RU30639U1 - Thread-rolling fastener, tool for its manufacture - Google Patents

Abstract

1. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь в виде стержня с полнопрофильной резьбой, содержащего основной резьбовой участок круглого сечения, калибрующий и заходный резьбовые участки с профилем сечения в форме криволинейного трехгранника с резьбоформирующими дугообразными вершинами, на основном и калибрующем участках стержня резьба цилиндрическая, на заходном - коническая, отличающаяся тем, что резьба на основном участке стержня, по внутреннему и среднему ее диаметрам, выполнена с отклонением от резьбы на калибрующем его участке, в пределах допускового поля резьбы.2. Резьбонакатывающая плашка для формообразования полнопрофильной самостопорящейся резьбы на резьбонакатывающей стержневой крепежной детали, содержащая множество параллельно расположенных чередующихся резьбоформирующих полнопрофильных ниток и канавок, условно разделенных по ширине плашки на два участка: больший, имеющий профиль ниток цилиндрической резьбы, сформированной на основном участке стержня, меньший, имеющий профиль ниток цилиндрической резьбы, сформированной на калибрующем участке стержня, и профиль ниток конической резьбы, сформированной на заходном участке резьбового стержня готового изделия, отличающаяся тем, что резьбоформирующие нитки, расположенные на ширине большего участка плашки, выполнены с отклонением по высоте их резьбоформирующего профиля, в пределах допускового поля резьбы готового изделия, относительно резьбоформирующих ниток, расположенных на ширине меньшего участка плашки.3. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь по п.1, отличающаяся тем, что величина отклонения элементов р1. A self-locking thread-rolling fastener in the form of a rod with a full-profile thread, containing a main threaded section of circular cross section, calibrating and starting threaded sections with a cross-sectional profile in the form of a curved trihedron with thread-forming arcuate vertices, on the main and calibrating sections of the rod, the cylindrical thread at the approach , characterized in that the thread on the main section of the rod, according to its inner and middle diameters, is made with a deviation from the thread on the calibrating e site within tolerable rezby.2 field. Thread-rolling die for forming a full-profile self-locking thread on a thread-rolling rod fastener containing a plurality of parallel alternating thread-forming full-profile threads and grooves, conditionally divided along the width of the die into two sections: a larger one, having a thread profile of cylindrical thread formed on the main shaft portion, smaller thread profile of cylindrical thread formed on the gauge portion of the rod, and thread profile of tapered thread s formed at the entry portion of the threaded rod of the finished product, characterized in that the thread-forming threads located on the width of the larger portion of the die are made with a deviation in height of their thread-forming profile, within the tolerance field of the thread of the finished product, relative to thread-forming threads located at a width of less area of the die. 3. Thread-rolling self-locking fastener according to claim 1, characterized in that the deviation of the elements p

Description

20021276322002127632

111|111|11ШМ1111 | 111 | 11ShM1

в 21 Н 3/06 F 16 в 25/00at 21 N 3/06 F 16 at 25/00

Резьбонакатывающая крепежная деталь, инструмент для ее изготовленияThread-rolling fastener, tool for its manufacture

Предполагаемое изобретение относится к резьбонакатывающим самостопорящимся крепежным деталям: винтам, болтам, шпилькам, имеющим на резьбовом стержне участки поперечного сечения в форме криволинейного трехгранника с дугообразными деформирующими вершинами, а также к плашкам для накатывания метрической резьбы на ртержнях этих деталей.The alleged invention relates to thread-rolling self-locking fasteners: screws, bolts, studs having cross-sectional sections on the threaded rod in the form of a curved trihedral with arcuate deforming vertices, as well as to dies for rolling metric threads on the rods of these parts.

Известна конструкция самостопорящегося резьбонакатывающего болта, описанная в патенте США № 3504722, НКИ 151-22, 1970, содержащего резьбовой стержень с головкой. Стержень состоит из двух участков: калибрующего цилиндрического 18 со стороны головки болта и заходного 12, идущего на конус, со стороны торца, трехгранного поперечного сечения (фиг.2) с дугообразными гранями (вершинами) 22, чередующимися с дугообразными деформированными сторонами 20 резьбы. Резьба на цилиндрическом участке 18 стержня стандартная полного профиля, резьба на заходном конусном участке заострена 48 на дугообразных вершинах 22 и сдеформирована на плоскость по боковым сторонам 20, при этом ширина 32 боковых сторон. 34 (фиг. 3) nq среднему диаметру деформированного витка 38 больше ширины 40 боковых сторон 42 по среднему диаметру стандартного недеформированного витка 48. резьбы. Формирование резьбы в отверстии сопрягаемой детали осуществляется острыми верщинами 48 граней 22 конусного участка 12 резьбы стержня. Стопорение резьб сопрягаемых деталей осуществляется за счет внедрения более широких деформированных участков 38 резьбового витка в боковые плоскости 37 стандартного недеформированного резьбового витка (фиг.5 и 6).A known design of a self-locking thread-rolling bolt described in US patent No. 3504722, NKI 151-22, 1970, containing a threaded rod with a head. The rod consists of two sections: a calibrating cylindrical 18 from the side of the bolt head and inlet 12 going to the cone, from the end side, of a trihedral cross-section (Fig. 2) with arched faces (vertices) 22 alternating with arched deformed sides 20 of the thread. The thread on the cylindrical section 18 of the rod is standard full profile, the thread on the inlet cone section is pointed 48 on the arcuate peaks 22 and is deformed to the plane on the sides 20, with a width of 32 sides. 34 (Fig. 3) nq the average diameter of the deformed turn 38 is greater than the width 40 of the sides 42 along the average diameter of a standard undeformed turn 48. of thread. The formation of the thread in the hole of the mating part is carried out by sharp vertices 48 faces 22 of the conical section 12 of the thread of the rod. The locking of the threads of the mating parts is carried out by introducing wider deformed sections 38 of the threaded turn into the side planes 37 of the standard undeformed threaded turn (FIGS. 5 and 6).

