RU2570491C2 - Сборка детали, не имеющей области пластичности - Google Patents
Сборка детали, не имеющей области пластичности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570491C2 RU2570491C2 RU2011152379/12A RU2011152379A RU2570491C2 RU 2570491 C2 RU2570491 C2 RU 2570491C2 RU 2011152379/12 A RU2011152379/12 A RU 2011152379/12A RU 2011152379 A RU2011152379 A RU 2011152379A RU 2570491 C2 RU2570491 C2 RU 2570491C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hole
- section
- component
- wall
- expanded section
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B17/00—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation
- F16B17/006—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation of rods or tubes to sheets or plates
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B13/00—Gearwork
- G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
- G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
- G04B13/022—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft with parts made of hard material, e.g. silicon, diamond, sapphire, quartz and the like
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B15/00—Escapements
- G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
- G04B17/325—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring in a fixed position, e.g. using a block
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
- G04B17/34—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring onto the balance
- G04B17/345—Details of the spiral roll
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
- G04D1/00—Gripping, holding, or supporting devices
- G04D1/0007—Gripping, holding, or supporting devices for assembly entirely by hand
- G04D1/0042—Gripping, holding, or supporting devices for assembly entirely by hand tools for setting, riveting or pressing, e.g. nippers for this purpose
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
- G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
- G04D3/04—Devices for placing bearing jewels, bearing sleeves, or the like in position
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49579—Watch or clock making
- Y10T29/49581—Watch or clock making having arbor, pinion, or balance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
- Y10T29/49908—Joining by deforming
- Y10T29/49925—Inward deformation of aperture or hollow body wall
- Y10T29/49934—Inward deformation of aperture or hollow body wall by axially applying force
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
- Y10T29/49908—Joining by deforming
- Y10T29/49938—Radially expanding part in cavity, aperture, or hollow body
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение, в частности, относится к области часовых механизмов. Изобретение относится к способу сборки элемента (15), выполненного из первого материала, с деталью (3), выполненной из второго материала, не имеющего области пластичности, включающему этапы, на которых: а) формируют деталь (3) с отверстием; б) вставляют радиально расширенный участок (7) элемента (15) в отверстие без создания напряжений; в) упруго и пластично деформируют расширенный участок (7) элемента в отверстии путем перемещения двух инструментов (13, 21) навстречу друг другу в осевом направлении соответственно на верхней и нижней частях расширенного участка для создания радиального напряжения (В) на стенке детали (3), окружающей отверстие, вызывая упругую деформацию детали (3) для фиксации узла без разрушения детали. Обеспечивается отсутствие разрушающих напряжений в детали, даже в случае выполнения ее, например, из монокристаллического кремния. 15 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сборке детали, выполненной из материала, не имеющего области пластичности, с элементом, содержащим другой тип материала.
Уровень техники
В настоящее время узлы, содержащие детали на основе кремния, обычно фиксируются при помощи клеевых соединений. Этот тип операции требует очень аккуратного нанесения клея, что делает данную технологию дорогостоящей.
В документе ЕР 2107433 описано, что первая деталь на основе кремния устанавливается на промежуточную металлическую деталь, а затем весь узел монтируется на металлическую ось. Однако предложенные в данном документе варианты осуществления изобретения являются неудовлетворительными и либо приводят к поломке детали на основе кремния при сборке, либо не обеспечивают требуемого скрепления деталей.
И, действительно, в данном документе один край промежуточной детали загибается поверх кремниевой детали, вызывая возникновение чистых осевых напряжений, что приводит к поломке кремниевой детали. Кроме того, в документе предлагается применять фасетирование, что приводит к неравномерному распределению напряжения в кремнии, а также вызывает поломку кремниевой детали.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение всех или части вышеупомянутых недостатков путем сборки узла без применения клеевых соединений, который обеспечивает скрепление детали, выполненной из материала, не имеющего области пластичности, с элементом, содержащим пластичный материал, такой как, например, металл или металлический сплав.
Таким образом, изобретение относится к способу установки элемента, выполненного из первого материала, в деталь из второго материала, не имеющего области пластичности. Способ включает этапы, на которых:
а) формируют деталь с отверстием;
б) вставляют радиально расширенный участок элемента в отверстие без создания напряжений;
в) упруго и пластично деформируют расширенный участок элемента в отверстии путем перемещения двух инструментов навстречу друг другу в осевом направлении соответственно на верхней и нижней частях расширенного участка для создания радиального напряжения на элементе и на стенке детали по периметру отверстия, вызывающего упругую деформацию детали для фиксации узла без разрушения детали.
