RU155958U1 - Оснастка для автоматизированной выкладки обшивки носка крыла летательного аппарата - Google Patents

Abstract

1. Оснастка для автоматизированной выкладки, с применением лазерного нагрева, обшивки носка крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала, включающаяприводной вал иоправку, установленную на приводном валу и выполненную в соответствии с конфигурацией обшивки носка с использованием поверхностного формообразующего слоя и несущего каркаса,отличающаяся тем, чтооправка представляет собой двухместную форму, состоящую из двух одноместных форм, расположенных симметрично относительно оси приводного вала,каждая одноместная форма образована поверхностным формообразующим слоем по форме обшивки носка и расположенным внутри него пространственным несущим каркасом, на котором смонтирован этот слой,формообразующий слой ориентирован относительно приводного вала таким образом, что противолежащие прямолинейные торцы указанного слоя одной из одноместных форм обращены навстречу таким же торцам другой одноместной формы,при этом пространственный несущий каркас состоит из отдельных кронштейнов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль приводного вала с закреплением на нем и выполненных с возможностью контакта с внутренней поверхностью формообразующего слоя по опирающейся на кронштейн соответствующей части этой поверхности.2. Оснастка по п.1, отличающаяся тем, что вал имеет форму балки прямоугольного сечения, на одних противолежащих сторонах которой закреплены кронштейны каркасов, а на других смонтированы ложементы с продольными пазами, в которых расположены закладные детали.

Description

ОСНАСТКА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ВЫКЛАДКИ ОБШИВКИ НОСКА КРЫЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Область техники.

Полезная модель относится к авиационной технике и касается оснастки, применяемой при изготовлении обшивки носка крыла летательного аппарата. Конструкция оснастки предназначена к использованию при изготовлении методом автоматизированной выкладки (в т.ч. намотки), с применением лазерного нагрева, обшивки носка крыла из полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе волокнистого наполнителя из химических органических и неорганических волокон (например, стекловолокна, углеродного волокна, базальтового волокна).

Уровень техники.

Известна оснастка для изготовления методом намотки изделий из полимерного композиционного материала, содержащая оправку в виде тела вращения по форме усеченного конуса, установленную на приводном валу (см. SU 654434). Коническая форма оправки обусловлена изготовлением изделий конической формы, которое осуществляется намоткой ровинга из ПКМ на наружную поверхность оправки. Правильная (осесимметричная) форма изготавливаемого изделия позволяет не корректировать форму оправки перед намоткой, что упрощает технологию изготовления изделий.

В качестве ближайшего аналога к заявляемой конструкции оснастки принята оснастка для изготовления методом намотки носовой части гондолы из полимерного композиционного материала. Оснастка включает приводной вал и оправку в виде тела вращения по форме усеченного конуса, установленную на приводном валу (см. В.Н. Крысин и М.В. Крысин. Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций. Москва. Машиностроение, 1989 г., стр. 141, 142). В отличие от оправки по SU 654434, оправка по ближайшему аналогу образована наружной обечайкой, набранной из секций, которые поддерживаются стойками каркаса, опирающимися на вал. Как правило, необходимость такого выполнения обусловлена большими габаритами изготавливаемого изделия и, соответственно, большими габаритами оснастки. В этих случаях прибегают к использованию облегченной по весу обечайки, выполненной, например, из алюминия, и стального каркаса, поддерживающего обечайку. Такое выполнение позволяет облегчить обслуживание оснастки.

Для оснастки по ближайшему аналогу также нет необходимости в корректировке формы оправки перед намоткой, благодаря правильной осесимметричной форме изделия.

При этом каждая из оснасток - аналогов включает только одну форму, что позволяет обеспечить намотку только одного изделия.

