Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса. постановка задач исследования 9
1.1 Технологические аспекты изготовления складчатых конструкций 15
1.2 Модели, описывающие поведение складчатых структур в процессе трансформирования 27
1.2.1 Стереометрическая модель 27
1.2.2 Координатно-векторная модель 32
1.3 Терминология 33
1.4 Выводы к главе. Цели и задачи исследования 35
Глава 2. Математическая и геометрическая модели четырехлучевой модифицированной складчатой структуры. 38
2.1 Закономерности построения четырехлучевой складчатой структуры 39
2.1.1 Элементарный модуль, обладающий и зеркальной, и переносной симметрией 40
2.1.2 Элементарный модуль, обладающий только переносной симметрией ...42
2.1.3 Элементарный модуль, обладающий только зеркальной симметрией 45
2.1.4 Элементарный модуль без признаков симметрии 46
2.2 Определение технологических и конструктивных параметров 47
2.3 Аналитическое представление четырехлучевой немодифицированной складчатой структуры 51
2.3.1 Метод четырехгранников 52
2.3.2 Алгоритм вычислений 54
2.4 Геометрическая модель четырехлучевой складчатой структуры.. 59
2.5 Выводы к главе 60
Глава 3. Предварительное формообразование шевронной конструкции 61
3.1 Топологическое представление ЭМ 62
3.2 Схемы биговки 64
3.2.1 Поперечная схема биговки 65
3.2.2 Продольная схема биговки 72
3.3 Геометрическая модель инструментального блока 79
3.4 Выводы к главе 80
Глава 4. Процесс складывания шевронной конструкции ... 81
4.1 Выбор схемы формообразования 81
4.2 Модель неизометрического формообразования плоской шевронной складчатой конструкции 85
4.3 Конструктивная схема узла складывания 88
4.4 Геометрическая модель ступени складывания 93
4.5 Выводы к главе 95
Глава 5. Практическая реализация результатов работ 96
5.1 Узел биговки-гибки 97
5.2 Узел складывания 104
5.3 Результаты исследования процессов формообразования 112
5.3.1 Узел биговки-гибки 113
5.3.2 Узел складывания 114
5.4 Внедрение результатов 115
5.5 Выводы к главе 117
Общие выводы 118
Список использованных источников 120
- Модели, описывающие поведение складчатых структур в процессе трансформирования
- Элементарный модуль, обладающий и зеркальной, и переносной симметрией
- Геометрическая модель инструментального блока
- Модель неизометрического формообразования плоской шевронной складчатой конструкции
Введение к работе
Авиационная техника как один из наукоемких видов продукции характеризуется высоким инновационным уровнем. Одним из показателей внедрения новых, инновационных технологий является использование в изделиях авиационной промышленности современных материалов.
Последние разработки в области исследования многослойных (sandwich) структур показывают, что пределы совершенствования свойств традиционных металлических материалов, в частности, повышения прочности при сохранении весовых характеристик, могут быть преодолены путем применения полимерных и металлополимерных композитов [4, 5, 6], изменением структуры многослойной конструкции, повышающим ее эффективность, использованием в ее составе перспективных заполнителей [18, 70, 57].
Многослойная панель, комбинирующая в своем составе блоки заполнителя с разделяющими и покрывающими слоями, представляет собой своеобразный сэндвич, где стирается грань между понятиями «материал» и «деталь». Использование многослойных панелей, состоящих из типовых материалов, открывает перед конструктором возможность закладывать в элементы авиационных конструкций такие свойства, которые ранее достигались только путем создания и применения новых материалов.
Изменение эксплуатационных свойств многослойной панели в широком диапазоне может быть достигнуто путем изменения свойств ее заполнителя. Таким заполнителем могут выступать складчатые конструкции, которые имеют ряд преимуществ перед другими типами заполнителей. Особенности внутренней геометрии складчатых конструкций позволяют менять их геометрические размеры в широком диапазоне. При этом габаритные размеры остаются связанными; изменение одного габаритного размера влечет пропорциональное изменение остальных габаритных размеров. Изменение этих пропорций достигается варьированием геометрических параметров внутренней
_4-
геометрии структуры.