Данный способ обладает преимуществом, заключающимся в том, что он позволяет осуществлять фиксацию элемента в радиальном направлении без создания в детали осевых напряжений. И действительно, преимущество изобретения заключается в том, что деталь подвергается только равномерным радиальным упругим деформациям.
Кроме того, данная конфигурация дает преимущество, заключающееся в том, что она обеспечивает скрепление узла, состоящего из детали и элемента, без скрепления с обычным точно управляемым элементом, гарантируя при этом отсутствие разрушающих напряжений в детали, даже в случае выполнения ее, например, из монокристаллического кремния.
И, наконец, данный способ соединяет узел, состоящий из детали и элемента, за счет компенсации погрешностей изготовления различных компонентов. Согласно прочим предпочтительным признакам изобретения:
- форма внешней стенки расширенного участка элемента в отверстии по существу соответствует отверстию в детали, что обеспечивает создание по существу радиального напряжения в стенке детали, окружающей отверстие;
- отверстие в детали является круглым;
- стенка детали, окружающая отверстие, содержит шлицы, которые на этапе в) формируют микрожелобки на внешней поверхности расширенного участка для предотвращения относительного перемещения элементов узла;
- отверстие в детали является асимметричным для предотвращения относительного перемещения элементов узла;
- на этапе б) разница между сечением отверстия и внешним сечением расширенного участка элемента составляет около 10 мкм;
- на этапе в) деформация создает обжимающее усилие, вызывающее перемещение величиной 8-20 мкм;
- на этапах б) и в) расширенный участок элемента в отверстии удерживается в отверстии при помощи одного из двух инструментов;
на этапе б) расширенный участок элемента в отверстии имеет коническое углубление для упрощения радиальной ориентации (В) напряжений, вызываемых деформацией расширенного участка на этапе в);
- второй материал выполнен на основе кремния;
- первый материал сформирован из металла или основы металлического сплава;
- деталь может представлять собой, например, комплект колес часового механизма, храповики часового механизма, пружину часового механизма, резонатор или даже микроэлектромеханическую систему.
Краткое описание чертежей
Прочие признаки и преимущества понятны из нижеследующего описания, приведенного в качестве не ограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 и 2 показаны схемы последовательных этапов способа сборки по изобретению;
на фиг.3 и 4 - элемент по изобретению, виды в сечении спереди и в перспективе;
на фиг.5 и 6 - схемы альтернативных этапов способа сборки по изобретению;
на фиг.7-10 - варианты элемента по изобретению;
на фиг.11 - альтернативное отверстие детали из хрупкого материала.
Осуществление изобретения
Как описано выше, изобретение относится к узлу и способу его сборки для соединения хрупкого материала, т.е. материала, не имеющего области пластичности, такого как материал на основе монокристаллического кремния, с пластичным материалом, таким как металл или металлический сплав.
Данный способ сборки разработан для применения в области часовой промышленности. Однако его применение также возможно и в других областях, в частности в таких, как космическая промышленность, ювелирная промышленность, автомобильная промышленность или производство посуды.
В области часовой промышленности такой способ сборки необходим из-за возрастающей важности хрупких материалов, таких как материалы на основе кремния, кварца, корунда или, в общем случае, керамики. В качестве примера возможно предусмотреть полное или частичное формирование балансирной пружины, балансира, перемычек или даже наборов колес, таких как колеса регулятора хода, полностью или частично на основе хрупких материалов.
Однако необходимость обеспечения применения обычных стальных осей, производство которых уже хорошо освоено, является ограничением, которое трудно преодолеть при использовании деталей, не имеющих области пластичности. И действительно, при проведении экспериментов при попытках вставки стальной оси систематически происходило разрушение хрупких деталей, т.е. деталей, не имеющих области пластичности. Например, стало понятно, что напряжения сдвига, создаваемые при вставке металлической оси в отверстие кремниевой детали, систематически вызывают разрушение детали.
В области часовой промышленности существует общепринятое мнение, согласно которому кремниевая деталь не может выдержать напряжение более 300-450 МПа без разрушения. Данный порядок величины был получен теоретическим способом на основании модуля Юнга, который характеризует зону пластических деформаций кремния.
