ЗАКЛЕПКА ДЛЯ ОДНОСТОРОННЕЙ КЛЕПКИ Российский патент 2000 года по МПК F16B19/08 

Изобретение относится к машиностроению и другим отраслям промышленности, в частности к заклепкам для односторонней клепки.

Основное назначение - образование заклепочного соединения при наличии доступа к соединяемым деталям только с одной стороны.

Известна "многоэлементная пустотелая заклепка с выступающей головкой для герметичных соединений" [1]. Недостатком заклепки является то, что она состоит из четырех деталей, две из которых сложные в изготовлении.

Известен целый ряд конструкций заклепок для односторонней клепки, которые состоят из двух деталей: корпуса и сердечника. Постановка (клепка) заклепок в пакет соединяемых деталей производится методом втягивания сердечника в корпус с образованием замыкающей головки и отрыва хвостовика сердечника от его рабочей части по обрывной канавке.

К таким конструкциям относится "заклепка для односторонней клепки с отрывным сердечником, предназначенная для установки в труднодоступных местах" [2] . Недостатком заклепки является сложность изготовления сердечника из-за наличия кольцевой канавки около его головки и корпуса из-за наличия трех кольцевых канавок на его наружной поверхности.

Известна "Легко удаляемая заклепка для односторонней постановки" [3], на головке которой выполнена отогнутая часть, при дальнейшем отгибе которой головка отрывается и заклепка удаляется из отверстия. Недостатком заклепки является сложность изготовления корпуса с отогнутой частью в массовом производстве.

Известна "Легко удаляемая заклепка для односторонней постановки с лапкой" [4], которая отличается от заклепки [3] тем, что на головке отсутствует отогнутая часть, но ее роль выполняет шайба с отогнутой лапкой. При дальнейшем отгибе лапки шайба отрывает головку и заклепка удаляется из отверстия.

Известна заклепка для односторонней постановки [5], состоящая из корпуса с полукруглой головкой и сердечника с полукруглой головкой. Недостатком заклепки является сложность изготовления корпуса из-за наличия в корпусе не сквозного отверстия одного диаметра, а ступенчатого с разными диаметрами, или с цилиндрическим отверстием в зоне деформирования при клепке и коническим отверстием со стороны головки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Металлическая заклепка для односторонней клепки" по патенту ФРГ N 3341408, кл. F 16 B 19/10 [6]. Заклепка состоит из корпуса с полукруглой головкой и сердечника с отрывной канавкой между рабочей частью и технологическим хвостовиком и двумя полукруглыми головками, одна из которых расположена в начале рабочей части, а другая, меньшей высоты, на конце технологического хвостовика. Головка меньшей высоты служит для захвата ее постановочным инструментом, который втягивает другую головку сердечника внутрь корпуса, образуя замыкающую головку заклепочного соединения. Сборка соединения заканчивается отрывом сердечника по отрывной канавке.

Недостатком заклепки является наличие дополнительной головки меньшей высоты, что усложняет конструкцию сердечника и, особенно, технологию его изготовления.

Кроме того, для обеспечения высокого качества образования заклепочного соединения большое значение имеет соотношение размеров сердечника и корпуса.

Наружный диаметр цилиндрической части корпуса определяется диаметром отверстия в соединяемых деталях. Если размеры заклепок выполняются в метрической системе, то диаметры отверстий и номинальные диаметры заклепок (номинальные диаметры цилиндрической части корпуса d_к) в большинстве случаев выполняют равными 3; 3,5; 4 и 5 мм. Заклепки с номинальным диаметром менее 3 мм трудоемки в изготовлении, а для клепки заклепок диаметром более 5 мм требуется приложение высокой нагрузки.

Клепка заклепок с сердечником производится пневматическими или ручными прессами. Пневматический пресс при давлении воздуха в сети 5 атм развивает нагрузку до 700 кгс. Ручные прессы развивают нагрузку до 550 кгс. Учитывая вышеизложенное, нагрузка отрыва сердечника по отрывной канавке не должна превышать нагрузок, развиваемых указанными прессами.

В то же время нагрузка отрыва сердечника по канавке не должна быть ниже определенной величины, при которой головка сердечника втягивается внутрь корпуса и формирует замыкающую головку заклепочного соединения.

Большое значение для образования высококачественного заклепочного соединения имеет также форма головки сердечника, обеспечивающая беззадирное вхождение внутрь корпуса и образование сферической замыкающей головки, а также соотношение размеров корпуса и сердечника.

Предлагаемая конструкция заклепки для односторонней клепки решает задачу упрощения конструкции и повышения качества образования заклепочного соединения.

Для решения поставленной задачи в известной заклепке для односторонней клепки, содержащей пустотелый корпус с головкой и цилиндрической частью и расположенный внутри корпуса сердечник с головкой, рабочей частью, отрывной канавкой и технологическим хвостовиком, головка сердечника выполнена цилиндрической, переходящей в сферическую, при этом отношение диаметра головки сердечника D_с к диаметру рабочей части сердечника d_с равно 1,23 - 1,44, отношение диаметра головки сердечника D_с к высоте головки сердечника H_с равно 1,55 - 1,7, отношение диаметра рабочей части сердечника d_с к диаметру отрывной канавки сердечника d_отр. равно 1,23 - 1,52, отношение диаметра головки корпуса D_к к высоте головки корпуса H_к равно 5,0 - 5,3, отношение диаметра головки корпуса D_к к диаметру цилиндрической части корпуса d_к равно 1,76 - 1,8.