Известен инструмент в виде резьбонакатывающей плашки для формирования резьбы на стержне этого болта, описанный в вышеуказанном патенте США № 3504722, содержаший по ширине плашки (фиг.7) два участка, один 66 сплошной для формирования на стержне цилиндрической резьбы, второй 68, под углом к первому, для формирования на стержне заходного конуса с конической резьбой. На втором, по его ширине, на последних витках резьбы плашкиA known tool in the form of a thread-rolling die for forming a thread on the rod of this bolt is described in the aforementioned US patent No. 3504722, containing two sections along the width of the die (Fig. 7), one 66 is continuous for forming a cylindrical thread on the rod, the second 68, at an angle to the first, to form a cone with a tapered thread on the rod. On the second, in its width, on the last turns of the die thread

tl /fffiS-TJr-;  tl / fffiS-TJr-;

igajiii - vittff-. (ее сбеге), установле ны три треугольные трапециидальные вставки, чередующиеся через один оборот стержня детали, для формирования на стержне заходной конусной части с деформированными участками резьбы. Недостатком известных конструкций резьбонакатывающего болта и резьбонакатывающей плашки для его изготовления является то, что болт обладает повышенными стопорящими свойствами только в пределах контакта деформированного участка 38 резьбы стержня с ответной резьбой в отверстии сопрягаемой детали, что ограничивает диапазон использования болта, т.к. деформированный участок расположен на конусном заходе стержня и не может работать, например, с листовыми материалами или гайками - заходный конус должен выходить за пределы сопрягаемой детали. Стопорение цилиндрической части резьбового стержня обесп1ечивается ее плотным беззазорным сопряжением с сформированной резьбой. Стопорящие свойства определяются наличием в беззазорном соединении сил трения, зависящих от момента затяжки резьбового соединения и площади контакта резьбовых поверхностей. Недостатком плашки является некоторая сложность и трудоемкость ее изготовления, связанная с установкой трех вставок на финишном ее участке. Известна конструкция резьбонакатывающего винта, описанная в патенте США .№ 3246556, НКИ 85-46, 1965, рис. 20 - 23, состоящего из резьбового стержня и головки. Стержень содержит основной резьбовой участок круглого сечения со стороны головки, а со стороны торца - заходный и калибрующий резьбовые участки с профилем поперечного сечения в форме криволинейного трехгранника с резьбоформирующими вершинами . На заходном участке резьба срезанная и коническая по всем Диаметрам резьбы, на основном и калибр тощем участках резьба полного профиля, цилиндрическая у которой наружный, средний и внутренний диаметры равны между собой в пределах ее допускового поля. Известна конструкция резьбонакатывающей плашки для формообразования методом пластической деформации, полнопрофильной резьбы на указанных резьбонакатывающих винтах, описанная в том же патенте США N° 32465 6, НКИ 85 - 46, 1965, рис. 11 - 15. Плашка содержит множество параллельно расположенных чередующихся резьбоформирующих ниток и канавок, условно разделена по длине на несколько участков - заходный, калибрующий и финишный (58 - 63 фиг. 11), а по ширине на основной - больший по ширине (61- 63), имеющий множество полнопрофильных ниток формирующих цилиндрическую резьбу круглого сечения на основном участке резьбового стержня, меньший по ширине (58 - 60), имеющий участок 54 полнопрофильных ниток формирующих цилиндрическую резьбу трехгранного сечения на калибрующем участке резьбового стержня, и участок 56 ниток (для рассматриваемого случая выполненный как и 54), со сбегом, формирующих коническую срезанную резьбу трехгранного сечения на заходном конусном участке резьбового стержня. На плашке имеются два гладких участка 57 и 58 не соприкасающихся с заготовкой и переходная зона, фиг. 14, для плавного перехода цилиндрической резьбы с круглого на трехгранный профиль. .„ Недостатками известной конструкции резьбонакатывающего винта, описанного в патенте США № 3246556, является недостаточная эффективность стопорения винта в резьбовом соединении, а следовательно, и проблемы в создании высокопрочного резьбового соединения. Стопорение в данном случае осуществляется только за счет плотной без зазорной посадки резьб соединяемых деталей. Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции резьбонакатывающего самостопорящегося винта (болта, шпильки) обладающего более высокими стопорящими свойствами и относительно небольшим крутящим моментом резьбоформирования, создание более прочного резьбового соединения. - За прототип резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали принята конструкция резьбонакатывающего винта, описанная в патенте США № 3246556, НКИ 85 - 46, 1965, рис. 20 - 23, совпадающая с предлагаемой конструкцией по совокупности существенных признаков и решаемой задаче. Недостатками известной конструкции плашки для накатывания полнопрофильной резьбы на резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали, описанной в патенте США JNf2 3246556, является определенная сложность и трудоемкость плашки в изготовлении, к тому же момент резьбоформирования на стержне имеет неравномерное возрастание, что оказывает влияние на качество резьбы и стойкость постановочногЬ инструмента. Технической задачей предлагаемой полезной модели является, также, создание конструкции плашки для формообразования методом пластической деформации на крепежной детали резьбы, способной самостоятельно формировать резьбу, например, в отверстии сопрягаемого изделия или листовом материале и обеспечивать стопорение резьбового соединения. За прототип резьбонакатывающего инструмента для формирования резьбы на резьбонакатываюш;ей самостопорящейся крепежной детали принята конструкция резьбонакатывающей плашки, описанная в патенте США № 3246556, НЮИ 85 -46, 1965, рис. 11 - 15, совпадающая с предлагаемой конструкцией плашки по совокупности существенных признаков и решаемой задаче. Нредлагаемые конструкции резьбонакатывающей крепежной детали и плашки для формирования на ней резьбы решают поставленные задачи за счет изменения параметров цилиндрической резьбы на участках резьбового стержня детали в пределах профиля резьбового витка. Техническая задача решается за счет того, что в заявляемой конструкции резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали, выполненной в виде стержня с полнопрофильной резьбой, содержащего основной резьбовой участок круглого сечения, калибрующий и заходный резьбовые участки с профилем поперечного сечения в форме криволинейного трехфанника с резьбоформирующими дугообразными вершинами, где на основном и калибрующем участках стержня резьба цилиндрическая, а на заходном - коническая. резьба на основном резьбовом участке стержня по внутреннему и среднему диаметрам резьбовой нитки, выполнена с отклонением от резьбы на калибрующем участке стержня, в пределах допускового поля резьбы. В резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали величина отклонения резьбы на основном участке резьбового стержня от резьбы на калибрующем его участке, определяется по формуле А D,(2Di-3D2 + 0.5)-Dp,(2Dp,-3Dp2 + 0.5) / 3D „ где А - величина отклонения среднего диаметра резьбы основного участка резьбового стержня от среднего диаметра резьбы его калибрующего участка, D - наружный диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, DI - внутренний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, D2 - средний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, Dp I - внутренний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня, Dp2 - средний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня. В резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали заходный резьбоформирующий участок стержня по наружному и среднему диаметрам резьбы выполнен на конус, с постепенным уменьшением по высоте винтовой линии резьбового витка в сторону торца стержня, а по внутреннему диаметру резьбы - цилиндрическим. В резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали цилиндрическая резьба на основном и калибрующем участках резьбового стержня содержит один общий наружный диаметр. В резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали цилиндрическая резьба на калибрующем участке резьбового стержня и коническая резьба на заходном его участке содержат один общий внутренний диаметр. В заявляемой конструкции резьбонакатывающей плашки для формообразования полнопрофильной самостопорящеПся резьбы на стержне рсзьбонахать:- . вающей крепежной детали, содержащей множество параллельно расположенных чередующихся полнопрофильных резьбоформирующих ниток и канавок, условно разделенных по ширине плашки на два участка, больший, имеюший профиль ниток цилиндрической резьбы круглого сечения, сформированной на основном участке резьбового стержня готового изделия, меньший со сбегом, имеющий профиль ниток цилиндрической резьбы криволинейного трехгранного сечения, сформированной на калибрующем участке резьбового стержня готового изделия и профиль ниток конической резьбы криволинейного трехгранного сечения, сформированной на заходном участке резьбового стержня готового изделия,резьбоформирующие нитки плашки, расположенные „ резьбы готового изделия, относительно вершин ниток, расположенных на ширине меньшего участка плашки. В резьбонакатываюш;ей плашке для формообразования полнопрофильной резьбы на резьбонакатываюшей самостопоряшейся крепежной детали, величина отклонения по вершинам ниток по высоте их резьбоформируюшего профиля по ширине большего и меньшего участков определяется по формуле А - 0,(2 D, - 3 DZ + 0.5) - Dpf (2 Dp, -,3 Dp2 + 0.5) / 3 D где Д - величина отклонения среднего диаметра резьбы основного участка резьбового стержня от среднего диаметра резьбы его калибрующего участка, D - наружный диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, DI - внутренний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, От - средний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня, Dpi - внутренний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня, Dp2 - средний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня. Заявителю и авторам не известны ан огичные конструкции резьбонакатываюших самостопорящихся стержневых крепежных изделий и плашек для формирования на них резьбы, включающие отличительные признаки заявляемых конструкций резьбонакатывающих самостопорящихся стержневых крепежных изделий и плащек для формирования на них резьбы, что позволяет считать предлагаемые конструкции крепежных деталей и плашек для их изготовления соответствующими критериям «новизны и «существенные отличия, т.е. заявляемые технические решения соответствуют изобретательскому уровню. Сущность предлагаемой полезной модели и ее отличия от прототипа поясняются чертежами. На фиг. 1 изображена заготовка болта под накатку резьбы на стержне. На фиг. 2 показан вид с торца на стержень, фиг. I. На фиг. 3 изображен резьбонакатывающий самостопорящийся болт с предлагаемым профилем резьбового стержня. На фиг. 4 показан разрез участка резьбы стержня, фиг. 3, по линии А - А. На фиг. 5 показан разрез участка резьбы стержня, фиг. 3, по линии Б - Б. На фиг. 6 показан фрагмент участка стержня, фиг.З, вид Г. На фиг. 7 изображена плашка для накатывания резьбы на заготовке, фиг. 1. На фиг. 8 показан разрез плашки, фиг. 7, по линии В-В На фиг. 9 показан график моментов ввинчивания и усилий затяжки резьбонакатывающего самостопорящегося болта с предлагаемым профилем резьбового стержня для глухого отверстия.igajiii - vittff-. (its run), three triangular trapezoidal inserts are installed, alternating through one revolution of the part rod to form an inlet conical part with deformed thread sections on the rod. A disadvantage of the known designs of the thread-rolling bolt and thread-rolling die for its manufacture is that the bolt has increased locking properties only within the contact of the deformed section 38 of the thread of the rod with the mating thread in the hole of the mating part, which limits the range of use of the bolt, because the deformed section is located on the conical approach of the rod and cannot work, for example, with sheet materials or nuts - the inlet cone must extend beyond the mating part. The locking of the cylindrical part of the threaded rod is ensured by its dense, clearance-free mating with the formed thread. The locking properties are determined by the presence of friction forces in the gapless joint, depending on the tightening torque of the threaded joint and the contact area of the threaded surfaces. The disadvantage of the die is some complexity and the complexity of its manufacture, associated with the installation of three inserts on its finishing section. Known design thread-rolling screw, described in US patent. No. 3246556, NKI 85-46, 1965, Fig. 20 - 23, consisting of a threaded rod and a head. The rod contains a main threaded section of a circular cross section on the head side, and on the end side, a lead-in and calibrating threaded sections with a cross-section profile in the form of a curved trihedron with thread-forming vertices. At the lead-in section, the thread is cut and tapered for all diameters of the thread, in the main and gauge sections, the thread is a full profile, cylindrical in which the outer, middle and inner diameters are equal to each other within its tolerance field. A known design of a thread rolling die for forming by plastic deformation, full-profile threading on said thread rolling screws is described in the same US patent N ° 32465 6, NKI 85 - 46, 1965, Fig. 11 - 15. The die contains many parallel alternating thread-forming threads and grooves, it is conditionally divided along the length into several sections - lead-in, gauge and finish (58 - 63 of Fig. 11), and the width of the main - the larger in width (61-63 ), having a lot of full-profile threads forming a cylindrical thread of circular cross section on the main section of the threaded rod, smaller in width (58-60), having a section 54 of full-profile threads forming a cylindrical thread of triangular cross-section in the calibrating section of the threaded erzhnya and the thread portion 56 (for the present case configured as 54) from escaping forming conical thread clippings triangular cross section on the tapered lead-in portion of the threaded rod. On the die there are two smooth sections 57 and 58 which are not in contact with the workpiece and the transition zone, FIG. 14, for a smooth transition of a cylindrical thread from a round to a trihedral profile. . "The disadvantages of the known design of the thread-rolling screw described in US patent No. 3246556, is the lack of efficiency of locking the screw in the threaded connection, and therefore, problems in creating a high-strength threaded