В свою очередь в основе конструкции носка крыла или носка органа механизации крыла летательного аппарата (далее - носок) лежит V-образно изогнутая обшивка носка, как это показано на фиг. 9 прилагаемых чертежей. Особенность выполнения обшивки носка потребует использования такой оправки для ее автоматизированной выкладки или намотки, при конструировании которой необходимо будет решить ряд сложных вопросов, в частности: размещение оправки на приводном валу, придание оправке обтекаемой формы (за счет использования дополнительных накладок, запирающих элементов и т.п.), которая позволит упростить автоматизированную выкладку или намотку и обеспечить ее необходимое качество, придание изделию требуемой формы по окончании его формования.

Раскрытие полезной модели.

Заявителем было установлено, что перечисленные выше проблемы, возникающие при формовании обшивки носка заявляемого предназначения, можно с успехом решить при применении технологии формования одновременно двух изделий.

Задачей заявляемой полезной модели является создание такой конструкции оснастки, которая позволила бы обеспечить автоматизированную выкладку или намотку с применением лазерного нагрева одновременно двух обшивок носка.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в повышении производительности процесса автоматизированной выкладки или намотки, с применением лазерного нагрева, обшивки носка крыла или обшивки носка органа механизации крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала с получением при этом обшивок высокого качества за счет обеспечения равномерного облегания оправки витками наматываемого материала.

Для достижения указанного технического результата предлагается оснастка для автоматизированной выкладки или намотки обшивки носка крыла или носка органа механизации крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала, включающая приводной вал и оправку, установленную на приводном валу и выполненную в соответствии с конфигурацией обшивки носка. Оправка представляет собой двухместную форму, состоящую из двух одноместных форм, расположенных симметрично относительно оси приводного вала. Каждая одноместная форма образована поверхностным формообразующим слоем по форме обшивки носка и расположенным внутри него пространственным несущим каркасом, на котором смонтирован этот слой. Формообразующий слой, имеющий форму обшивки носка, ориентирован относительно приводного вала таким образом, что противолежащие прямолинейные торцы указанного слоя одной из одноместных форм обращены навстречу таким же торцам другой одноместной формы. Пространственный несущий каркас состоит из отдельных кронштейнов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль приводного вала с закреплением на нем, и выполненных с возможностью контакта с внутренней поверхностью формообразующего слоя по опирающейся на кронштейн соответствующей части этой поверхности.

В преимущественном исполнении, вал имеет форму балки прямоугольного сечения, на одних противолежащих сторонах которой закреплены кронштейны каркасов, а на других смонтированы ложементы с продольными пазами, в которых расположены закладные детали.

Благодаря выполнению оправки в виде двухместной формы, состоящей из двух одноместных форм, расположенных симметрично относительно оси приводного вала, с предлагаемой ориентацией одноместных форм по отношению друг к другу (обеспечивающей приобретение оправкой в собранном виде симметричной обтекаемой формы), появилась возможность не только увеличить производительность оснастки, но и обеспечить при этом получение высококачественного изделия, имеющего изначально несимметричную форму и большие габариты.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена предлагаемая оснастка, главный вид;

На фиг. 2 - вид по A-A на фиг. 1, повернуто;

На фиг. 3 - вид по Б-Б на фиг. 2;

На фиг. 4 - вид по В-В на фиг. 2;

На фиг. 5 - вид по Г-Г на фиг. 4;

На фиг. 6 - участок Д на фиг. 3, в разрезе;

На фиг. 7 - вид по Ж-Ж на фиг. 6;

На фиг. 8 - вид по И-И на фиг. 1;

На фиг. 9 - кронштейн в аксонометрии;

На фиг. 10 - вид обшивки носка крыла в аксонометрии.

Предлагаемая оснастка предназначена для изготовления обшивки носка крыла или обшивки носка органа механизации крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала. Оснастка включает приводной вал 1 и установленную на нем оправку 2.

Приводной вал 1 представляет собой балку прямоугольного сечения. Предпочтительно - это пустотелая балка квадратной формы. Цилиндрические цапфы 3 и 4 на концах балки образуют участки для установки в патронах намоточного станка.

