Способ образования болтового соединения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 ( ТЕТ СССР ОТНРЫТИЙ довог 6 инсти 3,тип ОЛ- м в отОСУДАРСТВЕННЫЙ КОИПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ПИСАНИЕ ИЗОБ н двт 0 СйО СЮЩЕВЪС(71) Куйбышевский ордена ТруКрасного Знамени авиационныйтут им. акад, С,П,Королева(56) 1. Патент США Иф 3072279кл. 218"1, 1963.2. Патент франции В 235519кл. Р 16 В 35/04, 1978 (прот(54)(57) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ, при которсоединяемых деталях выполняю 80.11 261 А верстие, дорнуют его и запрессовывают в него стержень болта,о тл и ч а ю щ н й с я тем, что,с целью повышения несущей способности соединения, отверстие выполняют диаметром 0,6-0,65 диаметрастержня болта, после чего в матернале соединяемых деталей в зоне отверстия создают радиальные сжимаю,щие напряжения величиной не менеепредела текучести материала соединяемых деталей на глубину 1,05-1,1радиуса стержня болта, а перед дорнованием выполняют чистовую пробивку отверстия диаметром, равным диаметру стержня болта.Изобретение относится к машиностроению и может быть использованово всех отраслях народного хозяйства для выполнения высокоресурсныхболтовых соединений.Известен способ образования болтового соединения, сс 1 гласно которого с целью повышения производительности труда, совмещают операциюпробивки отверстия с одновременнойпостановкой в него крепежногоэлемента, которым осуществляют пробивку отверстия в пакете 11.Известно устройство для осуществления способа образования соединения, содержащее установленный настержне крепежного элемента пробивающий пуансон и матрицу с прижи-, мом 1.Данный способ повышает производительность труда, Однако он неповышает качества силовых точек,так как из-за наличия зазора межцу матрицей и торцом стержня крепежного элемента, неоднородной схемынапряженно-деформированного состояния обрабатываемого материала в процессе пробивки отверстия на тол" щине пакета соединяемых деталей образуются три зоны: утяжки, пластического среза и скола. Наличие последних предопределяет различную прочность стенок отверстия на толщине пакета, Кроме того, наличие . зоны скола приводит к незаполняемости отверстия стержнем заклепки при образовании ее замыкающей головки.Наиболее близким к предлагаемому является способ образования высоко- ресурсного болтового соединения, при котором в соединяемых деталях выполняют отверстие, дорнуют его и запрессовывают в него стерженьболта 23.Недостатком известного способа является отсутствие возможности осуществить чистовую пробивку отверстий в соединяемых деталях, что снижает производительность труда и несущую способность соединения.Цель изобретения - повышение производительности труда и несущей способности соединения.Поставленная цель достигается тем что согласно способу образования высокоресурсного болтового соединения, при котором в соединяемых деталях выполняют отверстие, дор 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нуют его и запрессовывают в него стержень болта, отверстие выполняют диаметром 0,6-0,65 диаметра стержня болта, после чего в материале соединяемых деталей в зоне отверстия создают радиальные сжимающие напряжения величиной не менее предела текучести материала соединяемых деталей на глубину 1,05-1,1 радиуса стержня болта, а перед дор,нованием выполняют чистовую пробивку отверстия диаметром; равным диаметру стержня болта.На фиг. 1 изображено исходное положение устройства для образования соединения; на фиг. 2 - стадия пробивки отверстия с одновременным дорнованием его стенок; на. фиг, 3 - соединение в сборе.Высокоресурсное болтовое соединение деталей 1 и 2 с помощью болта 3 и гайки 4 осуществляется посредством устройства, содержащего матрицу 5, на которой расположены соединяемые детали, а сверху над ними размещен прижим 6. На болту установлена дорнирующая насадка 7, выполненная с рядом кольцевых выступов 8.