connection. Locking in this case is carried out only due to the tight fit of the threads of the connected parts without gap play. The technical task of the proposed utility model is to create a design of a self-locking thread-rolling screw (bolt, stud) with higher locking properties and a relatively small thread-forming torque, and to create a more durable threaded connection. - For the prototype thread-rolling self-locking fasteners adopted design thread-rolling screw described in US patent No. 3246556, NKI 85 - 46, 1965, Fig. 20 - 23, coinciding with the proposed design for the combination of essential features and the problem to be solved. The disadvantages of the known design of the die for rolling a full-profile thread on a thread-rolling self-locking fastener described in US patent JNf2 3246556, is a certain complexity and the complexity of the die in the manufacture, in addition, the moment of thread forming on the rod has an uneven increase, which affects the quality of the thread and the resistance to staging tool. The technical task of the proposed utility model is also the creation of the design of the die for shaping by plastic deformation on a fastener of a thread capable of independently forming a thread, for example, in a hole of an interfaced product or sheet material and to ensure locking of the threaded connection. For the prototype thread-rolling tool for forming threads on thread-rolling; it self-locking fasteners adopted design thread-rolling die, described in US patent No. 3246556, NUI 85 -46, 1965, Fig. 11 - 15, which coincides with the proposed die design in terms of the set of essential features and the problem to be solved. The proposed constructions of the thread rolling fastener and the die for forming the thread on it solve the tasks by changing the parameters of the cylindrical thread in the parts of the threaded rod of the part within the profile of the threaded turn. The technical problem is solved due to the fact that in the claimed design of a self-locking thread-rolling fastener made in the form of a rod with a full-profile thread, containing a main threaded section of a circular cross section, calibrating and starting threaded sections with a cross-sectional profile in the form of a curved three-channel with thread-forming arcuate peaks, where on the main and gauge sections of the rod, the thread is cylindrical, and on the lead-in, conical. the thread on the main threaded portion of the rod according to the internal and average diameters of the threaded thread, is made with a deviation from the thread on the calibrating portion of the rod, within the tolerance field of the thread. In a thread-rolling self-locking fastener, the deviation of the thread in the main section of the threaded rod from the thread in the gauge section is determined by the formula А D, (2Di-3D2 + 0.5) -Dp, (2Dp, -3Dp2 + 0.5) / 3D „where A is the deviation of the average diameter of the thread of the main section of the threaded rod from the average diameter of the thread of its gage section, D is the outer diameter of the cylindrical thread of the main section of the rod, DI is the inner diameter of the cylindrical thread of the main section of the rod, D2 is the average diameter of the cylindrical thread SIC rod portion, Dp I - inner diameter of the cylindrical shaft portion of the thread sizing, Dp2 - average diameter of the cylindrical portion threads sizing rod. In a thread-rolling self-locking fastener, the lead-in thread-forming section of the rod is tapered along the outer and middle diameters of the thread, with a gradual decrease in the height of the screw line of the threaded turn towards the end of the rod, and along the inner diameter of the thread - cylindrical. In a thread-rolling self-locking fastener, a cylindrical thread on the main and gauge sections of the threaded rod contains one common outer diameter. In a thread-rolling self-locking fastener, a cylindrical thread in a gauge portion of a threaded rod and a tapered thread in a lead-in portion thereof have one common inner diameter. In the inventive design of a thread rolling die for shaping a full-profile self-locking, all the threads on the rod should be reserved: -. a fastener containing a plurality of parallel arranged alternating full-profile thread-forming threads and grooves, conditionally divided by the width of the die into two sections, a larger one having a thread profile of cylindrical thread of circular cross section formed on the main section of the threaded rod of the finished product, smaller with a run, having a thread profile a cylindrical thread of a curved trihedral cross-section formed on the calibrating section of the threaded rod of the finished product and the thread profile of the conical the curvature of a curved triangular cross section formed on the inlet section of the threaded rod of the finished product, the thread-forming threads of the die, located the threads of the finished product, relative to the vertices of the threads located at a width of a smaller portion of the die. In thread-rolling; it has a die for forming a full-profile thread on a thread-rolling self-locking fastener, the deviation along the vertices of the threads according to the height of their thread-forming profile along the width of the larger and smaller sections is determined by the formula A - 0, (2 D, - 3 DZ + 0.5) - Dpf (2 Dp, -, 3 Dp2 + 0.5) / 3 D where D is the deviation of the average thread diameter of the main section of the threaded rod from the average diameter of the thread of its gage section, D is the outer diameter of the cylindrical thread of the main section of the rod, DI is the inner diameter mp cylindrical thread base portion of the rod, from - the average diameter of the cylindrical body portion of the thread rod, Dpi - inner diameter of the cylindrical shaft portion of the thread sizing, Dp2 - average diameter of the cylindrical portion threads sizing rod. The applicant and the authors are not aware of similar designs of thread-rolling self-locking rod fasteners and dies for forming threads on them, including the distinctive features of the claimed designs of thread-rolling self-locking rod fasteners and dies for forming threads, which allows us to consider the proposed designs of fasteners and dies for them the manufacture of the relevant criteria of "novelty and" significant differences, i.e. The claimed technical solutions correspond to the inventive step. The essence of the proposed utility model and its differences from the prototype are illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the workpiece of a bolt for knurling threads on the rod. In FIG. 2 shows an end view of a rod; FIG. I. In FIG. 3 shows a self-locking thread-rolling bolt with the proposed profile of a threaded rod. In FIG. 4 shows a section through a portion of a thread of a rod, FIG. 3 along line A - A. FIG. 5 shows a section through a portion of a thread of a rod; FIG. 3, along the line B - B. In FIG. 6 shows a fragment of a portion of the rod, FIG. 3, view G. FIG. 7 shows a die for rolling threads on a workpiece; FIG. 1. In FIG. 8 shows a section of a die; FIG. 7 along line BB In FIG. 9 shows a graph of the screwing moments and the tightening forces of a thread-rolling self-locking bolt with the proposed profile of a threaded rod for a blind hole.