Оправка представляет собой двухместную форму, состоящую из двух идентичных одноместных форм 5 и 6, которые расположены симметрично относительно оси 7 приводного вала 1. Каждая из одноместных форм 5, 6 включает пространственный несущий каркас и закрепленный на нем тонкостенный формообразующий слой (далее обечайка 8), выполненный из алюминия.

Несущий каркас одноместной формы 5 состоит из группы отдельных кронштейнов 9 и, соответственно, несущий каркас одноместной формы 6 состоит из группы отдельных кронштейнов 10. В каждой группе кронштейны 9,10 расположены на одинаковом расстоянии L друг от друга вдоль балки приводного вала 1. Кронштейны 9 формы 5 расположены попарно противоположно соответствующим кронштейнам 10 формы 6. В каждой паре противолежащие кронштейны 9 и 10 закреплены на противоположных сторонах 11 и 12 балки приводного вала 1.

Наружная поверхность каждой обечайки 8 имеет форму внутренней поверхности обшивки носка. Прямолинейные торцы 13 и 14 концевых кромок консольных частей обечайки 8 соответствует аналогичным торцам 15 и 16 (фиг. 10) обшивки носка крыла. Обечайки 8 ориентированы относительно приводного вала таким образом, что противолежащие прямолинейные торцы 13 и 14 концевых кромок одной из одноместных форм обращены навстречу таким же торцам 13 и 14 концевых кромок другой одноместной формы. Обечайка 8 является сборной и сформирована из нескольких нижеперечисленных частей, что позволило упростить изготовление, как самой обечайки, так и кронштейнов, на которые она опирается:

- верхняя продольная плита 17, которая формирует верхнюю часть обшивки носка крыла и имеет внутреннюю плоскую опорную поверхность 18 и наружную формообразующую поверхность 19; плита 17 является одной из указанных выше консольных частей обечайки 8;

- нижняя продольная плита 20, которая формирует нижнюю часть обшивки носка крыла и имеет внутреннюю плоскую опорную поверхность 21 и наружную формообразующую поверхность 22; плита 20 является второй из указанных выше консольных частей обечайки 8;

- верхняя продольная переходная плита 23, которая вместе с плитой 17 формирует верхнюю часть обшивки носка крыла и имеет внутреннюю плоскую опорную поверхность 24 и наружную формообразующую поверхность 25, и примыкает к плите 17;

- продольный носок 26, который имеет внутреннюю плоскую опорную поверхность 27 и наружную формообразующую поверхность 28, соответствующую внутренней поверхности концевой части 29 (фиг. 10) обшивки носка крыла. Носок 26 примыкает к верхней переходной плите 23 и к нижней плите 20.

Плиты 17, 20, 23 и носок 26 каждой одноместной формы проходят вдоль приводного вала 1 по всей длине оправки, формируя в совокупности своими наружными поверхностями формообразующую поверхность одноместной формы, соответствующую внутренней поверхности обшивки носка. При этом носок 26 каждой из обечаек 8 расположен, по сравнению с торцами 13 и 14, дистально по отношению к оси приводного вала. В результате показанного выше выполнения оправка приобретает обтекаемую форму с непрерывной формообразующей поверхностью, что позволяет обеспечить высокое качество обшивки, полученной путем автоматизированной выкладки или намотки, например, препрега из полимерного композиционного материала (лента шириной 6,35 мм).

Кронштейны 9 одной группы (несколько кронштейнов) расположены внутри обечайки 8 одноместной формы 5, и кронштейны 10 другой группы (несколько кронштейнов) - внутри обечайки 8 одноместной формы 6. При этом кронштейны 9, 10 расположены в поперечных относительно оси приводного вала 1 плоскостях и равномерно распределены внутри обечайки 8, создавая, таким образом, необходимую опору для обечайки по всей ее длине и принимая на себя усилие намотки.

