|
авторский проект Напалкова Александра Валерьевича |
|
|
Схемы высадки головок
стержневых крепежных деталей До
сих пор неизвестно, когда произошло появление на Земле винта – прототипа
современных резьбовых крепежных деталей. Винты, датированные многими веками
до Рождества Христова, археологи находят и в Китае, и в Азии, и на
американском континенте. Причем по точности изготовления древнейшие изделия
порой превосходят более поздние образцы…
Вопросы технологии
маркировки резьбовых крепежных деталей Уже более
100 лет определить, кто производитель и какими механическими и
эксплуатационными свойствами обладает крепежная деталь, позволяет маркировка…
Технический контроль
качества автонормалей у производителя, дилера и потребителя Основная
прибыль от продажи автомобильных и автомоторных крепежных деталей зависит от
объемов спроса, заявленной цены, рекламы, ассортимента и товарного качества
продукции…
Разделительные операции в
технологии холодной объемной штамповки деталей Технология
изготовления деталей холодной объемной штамповкой строится на основе
необходимого и достаточного количества…
Факторы, влияющие на
производительность многопозиционного холодновысадочного автомата Производство
крепежных деталей на высокопроизводительных многопозиционных
холодновысадочных автоматах…
Существующие и новые подходы
к производству самостопорящихся гаек Исследования
и испытания крепежных соединений в автомобилестроении привели к созданию новых
видов крепежных деталей прогрессивных конструкций…
Особенности технологии изготовления
низких гаек на многопозиционном холодноштамповочном автомате Соединение
деталей с помощью болта и гайки является одним из старейших и наиболее
распространенных способов разъемного соединения. В зависимости от условий
эксплуатации, величины и характера нагрузок…
К вопросу изготовления фаски на
крепежных деталях методами холодной объемной штамповки Фаска,
как элемент на конце стержневой части крепежных деталей типа болт, винт,
заклепка, шпилька, штифт, ось, палец служит для лучшего попадания в
отверстие, позволяет исправить относительную несоосность деталей…
Технология производства плоских
шайб с увеличенной высотой методом холодной объемной штамповки Шайбы,
как вспомогательные элементы резьбового соединения, до сих пор находят широкое
применение в узлах и агрегатах автомобильной и автомоторной техники. В ряде
конструкций они составляют более
третьей части от всего применяемого крепежа…
Необходимые условия для
организации производства автонормалей на машиностроительном предприятии Современное
автомобилестроение является ведущей отраслью машиностроения промышленно
развитых стран, влияющей на процессы экономического и социального развития
общества. Широко применяемые в автомобилестроении крепежные изделия,
позволяют создавать высокоэффективные, прочные, надежные и долговечные
соединения… |
Прогрессивный крепеж для автомобильной
промышленности Фадеев Виктор
Владимирович, к.т.н. зам. начальника
отдела Перспективных
технологий холодной объемной штамповки ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль» ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль» (ОАО «БелЗАН») –
современное машиностроительное предприятие, специализирующееся на выпуске
крепежных и нормализованных изделий для автомобильной, строительной и
машиностроительной промышленности, а также инструмента холодновысадочного,
металлорежущего, резьбообразующего. Сегодня ОАО «БелЗАН» обеспечивает
всеми видами крепежных изделий конвейеры гигантов отечественного
машиностроения – АвтоВАЗ и КамАЗ, а также их предприятия-смежники. ОАО «БелЗАН» имеет в своем
составе комплекс производственных мощностей, который позволяет провести
полный технологический цикл при производстве детали начиная с подготовки
металла; далее -возможность изготовления крепежных изделий как методом
холодной объемной штамповки, так и методом резания, а также изготавливать
пружинные детали. После чего, при необходимости, деталь проходит термическую
обработку и наносится защитное покрытие. Номенклатура выпускаемой продукции составляет
более 3500 типоразмеров и наименований (болты, гайки, шайбы, пружины, винты,
штифты, стопорные кольца, шаровые пальцы, шпильки, заклепки, пресс-масленки и
т. п.). Около 26% от общего количества
деталей, идущих на сборку автомобиля ВАЗ, изготавливает Белебеевский завод
«Автонормаль». Надежность каждого
автомобиля зависит от качества составляющих его деталей. Именно поэтому
задача повышения качества за счет применения прогрессивных конструкций
крепежных деталей является актуальной. Основными тенденциями развития
автомобильного крепежа являются применение многофункциональных конструкций с
усложнением их геометрической формы и повышением степени точности.