Следовательно, для случаев, в которых оцениваемые напряжения превышают величину 300-450 МПа, средства упругой деформации, образованные сквозными отверстиями, выполненными в кремнии, разрабатывались подобно средствам, описанным в документах ЕР 1445670, WO 2006/122873 и WO 2007/099068.
После проведения дополнительных экспериментов путем деформирования промежуточной детали и постепенного увеличения напряжения в кремниевой детали неожиданно выяснилось, что, на самом деле, кремниевая деталь может выдерживать гораздо более высокое напряжение до регистрации образования трещин. Так, неожиданным образом, при экспериментах удалось распространить напряжения, при которых еще не возникает разрушения, до диапазона 1,5-2 ГПа, т.е. до величин, существенно превышающих общепринятый диапазон 300-450 МПа. Следовательно, в широком смысле, хрупкие материалы, такие как кремний, кварц, корунд или, в более общем случае, керамика, не обязательно соответствуют статистическим моделям, обычно применяемым для хрупких материалов.
Поэтому изобретение относится к вставке элемента, выполненного из первого материала, например пластичного материала, такого как сталь, в отверстие детали, выполненной из второго материала, не имеющего зоны пластичности, такого как материал на основе кремния.
Согласно изобретению элемент имеет радиально расширенный, а также упруго- и пластически деформированный участок, который в радиальном направлении охватывает или зажимает стенку детали вокруг отверстия и создает упругое напряжение в детали для скрепления компонентов сборки без разрушения детали.
Форма внешней стенки развальцованного участка элемента в отверстии по существу соответствует отверстию в детали, что обеспечивает создание по существу равномерно распределенного радиального напряжения в стенке детали, окружающей отверстие. Безусловно, при проведении исследования было ясно, что было бы предпочтительно, если бы расширенный участок элемента в отверстии равномерно распределял радиальные напряжения, вызываемые деформацией, по стенке детали вокруг отверстия.
Следовательно, если отверстие в хрупкой детали имеет круглую форму, предпочтительно, чтобы внешняя стенка расширенного участка элемента в отверстии имела по существу форму сплошного цилиндра, т.е. без радиальных пазов или сквозных осевых отверстий для предотвращения возникновения локальных напряжений на малой площади поверхности стенки детали вокруг отверстия, которые могут привести к разрушению хрупкого материала.
Безусловно, форма отверстия в хрупкой детали может быть другой, например ассиметричной, для предотвращения относительного перемещения элементов сборки. Так, согласно первому альтернативному варианту это ассиметричное отверстие может иметь, например, по существу эллиптическую форму.
Согласно другому альтернативному варианту, предназначенному для предотвращения относительных перемещений, как показано на фиг.11, стенка детали 3 может быть снабжена шлицами 1, выступающими внутрь отверстия 4. Предпочтительно, шлицы 1 проходят по всей толщине детали 3 и имеют куполообразную внешнюю поверхность с максимальной высотой h. Безусловно, шлицы 1 могут иметь как по существу прямоугольную форму, так и другую форму.
Понятно, что эти шлицы 1 высотой h, которая гораздо меньше, чем диаметр e1 отверстия 4, образуют микроканавки на внешней поверхности расширенного участка при его деформации, за счет чего формируются сочленения типа шип-паз для предотвращения вращения стенки отверстия 4 относительно внешней поверхности расширенного участка, в данном случае элемента 5.
В результате, если сечение отверстия является круглым, расширенный в радиальном направлении участок элемента в отверстии (форма которого соответствует отверстию) может рассматриваться, как замкнутый диск с непрерывной внешней стенкой, т.е. без каких-либо канавок или, в более общем случае, без разрывов материала. Так, за счет упругой и пластической деформации соответствующая форме отверстия форма элемента в отверстии обеспечивает создание по существу равномерно распределенных радиальных напряжений на максимальной площади поверхности стенки детали по периметру отверстия.
Конструкция узла по изобретению станет более понятна из фиг.1-10, на которых показаны примеры сборок.
На фиг.1-4 показан первый вариант осуществления изобретения. Первый этап состоит из формирования детали 3, имеющей круглое отверстие 4, из материала, который не имеет области пластичности. Как показано на фиг.1, отверстие 4 имеет сечение e1, размер которого предпочтительно составляет от 0,5 до 2 мм, а высота шлицев 1, показанных на фиг.11, выступающих внутрь отверстия 4, составляет соответственно 5-25 мкм.