Дорнирующая насадка выполнена заодно. целое с пробивающим пуансоном 9. В отверстиях соединяемых деталей установлен ступенчатый стержень 10, ступенью меньше диаметра, а ступень большего диаметра размещена в отверстии 11 матрицы и подпружинена упругим элементом. 12.При этом большая ступень стержня размещена в отверстии матрицы по посадке движения, а ступень меньшего диаметра размещен, в отверстиях соединяемых деталей с натягом, Кольцевые выступы 8 дорнирующей насадки выполнены с диаметрами по посадке движения по отношению к диаметру отверстия в матрице.С целью центрирования пробивающего пуансона вместе с болтом на торце пуансона выполнен цилиндрический хвостовик 13 с диаметром, равным 25-307 диаметра стержня болта.Способ образования соединения осуществляется следующим образом.В предварительно обработанные отверстия соединяемых деталей внедряют с натягом ступенчатый стержень 10.В результате деформирования предварительного отверстия по егоСледовательно, зная с 1 вре 4 а"т 1 д ф 6, Й Я, можно рассчитать и построить эпюру напряжений, создаваемую при запрессовке штифа в предварительное отверстие.Поскольку для процесса чистого сдвига при пробивке отверстия специфично постоянство8 , то зная толщину соединяемых деталей (пакета) и диаметр болта дмотно най- ти усилие пробивки:проб матрицы сВ болт са 1б:74 5где б, - толщина соединяемых деталей.В процессе внедрения болта с насадкой в обрабатываемый материал под его рабочим торцом возникает динамическое давление, величина которого определяется выражением:9,Рпроб 17 1 болт"сАЬ ф "со насмакиболт болт После перерезания слоев обрабатываемого материала, которые напря. -жены, происходит их разгрузка, При,этом воздействие обрабатываемогоматериала на выступы дорна вызываетпластическую деформацию разгрузкии затекание материала между выступами. Движение дорна относительностенок отверстия осуществляет процесс дорнования.Диаметр предварительного отверс"тия в соединяемых деталях рекомендуется в пределах 0,6-0,65 диаметрастержня болта, радиальные сжимающие напряжения величиной не менеепредела текучести материала соединяемых деталей и глубиной 1,05-1,1радиуса стержня болта,В случае необходимости придания большей жесткости по периметручистового отверстия возможно использование разрезных по образующей втулок иэ упругого материала металлореэина, полиуретан и др.), разме-,щенных под головкой болта и удаляе. 37261 бмых после осуществления процессапробивки.Предлагаемый способ образованиясоединения прошел опытно-промышлен5 ную проверку при получении высокоресурсного болтового соединения.В экспериментах была использована оснастка, изготовленная по 2"му клас.10 су точности из. стали 8 А с твердостьюпосле закалки НКС 57-61. Болт изготавливался из стали 30 ГСА и имей размеры посадочной части диаметром+0,02810 0 19, резьбовой части М 5. Выс+0,019 фтупы насадки имели размеры диаметром10 " , диаметр впадин 9 мм, диаметр цилиндрического хвостовикадиаметром 3 оф длина 4 мм. Ступе ни стержня имели размеры диаметромО о о"о и 8,260 мм соответственно.Предварительное отверстие в пакете соединяемых деталей из сплаваД 16 АТ общей толщиной 9 мм имело диаметр 8,217, Фиксация пакета на матрице осуществлялась с помощью ручногогидравлического пресса, развивающегоусилие до 4 т.с. Деформирующее нагружение производилось с помощьюмагнитно-импульсной установки МИУ при энергии разряда 2,8 кДж. Подпором ступенчатому стержню служилцилиндр диаметром 9 из полиуретанамарки СКУЛ,размещенный в отверстии 35 матрицы.Проведенные эксперименты показали,что выполнение операций пробивкивысококачественного отверстия 1,точность соответствует 2-му классу, ше роховатость поверхности разделения0,32) и постановки крепежного элемента за один разряд установки и водной штамповой оснастке эффективно,поскольку сокращается число опера ций, повышается производительностьтруда, улучшается качество силовойточки ,путем создания сжимающих ос-,таточных напряжений по периметруотверстия. Величина последних сос тавляет 10-12 кг/мм.21137261 икр Составитель И.Прокопичев Техред М.Кузьма орректор С.Шекмар; Редак овик Подписи аказ 10496/26 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж