RSS
Поиск
RSS
Главная страница
Ассоциация «РосМетиз»
Премия Ассоциации
Мероприятия
Журнал «Метизы»
Информационный портал
Проекты метизных производств
Все Новости
Интервью, обзоры, анализ
Мониторинг
Антидемпинговые Расследования
Рейтинг метизного рынка
Виртуальный музей
Контакты
Система рассылок
Карта сайта
Подраздел
Статистика и анализ
Метизы. Технологии
Метизы. Статьи
Видео
Метизы. Библиотека
Стандарты
Предприятия и фирмы
Найди партнера
Арматура-Новый стандарт
Правила и регистрация

Особенности технологии изготовления низких гаек на многопозиционном холодноштамповочном автомате

<< назад
Полный текст отчета


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, воспринимаемых соединением, в автомобилестроении нашли широкое применение гайки шестигранные, квадратные, круглые, нормаль­ной высоты, низкие, высокие, особо высокие, прорезные, корончатые, самоконтрящиеся и специ­альные. Известно, что из условия равнопрочности резьбы гайки и стержня болта нормальная высота гайки имеет размер H = 0,8 · d. Высота гайки больше или меньше указанного размера отражает условия работы соединения и пространства для монтажных работ.
Гайки шестигранные низкие применяются в соеди­нениях, работающих на срез, для крепления деталей с ограниченным монтажным пространством, при ко­ротком резьбовом стержне и в качестве контргаек. В качестве примера применения низких гаек в автомо­биле ВАЗ серии 2106 можно назвать деталь 1/07259/11 - гайка низкая М6, используемая в каче­стве контргайки для крепления крышки генератора, деталь 1/61023/11 - гайка низкая М8 крепления вил­ки выключения сцепления, деталь 1/07914/11 - гайка низкая М16х1,5 крепления рулевого колеса.
Конструкция и размеры низких гаек регламентиро­ваны ГОСТом 5916, ГОСТом 5929, ГОСТами 2526 и 15522, ОСТом 37.001.124, DIN 439, DIN 936, таблицей Fiat-ВАЗ 10114 или специальными требованиями конструкторской документации.
В зависимости от объема заказа, размера под ключ, высоты гайки, специальных требований конст­рукторской документации низкие гайки могут изгота­вливаться обработкой резанием, листовой штампов­кой, горячей, полугорячей или холодной объемной штамповкой.
Для массового производства низких гаек наиболее востребована технология холодной объемной штам­повки на многопозиционных холодноштамповочных автоматах.
Технологические переходы холодной штамповки низких шестигранных гаек традиционно построены на базе руководящих технических материалов по эта­пам технологических расчетов проектирования про­цесса объемной штамповки заготовок шестигранных гаек [1].
Тем не менее в процессе проектирования техноло­гии, при наладке оборудования и массовом произ­водстве низких гаек существуют технологические особенности как на операции штамповки, так и на операции нарезки резьбы. Обычно для изготовления низких гаек используется холодноштамповочный ав­томат той же модели, что и для гаек нормальной высоты, с тем же размером под ключ и наружным диаметром резьбы. При этом минимально возмож­ная высота низких гаек ограничена лишь технически­ми характеристиками автомата. Подача проволоки в узел отрезки заготовки на большинстве холод-ноштамповочных автоматов осуществляется подаю­щими роликами. Длина отрезаемой заготовки огра­ничивается упором и регулируемой величиной угла поворота подающих роликов. Подачу проволоки не­обходимо отрегулировать таким образом, чтобы ко­нец проволоки прикасался к упору. Для того чтобы обеспечить постоянный, точный размер отрезаемой заготовки в автоматическом режиме работы автома­та, требуется установить подачу на 0,4…0,5 мм боль­ше необходимого расстояния до упора [2]. Однако при превышении указанной величины подачи возмо­жно проскальзывание подающих роликов, поврежде­ние фосфатного покрытия проволоки, образование поверхностных дефектов на металле, быстрый износ канавок подающих роликов.
Если величина угла поворота подающих роликов не отрегули­рована и конец проволоки не доходит до упора, отрезанная заготовка может оказаться или слишком короткой, или с конца проволоки срежется только стружка.
Заготовка низкой гайки и гайки нормальной высоты М20х1,5 после пробивки отверстия

