Разработка новых технологических процессов изготовления и правки гнутых профилей для элементов фюзеляжа самолета (МС-21, Ил-112 и др.)

 В соответствии с Соглашением о социально-экономическом сотрудничестве между АО «Авиастар-СП» и АО «Ульяновский НИАТ» направленном на развитие потенциала авиастроительной отрасли Ульяновской области от 10.08.2014 г. совместно с кафедрой “Технологии и ЗШП” подготовлены предложения по изготовления профильных и панельных деталей каркаса самолетов гибкой-прокаткой. Предлагаемые работы направлены на повышение качества и снижение трудоемкости изготовления профильных и панельных деталей в условиях серийного производства самолетов на АО «Авиастар-СП». 

1. Разработка технологии, проектирование  и изготовление автоматизированной линии ни основе станка ГПС (АГПС)  совмещенных процессов формообразования из листовых заготовок и продольной гибки с переменным радиусом  гнутых профилей стрингеров панелей фюзеляжа самолета МС-21.

1.1. Основные проблемы и задачи, подлежащие решению.

При изготовлении на ЗАО «Авиастар-СП» стрингеров панелей фюзеляжа самолета МС-21 на одно изделие необходимо изготовить около 180 стрингеров из гнутого профиля длинной от 1 до 8 м и переменными углами малок до 5° и радиусами кривизны от 50 до 1 м, при этом предъявляются повышенные требования по точности контура, состоянию плакирующего слоя и наличию других поверхностных дефектов. Изготовление профилей осуществляется на станке ГПС разработанным и изготовленным ОАО  «Ульяновский НИАТ», далее осуществляется закала и правка профилей, а затем продольная гибка. Продольная гибка гнутых профилей производится в свежезакаленном состоянии, что ограничивает продолжительность производственного процесса (до 4 часов) и требует большого числа рабочих.

В настоящее время продольная гибка осуществляется на станках ПГР с растяжением и использованием большого числа профилегибочных пуансонов, а также на верстаках с использованием ударного инструмента в приспособлениях. Гибка на станках ПГР характеризуется высокой продолжительностью процессов и значительными затратами на технологическое оснащение. Гибка на верстаках приводит к образованию большого количества поверхностных дефектов, требует значительных трудозатрат и  повышенной квалификации рабочих.

1.2. Состав и технические требования к автоматизированной линии АГПС.

Совмещение процессов формообразования и продольной гибки с переменным радиусом  гнутых профилей предполагает использование свежезакаленной ленты полученной на расройной линии. Проктически линия АГПС состоит из установленных последовательно гибочно-прокатного станка ГПС и профилегибочного  станка АПГС. Профиль выходя из последней клети станка ГПС попадает в ролики станка АПГС роликами, при этом углы малки и радиусы кривизны участков задаются программой путем автоматизированного управления положенем гибочного модуля. Автоматизированная линия АГПС содержит отрезное устройство, которое в автоматизированном режиме отрезает заготовку стрингера после продольной гибки. Рабочий устанавливает рулон ленты на линию АГПС, вводит управляющую программу и контролирует процесс продольной гибки и качество получаемой заготовки стрингера.

Линия АГПС содержит гибочно-прокатный станок ГПС с регулируемым электроприводом, станка АПГС с гибочным модулем с системой управления, пульт управления с блоком ввода управляющей программы и комплекты роликовой оснастки для  различных типов гнутых профилей. Гибка профилей на линии АГПС осуществляется в горизонтальной плоскости с использованием приемного стола.

1.3. Основные технические требования к линии АГПС:

1. Профильные заготовки стрингеров должны изготавливаться из лены на линии АГПС длинной от 1 до 8 м.

2. Диапазоны перемещения гибочного модуля должны обеспечить гибку профиля с продольным радиусом кривизны от 1 до 50 м и углы малок до 5°..

3. Продольная гибка должна осуществляться на профилях из алюминиевых сплавов В95оч с толщиной стенки до 2 мм в свежезакаленном состоянии.

4. Мощность, потребляемая электроприводами линии  не должна превышать 30 кВт.

5.  Длительность получения профильной заготовки стрингера длинной 4 м не должна превышать 5 минут.

1.4. Порядок окончания работ.

По окончанию работ Заказчику передаются отчеты по опытно-технологическим работам и испытанию опытного образца, директивный техпроцесс, эксплуатационная документация, линия АГПС  и дополнительное технологическое оснащение (по согласованию).

1.5. Дополнительные возможности.

Линия АГПС может быть оснащен дополнительной роликовой оснасткой для изготовления и продольной гибки гнутых профилей открытого сечения из стали, алюминиевых и титановых сплавов.

 

 2. Разработка и изготовление установки для правки роликами прессованных и гнутых профилей

2.1. Основные проблемы и задачи подлежащие решению

На ЗАО «Авиастар-СП» и на других авиационных заводах поступают прессованные профили с криволинейностью, отклонениями от плоскостности и значительным количеством поверхностных дефектов, деформаций и скруток. Процессах термообработки прессованных и гнутых профидей приводят к значительным поводкам профилей.