Каждый из кронштейнов 9, 10 собирается из нескольких частей (фиг. 2 и фиг. 9):

- верхняя продольная полка 30, которая проходит поперек верхней плиты 17, изогнута по контуру внутренней поверхности плит 17 и 23 и прилегает к внутренним опорным поверхностям 18 и 24 плит 17 и 23;

- нижняя продольная полка 31, проходящая поперек нижней плиты 20 и прилегающая к ней;

- соединительная полка 32, примыкающая к внутренней опорной поверхности 27 носка 26 и скрепленная с дистальными, по отношению к балке, торцами полок 30 и 31;

- панель 33, которая служит для крепления кронштейна к боковой стороне 11, 12 балки приводного вала 1; крепление обеспечивается винтами 34 (фиг. 4).

- несущая стойка 35 кронштейна, с которой посредством сварки скреплены полки 30, 31, 32 и панель 33; стойка 35 является связующим звеном для остальных частей кронштейна; с целью снижения массы кронштейна в стойке 35 выполнены отверстия 36.

Балка приводного вала 1 выполнена пустотелой и имеет квадратную форму в поперечном сечении. На противолежащих сторонах балки, не предназначенных для крепления кронштейнов, и по всей длине этих сторон смонтированы держатели 39 и 40 закладных деталей, выполненных в виде полос 41 и 42. Полосы 41, 42 расположены в пазах 43 держателей и выполняют опорную функцию, участвуя в формировании единой непрерывной формообразующей поверхности оправки. Полосы 41, 42 могут перемещаться в пазах 43 в направлении к оси приводного вала 1 и от нее.

Между основанием полосы 41, 42 и дном паза 43 имеется пространство 44, в котором размещаются детали средства для выталкивания полосы 41, 42 из паза 43 в направлении от оси приводного вала 1.

Детали средства для выталкивания полосы 41, 42 включают:

- стойку 45, расположенную со стороны хвостовика 46 полосы 41 (фиг. 6) и закрепленную на конце 47 балки приводного вала 1; стойка 45 имеет удлиненное отверстие 48, через которое проходит винт 49, ось которого параллельна оси балки приводного вала 1; резьбовой конец 50 винта 49 входит в резьбовое отверстие 51 хвостовика 46 со стороны его торца; для другой полосы 42 предусмотрена такая же стойка 52 с винтом 53, но на хвостовике 54 с другого конца полосы 42.

- регулируемый упор 55, расположенный со стороны хвостовика 56 полосы 41; в хвостовике 56 имеется удлиненное отверстие 57 под упор 55; со стороны хвостовика 58 полосы 42, противоположного хвостовику 56 полосы 41, имеется регулируемый упор 59, под который в хвостовике 58 предусмотрено удлиненное отверстие;

- секторы 60, смонтированные с возможностью поворота на балке приводного вала и имеющие фиксатор 61 углового положения

Оснастка используется следующим образом.

На первом этапе осуществляют сборку оснастки. Предварительно формируют кронштейны 9, 10 из монтируемых на несущей стойке 35 и соединяемых посредством сварки полок 30, 31, 32 и панели 33 в единую жесткую конструкцию. Готовые кронштейны разносят вдоль балки приводного вала 1 и закрепляют посредством винтов 34 на противолежащих сторонах 11 и 12 балки на одинаковых расстояниях друг от друга. При креплении кронштейны одной из одноместных форм 5 предпочтительно выставляют в одной плоскости с соответствующими кронштейнами другой одноместной формы 6, обеспечивая их попарно противоположное расположение. В пазах 43 держателей 39 и 40 размещают полосы 41 и 42. На полках 30, 31, 32 кронштейнов выкладывают части обечайки 8: верхнюю продольную плиту 17, нижнюю продольную плиту 20, верхнюю продольную переходную плиту 23 и продольный носок 26. Выложенные части обечайки 8 закрепляют винтами на полках кронштейнов. Концевые кромки обечаек 8 закрепляют винтами 62 (фиг. 2) на держателях 39 и 40 полос 41, 42.