Свойство складчатого заполнителя сохранять неизменной объемную плотность при изменении габаритных размеров позволяет в широком диапазоне изменять такие эксплуатационные характеристики многослойной панели, как прочность, жесткость, тепло- и шумоизоляцию с сохранением весовой характеристики изделия в целом. Складчатые структуры, описываемые поверхностями с нулевой, одинарной и двойной кривизной, позволяют проектировать панели заданной формы. Путем изменения внутренней геометрии и параметров трансформирования в составе складчатой конструкции можно организовывать замкнутые ячейки, повышающие жесткость структуры, или формировать сквозные каналы, выполняющие роль вентиляции.
Взаимосвязанное изменение параметров внутренней геометрии складчатой конструкции и ее габаритных размеров предъявляет особые требования к ее изготовлению. Насыщенность детали многочисленными линиями изгиба различной формы, сложная кинематика узловых зон в процессе вывода плоской листовой заготовки в рельефное состояние не позволяют применить существующие технологические процессы и оборудование для изготовления даже простых типов складчатых конструкций.
Настоящая работа посвящена моделированию технологического процесса формообразования складчатого заполнителя шевронного типа ротационными методами. Под шевронной здесь понимается складчатая структура, состоящая из последовательности гофров V-образного сечения, распространяемых по зигзагообразной направляющей. Шевронная складчатая конструкция (ШСК), как и любая складчатая структура, является разворачиваемой на плоскость.
Складчатые конструкции сравнительно недавно стали рассматриваться в качестве заполнителей многослойных панелей [18, 37, 57]. Их широкие потенциальные возможности в части расширения диапазона эксплуатационных свойств материалов, используемых в элементах современных авиационных конструкций, предопределяют актуальность разработки промышленных
методов изготовления складчатых заполнителей.
В диссертационной работе предложен комплекс мероприятий, направленных на разработку математических и геометрических моделей собственно шевронных складчатых конструкций, процесса их формообразования, а также моделирования средств технологического оснащения, направленных на изготовление ШСК ротационными методами. На основе разработанных моделей спроектированы и изготовлены опытно-экспериментальные установки, на которых показана принципиальная возможность получения ротационными методами шевронных заполнителей с различными геометрическими размерами.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложена методика определения координат узловых точек складчатых структур, подвергающихся изометрическому преобразованию, методом четырехгранников, которая может использоваться при разработке математических моделей существующих и перспективных складчатых структур;
предложен способ описания четырех типов шевронных складчатых конструкций совокупностью из пяти конструктивных параметров;
разработаны математическая и геометрическая модели четырех типов ШСС;
разработана модель ротационного формообразования шевронных заполнителей многослойных панелей авиационных конструкций, состоящая из моделей средств технологического оснащения узла предварительного формообразования и узла складывания.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
для процессов предварительного формообразования и складывания
разработаны параметризованные геометрические модели инструментов,
позволяющие автоматизировать процесс проектирования
технологических средств оснащения ротационного формообразования ШСК и выпуска конструкторско-технологической документации:
спроектированы и изготовлены две опытно-экспериментальные установки, позволяющие изготавливать шевронный заполнитель для использования в качестве заполнителя многослойных панелей авиационных конструкций.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы.
Первая глава содержит анализ применения композиционных материалов - в общем, и многослойных панелей - в частности, в изделиях авиационной техники. Показаны перспективы использования складчатых заполнителей в составе многослойных панелей. Проанализированы существующие отечественные и зарубежные технологии изготовления складчатых конструкций. Рассмотрены вопросы математического описания складчатых структур. По результатам анализа сформулирована цель исследования и задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.
Вторая глава содержит исследование теоретических аспектов построения четырехлучевых немодифицированных структур, показана взаимосвязь между параметрами внутренней геометрии ШСС и формой, которую структура принимает в предельно сжатом состоянии, введены классифицирующие признаки ШСС, Предложена совокупность конструктивно-технологических параметров, определяющих габаритные размеры складчатой конструкции и алгоритм, позволяющий описывать различные типы рядовых складчатых структур, в т.ч. модифицированных.
