Основные технологические операции постановки обыкновенных стержневых заклепок

1. Образование отверстия.

2. Упрочнение (при необходимости).

3. Образование гнезда под потайную головку заклепки (при необходимости).

4. Вставка заклепок и натяжка пакета.

5. Клепка.

6. Контроль.

Образование отверстия

Это подготовительная операция, от качества которой во многом зависит качество заклепочного шва.

Методы образования отверстия:

1) пробивка.

Пробивка осуществляется на прессах с применением дыропробивных штампов.

+ высокая производительность

- а) снижение прочности и выносливости вследствие наклепа стенок отверстий и микротрещин;

б) низкая чистота стенок из-за заусенцев;

в) выпучивание листов в зоне отверстия;

г) невозможность образования отверстия непосредственно в стапелях.

Поэтому применяется только для Н.О.

2) сверление.

Сверление менее производительно, но дает хорошее качество стенок отверстия.

Оборудование:

1) пневмодрели n = 500 ... 17000 об/мин.;

2) универсальные станки: вертикально-сверлильный, радиально-сверлильный;

3) специальные сверлильные и сверлильно-зенковальные установки: СУ-Н, СУ-Ш, СЗУ-Ф1, СЗУ-ПК - состоящие из поддерживающих устройств и сверлильно-зенковальных элементов (СЗА – рабочая головка) или радиально-сверлильного станка;

4) СЗВУ - сборочное приспособление со встроенным СЗА;

5) автомат ГСЗ (группового сверления и зенкования).

Инструмент:

спиральные сверла из У7А, У10А (для AL-сплавов);

быстрорез Р9, Р18 (для сталей);

быстрорез с пластинками из твердых сплавов Т15К6, ВК8 и др. (для 30ХГСНА, Ti-сплавов).

Режимы сверления:

n = 500 ... 3500 об/мин. для Ti-сплавов и для AL-сплавов

s = 0,03...0,15 об/мин.

Порядок сверления: для длинномерных деталей каркаса и обшивок для исключения коробления, увода и образования "хлопунов".

Существуют два метода последовательности сверления и клепки:

1. Концевой 2. Центральный

накладка

стрингер

Способы ориентирования сверла по центру отверстия:

1) По разметке, погрешность по шагу Dt = ± 0,5 мм;

2) по шаблону с втулками, Dt = ± 0,2 мм;

3) по кондуктору, Dt = ± 0,1 мм;

4) по НО, Dt = ± 0,2 мм;

5) по программе на станках с ЧПУ, Dt = ± 0,05 мм.

Контролируемые параметры:

1) диаметр отверстия: dотв = dз + (0,1 … 0,2), где dз – диаметр заклепки. Проверяется калибром-пробкой.

2) шаг: t ± 1 мм.

3) перемычка: l ³ 2dз

4) перпендикулярность оси отверстия. Проверяется калибром-пробкой с фланцем, щупом.

5) отсутствие эллипсности и огранки. Проверяется нутромером и индикатором.

6) отсутствие заусенцев.

7) отсутствие трещин по стенкам отверстий. Проверяется лупой четырехкратного увеличения.

8) плотность прилегания листов и отсутствие стружки между ними.

Упрочнение отверстия

Для увеличения прочности и выносливости заклепочных швов в ответственных местах применяют упрочнение материала детали в зоне отверстия.

si’ – максимальное растягивающее напряжения в зоне отверстия.

sупр – максимальное упрочняющее (сжимающее) напряжение в зоне отверстия.

si – действительное максимальное напряжение в зоне отверстия.

si = si’ – sупр

Для упрочнения мы добиваемся снижения коэффициента концентрации напряжений.

Методы упрочнения:

1) обжатие кромок отверстия шариками или коническими обжимками в несколько переходов.

Робж = 1,5..3 тс (шарик) (выносливость увеличивается в 3 раза)

Робж = 3...5 тс (коническая обжимка) (выносливость увеличивается в 5 раз).

2) обжатие конической части отверстия

sобж = 35 кгс/кв. см. (AL-сплав) (увеличение выносливости в 2,5 раза)

3) дорнирование. Выносливость увеличивается в 2 раза.