Для того чтобы получить каче­ственную отрезанную заготовку без заминов, сколов, поверхно­стных дефектов, необходимо, чтобы режущие кромки подвиж­ного ножа и неподвижной отрез­ной втулки были достаточно ост­рыми и имели гладкий и немного скругленный край.
Диаметр неподвижной отрез­ной втулки должен быть на 1% больше диаметра проволоки, а диаметр подвижного ножа – на 0,5% больше диаметра отрезной втулки [2].
Зазор между ножом и отрезной втулкой зависит от диаметра и механических свойств используе­мого металла проволоки. Перво­начально зазор устанавливается 0,02·d проволоки. Более пластич­ная сталь требует большего зазора, менее пластичная – мень­шего.
Окончательная величина зазо­ра для точной и качественной отрезки заготовки определяется в процессе наладки при работе автомата в автоматическом ре­жиме.
Выполнение указанных требо­ваний особенно актуально при изготовлении низких гаек. Так как для низких гаек обычно использу­ется тот же профиль металла, что и для нормальных, исходная заго­товка низкой гайки имеет высоту меньше диаметра используемого металла (рис. 1).
По этой причине любое откло­нение от указанных требований ведет к возникновению дефектов на готовой детали.
Заготовка после отрезки пода­ется подвижным ножом к первой штамповочной позиции и протал­кивается формующим пуансоном в полость матрицы.
Основная функция первой штамповочной позиции – выров­нять заготовку по высоте и диа­метру, а возможные дефекты отрезки, например заусенцы, сколы, сдвинуть к центру и на окончательной позиции удалить их с выдрой при пробивке.
Традиционно диаметр матрицы первой штамповочной позиции устанавливается на 1…2% боль­ше диаметра отрезанной заго­товки.
Наружный диаметр заготовки на первой штамповочной пози­ции должен быть полностью вы­ровнен в цилиндрической полос­ти матрицы. В то же время по внешнему периметру заготовки не должно быть заусенцев.
Данное требование особенно сложно выполнить для низких га­ек. Поэтому перед изготовлением низких гаек автомат должен быть в хорошем техническом состоя­нии, не иметь сверхдопустимых зазоров и люфтов. Выровненная заготовка выталкивается в лапки переноса транспортной системы автомата и перемещается на сле­дующую позицию.
Лапки переноса в процессе вы­талкивания заготовки расположе­ны в плоскости зеркала блока матриц, равноудалены в стороны от канала матрицы для приема заготовки. При выталкивании заготовка под давлением вытал­кивателя разжимает лапки пере­носа и проталкивается между ни­ми. Лапки переноса имеют кони­ческие участки, позволяющие постепенно их разжимать. Недос­таточный угол или неравномер­ные конические участки могут быть причиной неровного вталкива­ния низкой заготовки, ее перекоса или выпадения из лапок переноса.
В зависимости от модели авто­мата, конструкции и возможно­стей транспортной системы, лапки переноса могут переме­щать заготовку без поворота и/или с поворотом на 1800.
Лапки перемещают заготовку на очередную штамповочную позицию и фиксируются над по­лостью матрицы. Необходимо, чтобы ось заготовки в лапках переноса и ось матрицы совпада­ли. Вталкивающий пуансон на следующей позиции имеет нару­жный диаметр больше диаметра заготовки, зажатой в лапках пере­носа. В процессе вталкивания пуансон немного разжимает лап­ки и вталкивает заготовку в полость матрицы. При этом диа­метр вталкивающего пуансона не должен превышать на 1% диамет­р вталкиваемой заготовки. Если диаметр вталкивающего пуансо­на требуется больше, то в этом случае необходимо предусматри­вать дополнительный подпружи­ненный осевой поддерживающий стержень для исключения выпа­дения заготовки из лапок перено­са. Традиционно лапки переноса для гаек нормальной высоты и низких гаек изготавливают оди­наковой ширины. Тем не менее для низких гаек предпочтительно использовать лапки переноса, соответствующие высоте гайки.
В зависимости от модели авто­мата и количества технологичес­ких переходов, от четырех до шести, определяются и техноло­гические задачи, которые должны быть выполнены на каждой пози­ции. Традиционно на российских метизных предприятиях исполь­зуются холодновысадочные авто­маты с четырьмя, в некоторых случаях с пятью позициями.
Вторая штамповочная позиция служит для набора металла и формирования заготовки: цилин­дрической с наружными фасками с двух сторон; с предваритель ным шестигранником, небольшой наметкой под отверстие и фаской с одной стороны; цилиндричес­кой с небольшим углублением.
Возможным решением для вы­садки гаек с высотой меньше 0,5·d (d – наружный диаметр резьбы) является формирование на второй позиции конической заготовки на пятипозиционном холодноштамповочном автомате.
Для этого предлагается на вто­рой штамповочной позиции кон­струкцию полости матрицы испо­лнять в форме усеченного конуса с меньшим основанием, равным диаметру отрезанной заготовки, а диаметр большего основания приблизить к размеру под ключ гайки (рис. 2).
Указанный прием позволит: вопервых, увеличить длину отре­заемой заготовки из условия по­стоянства объемов; во-вторых, повысить качество отрезки за счет возможности уменьшить за­зор между ножом и отрезной втулкой; в-третьих, исключить смещение заготовки при вталки­вании ее из лапок переноса в формообразующую полость мат­рицы за счет направляющего ко­нуса; в-четвертых, обеспечить устойчивость заготовки при набо­ре металла за счет «закусывания» заготовки в опорной части матри­цы; и, в-пятых, использовать для производства низких гаек подкат с диаметром значительно мень­шим наружных размеров гайки.
Применение проволоки с диа­метром меньше рекомендуемого (0,92…0,94) S для пятипереход-ного или (0,8…0,9) S для четырех-переходного процесса, традици­онной для штамповки шестигран­ных гаек [1], позволит расширить возможности автомата при про­изводстве сверхнизких гаек.
Третья штамповочная позиция служит: при четырехпереходном процессе для окончательного формирования шестигранника, с выдавливанием наметок под от­верстие и окончательным оформ­лением внутренних и наружных фасок; при пятипереходном про­цессе для предварительного формирования шестигранника с выдавливанием наметки под от­верстие и оформлением наруж­ной фаски с одной стороны.
При изготовлении низкой гайки необходимо использовать втал­кивающий пуансон с другой фор­мой и размерами, чем при изго­товлении гайки нормальной высоты.
Указанное требование связано с минимально возможной высо­той перемычки перед пробивкой отверстия для исключения сухого удара вталкивающего и выталки­вающего пуансона.
Для низких гаек при соотноше­нии h/S < 0,5 должно быть выдер­жано условие b > 0,25·h, где h – высота гайки, S – размер под ключ, b – высота перемычки [1].
Уменьшение высоты керна вталкивающего пуансона для формирования наметки под отверстие влияет на снижение интенсивности радиального тече­ния металла и, следовательно, заполнение углов шестигранного канала матрицы (рис. 3).
В этом случае на данной пози­ции требуется большее усилие деформации, чем при формооб­разовании гайки нормальной вы­соты.
Следует отрегулировать инст­румент таким образом, чтобы на заготовке не было образования кольцевого заусенца, а заготовка имела четкий шестигранный про­филь.
Расстояние между матрицей и пуансоном в процессе наладки можно отрегулировать установо­чным клином. Обычно между ус­тановочным клином и пуансоном стоит вставка.
Общая длина пуансона со вставкой должна быть такой, что­бы установочный клин не нахо­дился в верхнем или в нижнем положении. Если установочный клин не находится в нижнем поло­жении при аварийной остановке автомата в передней мертвой то­чке, имеется возможность за счет опускания установочного клина возобновить работу автомата.
Четвертая штамповочная пози­ция служит: при четырехпереход-ном процессе для пробивки отверстия, при пятипереходном процессе для окончательного формирования шестигранника, с выдавливанием наметок под отверстие и окончательным оформлением внутренних и нару­жных фасок. При сверхнизкой гайке наружные и внутренние фаски не исполняются.
Заготовка низкой гайки и гайки нормальной высоты М20х1,5 и М14х1,5 на третьей штамповочной позиции