Расширяется применение высокопрочного крепежа классов 8.8; 10.9; 12.9. За
счет этих факторов происходит снижение номенклатуры, веса машинокомплекта
крепежа, трудоемкости сборочных работ, надежности резьбовых соединений в
период эксплуатации автомобиля. В настоящее время головки болтов
и винтов для ручной и автоматической сборки имеют различную форму, что
обуславливает их различные характеристики, а именно: ·
способность воспринимать высокий крутящий момент; ·
уменьшение монтажного пространства; ·
доступность монтажа; · снижение
осевых нагрузок; ·
износ монтажного инструмента; ·
себестоимость; ·
унификация. Интегральная оценка данных
характеристик показывает, что наибольшими преимуществами обладают фланцевые
болты с фасонными головками типа «TORX». У 12-гранника перенос момента
происходит через кромочное давление по линейному контакту. 12-гранные головки
способны передавать крутящие моменты на завинчивание в 1,3-1,5 раза больше,
чем 6-гранные. Зацепление фасонных головок типа «TORX» является зацеплением зубьев по
поверхностям их профилей. Поэтому допускаемый крутящий момент фасонных
головок типа «TORX» значительно выше, чем 6-ти и 12-гранных. Значительно
уменьшаются контактные напряжения по сравнению с линейным приложением силы. Возможность уменьшения монтажного пространства показана на слайде 13. Например, применение болта М10х35 с головкой типа «TORX» вместо 6-гранного болта
позволяет уменьшить размер фланца на 9 мм и снизить массу фланцевого
соединения. Применение прогрессивных конструкций болтов позволяет
уменьшить размеры «под ключ» с сохранением прочностных характеристик головок слайд 14. Например: согласно DIN ISO 272 размер под ключ фланцевого болта М10 по ДИН
6921 составляет 13 мм вместо 17 мм у шестигранного болта по табл. ФИАТ-ВАЗ, а
диаметр головки «NEDSTAR»
по данным фирмы «NEDSCHROEF» – 11 мм. Проведенный анализ форм головок
болтов и винтов, по действующим в мире стандартам, позволяет оптимизировать
конструкцию крепежа на стадии проектирования автомобиля и двигателя. На
слайде 15 показано, что обоснованный выбор головок болтов позволяет уменьшить
вес болтов и получить экономию материала. Например, при применении болта с
головкой типа «TORX» вместо болта М10х20 (1/59705/21) дает экономию материала
22 %, а уменьшение чистого веса – 10,5 % (рис. 7). При замене болта
2112-1001376 на фланцевый болт с головкой типа «TORX» экономия материала составит 23
%, а уменьшение веса болта – 15 %. На этапе проектирования крепежных деталей
выбор конструктивного исполнения головок болтов выполняли по результатам
комплексного численного исследования напряженно-деформированного состояния
(НДС) по критерию статической прочности. Расчеты выполнялись на лицензионном сертифицированном
программном продукте ANSYS v.5.5 в
лаборатории прочности и надёжности резьбовых соединений в УГАТУ г. Уфа. Использовалась формулировка метода конечных элементов,
реализуемая в форме метода перемещений. При моделирование формы объектов
использовались трёхмерные твёрдотельные модели, имеющие высокую степень детализации и практически
точно описывающие все конструктивные особенности головок исследуемых болтов. При исследованиях выполняли сравнение статической
прочности головок болтов при их различном конструктивном исполнении, а также
определяли коэффициент концентрации напряжения под головкой при их затяжке. В
качестве варьируемых факторов были выбраны: форма и радиус галтели, величина
поднутрения, диаметр и толщина фланца. Представлены схемы распределения и
коэффициенты концентрации напряжений Кsi при осевом
нагружении серийного болта крепления суппорта передних тормозов ВАЗ 2108 с