Данный этап может выполняться при помощи сухого или влажного травления (например, глубокого реактивного ионного травления).
Далее на втором этапе способа формируют элемент, представляющий собой поворотную ось 5 в примере, показанном на фиг.1 и 2, из второго материала с основным сечением e2 и расширенным в радиальном направлении участком 7, который будет затем деформироваться и который имеет максимальное сечение е3. Расширенный участок 7 может иметь толщину в диапазоне 100-600 мкм. Как разъяснялось выше, второй этап может выполняться в соответствии с обычным процессом изготовления оси. Элемент 5 предпочтительно представляет собой металл и может, например, формироваться из стали.
Безусловно, первые три этапа не следует рассматривать в качестве строгой последовательности, а их выполнение может осуществляться даже одновременно.
На третьем этапе расширенный в радиальном направлении участок 7 вставляется в отверстие 4 бесконтактным способом. Это означает что, как показано на фиг.1, сечение e1 отверстия 4 больше либо равно внешнему сечению е3 расширенного участка 7 элемента 5.
Предпочтительно разница между сечением e1 отверстия 4 или шлицами 1, при их наличии, и внешним сечением е3 расширенного участка 7 составляет приблизительно 10 мкм, т.е. имеется зазор величиной около 5 мкм, который отделяет деталь 3 от расширенного участка 7 элемента 5.
Кроме того, предпочтительно по изобретению радиально расширенный участок 7 и, соответственно, элемент 5 удерживаются в отверстии 4 при помощи одного из инструментов 11, 13, применяемых на этапе деформирования, а именно инструмента 11. И, наконец, предпочтительно инструмент 11 имеет углубление 12 для приема одного конца элемента 5.
И, наконец, способ включает четвертый этап, который заключается в упругом и пластическом деформировании радиально расширенного участка 7 элемента 5 путем перемещения инструментов 11, 13 навстречу друг другу в осевом направлении А для создания радиальных напряжений В на стенке детали, окружающей отверстие 4, вызывающих упругую деформацию детали 3.
Безусловно, неожиданным является то, что нет необходимости выполнения сквозных отверстий в детали 3 по периметру отверстия 4, подобных описанным в документах ЕР 1445670, WO 2006/122873 и WO 2007/099068, для предотвращения разрушения детали 3. Так, деталь 3 может подвергаться упругой деформации даже при высоком напряжении, т.е. при напряжении более 450 МПа для кремния, без возникновения трещин.
Таким образом, как показано на фиг.2, создание давления на верхней и нижней частях радиально расширенного участка 7 соответственно при помощи инструмента 11 и 13 в осевом направлении А вызывает упругую и пластическую деформацию расширенного участка 7 только в радиальном направлении В, т.е. в направлении детали 3. После снятия напряжения с инструментов 11 и 13 в детали 3 проходит упругое восстановление, которое создает неразъемное соединение сборки, состоящей из элемента 5 и детали 3, за счет расширенного участка 7.
Предпочтительно по изобретению параметры деформации задаются таким образом, чтобы обжимающее усилие было большим в районе зазоров между недеформированным расширенным участком 7 и стенкой отверстия 4. Предпочтительно обжимающее усилие создает перемещение в диапазоне 8-20 мкм.
В результате требуется упругая и пластическая деформация радиально расширенного участка 7 для создания упругой и пластической деформации детали 3 вокруг отверстия 4 для скрепления элемента 5, а следовательно, и деформированного расширенного участка 7 и детали 3, как показано на фиг.2. Как показано на фиг.2, также может возникнуть ситуация, при которой край расширенного участка 7 при деформации заворачивается поверх детали 3, не создавая при этом никакого осевого напряжения на детали 3. И, наконец, следует отметить, что в данном варианте осуществления изобретения обеспечивается автоматическое центрирование элемента 5 относительно детали 3.
Предпочтительно согласно изобретению в процессе сборки к детали 3 не прикладывается никакой осевой силы (которая по определению является причиной возникновения разрушений). В детали 3 создается только упругая радиальная деформация, которая управляется запрограммированным давлением инструментов 11, 13. Также следует заметить, что применение радиально расширенного участка 7, внешняя стенка которого по существу повторяет форму отверстия 4, позволяет создавать на стенке детали, окружающей отверстие 4, равномерно распределенные напряжения во время радиальной деформации В расширенного участка 7 для предотвращения разрушения детали 3, выполненной из хрупкого материала, и для компенсации любых неточностей изготовления различных элементов, таких как, например, шлицы 1.