Вращая винты 49 и 53 на концах полос 41, 42 и регулируя положение упоров 55, 59 на других концах полос обеспечивают перемещение полос 41, 42 вдоль оси приводного вала 1, приводя в контакт клиновые поверхности 63 и 64 (фиг. 6). Дальнейшее перемещение полос 41, 42 вдоль оси вала вызовет взаимодействие клиновых поверхностей и, в результате, подъем полос 41, 42 на уровень формообразующей поверхности обечайки (это положение полос 41, 42 показано на фиг. 2). Полученное положение полос 41, 42 фиксируют путем поворота секторов 60. При повороте секторов 60 происходит подъем кулачков 65, сидящих на одной оси с секторами (фиг. 3 и фиг. 8). Кулачки выходят на позицию контакта с хвостовиками 56 и 58 полос 41 и 42. Выставленное положение кулачков 65 поддерживается за счет фиксаторов 61, препятствующих возможности поворота секторов 60.

Цилиндрические цапфы 3 и 4 собранной оснастки зажимают в патронах станка, на котором происходит автоматизированная непрерывная выкладка или намотка пропитанного связующим препрега из полимерного композиционного материала (лента шириной 6,35 мм) на оправку. Выкладка или намотка осуществляется от одного концевого торца 66 оправки до ее другого концевого торца 67 (фиг. 1) и обратно по спиральной траектории (на период выкладки торцы 66 и 67 могут быть закрыты заглушками). В процессе выкладки или намотки препрег подвергается воздействию лазерного излучения, нагревается до температуры плавления и попадает под воздействие укладывающего прижимного ролика. При этом укладывающий ролик с заданным усилием давит на расплавленную термопластичную основу препрега, повторяя кривизну укладываемой поверхности оправки. После охлаждения оснастки, приступают к съему отформованного изделия с оправки. Полосы 41 и 42 перемещают в пазах 43 в сторону оси приводного вала, манипулируя для этого деталями средства для выталкивания полосы следующим образом. Ослабляя действие фиксаторов 61, секторы 60 поворачивают в исходное положение. Кулачки 65 при этом выходят из контакта с хвостовиками 56 и 64 полос 41 и 42. Вращая винты 49 и 53 на концах полос 41, 42 в обратную, по отношению к первоначальной, сторону и регулируя положение упоров 55, 59 в обратном направлении, прерывают контакт между клиновыми поверхностями 63 и 64. В результате происходит погружение полос 41, 42 внутрь пазов 43. Разрезают материал намотанного слоя в зоне полос 41, 42 вдоль этих полос от торца 66 до торца 67. В результате полученный в процессе формования слой разделятся на две заготовки обшивки носка. Конструкция предлагаемой оснастки позволяет получить два изделия сложной формы из полимерного композиционного материала методом автоматизированной выкладки или намотки с применением лазерного нагрева.

Claims (2)

1. Оснастка для автоматизированной выкладки, с применением лазерного нагрева, обшивки носка крыла летательного аппарата из полимерного композиционного материала, включающая

приводной вал и

оправку, установленную на приводном валу и выполненную в соответствии с конфигурацией обшивки носка с использованием поверхностного формообразующего слоя и несущего каркаса,

отличающаяся тем, что

оправка представляет собой двухместную форму, состоящую из двух одноместных форм, расположенных симметрично относительно оси приводного вала,

каждая одноместная форма образована поверхностным формообразующим слоем по форме обшивки носка и расположенным внутри него пространственным несущим каркасом, на котором смонтирован этот слой,

формообразующий слой ориентирован относительно приводного вала таким образом, что противолежащие прямолинейные торцы указанного слоя одной из одноместных форм обращены навстречу таким же торцам другой одноместной формы,

при этом пространственный несущий каркас состоит из отдельных кронштейнов, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль приводного вала с закреплением на нем и выполненных с возможностью контакта с внутренней поверхностью формообразующего слоя по опирающейся на кронштейн соответствующей части этой поверхности.

2. Оснастка по п.1, отличающаяся тем, что вал имеет форму балки прямоугольного сечения, на одних противолежащих сторонах которой закреплены кронштейны каркасов, а на других смонтированы ложементы с продольными пазами, в которых расположены закладные детали.

Images