радиусом галтели R0,5, с
поднутрённой галтелью и 2х - радиусной поднутренной галтелью. Показано, что применение 2х-радиусной
поднутренной галтели приводит к уменьшению коэффициента концентрации осевых
напряжений на 13,3%, коэффициента концентрации интенсивности напряжений на
33,3%. При этом наблюдается снижение уровня максимальных напряжений в опасном
сечении. Важным фактором повышения несущей
способности высоконагруженных болтов является повышение упругости головки
болта. Этому условию в полной мере отвечают высокопрочные облегченные болты с
фасонной головкой типа «TORX». Применение упругого фланца
позволяет обеспечить длительную эксплуатацию при знакопеременных нагружениях без
потери усилия предварительной затяжки. После проведения конструкторских проработок
были разработаны рациональные конструкции и изготовлены опытные партии болтов
новых конструкций. Это – высокопрочные фланцевые болты с фасонной головкой,
вместо болтов с наружным и внутренним шестигранником М6-М12 например: болт
крепления головки цилиндров 2108-1003271,
болт крепления шкива распределительного вала. Конструкции болтов с фасонной головкой защищены 3 патентами Российской Федерации. Испытания на соответствие
требований ФИАТ-ВАЗ 9.52605 по механическим свойствам – болты выдержали. При
испытаниях максимальными моментами затяжки обеспечивается контактная
прочность без смятия граней головок болтов. На ВАЗе проведены испытания
болтов которые подтвердили их достаточную прочность и возможность применения
на сборке. На все фланцевых болтов получены
положительные заключения ВАЗа. Применение прогрессивных конструкций фланцевых
болтов с наружним фасонным профилем позволяет решить следующие задачи,
уменьшить номенклатуру соединительных элементов, а именно исключение плоской
шайбы, шайбы пружинной. Повысить прочность головок болтов типа «TORX» на смятие граней, уменьшения веса болтов,
повышение стойкости завинчивающего инструмента. При
обоснованном выборе головок болтов типа «TORX» уменьшение расхода материала
составляет 35%, а уменьшение чистого веса до 19% с одновременным увеличением
контактной прочности граней в 1,6-1,8 раза. Одним из направлений развития
прогрессивного крепежа является разработка и внедрение конструкции головок
винтов с внутренним фасонным профилем, взамен «крестового» шлица. По сравнению с крестообразным шлицем, внутренний фасонный профиль не
требует, при монтаже, осевых давлений инструмента, исключает повреждение
кромок шлицов при завинчивании болтов или винтов, позволяет повысить
стойкость монтажного инструмента, придаёт детали более прогрессивный и
современный внешний вид. Уменьшение веса крепежных
деталей можно достигнуть за счет применения конструкций фланцевых болтов с
пустотелой головкой. Например, для болтов М10 и М12 уменьшение веса головок
составит 25,1 %. Применение пустотелой конструкции головки колёсного болта
2108-3101040-10 дает экономию материала 13,5 %, а уменьшение чистого веса – 5
%. Интегральная оценка формы
заходной части винтов для ручной и автоматической сборки по характеристикам: ·
точность размеров; ·
снижение осевых нагрузок; ·
корректировка несоосности; ·
себестоимость показывает, что лучшей является
форма цилиндрического пояска с наклонной фаской. Применение такой конструкции
позволит уменьшить трудоемкость сборочных работ. В условиях знакопеременных
нагрузок, когда усталостная прочность болта и надежность при эксплуатации
узла в целом существенно зависят от сохранения усилия предварительной
затяжки, важное значение имеет обоснованный выбор способа стопорения
резьбовых соединений. Фланцевые самостопорящиеся болты, самостопорящиеся