Как показано на фиг.3 и 4, радиально расширенный участок 7 предпочтительно имеет коническое углубление для упрощения на этапе деформирования радиальной ориентации В напряжения, вызываемого деформацией промежуточной детали 7, а также для обеспечения постепенного увеличения указанного напряжения. Безусловно, наклонный участок 9, формирующий коническое углубление 10, создает поверхность, изначально контактирующую с инструментом 13, которая вырождается в окружность за счет радиальной деформации внешней стенки расширенного участка 7 в радиальном направлении с созданием постепенно увеличивающейся силы, действующей на стенку детали 3 вокруг отверстия 4.
В примерах, показанных на фиг.3 и 4, видно, что коническое углубление 10 образует плоский участок между наклонным участком 9 и участком возврата к толщине е2 элемента 5. Этот признак, т.е. сообщение конического углубления 10 участка элемента 5 с толщиной е2, как показано ниже, не является обязательным, и углубление 10 и его наклонный участок 9 могут иметь другие формы и размеры.
Безусловно, это изобретение не ограничивается продемонстрированным примером, но содержит потенциал для разработки специалистами в данной области техники различных вариантов и внесения различных изменений. В частности, деталь 3 может также фиксироваться в осевом направлении в варианте, альтернативном первому варианту осуществления изобретения.
В качестве примера на фиг.5 и 6 показан второй вариант осуществления способа. Так, на фиг.5 и 6 показан альтернативный вариант, в котором элемент 15 по существу отличается от элемента 5 тем, что он имеет буртик 16. Поэтому нижняя часть инструмента 21 изменена и имеет сквозное отверстие 22, сечение которого, по меньшей мере, равно или больше сечения элемента 15.
При этом очевидно, что элемент 5 теперь устанавливается не на радиально расширенный участок 7, а на буртик 16, на который, в случае ее наличия, устанавливается деталь 3. Кроме того, деформация радиально расширенного участка 7 в его нижней части в этом случае осуществляется не самим инструментом 21, а через буртик 16 без потери преимуществ данного способа. Таким образом, в детали 3 возникает упругое напряжение в районе расширенного участка 7, и она фиксируется относительно буртика 16 элемента 15.
В качестве примера на фиг.7-10 показан третий вариант осуществления способа. Так, на фиг.7-10 показан альтернативный вариант, в котором радиально расширенный участок 27, 27′, 27″, 27′′′ по существу отличается от радиально расширенного участка 7 первого варианта осуществления изобретения тем, что имеет буртик 26, 26′, 26″, 26′′′. В результате, в третьем варианте осуществления изобретения применяются те же инструменты 21, 13, что и в первом варианте осуществления изобретения. Таким образом, деталь 3 находится под действием упругого напряжения в районе расширенного участка 27, 27′, 27″, 27′′′ и фиксируется относительно буртика 26, 26′, 26″, 26′′′.
В первом варианте, показанном на фиг.7, расширенный участок 27 имеет коническое углубление 30, наклонный участок 29 которого непосредственно заканчивается на участке толщиной е2 элемента 25, т.е. у него отсутствует плоский участок.
Также во втором варианте расширенный участок 27′, 27″, 27′′′ может иметь коническое углубление 30′, 30″, 30′′′, наклонный участок 29′, 29″, 29′′′ которого не заканчивается на участке толщиной е2 элемента 25′, 25″, 25′′′, а отделен от него кольцом 31′, 31″, 31′′′. Кольцо может располагаться выше торца наклонного участка 29′ (см. кольцо 31′), на одной высоте с торцом наклонного участка 29″ (см. кольцо 31″) или выше торца наклонного участка 29′′′ (см. кольцо 31′′′). Безусловно, в данном втором варианте на этапе деформирования инструмент 13 располагается напротив наклонного участка 29′, 29″, 29′′′ и не контактирует с кольцом 31′, 31″, 31′′′.
Возможно комбинирование выше представленных вариантов изобретения в зависимости от области применения. Кроме того, данная сборка может применяться в качестве не ограничивающего примера для элемента часового механизма, такого как храповик, регулятор хода, балансировочная пружина, перемычка или, в более общем случае, для набора шестерен.