Q - потребное усилие = 250...500 кгс

Оборудование: стационарные и переносные прессы, протяжные устройства

Смазка: трансформаторное масло + керосин

dпу < do < Дин

dпу – отверстия под упрочнение (из под сверла), dпу ³ 4,5 мм;

Дин – диаметр дорна;

do – отверстия после упрочнения.

dн = [(Дин – dпу) / dпу] х 100 % – деформация натяга при упрочнении

dупр = [(Дин – dо) / dо] х 100 % – упругая деформация

dос = [(dо – dпу) / dпу] х 100 % – остаточная деформация

4) раскатывание. Увеличение выносливости в 1,5 раза.

Р = 35...40 кгс; Мкр = 45 кгс мм V = 3...20 м/мин

Оборудование: стационарные сверлильные станки и СЗУ.

Менее производительный процесс, чем дорнирование.

Применяется при больших диаметрах отверстий (dпу ³ 6 мм, причем обязательно отверстие развертывать перед процессом).

Образование гнезда под потайную головку заклепки

При потайной клепке необходимо подготовить гнезда для закладной или замыкающей головки заклепок. Потайная клепка составляет 65-70% от общего числа клепальных операций.

Способы образования гнезд:

1) зенкование верхнего листа:

Условие выполнения:

d1 > hг

Dhзн = Dhкл – Dhг

hг – высота потайной головки;

Dhзн – погрешность зенкования;

Dhкл – погрешность клепки, равная 0 … 0,2 мм;

Dhг – погрешность высоты потайной головки, равная 0 … 0,1 мм;

2) штампование верхнего листа и зенкование нижнего:

Условие выполнения:

d1 < hг; s > d

s – толщина пакета;

d – диаметр отверстия;

d1 – диаметр под заклепку.

Глубина зенкования:

Hзн = hг + (Ö2) d1 (при угле потайной головки 90°)

Hзн = hг + (2 / Ö3) d1 (при угле потайной головки 120°)

Варианты:

а) штампование пуансоном (П) и матрицей (М)

б) штампование головкой заклепки при d1 = 0,5-0,8

3) штампование верхнего и нижнего листов:

Условие выполнения:

s £ d; d1 < hг

Варианты:

а) П и М раздельно для каждого листа;

б) П и М совместно;

в) штампование верхнего листа головкой заклепки при малых d1.

Оборудование:

то же, что и для первой операции и еще прессы; насадки для регулирования глубины зенкования ЗН-1 и др.

Инструмент:

зенковка с направляющей шпилькой, сверло-зенковка (цельная, составная).

Материал

что и для сверления.

Контролируемые параметры:

1) глубина гнезда. Осуществляется калибр-заклепкой + индикатор

2) перпендикулярность оси гнезда к поверхности детали. Осуществляется индикатором и щупом. Допуск 1°.

Вставка заклепок и натяжка пакета

Вставка заклепок осуществляется вручную, лишь 10-15% - автоматически. Следят за диаметром, материалом и длиной заклепок. Натяжка пакета необходима для того, чтобы не происходило вытеснение заклепки в зазор между листами (ухудшение работы на срез, отрыв, разрыв; коробление; потеря жесткости шва). При прессовой клепке натяжка осуществляется с помощью прижимных планок штампа, при ударной - путем простукивания пневмомолотком вокруг заклепки или с помощью специальной клепки.

Клепка

Клепка - процесс, состоящий в осаживании выступающей из листа части заклепки и образовании из нее замыкающей головки.

По степени механизации клепка классифицируется:

- ручная - 5%

- механизированная - 35...40% (пневмомолотки)

- машинная - 50...60% (прессы)

- автоматическая - 5...10%

Ударная клепка осуществляется с помощью пневмомолотков и поддержек.

1. Прямая клепка

При прямой клепке возможен выход закладной головки из гнезда, что увеличивает шероховатость поверхности. Здесь необходима более мощная поддержка. Затрудняется подход к месту клепки. Наблюдается меньшая степень упрочнения при клепки и большее упрочнение шва.

2. Обратная клепка

При обратной клепке возможны вмятины обшивки от бойка молотка и невозможна клепка жестких, невибрирующих пакетов.

Выбор способа клепки зависит от условий подхода и требований качества внешней поверхности.

Подбор марок пневмомолотков и поддержек осуществляется по таблицам в зависимости от диаметра и материала заклепки.

Существуют:

1.Редкоударные пневмомолотки n < 1500 уд/мин - для сталей, Ti-сплавов; диаметра заклепок dз ³ 5 мм.

2.Многоударные: n = 1500 ... 4000 уд/мин – для Al-сплавов; dз < 5 мм.