гайки, например, по DIN 980 в большей степени предотвращают
самоотвинчивание болтов и потерю усилия предварительной затяжки. Применение подобных
конструкций, в том числе гаек с упругим фланцем, позволяет уменьшить затраты
на монтаж, снизить номенклатуру соединительных элементов, таких как плоская
шайба, шайба гровера, волнистая и зубчатая шайбы. Например, на сегодняшний
день на автомобиль ВАЗ 2110 при сборке
устанавливается 561 штук шайб различных видов. Качество крепежных деталей
определяется применением качественного металлопроката для холодной объемной
штамповки. Для высокопрочных крепежных деталей, совместно с УЛИР ВАЗа,
ЦНИЧермет разработан ряд экономнолегированных борсодержащих сталей 12Г1Р,
20Г2Р, 30Г1Р, 35Г1Р, определен диапазон их рационального использования,
позволяющий при обоснованном выборе конструктором крепежа марок стали
расширить применение крепежа классов 8.8, 9.8, 10.9, 12.9 в автомобилях ВАЗа
и тем самым увеличить надежность резьбовых соединений, с уменьшением
себестоимости крепежных деталей. Совершенствование и
разработка новых, прогрессивных крепёжных изделий связаны главным образом со
снижением трудоёмкости монтажно-сборочных работ и с повышением
эксплуатационной надёжности соединений. Эти изделия наиболее востребованы при
автоматизированной сборки деталей и узлов в автомобилестроении. Диаграмма применения
различных видов гаек на автомобилях ВАЗ показывает, что наибольшее применение
составляют приварные гайки - 48%. Только на одном кузове автомобиля ВАЗ
применяется более 40 наименований приварных гаек, некоторые гайки применяются
в нескольких местах. Одной из
трудоёмких операций при
автоматизированной сборки автомобиля на конвейере является операция зачистки
внутренней резьбы – метчикование, на приварных гайках после покраски кузова.
Зачистка резьбы производиться для удаления с резьбового профиля инородных
материалов – краски, окалины, стружки и т.п. Применение самозачищающих
болтов облегчает реализацию автоматизированной сборки надёжных резьбовых
соединений, позволяя исключить операцию зачистки резьбы. Требования предъявляемые к самозачищающим болтам: - низкое значение момента
ввинчивания в начальный и последующий момент заворачивания болта; - высокое качество и
полнота зачищения резьбового профиля; - низкая
себестоимость; - низкая
трудоёмкость изготовления. С целью определения
оптимальной конструкции профиля и вида канавки на ОАО «БелЗАН» были проведены
лабораторные испытания различных конструкций самозачищающих болтов. В качестве объекта
испытаний использовали болт с шестигранной головкой М6´20 с различными
профилями и видами канавок: а) симметричный
профиль продольных канавок; б) симметричный
профиль винтовых канавок; в) прямоугольный
профиль канавки; г) зачищающие
канавки выполненные по радиусу. Самозачищающие болты
вворачивали вручную с помощью динамометрического ключа с накидной головкой в приварные
гайки размера М6, h=6мм.,
предварительно покрытые грунтовкой В-КФ-093 ТУ6-21-0204564-28-89 на толщину
около 0,5мм, имитирующую резьбовой профиль
в гайке после покраски кузова. Вывод по результатам
испытаний: 1) Срезание краски
происходит равномерно первыми 3-4 витками. Отсутствует необходимость изготовления
зачищающих выемок по всей длине резьбового стержня болта. 2) Направление
винтовых канавок не влияет на выпадение краски, так как их количество
неравномерно по периметру. 3) Канавки, выполненные
на всей длине резьбового стержня снижают прочностные характеристики резьбы. Сравнительные
характеристики различных конструкций самозачищающих болтов сведены в таблицу. На основании
проведённых лабораторных испытаний была разработана и внедрена перспективная