На фиг. 10 показан график моментов ввинчивания и усилий затяжки резьбонакатывающего самбстопорящегося болта с предлагаемым профилем резьбового стержня для отверстия в гайке, или листовом материале.In FIG. 10 shows a graph of the screwing moments and the tightening forces of a thread-rolling sambo-stop bolt with the proposed profile of a threaded rod for a hole in a nut, or sheet material.

Обозначения на чертежах.Designations in the drawings.

Фиг. 1 - заготовка болта, стержень 1, головка 2,.основной -участок 3 стержня круглого сечения со стороны головки 2, участок 4 стержня криволинейного трехгранного сечения со стороны его торца. Фиг. 3, резьбонакатывающий стержень с резьбой 5 болта, основной его участок 6 с цилиндрической резьбой круглого сечения 7, калибрующий участок 8 с цилиндрической резьбой криволинейного трехграннОго-сечения 9, заходный участок 10 стержня с конической резьбой криволинейного трехгранного сечения 11 (фиг. 4 и 5), резьбонакатывающая плашка 12, резьбоформирующие нитки 13 и канавки 14 плашки (фиг. 7 и 8), больший 15 участок плашки, меньший 16 участок плашки, рабочая плоскость плашки 17, величина отклонения 18 среднего диаметра D2 резьбы основного участка 6 резьбового стержня относительно среднего диаметра Dp2 резьбы его калибрующего участка 8, величина отклонения 19 по вершинам ниток большего участка плашки, кривая 20 - характеристика моментов резьбы прототипа, кривая 21 - характеристика моментов резьбы предлагаемого профиля, величина отклонения 22 внутреннего диаметра DI резьбы основного участка 6 резьбового стержня относительно внутреннего диаметра Dpi резьбы его калибрующего участка 8, М, Мв, Мз, Мр - моменты ввинчивания, резьбоформирования и затяжки , L - длина ввинчивания. Наружные диаметры резьбы основного и калибрующего участков D Dp резьбового стержня.FIG. 1 - bolt blank, rod 1, head 2,. Main - section 3 of the round rod from the side of the head 2, section 4 of the rod of a curved trihedral cross-section from the side of its end. FIG. 3, a thread-rolling rod with a thread 5 of a bolt, its main portion 6 with a cylindrical thread of circular cross section 7, a calibrating portion 8 with a cylindrical thread of a curved trihedral cross-section 9, a lead-in portion of a rod 10 with a conical thread of a curved trihedral cross-section 11 (Fig. 4 and 5) , thread-rolling die 12, thread-forming threads 13 and grooves 14 of the die (Figs. 7 and 8), a larger 15 portion of the die, a smaller 16 portion of the die, the working plane of the die 17, the deviation 18 of the average diameter D2 of the thread of the main portion 6 of the threaded the rod relative to the average diameter Dp2 of the thread of its gauge section 8, the deviation value 19 along the vertices of the threads of the larger portion of the die, curve 20 is the characteristic of the thread moments of the prototype, curve 21 is the characteristic of the thread moments of the proposed profile, the deviation 22 of the inner diameter DI of the thread of the main section 6 of the threaded rod relative to the inner diameter Dpi of the thread of its gauge section 8, M, Mv, Mz, Mp are the moments of screwing, thread forming and tightening, L is the screwing length. The outer diameters of the threads of the main and gauge sections D Dp of the threaded rod.

Изготовление резьбонакатывающего самостопорящегося болта, работа резьбонакатывающих плашек.The manufacture of thread-rolling self-locking bolt, the work of thread-rolling dies.