В настоящее время правка профилей осуществляется на растяжных станках в свежезакаленном состоянии что ограничивает продолжительность процесса правки (до 0,5 часов), т. к  в последующем эти профили в свежезакаленном состоянии еще должны быть изогнуты в продольном направлении. Процессы правки на растяжных станках предполагают индивидуальное закрепление и растяжку каждого профиля, а это приводит к значительным трудозатратам. При увеличении объемов производства потребуется использование большого числа растяжных станков что экономически не целесообразно и требует больших производственных площадей и значительных трудозатрат.

2.2. Состав и технические требования к правильной установке

Технология правки профилей роликами предполагает прокатку каждого профиля в правильной установке роликами, при этом длительность процесса правки ( с учетом заправки и контроля) 4х метрового профиля не более 10 мин..

В состав правильной установке входят подающий и принимающий столы, прокатная клеть с электроприводом и правильный блок.

2.3. Основные технические требования к правильной установке

1. Длина гнутых профилей, которые проходят правку должна быть от 0,5 до 8,5 м..

2. Правка должна осуществляться на профилях из алюминиевых сплавов В95оч с толщиной стенки от 1,2 до 2 мм в свежезакаленном состоянии.

3. Мощность потребляемая электроприводами правильной установки  не должна превышать 5 кВт.

4.  Длительность обработки профиля длинной 4 м не должна превышать 10 минут.

5. Допустимые отклонения от прямолинейности профиля не более 3 мм на 1 метр, угол скрутки не более 1° на 1 метр.

2.4. Порядок окончания работ

По окончанию работ Заказчику передаются отчеты по опытно-технологическим работам и испытанию опытного образца, директивный техпроцесс, эксплуатационная документация, 2 правильных установки с техоснасткой на 4 размера профилей.

 

 

3. Разработка технологии, проектирование  и изготовление технологического оснащения для механизированной продольной гибки роликами гнутых профилей стрингеров самолета МС-21.

 3.1. Основные проблемы и задачи подлежащие решению.

 При изготовлении на ЗАО «Авиастар-СП» стрингеров панелей фюзеляжа самолета МС-21 на одно изделие необходимо изготовить 180 стрингеров из гнутого профиля длинной от 1 до 8 м, переменными углами малок до 5° и радиусом продольной кривизны от 50 до 1 м, при этом предъявляются повышенные требования по точности контура, состоянию плакирующего слоя и наличию других поверхностных дефектов. Продольная гибка гнутых профилей осуществляется в свежезакаленном состоянии, что ограничивает продолжительность производственного процесса (до 4 часов) и требует повышенной квалификации рабочих.

 В настоящее время продольная гибка осуществляется на станках ПГР с растяжением и использованием большого числа профилегибочных пуансонов, а также на верстаках с использованием ударного инструмента в приспособлениях. Гибка на станках ПГР характеризуется высокой продолжительностью процессов и значительными затратами на технологическое оснащение. Гибка на верстаке приводит к образованию большого количества поверхностных дефектов, требует значительных трудозатрат и  повышенной квалификации рабочих

 3.2. Состав и технические требования к технологическому оснащению.

 Технология механизированной продольной гибки гнутых профилей роликами предполагает многократную деформацию отдельных участков профиля в профилегибочном станке ПГС роликами, при этом радиус кривизны и размеры деформируемых участков задаются рабочим путем задания параметров электромеханического привода, а перемещение профиля и роликов осуществляется следящим электромеханическим приводом.

 В состав технологического оснащения кроме станка ПГС входит 3х роликовый профилегибочный модуль с электроприводом, подающий и принимающий столы. Станок ПГС содержит комплекты роликовой оснастки для  различных типов гнутых профилей. Для регулирования радиусов кривизны в станке предусмотрена система индикации радиуса продольной гибки  по положению роликовой оснастки. Гибка профилей на станке осуществляется в горизонтальной плоскости с использованием подающего и приемного столов. 

 3.3. Основные технические требования к станку ПГС:

 1. Диапазоны перемещения роликов должны обеспечить гибку профиля с продольным радиусом кривизны от 1 до 50 м и углы малок до 5°.

 2. Продольная гибка должна осуществляться на профилях из алюминиевых сплавов В95оч с толщиной стенки до 2 мм в свежезакаленном состоянии.

 3. Мощность потребляемая электроприводами станка  не должна превышать 5 кВт.

 4.  Длительность обработки профиля длинной 4 м не должна превышать 30 минут.

 3.4. Порядок окончания работ.

 По окончанию работ Заказчику передаются отчеты по опытно-технологическим работам и испытанию опытного образца, директивный техпроцесс, эксплуатационная документация, 2 станка ПГС  и технологическое оснащение (по согласованию).