конструкция самозачищающих болтов с двумя и тремя зачищающими выемками. Оптимально выбранные размеры канавок
в, совокупности с плоской формой основания образуют большой объем для
заполнения его инородными материалами, скапливающимися в резьбовом отверстии
гайки. При этом неполный профиль резьбы на длине зачищающих канавок и их
плоское основание обеспечивают высокую режущую способность резьбовой кромки. Плавный переход от направляющего
пояска к резьбовому участку обеспечивает низкое значение момента ввинчивания
в начальный момент сборки и гарантирует равномерное распределение инородных
веществ, например краски, по длине выемки. Свободное размещение краски в
канавках исключает возможность ее собираемости в одном месте и создание
помехи при свинчиваемости. Разработанная конструкция
самозачищающих болтов обеспечивает выкую эксплуатационную надёжность
резьбового соединения. В настоящее время
внедрены два наименования самозачищающих болтов М6-6g
с двумя зачищающими выемками с формой головкой внутренний шестигранник и
внутренним профилем типа «TORX» Т30. Конструкция самозачищающих
винтов защищена 2 патентами Российской федерации, 8 патентами на полезные
модели. Использование
самозачищающих болтов позволяет: - создать
высокоэффективные, прочные, надёжные соединения; - исключить операцию
метчикования - зачищения резьбового отверстия перед заворачиванием болта; - значительно
повысить производительность на автоматической сборке; - снизить затраты на
производство; - выйти на более
высокий уровень производства. По
материалам Второй всероссийской конференции метизников «Метизное
производство для российской автомобильной промышленности»
Москва, гостиница «Россия», 26-27
октября 2005 года |
Лариков Л.Н.
Залечивание дефектов в металлах. - Киев: Наук. думка, 1980. - 280 с.
Бернштейн
М.Л. Структура Деформированных металлов. – М.: Металлургия, 1977. – 431 с.
Главы из
книги И. Биллигман «ВЫСАДКА И ДРУГИЕ МЕТОДЫ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ» Значение инструмента
весьма возросло в связи с развитием методов штамповки, развитием
пресс-автоматов, а также в связи с расширением области применения штамповки.
Высокую производительность…
Главы из
книги Петриков В.Г., Власов А.П. «ПРОГРЕССИВНЫЕ КРЕПЕЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ» Накатывание резьбы предоставляет
широкие возможности для изменения и создания благоприятной структуры металла
стержня и качества поверхности резьбы, так как позволяет формировать…
|
|
|
|
|
|
|
Опубликованные и неопубликованные рукописи автора: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Маркировка крепежа |
Контроль качества |
Разделительные операции |
Обзор развития ХОШ |
Стопорящиеся гайки |
Низкие гайки |
Фаска на деталях |
Плоские шайбы |
|
новости :: рейтинг производителей
метизов :: проекты ::
рукописи ::
журналы :: наука :: технологии :: оборудование :: производство |
|
|
|
|
|
Научно
- Техническая Библиотека Напалкова Александра Валерьевича :: Эксклюзивные
публикации :: Инженерные
программы Болты
:: Гайки :: Детали :: Металл
:: таблицы Fiat-ВАЗ :: ОСТы серии
37.001… :: ГОСТы
:: DIN 3220 Fiat-ВАЗ деталей –
Электронная таблица (315 kb)
:: ИЗБРАННОЕ из RUnet по
метизам :: Wold Fasteners 10
ведущих мировых производителей автомобилей :: Крупнейшие
дилеры метизов :: Крупнейшие
дилеры автокрепежа Реклама:
Крепеж, пружины, автонормали – Шаблоны Создай
свой ОСТРОВ СОКРОВИЩ !!! (новый
формат) |
|
|
При использовании
материалов сайта обязательна ссылка на сайт и автора следующим образом: © Напалков
Александр Валерьевич : Рукописи : на www.nav.t-k.ru |
Последнее обновление18-04-2008 |