Третья глава содержит исследование процесса предварительного формообразования ШСК, Рассмотрены две схемы ротационной биговки-гибки листовой заготовки, различающиеся ориентацией гофра по отношению к направлению движения заготовки. Введено понятие топологического элементарного модуля, на основе которого построены модели инструментальных блоков для двух указанных схем.
Четвертая глава содержит исследование процесса складывания ШСК. Предложена модель схемы многоступенчатого складывания, позволяющей сократить деформативность складчатой конструкции. Рассмотрена кинематика узловых зон в процессе сведения гофров. Исследована конструкция, формообразующие органы которого повторяют траектории движения узловых зон ШСК в процессе неизометрического преобразования. Разработана модель узла складывания.
Пятая глава содержит методики построения упрощенных моделей, позволяющих значительно упростить конструкцию узлов формообразования и складывания- Приведены аналитические зависимости, подтверждающие обоснованность введения упрощенных моделей. Описаны экспериментальные установки формообразования шевронных складчатых конструкций различной высоты. Выполнен технологический анализ процесса формообразования ШСК ротационными методами.
Общие выводы содержат основные результаты работы.
Модели, описывающие поведение складчатых структур в процессе трансформирования
Стереометрическая модель характеризуется представлением всей поверхности складчатой структуры в виде совокупности плоских элементарных фигур. По отдельности, каждая плоская фигура описывается средствами планиметрии. Совокупность плоских фигур, формирующих объемную рельефную конструкцию, требует введения дополнительных геометрических параметров и стереометрических зависимостей. Имея математические модели, характеризующиеся общими признаками, исследователи предлагают свою форму геометрического представления шевронных структур. Рассмотрим эти направления: Наиболее полно классический подход к представлению шевронной конструкции в виде плоских элементарных фигур раскрыт в работах [15, 16, 17, 20], в которых описаны немодифицированные и некоторые модифицированные шевронные структуры. В метрической модели развертка складчатой структуры разбивается на элементарные геометрические фигуры - параллелограммы и/или треугольники, которые при последующих трансформациях могут изменять лишь свое местоположение в пространстве. Геометрические параметры таких фигур на плоскости (метрика) не изменяются- На рис, 1Л4, а такой элементарной фигурой является параллелограмм 1-2-3-4 с геометрическими параметрами ау й, Д а на рис. 1,14, б -четырехугольник 1-4-6-5 и два треугольника 1-2-5 и 3-4-6 с геометрическими параметрами а, Ь, с9 Д Для трансформирования структуры вводится некоторый параметр, который характеризует пространственное положение двух различных элементарных фигур (угол а на рис, 1.14) Этот параметр называют параметром трансформирования. Здесь D(gp) - совокупность геометрических параметров конечноразмерной складчатой структуры, II(ig) - совокупность параметров внутренней геометрии структуры, а - параметр трансформирования-Параметрами внутренней геометрии структуры называют такие геометрические параметры структуры, которые не изменяются на любом этапе ее трансформирования [24]. На рис- 1,14 такими параметрами являются геометрические параметры а, Ь, с, Д