Поддержки по массе подбираются также по таблицам:

Необходимо, чтобы при клепке амплитуда и частота колебаний поддержки и молотка совпадали. При отсутствии таблиц расчет ведется по эмпирическим формулам:

обратная клепка: Gпод_min = К х dз;

К = 0,5 – для Al-сплавов, К = 1 – для сталей.

прямая клепка: Gпод_min = (3 … 4) х Gобр.

Недостатки ударной клепки:

1) малая производительность

2) ниже, по сравнению с прессовой, качество выполнения соединений

3) шум и вибрации, создающие проф. заболевания.

Для уменьшения вибраций созданы п/м и поддержки с виброгашением.

Прессовая клепка характеризуется тем, что стержень заклепки равномерно сжимается как со стороны закладной, так и со стороны замыкающей головок.

Оборудование:

стационарные прессы и переносные прессы-скобы.

Стационарные (снабжаются штампами для одиночной и групповой клепки):

а) пневморычажные КП-204 (Р = 50 кН, одиночная клепка), КП-503 (Р = 250 кН, групповая клепка);

б) пневматические КП-405 (Р = 120 кН, групповая клепка);

гидравлические КП-603 (Р = 700 кН, групповая клепка).

Переносные:

а) пневморычажные КП-104 (Р = 10 кН);

б) гидравлические КПГ-8 (Р = 80 кН);

в) электромагнитные ЭКС (Р = 80 кН).

+ 1) высокая производительность

2) высокое качество

3) стабильность качества

4) хорошие условия труда

5) низкая квалификация рабочих

Клепка раскатыванием. При раскатывании замыкающая головка образуется путем сжатия с одновременным раскатываем.

1 – раскатник

2 – опора

3 – прижимная втулка

Применяется при постановке трубчатых заклепок, а также стержневых, если необходимо уменьшить давление на стенки отверстий (очень тонкие листы, неметаллы, композиты).

Оборудование:

стационарные сверлильные и раскатные станки, снабженные, при необходимости, многошпиндельными головками.

Прессовая клепка сейчас вытесняется автоматической клепкой, так как переход на машинную клепку лишь незначительно повышает производительность всего процесса выполнения заклепочного соединения. Оперативное время выполнения соединения равно:

Топ = Топ_сверл. + Топ_{зенков.} + Топ_{вставки закл.} + Топ_клепки

Типы автоматов:

СКАК (dз = 6 мм, 12 закл/мин, Р = 100 кН) и АКС(8 мм, 10 закл/мин, 160 кН)

На автоматах выполняются следующие операции:

1) выравнивание поверхности узла относительно оси инструмента,

2) образование отверстия и гнезда,

3) вставка заклепок

4) образование замыкающей головки,

5) снятие излишка замыкающей головки при потайной клепке стержнями (путем фрезерования),

6) отвод инструмента,

7) перемещение изделия на шаг клепки.

Контролируемые параметры клепки

1. Плавность обводов, т.е. отсутствие хлопунов, вмятин и волнистости обшивки. Контролируется жесткой линейкой и щупом.

Вначале вступит в работу точка 1, точка 2 начнет работать после распрямления хлопуна, но к этому моменту точка 1 может разрушиться. Кроме этого ухудшается аэродинамика.

Способы устранения хлопунов:

1) выдерживание последовательности клепки (концевой и центральный способы); 2) чередование замыкающей и закладной головок;

3) расположение замыкающей головки со стороны более жесткого листа;

4) клепка заклепками ЗУК, ЗУС.

2. Плотность прилегания листов. Зазор между листами надо контролировать с помощью щупа.

3. Высота замыкающей головки и диаметр. Контролируется предельными шаблонами.

Н = (0,4 … 0,6) х dз

D = (1,4 … 1,6) х dз

4. Соосность головок (при несоосности – эллипс)

Снижается работа отрыва.

5. Выступание, западание потайных головок. Контролируется индикаторным приспособлением. Это приводит к ухудшению аэродинамических свойств, а при западании – ослабление прочности.

6. Плотность прилегания головок. Контролируется щупом. Это приводит к увеличению шероховатости поверхности и снижению прочности.

7. Качество поверхности замыкающих головок, то есть отсутствие трещин. Контролируется лупой 4-ого увеличения. Возникают при ударной клепке от переклепа (то есть превышение числа ударов, N = 30)