Для исключения заусенца в отверстии после пробивки на заготовке перед пробивкой необ­ходимо выдавливать небольшие наметки в виде конуса высотой h1 = 0,08 · h [1].
Пятая штамповочная позиция при пятипереходном процессе служит для пробивки отверстия под резьбу. Как и при пробивке гаек нормальной высоты, в заго­товке низкой гайки на пятой штамповочной позиции отвер­стие формируется за счет про­бивки центральной перемычки с отделением от заготовки круглой части металла – выдры.
При обратном ходе ползуна вы­дра после пробивки отсекается от пробивного пуансона при помо­щи шарика или сжатым воздухом.
В случае если выдра остается на пробивном пуансоне, что воз­можно, особенно при изготовле­нии низких гаек, необходимо проверить, имеется ли износ рабочего пояска пробивного пуансона, есть ли налипы метал­ла выдры на пуансоне.
Уменьшенная толщина выдры не позволяет отсечь ее шариком выталкивателя.
Для нарезки резьбы в низких гайках при массовом производст­ве применяют специальные гай­конарезные автоматы. При наре­зке низких гаек в отличие от гаек нормальной высоты необходимо использовать в автомате направ­ляющие элементы в соответствии с высотой гайки.
Возможные люфты, сверхдопу­стимые зазоры в направляющих линейках, направляющих плаш­ках гайконарезного автомата могут стать причиной перекоса детали при вталкивании ее на вращающийся метчик, образова­ния вьющейся стружки, нарезки косой резьбы, образования ско­лов на резьбе, смятия резьбы или поломки метчика (рис. 4).
Стружка, косая резьба, сколы на резьбе, смятие резьбы, поломки метчика на операции нарезки резьбы шестигранных гаек