Основы представления складчатой структуры в виде совокупности линейчатых поверхностей заложены в работе [3]. В этой модели рельефная поверхность структуры представляется в виде совокупности ленточных -29 фрагментов, соединяемых между собой по пилообразным или зигзагообразным линиям (рис, 1.15). Каждая лента представляет собой цилиндрическую поверхность бесконечно большого радиуса и в рельефном положении имеет форму «гармошки». Автором предложено два способа формирования поверхности складчатой структуры: при первом - направляющей t цилиндрической поверхности является зигзгообразная линия гофра, при втором -пилообразная (рис. 1Л5, б). В зависимости от способа формирования поверхности складчатой структуры векторы я, Ї и с, g (рис. 1Л5, а) будут попарно принадлежать одной или разным цилиндрическим лентам. Зависимости для определения геометрических параметров складчатой структуры, описываемой цилиндрическими поверхностями, имеют вид Графоаналитическая модель Способ представления процесса трансформирования складчатой структуры в графоаналитическом виде известен по работам [66, 74, 75, 78]. Этот способ характеризуется выполнением композиции структуры с требуемыми конструктивными параметрами одним из методов, предложенных разработчиками: по двум взаимно-перпендикулярным сечениям (Two Cross Section), методом волновой мозаики (Waveesselatfon) и методом маршрутизации (Strip-Map). В соответствии с методом взаимно-перпендикулярных сечений указываются координаты характерных узловых точек структуры в различных сечениях. Плоскости сечений ориентированы параллельно зигзаго- к пилообразным линиям структуры. Специальное программное обеспечение соединяет указанные точки линиями, формируя таким образом складчатую структуру. Суть метода волновой мозаики сводится к выполнению тесселяцйй (мозаичного узора) на поверхности плоского листа. Линии, ограничивающие каждый элемент мозаики, соответствуют линиям изгаба плоского листа. Для каждой линии дополнительно указывается направление изгиба в процессе трансформирования.
Элементарный модуль, обладающий и зеркальной, и переносной симметрией
Пример ЭМ такой структуры представлен на рис. 2.L Принципы построения такого ЭМ уже были рассмотрены в предыдущем пункте, В литературе складчатую структуру, полученную на основе ЭМ, обладающего признаками зеркальной и переносной симметрии, называют Канонической. Направления распространения ЭМ вдоль зитзаго- и пилообразной линии у такой структуры - взаимно перпендикулярны. Предельно сжатое состояние структуры характеризуется образованием блока плоской формы с плотно Строго говоря, условие зеркальной и переносной симметрии в этом случае нарушается, У структуры, изображенной на рис, 2,3, я, не равны длины сегментов по зигзагообразной линии bj Ф Ъ2 (ЭМ обладает квази-зеркальной симметрией). Блок с такой структурой получает искажение формы в плане. У структуры, изображенной на рис. 2.3, б, не равны длины сегментов по пилообразной линии ai t- &2 (ЭМ обладает квази-переносной симметрией). Блок с такой структурой на виде сбоку приобретает гребенчатую форму. Как видно, структуры с квази-переносной и квази-зеркальной симметрией не получают принципиально новых качеств по сравнению с родительской структурой, ЭМ которой имеет строгую зеркальную и переносную симметрию. Блоки структур обеих видов все также имеют нулевую кривизну, а в предельно сжатом положении продолжают представлять собой плотно сжатый пакет. Таким образом, структуры, построенные на основе ЭМ с квази-зеркальной и квази-переносной симметрией, в дальнейшем могут рассматриваться в составе своих родительских структур. Складчатые структуры, полученные на основе ЭМ, обладающих зеркальной и переносной симметрией, образуют шевронные конструкции, которые далее будем называть плоскими ШСК, Пример ЭМ представлен на рис. 2.4, а. Параллелограмм (0-5-6-7) может быть получен путем плоскопараллельного переноса всех точек параллелограмма (1-0-7-8), а параллелограмм (1-2-3-0) нельзя получить путем зеркального отображения параллелограмма (1-0-7-8).