Также возможно использование описанного узла вместо упругих средств 48 или цилиндров 63, 66 из документа WO 2009/115463 (который включен в данный документ по ссылке) для фиксации одиночного подпружиненного балансировочного резонатора на шарнирной оси.
Безусловно, два элемента, подобных описанным в данном документе, также могут крепиться к одной оси при помощи двух отдельных узлов для объединения их соответствующего перемещения. Очевидно, что одна и та же ось может формироваться с двумя расширенными участками 7, 27, 27′, 27″, 27′′′, которые будут подвергаться деформированию.
И, наконец, узлы по изобретению могут также обеспечивать скрепление любого типа часового механизма или другого элемента, корпус которого сформирован из материала, не имеющего зоны пластичности (из кремния, кварца и т.д.) с осью, такой как, например, резонатор с поворотной вилкой, или, в более общем случае, с микроэлектромеханической системой.
Claims (16)
1. Способ сборки элемента (5, 15), выполненного из первого материала, с деталью (3), выполненной из второго материала, не имеющего области пластичности, включающий этапы, на которых:
а) формируют деталь (3) с отверстием (4);
б) вставляют радиально расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента (5, 15) в отверстие (4) без создания напряжений;
в) упруго и пластично деформируют расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента в отверстии (4) путем перемещения двух инструментов (11, 13, 21) навстречу друг другу в осевом направлении соответственно на верхней и нижней частях расширенного участка для создания радиального напряжения (В) на стенке детали (3), окружающей отверстие (4), вызывая упругую деформацию детали (3) для фиксации узла без разрушения детали.
а) формируют деталь (3) с отверстием (4);
б) вставляют радиально расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента (5, 15) в отверстие (4) без создания напряжений;
в) упруго и пластично деформируют расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента в отверстии (4) путем перемещения двух инструментов (11, 13, 21) навстречу друг другу в осевом направлении соответственно на верхней и нижней частях расширенного участка для создания радиального напряжения (В) на стенке детали (3), окружающей отверстие (4), вызывая упругую деформацию детали (3) для фиксации узла без разрушения детали.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма внешней стенки расширенного участка (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) по существу соответствует отверстию (4) в детали (3), что обеспечивает создание по существу радиального напряжения (В) в стенке детали (3), окружающей отверстие (4).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверстие (4) детали (3) является круглым.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стенка детали (3), окружающая отверстие (4), содержит шлицы (1), которые на этапе в) формируют микрожелобки на внешней поверхности расширенного участка (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) для предотвращения относительного перемещения элементов узла.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отверстие (4) детали (3) является асимметричным для предотвращения относительного перемещения элементов узла.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе б) разница между сечением (e1) отверстия (4) и внешним сечением (е3) расширенного участка (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента в отверстии (4) составляет примерно 10 мкм.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе в) за счет деформации возникает обжимающее усилие, создающее перемещение в диапазоне 8-20 мкм.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапах б) и в) расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента (5, 15) в отверстии (4) удерживают в отверстии (4) при помощи двух инструментов (11, 13, 21).