Номинальные величины диаметра рабочей части сердечника d_с и диаметра отверстия в корпусе d_о равны между собой, а свободное вхождение сердечника в отверстие корпусов обеспечивается за счет различия полей допусков этих диаметров: плюсового допуска d_о минусового d_с. Поэтому при увеличении отношения D_с и d_с более 1,44 увеличивается нагрузка клепки из-за увеличения объема деформирования цилиндрической части корпуса. При уменьшении отношения D_с и d_с менее 1,23 возможно протаскивание сердечника через отверстие корпуса в процессе клепки.

При увеличении отношения D_с и H_с более 1,7 головка сердечника после клепки располагается не внутри цилиндрической части корпусов, а выступает из нее, что снижает прочность соединения на растяжение. При уменьшении отношения D_с и H_c менее 1,55 головка сердечника после клепки оказывается внутри цилиндрической части корпуса, однако последняя не облегает головку сердечника по сфере, а остается практически цилиндрической, что также снижает прочность соединения на растяжение.

При уменьшении отношения d_с к d_отр. менее 1,23 возникает опасность отрыва сердечника не по отрывной канавке, а по рабочей части сердечника. Причина этого заключается в том, что отрывная канавка выполняется методом накатывания, при этом прочность в зоне канавки увеличивается и она становится равнопрочной с сердечником. При увеличении отношения d_с к d_отр более 1,52 нагрузка отрыва по канавке может оказаться недостаточной для деформирования замыкающей головки соединения из-за преждевременного отрыва технологического хвостовика сердечника. Кроме того, при глубокой канавке затруднено ее накатывание из-за необходимости последующего раскатывания большого объема выдавленного наружу металла, который препятствует свободному вхождению сердечника в корпус.

Диаметр головки корпуса D_к назначается из условия прочности опорной поверхности головки на смятие. При отношении D_к к высоте головки H_к менее 5 увеличиваются габариты и вес головки. При отношении D_к к H_к более 5,3 уменьшается прочность головки вплоть до ее отрыва в процессе клепки. При отношении D_к к диаметру цилиндрической части корпуса d_к более 1,8 увеличиваются габариты и вес головки, а при отношении менее 1,76 уменьшается площадь контакта поверхности головки с соединяемой деталью и ее прочность на смятие в процессе клепки и эксплуатации.

На фиг. 1 изображена заклепка для односторонней клепки, на фиг. 2 изображено заклепочное соединение.

Заклепка состоит из пустотелого корпуса 1 с отверстием 2 диаметром d_о, цилиндрической частью 3 диаметром d_к, головкой 4 диаметром D_к и высотой H_к и сердечника 5 с рабочей частью 6 диаметром d_с, отрывной канавкой 7 диаметром d_отр, технологическим хвостовиком 8 и головкой 9 диаметром D_с, высотой H_с с цилиндрической частью 10 и сферической частью 11.

Для образования соединения заклепка устанавливается в пакет соединяемых деталей 12. С помощью специального постановочного инструмента, который захватывает своими кулачками технологический хвостовик 8, головка 9 сердечника 5 втягивается внутрь цилиндрической части 3 корпуса 1, образуя сферическую замыкающую головку 13. После достижения определенной нагрузки хвостовик 8 отрывается по отрывной канавке 7 и сборка соединения заканчивается.

Использование предлагаемой конструкции заклепки с сердечником позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления деталей, а также повысить качество образования заклепочного соединения. Наиболее успешно предлагаемая заклепка используется в машиностроении, а также может быть использована в любой отрасли промышленности в местах, где подход к соединяемым деталям возможен только с одной стороны.

Источники информации
1. Патент США N 4647264 F 16 B 17/00; F 16 B 19/10, 1987 г.

2. Патент Европейской ассоциации N 0277759 F 16 B 19/10, 1988 г.

3. Патент США N 4541761 F 16 B 13/04, 1985 г.

4. Патент США N 4585382 F 16 B 13/04, 1986 г.

5. Патент США N 4585383 F 16 B 13/06, 1986 г.

6. Патент ФРГ N 3341408 F 16 B 19/10, 1986 г.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к заклепкам для односторонней клепки. Заклепка для односторонней клепки содержит пустотелый корпус с головкой и цилиндрической частью и расположенный внутри корпуса сердечник с головкой, рабочей частью, отрывной канавкой и технологическим хвостовиком. При этом головка сердечника выполнена цилиндрической, переходящей в сферическую. Отношение диаметра головки сердечника D_c к диаметру рабочей части сердечника d_c равно 1,23 - 1,44, отношение диаметра головки сердечника D_c к высоте головки сердечника H_c равно 1,55 - 1,7, отношение диаметра рабочей части сердечника d_c к диаметру отрывной канавки сердечника d_отр равно 1,23 - 1,52, отношение диаметра головки корпуса D_к к высоте головки корпуса H_к равно 5,0 - 5,3, отношение диаметра головки корпуса D_к к диаметру цилиндрической части корпуса d_к равно 1,76 - 1,8. В результате упрощается конструкция и повышается качество образования заклепочного соединения. 2 ил.

Заклепка для односторонней клепки, содержащая пустотелый корпус с головкой и цилиндрической частью и расположенный внутри корпуса сердечник с головкой, рабочей частью, отрывной канавкой и технологическим хвостовиком, отличающаяся тем, что головка сердечника выполнена цилиндрической, переходящей в сферическую, при этом отношение диаметра головки сердечника D_с к диаметру рабочей части сердечника d_с равно 1,23 - 1,44, отношение диаметра головки сердечника D_с к высоте головки сердечника H_с равно 1,55 - 1,7, отношение диаметра рабочей части сердечника d_с к диаметру отрывной канавки сердечника d_отр равно 1,23 - 1,52, отношение диаметра головки корпуса D_к к высоте головки корпуса H_к равно 5,0 - 5,3, отношение диаметра головки корпуса D_к к диаметру цилиндрической части корпуса d_к равно 1,76 - 1,8.