Причиной этого является то, что углы наклона отрезков зигзагообразных линий в правой половине ЭМ равны между собой (ро = Pi)9 но не равны углам наклона отрезков зигзагообразных линий в левой половине ЭМ ((3? = Рз, Ро Ф fbX Направления распространения ЭМ вдоль зигзаго- и пилообразной линии у такой структуры не перпендикулярны. В литературе складчатую структуру, полученную на основе ЭМ, обладающего только переносной (квазипереносной) симметрией, иногда называют структурой с искажением формы е плане. Анализ процесса трансформирования структуры показывает, что предельно сжатого состояния раньше достигают те грани ЭМ? отрезки зигзагообразных линий которых наклонены к отрезкам пилообразных линий под более острым углом. Если на рис. 2.4, a ( ро, то левые грани ЭМ (1-2-3-0) и (0-3-4-5) «схлопнутся» раньше правых. Это наглядно поясняется на рис, 2.4, б, где показана структура в предельно сжатом состоянии. В предельно сжатом состоянии структура, построенная на основе ЭМ, обладающих только переносной симметрией, представляет собой плоский ячеистый блок (рис. 2.4, 6). Вертикальные стенки ячеек образуются гранями, отрезки зигзагообразных линий которых наклонены к отрезкам пилообразных линий под более острым углом. Наклонные стенки образуются гранями, отрезки которБіх соответственно имеют больший угол наклона. Ячеистый блок с вертикально ориентнроваииыми стенками обладает удовлетворительной прочностью при сжатии я имеет хорошие удельные массовые характеристики, что предопределяет возможность его использования в качестве адполвителя многослойных тштеш.
Варьирование соотношением длины ребра Л; ЭМ к шагу ШС между зигзагообразными пияшя,ш в предельно сжатом положений lfip позволяет формировать ячейки с замкнутым объемом (рис„ 2.5, а) ш. етейки с сообнщкшрдаюя кашшши (рис, 25, б). При- наличии просветов треугольной формы в вертикальных стенках ячеек складчатая конструкция приобретает новые эксплуатационные характеристик, например, возможность осуществлять вентиляцию внутри замкнутых объемов или; варьировать акустическими свойствами конструкции в более шпротом диапазоне. Складчатые структуры полученные на основе ЭМ обладаюищх только переносной симметрией, образуют шевронные конструкции, которые далее будем называть плоскими ячеистыми ШСК. Пример ЭМ представлен на рис. 2.6. Пары параллелограммов (1-2-3-0) и (1-0-7-8), (0-3-4-5) и (0-5-6-7) зеркально симметричны относительно плоскости симметрии, проходящей через отрезки 1-0 и 0-5 пилообразной линии перпендикулярно плоскости развертки
А параллелограмм (0-5-6-7) нельзя получить путем плоскопараллельного переноса точек параллелограмма (1-0-7-8). Причиной этого является то, что углы наклона отрезков зигзагообразных линий в нижней половине ЭМ равны между собой (ро = fe), но не равны углам наклона отрезков зигзагообразных линий в верхней половине ЭМ ф\ = рз, Ро Ф Р.). Предельно сжатое состояние структуры характеризуется образованием блока одинарной кривизны, у которого все грани находятся в плотно сжатом состоянии (рис, 2.7).
Геометрическая модель инструментального блока
Алгоритм построения математических моделей инструментальных блоков дня понеречной и продольной бяговкн апробировав на параметрических геометрических моделях, построенных средствами САПР Solid Works (рис. 3.12), некоторые технологические параметры, характеризующие глубину внедрения ножей в материал заготовки (или эластичной подложки), форму лезвий ножей в поперечном сечении и т.д.
Геометрическая модель инструментального блока позволяет выполнять вариантные расчеты в процессе проектирования и доводки инструментального блока, а также создавать конструкторско-технологические модели, выпускать конструкторскую документацию на детали и узлы средств технологического оснащения.
Также, при помощи геометрической модели, возможно определять корректность зависимостей, полученных аналитическим способом. Корректность построенной математической модели определяется визуальным способом (например, сохранение постоянного контакта биговочных ножей с материалом заготовки на любом этапе трансформирования), а также с помощью специальных средств, предусмотренных в САПР. 1, Предложена схема размещения исполнительных органов инструментального блока на основе топологического представления ЭМ ШСК. 2. В зависимости от ориентации гофра ШСК по отношению к направлению движения заготовки предложены две конструктивных схемы инструментальных блоков, поперечная и продольная; 3- Найдены зависимости, связывающие геометрические параметры элементов шевронной структуры с размерами колец, составляющих инструментальные блоки для поперечной и продольной конструктивных схем. 4. Созданы параметризованные геометрические модели инструментальных блоков, позволяющие выполнять вариантные расчеты в процессе проектирования и доводки инструментального блока, создавать конструкторскую документацию на детали и узлы средств технологического оснащения» определять корректность зависимостей, полученных аналитическим способом.
