

Если производительность операции образования замыкающей голов­ки заклепки, доля трудоемкости которой в общей трудоемкости процесса клепки данного изделия v_к=0, 3, будет при механизации увеличена в 10 раз, т. е. х_к=10, то производительность всего процесса клепки увели­чится только в 1, 37 раза. Действительно, из графика следует, что коэффициенту х_к=10 v_к=0, 3=const соответствует φ =1, 37.

Для значительного повышения производительности клепальных ра­бот необходима комплексная механизация процесса по всем операциям.

В настоящее время ведутся работы по созданию автоматических сверлильно-зенковальных станков, дыропробивных прессов, клепальных прессов с механическим способом вставки заклепок в отверстия, автома­тическим циклом операции непосредственной клепки и т. д. Наиболее полно автоматизация и механизация клепальных работ осуществлены на клепальных автоматах, которые выполняют весь комплекс операций клепки: выравнивание склепываемых поверхностей изделий перпендику­лярно оси инструментов, сжатие склепываемого пакета, сверление и зенкование отверстий, вставку заклепок, образование замыкающих головок (клепку), передвижение изделия (или рабочих головок) на шаг клепки.

При выполнении перечисленных операций управление механизмами производится при помощи программных устройств. В авиационной промышленности СССР и за рубежом применяется большое количество автоматов различных конструктивных схем. Рассмотрим некоторые из них.

Клепальный автомат АКН-3 (рис. 148) состоит из клепальной го­ловки, каретки и системы управления. Клепальная головка с кареткой может перемещаться вдоль склепываемого изделия с фиксацией положе­ния головки в месте расположения нервюр. Кроме того, головка переме­щается и по высоте. Этот автомат пробивает отверстие под за­клейку, вставляет заклепку, образует замыкающую головку и перемещает клепальную головку на шаг клепки г. Автомат расклепывает в минуту 12 заклепок диаметром 3 мм.

Автомат с несколькими головками для клепки панелей (рис. 149) сверлит и зенкует отверстия под заклепки, вставляет заклепки в отверстия, расклепывает их и перемещает панель на шаг клепки t. В этом автомате одновременно работают четыре клепальных головки, общая производительность — 80 заклепок в минуту. Головки могут устанавли­ваться на различном друг от друга расстоянии по ширине панели. Автомат может быть настроен на работу заклепками диаметром 5 или 6 мм.

Ударная клепка характеризуется тем, что замыкающая головка заклепки образуется за несколько ударов клепального молотка. Пневматические клепальные молотки благодаря незначительным размерам, весу и возможности клепки ими в любом положении молотка относительно изделия применяются на узловой, агрегатной и общей сбор­ке. Принцип действия молотка заключается в использовании энергии сжатого воздуха для сообщения поршню в цилиндре возвратно-поступа­тельного движения, при котором он периодически наносит удары по об­жимке, устанавливаемой на головку заклепки (рис. 150). Возвратно-поступательное движения поршня в цилиндре происходит автоматически от воздухораспределительного устройства.

Расклепывается заклепка за 10—30 ударов поршня, причем момент выключения молотка определяется рабочим. Молотки работают автоматически в любом относительно изделия положении (вертикальном, гори­зонтальном или наклонном). Тип молотка выбирают с учетом свойств материала и диаметра заклепки (табл. 12).

Рис. 148. Клепальный автомат АКН-3:

1 – клепальная головка автомата; 2 – каркас для установки системы управления автоматом; 3 – каретка и система управления автоматом; 5 – склепываемое изделие

Вес поддержки пневматического клепального молотка, оказывающий большое влияние на качество шва и условия работы клепальщика, рас­считывается по диаметру расклепываемой заклепки, мощности молотка и количеству ударов для получения замыкающей головки.

Рис. 149. Автомат для клепки панелей:

1 – портал; 2 – клепальная головка; 3 – склепываемая панель; 4 – поддерживающая и транспортирующая каретка

Таблица 12

Характеристики некоторых типов пневматических клепальных молотков при давлении сжатого воздуха в питающей сети 5 кГ/см²

Для уменьшения вредного воздействия силы отдачи удара молотка на руки рабочих применяют поддержки с виброгасящим устройством снабженном пружиной, которая, сжимаясь при ударе, частично гасли силу удара при клепке и уменьшает отдачу на руку рабочего.

Рис. 150. Пневматический клепальный молоток:

1 – пружина; 2 – обжимка; 3 – втулка; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6 – золотник; 7 – кольцо; 8 – рукоятка; 9 – клапан; 10 – втулка; 11 - курок