Заготовку под накатку резьбы изготавливают высадкой на многопозиционном х/в автомате. Высаживают головку 2, фиг. 1, формируют основную часть 1 стержня круглого сечения, со стороны головки 2 и заходную часть 4 криволинейного трехгранного профиля со стороны торца стержня. Затем, на стержне 1 накатывают резьбу 5, фиг. 3. Стержень 1 заготовки прокатывается по рабочей плоскости 17 резьбонакатывающей плашки 12, фиг. 7 и 8, где на участке 15, нитками 13 формируется цилиндрическая полнопрофильная резьба круглого сечения 7, фиг. 5, (участок 6 стержня, фиг. 3 и 6), а на участке 16 формируются полнопрофильные цилиндрическая резьба 9, в пределах 2-3 ниток, и коническая резьба 11 обе криволинейного трехгранного сечения, в пределах 3-4 витков, фиг. 4 (участки 8 и 10 стержня детали). Получили резьбонакатывающий самостопорящийся болт.A workpiece for knurling a thread is made by disembarkation on a multi-position x / in the machine. Head 2 is planted, FIG. 1, form the main part 1 of the rod of circular cross-section, from the side of the head 2 and the inlet 4 of the curved trihedral profile from the side of the end of the rod. Then, a thread 5 is rolled on the rod 1, FIG. 3. The rod 1 of the workpiece is rolled along the working plane 17 of the thread rolling die 12, FIG. 7 and 8, where in section 15, threads 13 form a cylindrical full-profile thread of circular cross section 7, FIG. 5, (rod portion 6, FIGS. 3 and 6), and in section 16, full-profile cylindrical thread 9 is formed, within 2-3 threads, and tapered thread 11 both curved triangular cross-section, within 3-4 turns, FIG. 4 (sections 8 and 10 of the component bar). Got a thread-rolling self-locking bolt.

Наличие на участке 15 плашки, фиг. 8, отклонения (превышения) 19 по вершинам резьбоформирующих ниток 13, позволяет, при накатывании резьбы 5 на основном участке 6 стержня болта, получить отклонение (занижение) 22, по внутреннему ее диаметру DI относительно внутреннего диаметра Dpi резьбы на калибрующем и заходном участках 8 и 10 стержня, в пределах допускового поля резьбы, фиг. 6, а следовательно и отклонение (превышение) 18 по среднему диаметру D2 резьбы, относительно среднего диаметра Dpi соответственно.The presence of a die in section 15, FIG. 8, deviations (excesses) 19 along the vertices of the thread-forming threads 13, when rolling the thread 5 on the main section 6 of the bolt rod, it is possible to obtain a deviation (understatement) 22, according to its inner diameter DI relative to the inner diameter Dpi of the thread in the calibrating and inlet sections 8 and 10 of the rod, within the tolerance field of the thread, FIG. 6, and therefore the deviation (excess) 18 in the average thread diameter D2, relative to the average diameter Dpi, respectively.

Отклонение (превышение) размера D2 резьбового витка на определенную величину (А) создает на стержне детали участок, способный в свою очередь, при накатьгвании резьбы в отверстии создать натяг в сопрягаемых резьбах, или эффект самостопорения в резьбовом соединении.Deviation (excess) of the size D2 of the threaded turn by a certain amount (A) creates a section on the part rod, which, in turn, can create an interference fit in the mating threads or the self-locking effect in the threaded connection when the thread is screwed in the hole.

Работа резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали.Work thread-rolling self-locking fasteners.

Резьбовой стержень 5 болта вворачивают или в глухое гладкое отверстие сопрягаемой детали, или в гайку, или в отверстие в листовом материале (пластине). -- The threaded rod 5 of the bolt is screwed either into the blind smooth hole of the mating part, or into the nut, or into the hole in the sheet material (plate). -

Витки конической резьбы 10 внедряются в стенки отверстия и начинают выдавливать в нем канавки, перераспределяя металл по своим боковым поверхностям, формируя сопрягаемую резьбу. По мере внедрения стержня внутрь, начинают работать витки 9 цилиндрической резьбы калибрующего участка 8 стержня, калибруя и окончательно формируя резьбовой профиль в отверстии сопрягаемой детали. Затем вворачиваются витки 7 цилиндрической резьбы круглого сечения основного участка 6 стержня. Поскольку имеются отличия в геометрических параметрах резьбовых витков на основном участке 6 резьбового стержня относительно витков калибрующего участка 8 стержня, из за смещения внутреннего DI и среднего D2 диаметров резьбы, витки основного участка 6 накатываются на сформированные в отверстии калибрующим участком 8 резьбовые витки и своими боковыми стенками, за счет натяга, внедряются в боковые стенки витков сформированной резьбы, создавая в резьбовом соединении эффект самостопорения. После затяжки болта получается высокопрочное резьбовое соединение.The turns of the conical thread 10 are embedded in the walls of the hole and begin to extrude grooves in it, redistributing the metal along its lateral surfaces, forming a mating thread. As the rod is introduced inside, coils 9 of the cylindrical thread of the gauge portion 8 of the rod begin to work, calibrating and finally forming a threaded profile in the hole of the mating part. Then, turns 7 of a cylindrical thread of circular cross-section of the main section 6 of the rod are screwed. Since there are differences in the geometrical parameters of the threaded turns on the main section 6 of the threaded rod relative to the turns of the gage section 8 of the rod, due to the displacement of the inner DI and the average D2 thread diameters, the turns of the main section 6 are rolled onto the threaded turns formed in the hole by the calibrating section 8 and their side walls due to interference, they are introduced into the side walls of the turns of the formed thread, creating the effect of self-locking in the threaded connection. After tightening the bolt, a high-strength threaded connection is obtained.