Целью процесса складывания шевронной складчатой конструкции является получение конечноразмерного блока заданной высоты.
После предварительного этапа технологической цепочки процесса формообразования - биговки-гибки, листовая заготовка имеет волнистую поверхность со слабовьграженным рельефом. Наличие рельефа, высота которого зависит от материала заготовки и технологических параметров биговки-гибки, может значительно облегчить выведение складчатой конструкции до заданной высоты.
Для увеличения высоты рельефа необходимо выполнить такое воздействие исполнительных органов формообразующего механизма на характерные зоны шевронной конструкции, которое приведет к складыванию шевронной конструкции (уменьшению двугранных углов смежных граней ЭМ) и, как следствие, к увеличению высоты рельефа, В качестве таких характерных зон могут выступать грани, линии сгиба (ребра) или узловые зоны элементарных модулей шевронной конструкции. На рис, 4.1 показаны схемы приложения нагрузок к различным зонам ЭМШСК.
Схемы, показанные на рис, 4.1, а и 6, требуют достаточно сложных механизмов, так как траекториями перемещений граней и ребер складчатой конструкции являются соответственно протяженные трехмерные области переменной толщины, ограничивающие положение грани на любом этапе ее трансформирования или сложные трехмерные поверхности. Математическое описание таких схем содержит достаточно сложные алгоритмы, а конструктивная реализация требует проектирования и настройки сложных пространственных механизмов.
Схема по рис. 4.1, в содержит большее количество точек приложения формообразующих усилий, но траектории их перемещений легко описываются известными соотношениями. Поэтому, формообразующие механизмы, которые прикладывают усилие в узловых зонах ЭМ, потенциально имеют более простые конструктивные схемы.
В отличие от процесса биговки-гнбки, где одна конструктивная схема может использоваться для изготовления различных типов ШСК, технологический процесс складывания является значительно более сложным, так как должен учитывать кинематику различных типов ШСК, которые в процессе вывода в рельефное положение принимают различную форму, в т.ч. и криволинейную, В данной работе рассмотрен процесс формообразования плоской ШСК (ЭМ обладает и зеркальной, и переносной симметрией).
Из описанных в п. 3.2 возможных схем ориентации гофра относительно направления движения заготовки наиболее предпочтительной для ротационных методов формообразования является поперечная схема, так как в этом случае черезстрочно расположенные зигзагообразные линии выступов и впадин располагаются поперек направления движения заготовки и представляют собой удобный объект для приложения формообразующих усилий в узловых зонах ШСК.
Ориентирование гофра поперек направления движения заготовки позволяет выделить в структуре ШСК такую пилообразную линию, которая на любом этапе процесса формообразования остается в одной плоскости. На рис.
Модель неизометрического формообразования плоской шевронной складчатой конструкции
ШСК на основе ЭМ, обладающего и зеркальной, и переносной симметрией, характеризуется геометрическими параметрами внутренней геометрии ао, bo, fib (Табл. 2Л), углом трансформирования а и количеством ЭМ в направлениях зигзаго- и пилообразных линий Й# Й/,. Использование плоской ШСК в качестве объекта исследования позволяет значительно упростить математическую модель шевронной структуры, представленную в п.2.3 и использовать общепринятые обозначения геометрических параметров 2Sf 2L, В и V [12, 57, 64]. В этом случае, математическая модель, описывающая поведение складчатой структуры в процессе изометрического преобразования, вполне может быть представлена следующими зависимостями: Н=а0 cosl а/Л - габаритный размер шевронной конструкции по высоте, AL 2LnlJrV - габаритный размер шевронной конструкции в направлении пилообразной линии, As = 7Sns габаритный размер шевронной консірукции в направлении зигзагообразной линии. Вышеприведенные геометрические параметры пояснены на рис. 4 А Для определения геометрических параметров ШСК на выходе из переходной зоны и последующего расчета конструктивных параметров ступени узла складывания необходимо знать параметр трансформирования структуры на выходе из зоны.