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе б) расширенный участок (7, 27, 27′, 27″, 27′′′) элемента в отверстии (4) имеет коническое углубление (10, 30, 30′, 30″, 30′′′), предназначенное для упрощения на этапе в) радиальной ориентации (В) напряжения, вызываемого деформацией расширенного участка.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй материал имеет кремниевую основу.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый материал сформирован из металлической основы или из основы из металлического сплава.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь (3) является набором шестерен часового механизма.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь (3) является храповиком часового механизма.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь (3) является балансирной пружиной часового механизма.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь (3) является резонатором.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что деталь (3) является микроэлектромеханической системой.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP10196585A EP2469352A1 (fr) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Assemblage d'une pièce ne comportant pas de domaine plastique |
EP10196585.3 | 2010-12-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011152379A RU2011152379A (ru) | 2013-06-27 |
RU2570491C2 true RU2570491C2 (ru) | 2015-12-10 |
Family
ID=44170098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011152379/12A RU2570491C2 (ru) | 2010-12-22 | 2011-12-21 | Сборка детали, не имеющей области пластичности |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8707536B2 (ru) |
EP (2) | EP2469352A1 (ru) |
JP (1) | JP5330494B2 (ru) |
CN (1) | CN102566395B (ru) |
CH (1) | CH704259A2 (ru) |
HK (1) | HK1172960A1 (ru) |
RU (1) | RU2570491C2 (ru) |
TW (1) | TWI556932B (ru) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH704016B1 (fr) * | 2010-10-15 | 2019-01-31 | Eta Sa Mft Horlogere Suisse | Assemblage d'une pièce ne comportant pas de domaine plastique. |
EP2469351A1 (fr) * | 2010-12-22 | 2012-06-27 | Nivarox-FAR S.A. | Assemblage d'une pièce ne comportant pas de domaine plastique |
EP2743782B1 (fr) * | 2012-12-11 | 2016-02-03 | Nivarox-FAR S.A. | Dispositif d'assemblage par déformation de bras élastiques |
EP2930571A1 (fr) * | 2014-04-07 | 2015-10-14 | Nivarox-FAR S.A. | Assortiment horloger utilisant un alliage métallique amorphe |
EP2952977A1 (fr) * | 2014-06-03 | 2015-12-09 | Nivarox-FAR S.A. | Composant horloger en matériaux soudés |
JP6560250B2 (ja) * | 2014-12-12 | 2019-08-14 | シチズン時計株式会社 | 時計部品および時計部品の製造方法 |
EP3106928A1 (fr) * | 2015-06-16 | 2016-12-21 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication comportant une étape de décolletage modifiée |
EP3106935A1 (fr) * | 2015-06-16 | 2016-12-21 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication d'une pièce comportant une étape de brunissage modifiée |
CH711218B1 (fr) * | 2015-06-16 | 2019-06-14 | Nivarox Sa | Procédé de fabrication d'un composant horloger. |
EP3106930A1 (fr) * | 2015-06-16 | 2016-12-21 | Nivarox-FAR S.A. | Procédé de fabrication comportant une étape d'usinage modifiée |
EP3106931A1 (fr) * | 2015-06-16 | 2016-12-21 | Nivarox-FAR S.A. | Pièce à surface de soudage découplée |
US9701227B2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-07-11 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft | Assembly group of a vehicle seat comprising a tube element and an attachment part arranged thereon |
EP3182211A1 (fr) * | 2015-12-17 | 2017-06-21 | Nivarox-FAR S.A. | Pièce composite avec moyens élastiques sous contrainte |
EP3622846A1 (fr) | 2018-09-14 | 2020-03-18 | Comadur S.A. | Procede d'assemblage d'au moins deux elements |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1427115A (fr) * | 1964-12-14 | 1966-02-04 | Axhor S A | Ensemble oscillant pour mouvement d'horlogerie |
SU1217614A1 (ru) * | 1983-06-23 | 1986-03-15 | Ульяновский политехнический институт | Способ соединени деталей |
EP1850193A1 (fr) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Patek Philippe Sa | Procédé de chassage d' une pièce dans une autre |
EP2107433A1 (fr) * | 2008-04-02 | 2009-10-07 | Manufacture et fabrique de montres et chronomètres Ulysse Nardin Le Locle SA | Procédé d'assemblage d'une pièce sur un axe |
CH699680A2 (fr) * | 2008-10-03 | 2010-04-15 | Richemont Int Sa | Dispositif de fixation d'un mobile. |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH436134A (fr) * | 1965-03-19 | 1967-11-15 | Virola Sa | Procédé de fixation d'un spiral d'horlogerie à l'axe du balancier |