Необходимо отметить, что величина А (Da - Dp2) может регулироваться в рамках полей допусков сопрягаемых резьб. Изменение Dpi на 0.01мм приводит к возникновению натяга или зазора по среднему диаметру Dp2 до 0.025 мм. Например, на болтах Мб при разнице между DI и Dpi в 0.05 мм диаметр Dp2 изменился на 0.25 мм.It should be noted that the value of A (Da - Dp2) can be adjusted within the tolerance fields of mating threads. A change in Dpi of 0.01 mm leads to an interference fit or gap along the average diameter of Dp2 to 0.025 mm. For example, on MB bolts, with a difference between DI and Dpi of 0.05 mm, the diameter of Dp2 changed by 0.25 mm.

Предлагаемые конструкции резьбонакатывающей крепежной летали и инструмента для накатывания на ней резьбы были изготовлены и опробованы в производственных условиях завода «Красная Этна. На фиг. 9 и 10 приведены графики сравнительных кривых профиля резьбы резьбонакатывающего болта прототипа и резьбы резьбонакатывающего болта предлагаемого профиля с условными характеристиками моментов ввинчивания, резьбоформирования п затяжки.The proposed designs of thread rolling mounting flew and a tool for rolling threads on it were made and tested in the production conditions of the Krasnaya Etna plant. In FIG. 9 and 10 are graphs of comparative curves of the thread profile of the thread rolling bolt of the prototype and the thread of the thread rolling bolt of the proposed profile with conditional characteristics of the moments of screwing, thread forming and tightening.

Фиг. 9 - вворачивание болта в глухое отверстие, характеристика 20 (прототип) показывает возрастание усилия до момента резьбоформирования Мр, стабилизацию последнего при калибровке до конца формирования резьбы в отверстии с незначительным увеличением за счет сил трения в сопрягаемых резьбах, с последующим подъемом при возрастании момента Мз. Характеристика 21 (предлагаемый профиль) показывает возрастание усилия доFIG. 9 - screwing a bolt into a blind hole, characteristic 20 (prototype) shows an increase in force until the thread forming Mr, stabilization of the latter during calibration until the end of thread formation in the hole with a slight increase due to friction in mating threads, followed by a rise with increasing moment Мз. Feature 21 (proposed profile) shows an increase in force to

момента резьбоформиро 5ания Мр, незначительную стабилизацию и постепенное увеличение при стопорении резьбы стержня в формируемой им внутренней резьбе отверстия и резкое увеличение при затяжке резьбового соединения.the moment of thread forming Mr, slight stabilization and a gradual increase when locking the thread of the rod in the formed internal thread of the hole and a sharp increase when tightening the threaded connection.

Фиг. 10 - вворачивание стержня болта в отверстие в гайке или пластине, характеристика 20 (прототип) показывает возрастание усилия до момента резьбоформирования Мр, незначительную его стабилизацию с уменьшением при калибровке до конца формирования резьбы в отверстии с резким подъемом при возрастании момента затяжки Мз. Характеристика 21 (предлагаемый профиль) показывает возрастание усилия до момента резьбоформирования Мр, его стабилизацию с незначительным увеличением при стопорении резьбы основного участка 6 Стержня в формируемой им внутренней резьбе отверстия и резкое увеличение при затяжке резьбового соединения Мз.FIG. 10 - screwing the bolt rod into the hole in the nut or plate, characteristic 20 (prototype) shows an increase in force until the thread forming Mr, its slight stabilization with a decrease during calibration until the end of the thread formation in the hole with a sharp rise with increasing torque Mz. Characteristic 21 (the proposed profile) shows an increase in force until the thread forming Mr, its stabilization with a slight increase when locking the thread of the main section 6 of the Rod in the internal thread of the hole formed by it, and a sharp increase when tightening the threaded connection Ms.

Из сказанного следует, что предлагаемые конструкции резьбонакатывающей самостопорящейся крепежной детали и инструмента для накатывания на ней резьбы позволяют:It follows from the foregoing that the proposed designs of a thread rolling self-locking fastener and a tool for rolling threads on it allow:

-увеличить площадь контакта витков сопрягаемых резьб соединяемых деталей в рабочем состоянии,-increase the contact area of the turns of the mating threads of the connected parts in working condition,

-обеспечить более плотное резьбовое соединение деталей (герметичность),-to provide a denser threaded connection of parts (tightness),

-обеспечить более высокие стопорящие свойства резьбового соединения, так как для отвинчивания потребуется более высокий крутящий момент.-provide higher locking properties of the threaded connection, since a higher torque is required for unscrewing.

Полученный при испытаниях положительный результат позволяет сделать вывод о «промышленной применимости предложенной конструкции резьбонакатывающей самостопорящейся стержневой крепежной детали с полнопрофильной резьбой и плашки для формирования на ней резьбонакатывающей резьбы указанного профиля. The positive result obtained during the tests allows us to conclude that “the industrial applicability of the proposed design of a thread-rolling self-locking rod fastener with a full-profile thread and a die for forming a thread-rolling thread of the specified profile on it.

Claims (7)

1. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь в виде стержня с полнопрофильной резьбой, содержащего основной резьбовой участок круглого сечения, калибрующий и заходный резьбовые участки с профилем сечения в форме криволинейного трехгранника с резьбоформирующими дугообразными вершинами, на основном и калибрующем участках стержня резьба цилиндрическая, на заходном - коническая, отличающаяся тем, что резьба на основном участке стержня, по внутреннему и среднему ее диаметрам, выполнена с отклонением от резьбы на калибрующем его участке, в пределах допускового поля резьбы.1. A self-locking thread-rolling fastener in the form of a rod with a full-profile thread, containing a main threaded section of circular cross section, calibrating and starting threaded sections with a cross-sectional profile in the form of a curved trihedron with thread-forming arcuate vertices, on the main and calibrating sections of the rod, the cylindrical thread at the approach , characterized in that the thread on the main section of the rod, according to its inner and middle diameters, is made with a deviation from the thread on the calibrating e portion within the field of tolerance thread. 2. Резьбонакатывающая плашка для формообразования полнопрофильной самостопорящейся резьбы на резьбонакатывающей стержневой крепежной детали, содержащая множество параллельно расположенных чередующихся резьбоформирующих полнопрофильных ниток и канавок, условно разделенных по ширине плашки на два участка: больший, имеющий профиль ниток цилиндрической резьбы, сформированной на основном участке стержня, меньший, имеющий профиль ниток цилиндрической резьбы, сформированной на калибрующем участке стержня, и профиль ниток конической резьбы, сформированной на заходном участке резьбового стержня готового изделия, отличающаяся тем, что резьбоформирующие нитки, расположенные на ширине большего участка плашки, выполнены с отклонением по высоте их резьбоформирующего профиля, в пределах допускового поля резьбы готового изделия, относительно резьбоформирующих ниток, расположенных на ширине меньшего участка плашки.2. Thread-rolling plate for forming a full-profile self-locking thread on a thread-rolling rod fastener, containing a plurality of parallel alternating thread-forming full-profile threads and grooves, conditionally divided by the width of the die into two sections: a larger one having a profile of cylindrical thread threads formed on a larger portion of the core having a thread profile of a cylindrical thread formed in a gauge portion of a rod, and a thread profile of a tapered cut thread formed at the entry portion of the threaded rod of the finished product, characterized in that the thread-forming threads located on the width of the larger portion of the die are made with a deviation in height of their thread-forming profile, within the tolerance field of the thread of the finished product, relative to thread-forming threads located at a width of less plot dies. 3. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь по п.1, отличающаяся тем, что величина отклонения элементов резьбы на основном участке резьбового стержня от элементов резьбы на калибрующем его участке определяется по формуле3. The thread-rolling self-locking fastener according to claim 1, characterized in that the deviation of the thread elements in the main section of the threaded rod from the thread elements in its calibrating section is determined by the formula Δ=D₁ ²(2D₁-3D₂+0,5)-Dp₁ ²(2Dp₁-3Dp₂+0,5)/3D²,Δ = D ₁ ² (2D ₁ -3D ₂ +0.5) -Dp ₁ ² (2Dp ₁ -3Dp ₂ +0.5) / 3D ² , где Δ - величина отклонения среднего диаметра резьбы основного участка резьбового стержня от среднего диаметра резьбы его калибрующего участка;where Δ is the deviation of the average thread diameter of the main portion of the threaded rod from the average thread diameter of its gage section; D - наружный диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D is the outer diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; D₁ - внутренний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D ₁ - the inner diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; D₂ - средний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D ₂ - the average diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; Dp₁ - внутренний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня;Dp ₁ - the inner diameter of the cylindrical thread of the calibrating section of the rod; Dp₂ - средний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня.Dp ₂ - the average diameter of the cylindrical thread of the calibrating section of the rod. 4. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь по любому из пп.1 и 3, отличающаяся тем, что заходный участок стержня по наружному и среднему диаметрам резьбы выполнен на конус, с постепенным уменьшением по высоте винтовой линии резьбового витка в сторону торца стержня, а по внутреннему диаметру резьбы - цилиндрическим.4. Thread-rolling self-locking fastener according to any one of claims 1 and 3, characterized in that the lead-in portion of the rod along the outer and middle diameters of the thread is made into a cone, with a gradual decrease in the height of the screw line of the threaded turn towards the end of the rod, and along the inner diameter thread - cylindrical. 5. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь по любому из пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что цилиндрическая резьба на основном и калибрующем участках резьбового стержня содержит один общий наружный диаметр.5. Thread-rolling self-locking fastener according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that the cylindrical thread on the main and calibrating sections of the threaded rod contains one common outer diameter. 6. Резьбонакатывающая самостопорящаяся крепежная деталь по любому из пп.1, 3-5, отличающаяся тем, что цилиндрическая резьба на калибрующем участке резьбового стержня и коническая резьба на заходном его участке содержат один общий внутренний диаметр.6. Thread-rolling self-locking fastener according to any one of claims 1, 3-5, characterized in that the cylindrical thread in the calibrating section of the threaded rod and the tapered thread in its inlet section contain one common inner diameter. 7. Резьбонакатывающая плашка для формообразования полнопрофильной самостопорящейся резьбы на резьбонакатывающей крепежной детали по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что величина отклонения резьбоформирующих ниток, расположенных на большем участке плашки, по высоте их резьбоформирующего профиля относительно ниток, расположенных на меньшем участке плашки, определяется по формуле7. Thread-rolling die for forming a full-profile self-locking thread on a thread-rolling fastener according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the deviation of thread-forming threads located on a larger portion of the die, along the height of their thread-forming profile relative to threads located on a smaller portion of the die determined by the formula Δ=D₁ ²(2D₁-3D₂+0,5)-Dp₁ ²(2Dp₁-3Dp₂+0,5)/3D²,Δ = D ₁ ² (2D ₁ -3D ₂ +0.5) -Dp ₁ ² (2Dp ₁ -3Dp ₂ +0.5) / 3D ² , где Δ - величина отклонения среднего диаметра резьбы основного участка резьбового стержня от среднего диаметра резьбы его калибрующего участка;where Δ is the deviation of the average thread diameter of the main portion of the threaded rod from the average thread diameter of its gage section; D - наружный диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D is the outer diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; D₁ - внутренний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D ₁ - the inner diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; D₂ - средний диаметр цилиндрической резьбы основного участка стержня;D ₂ - the average diameter of the cylindrical thread of the main portion of the rod; Dp₁ - внутренний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня;Dp ₁ - the inner diameter of the cylindrical thread of the calibrating section of the rod; Dp₂ - средний диаметр цилиндрической резьбы калибрующего участка стержня.Dp ₂ - the average diameter of the cylindrical thread of the calibrating section of the rod.