Для рассматриваемой схемы в качестве такого параметра можно использовать высоту ШСК на выходе из переходной зоны Щш. У заготовки, которая в процессе своего движения проходит через зону трансформирования, этот параметр определяет перепад высот ШСК, срабатываемый в ступени. Заданная высота Н позволяет определить все необходимые параметры ШСК на выходе из переходной зоны следующим образом: Для определения геометрических параметров ШСК, находящейся в переходной зоне рассмотрим упрощенную неизометрическую модель преобразования складчатой структуры. На рис. 4.5 показан фрагмент ШСК, ограниченный точками 1-2-3-4-5-6-7-8. С целью упрощения расчетов положим, что зигзагообразные линии, определяемые группами точек 2-1-8, 4-5-6 и пилообразные линии, определяемые группами точек З-Оц-5, 8-7-6, лежат каждая в своей плоскости. При этом параметры зигзагообразной линии 2-1-8 определяются параметрами ШСК на входе в переходную зону, а линии 4-5-6 - параметрами ШСК на выходе из зоны. Так как параметры ШСК на входе и выходе из переходной зоны не равны между собой, то это приводит к наклону проекций пилообразных линий на горизонтальную плоскость по отношению к проекции линии 0-0 на ту же плоскость. ступеней еюгадышшня узла должно соответствовать количеству неї зон ШСК? что позволит равномерно даменять гешетрятескяе та характеризуюіпие преобразование складчатой жонетрушщи от ра-шертеи до
Ступень складывания состоит из верхнего и нижнего вала и обеспечивает перепад высот по длине заготовки ШСК на входе и выходе из ступени. Предварительно пробигованная заготовка ШСК пропускается между верхним и нижним валом. Каждый вал содержит несколько звездочек, равномерно распределенных по длине вала, и имеет одну степень свободы - поворот вокруг своей оси. Звездочки, расположенные на валах ступени складывания, несут радиально расположенные стержни (пальцы), которые, воздействуя на узловые зоны, перемещают периферийные пилообразные линии по направлению к нулевой пилообразной линии и, таким образом, выполняют складывание складчатой конструкции. В процессе работы каждая звездочка (за исключением звездочки, расположенной в нулевом ряду) имеет две степени свободы относительно вала, на котором она находится. В процессе вращения вала плоскость симметрии звездочки качается в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, обеспечивая постоянный угол наклона плоскости симметрии звездочки относительно звездочки, расположенной в нулевом ряду- Такая конструкция позволяет выдерживать расчетный угол наклона у{А для каждой пилообразной линии. Пару звездочек, обрабатывающих узловые зоны, принадлежащие одной пилообразной линии, назовем рядом. С целью привязки топологии структуры к исполнительным органам узла складывания введем нумерацию рядов таким образом, чтобы номер каждого ряда соответствовал номеру обрабатываемой пилообразной линии. Введение подвижных исполнительных устройств в процесс складывания ШСК позволяет выделить в переделах переходной зоны две зоны трансформирования - активную и пассивную. Активная зона трансформирования соответствует области, в которой пальцы звездочек находятся в постоянном контакте с материалом ШСК. Таким образом, по длине, активная зона трансформирования ограничена зонами захвата и освобождения узловых точек. Пассивная зона - область остаточного трансформирования, в которой изменение высоты блока ШСК зависит, в основном, от свойств материала заготовки и геометрических параметров ШСК. Зона захвата узловых точек представляет собой протяженную область, параллельную оси валов и охватывающую точки, в которых происходит начальный момент контакта пальцев звездочки и материала ШСК. Зона освобождения узловых точек - представляет собой протяженную область, параллельную оси валов и охватывающую точки, в которых пальцьх звездочки выходят из контакта с материалом ШСК, Обычно, граница освобождения находится в плоскости, соединяющей оси двух валов ступени складывания.