При нарезке низких шестигран­ных гаек на проход на гайкона­резных автоматах типа 2061, 2062, 2063 широкое применение нашли метчики гаечные с изогну­тым хвостовиком по ГОСТу 6951, СТП предприятия или специаль­ным чертежам.
Несмотря на то что в большин­стве случаев для нарезки низких гаек используют те же метчики, что и для нарезки гаек нормаль­ной высоты, тем не менее суще­ствуют особенности в конструк-ц и и метчика, которые необходимо учитывать для формирования качественной резьбы.
Основными конструктивными элементами метчика являются: режущая и калибрующая части, количество, профиль канавок, углы резания, элементы резьбы.
Режущая часть выполняет основную работу по вырезанию профиля.
Для распределения работы резания на большее количество отдельных резцов-зубьев режу­щая часть оформляется в виде конуса с углом наклона к оси мет­чика 3030’ [3].
Традиционно для гаечных мет­чиков устанавливается одинако­вая величина режущей части, равная 12 шагам нарезаемой резьбы.
Тем не менее рекомендуемое уменьшение режущей части до 8 витков наиболее перспективно для нарезки гаек, поскольку поз­волит уменьшить силу трения, снизить вероятность защемления стружки, а также опасности за­клинивания и поломки метчика.
Для качественного формирова­ния резьбы значения толщины среза металла должны быть в пределах 0,02...0,15 мм. Для качественной работы метчика необходимо, чтобы режущие кромки были расположены рав­номерно по окружности и одина­ково затылованы.
Наличие большого биения на режущей части создает неравно­мерную нагрузку на каждое перо и влечет за собой разбивание от­верстия. Биение режущих перьев не должно быть больше 0,06...0,08 мм [3].
Окончательное формирование резьбы заканчивается после про­хода первого калибрующего вит­ка, имеющего полную высоту профиля резьбы. Следующие витки уже не участвуют в калиб­ровке резьбы и служат для пере­мещения гайки.
По мере притупления первого полного витка и переточки метчи­ка роль калибровки переносится на следующий виток.
Поэтому калибрующую часть можно рассматривать также и как резерв для переточки метчика.
Минимальная длина калибрую­щей части должна составлять не менее 0,6·h гайки. В практике наибольшее распространение для нарезки гаек М3...М20 на гай­конарезных автоматах получили метчики с тремя канавками (трехперые).
Конструкция канавки метчика должна обеспечивать достаточ­ное пространство для выхода стружки, препятствовать налипа­нию металла, застреванию и спрессовыванию стружки между витками и отверстием.
Перо метчика не должно быть широким, так как с увеличением ширины пера возрастает трение и увеличивается вероятность забивания канавки стружкой. Передний угол выбирается в за­висимости от твердости обраба­тываемого материала.
Для мягких и вязких материа­лов передний угол увеличивают до 12...150, для твердых – умень­шают до 0...50. Задний угол на метчике получается путем заты-лования по наружному диаметру режущей части и устанавливается в пределах 8...100 [3].
Применяемый для изготовле­ния низких гаек металл влияет как на качество формирования гео­метрии шестигранника, внутрен­них и наружных фасок при штам­повке, так и на формирование резьбы при нарезке. Для произ­водства низких гаек необходимо применять стали с химическим составом и механическими свой­ствами, изготовленные специ­ально для холодной объемной штамповки.
Так, например, в соответствии с требованиями ГОСТа 1759.5 для класса прочности 04 применяют стали марки 10, 10кп, 15, 15кп по ГОСТу 10702 с группой осадки 66, для класса прочности 05 – сталь 20Г2Р по ТУ 14-1-4486-88 или ТУ 14-1-5490-2004.
Таким образом, несмотря на близкое сходство технологичес­кого процесса, при изготовлении гаек нормальной высоты и низких гаек существует целый ряд отли­чий и требований к технологии и конструкции инструмента, правил наладки и эксплуатации холод-ноштамповочного автомата для бесперебойной штамповки низ­ких гаек.

Литература

1. РТМ 37.002. 0208-81. Объемная штамповка крепежных деталей. Кон­структивные и технологические расче­ты. – Горький, 1983. 249 с. с ил.
2. Operator's instruction manual I-151A S2 Cold Nut Formers National Machinery Co. – Tiffin, Ohio, U.S.A., 1985.

Александр Напалков http://www.nav.t-k.ru

Информационное издание Ассоциации


Найди партнера
в бизнесе


 


Copyright © 2001-2012 SAA
Информационный портал о метизах
метизной промышленности и метизном рынке