CH579300B5 (ru) * | 1972-04-26 | 1976-08-31 | Ebauches Sa | |
JP2509037Y2 (ja) * | 1990-04-25 | 1996-08-28 | セイコーエプソン株式会社 | 時計部品の固定構造 |
EP1445670A1 (fr) | 2003-02-06 | 2004-08-11 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Spiral de résonateur balancier-spiral et son procédé de fabrication |
JP2006234437A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Seiko Instruments Inc | 歯車構造体及びこれを備えた時計 |
EP1722281A1 (fr) | 2005-05-12 | 2006-11-15 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Organe d'affichage analogique en matériau cristallin, pièce d'horlogerie pourvue d'un tel organe d'affichage, et procédé pour sa fabrication |
EP1826634A1 (fr) | 2006-02-28 | 2007-08-29 | Nivarox-FAR S.A. | Pièce de micro-mécanique avec ouverture de forme pour assemblage sur un axe |
JP4853776B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2012-01-11 | 愛知製鋼株式会社 | Cvt用シャフト及びその製造方法 |
DE602006014280D1 (de) * | 2006-11-09 | 2010-06-24 | Eta Sa Mft Horlogere Suisse | Montageelement, das dehnbare Strukturen in Form von Gabeln umfasst, und dieses Element umfassende Uhr |
CH714952B1 (fr) * | 2007-05-08 | 2019-10-31 | Patek Philippe Sa Geneve | Composant horloger, son procédé de fabrication et application de ce procédé. |
EP2104008A1 (fr) | 2008-03-20 | 2009-09-23 | Nivarox-FAR S.A. | Organe régulateur monobloc et son procédé de fabrication |
EP2469353A1 (fr) * | 2010-12-22 | 2012-06-27 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Assemblage d'une pièce ne comportant pas de domaine plastique |
-
2010
- 2010-12-22 CH CH02151/10A patent/CH704259A2/fr not_active Application Discontinuation
- 2010-12-22 EP EP10196585A patent/EP2469352A1/fr not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-11-28 EP EP11190968.5A patent/EP2469355B1/fr active Active
- 2011-11-30 TW TW100143942A patent/TWI556932B/zh active
- 2011-12-20 JP JP2011278039A patent/JP5330494B2/ja active Active
- 2011-12-20 US US13/331,694 patent/US8707536B2/en active Active
- 2011-12-21 RU RU2011152379/12A patent/RU2570491C2/ru active
- 2011-12-21 CN CN201110432398.2A patent/CN102566395B/zh active Active
-
2013
- 2013-01-04 HK HK13100129.9A patent/HK1172960A1/xx unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1427115A (fr) * | 1964-12-14 | 1966-02-04 | Axhor S A | Ensemble oscillant pour mouvement d'horlogerie |
SU1217614A1 (ru) * | 1983-06-23 | 1986-03-15 | Ульяновский политехнический институт | Способ соединени деталей |
EP1850193A1 (fr) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Patek Philippe Sa | Procédé de chassage d' une pièce dans une autre |
EP2107433A1 (fr) * | 2008-04-02 | 2009-10-07 | Manufacture et fabrique de montres et chronomètres Ulysse Nardin Le Locle SA | Procédé d'assemblage d'une pièce sur un axe |
CH699680A2 (fr) * | 2008-10-03 | 2010-04-15 | Richemont Int Sa | Dispositif de fixation d'un mobile. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102566395A (zh) | 2012-07-11 |
JP5330494B2 (ja) | 2013-10-30 |
TWI556932B (zh) | 2016-11-11 |
EP2469355A3 (fr) | 2012-07-04 |
EP2469355A2 (fr) | 2012-06-27 |
TW201238731A (en) | 2012-10-01 |
CN102566395B (zh) | 2014-07-02 |
US8707536B2 (en) | 2014-04-29 |
CH704259A2 (fr) | 2012-06-29 |
US20120159767A1 (en) | 2012-06-28 |
HK1172960A1 (en) | 2013-05-03 |
JP2012132915A (ja) | 2012-07-12 |
EP2469355B1 (fr) | 2013-09-25 |
RU2011152379A (ru) | 2013-06-27 |
EP2469352A1 (fr) | 2012-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2570491C2 (ru) | Сборка детали, не имеющей области пластичности | |
RU2570490C2 (ru) | Сборка детали, не имеющей области пластичности | |
CN103270457B (zh) | 不具有塑性域的部件的组装 | |
CN103299245B (zh) | 不具有塑性域的部件的组装 | |
US8944676B2 (en) | Assembly of a part that is brittle | |
TWI434155B (zh) | 具有供組裝在軸桿上之特型孔的微機械零件 | |
CN104570684B (zh) | 利用平的弹性锁定件的组件*** | |
RU2589665C2 (ru) | Сборочная система храпового замка | |
US9891587B2 (en) | Composite component with stressed resilient means | |
RU2698039C2 (ru) | Ремонт сборной детали, содержащей основное тело и упрочняющий элемент | |
CN103869676B (zh) | 用于装配和锁定接头的装置 | |
CN104570682A (zh) | 利用圆锥形弹性锁定件的组件*** | |
KR102643192B1 (ko) | 시계 구성요소를 지지 요소에 체결하기 위한 탄성 유지 부재 | |
KR20220026598A (ko) | 지지 요소와 탄성 홀딩 부재-타임피스 구성요소 조립체의 조립체를 제조하기 위한 방법 | |
JP2023081839A (ja) | 装飾アセンブリをセットするためのセットおよび方法 |