DE2855712A1 - METHOD FOR PRODUCING A SEALING NUT - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING A SEALING NUTInfo
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Description
Pt * *. Λ (Λ Λ Pt * *. Λ (Λ Λ
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsxnutter, die einen Hauptkörper und einen Dichtungsring aufweist, der in einer öffnung in der Auflagefläche des Hauptkörpers angeordnet ist.The present invention relates to a method of manufacturing a sealing nut having a main body and a sealing ring which is arranged in an opening in the bearing surface of the main body.
Derartige Dichtungsmuttern werden üblicherweise in der Flugzeugindustrie verwendet, wenn Flugzeuge "naße" (wet) Flügel aufweisen, so daß die in den Tragflächen eingesetzten Schrauben und Muttern eine fluiddichte Verbindung gewährleisten müssen. Die zur Zeit am häufigsten verwendeten Dichtungsmuttern in der Luftfahrtindustrie bestehen aus einer Mutter mit einem ringförmigen deformierbaren Dichtungsring, der in einer öffnung in der Auflagefläche der Mutter eingesetzt ist. üblicherweise ist der Dichtungsring so ausgestaltet, daß er aus der Auflagefläche der Mutter herausragt, so daß beim Anziehen der Mutter in Richtung des Werkstücks der Dichtungsring nach innen verformt wird und zwar bis in das Gewinde des Bolzenkörpers hinein, so daß eine fluiddichte Abdichtung erzielt wird.Such sealing nuts are commonly used in the aircraft industry used when aircraft have "wet" wings, so that the screws inserted into the wings and nuts must ensure a fluid-tight connection. The seal nuts currently most commonly used in the aerospace industry consist of a nut with an annular shape deformable sealing ring which is inserted in an opening in the bearing surface of the nut. usually is the sealing ring designed so that it protrudes from the bearing surface of the nut, so that when you tighten the nut in In the direction of the workpiece, the sealing ring is deformed inwards, specifically up to the thread of the bolt body, see above that a fluid-tight seal is achieved.
Derartige Dichtungsmuttern werden gewöhnlich in einem Verfahren hergestellt, bei dem eine öffnung in der Auflagefläche der Mutter kalt eingesenkt wird, wonach ein Unterschnitt in den Seitenwänden der öffnung angebracht wird, um so Platz zur Aufnahme des Dichtungsringes zu schaffen. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß der Unterschnitt einen getrennten Bearbeitungsschr'itt erfordert, der die Herstellungsgeschwindigkeit der Dichtungsmuttern verlangsamt und demzufolge die Kosten erheblich erhöht. Wie bei allen Fräsvorgängen erzeugt diese Unterschnittfläche außerdem eine Schwachstelle in der Mutter bezüglich aufzunehmender Drücke, wodurch die Belastungbarkeit der Mutter und die Widerstandsfähigkeit gegen Verdrehung verringert werden.Such sealing nuts are usually produced in a process in which an opening in the bearing surface of the Nut is countersunk cold, after which an undercut is made in the side walls of the opening, so as to accommodate space to create the sealing ring. The disadvantage of this method is that the undercut is a separate processing step which slows down the rate of manufacture of the sealing nuts and consequently the cost increased significantly. As with all milling operations, this undercut surface also creates a weak point in the nut with regard to the pressures to be absorbed, which reduces the load-bearing capacity of the nut and the resistance to torsion will.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Dichtungsmutter zu schaffen, die billiger herzustellen ist und eine bessere Qualität aufweist. The present invention is based on the object of avoiding these disadvantages and of creating a sealing nut, which is cheaper to manufacture and of better quality.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This problem is solved with the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous configurations are described in the subclaims.
Die Erfindung schafft also ein verbessertes Herstellungsverfahren zur Erzielung einer eingangs näher beschriebenen Dichtungsmutter. Erfindungsgemäß wird also beim ursprünglichen herkömmlichen Kaltformen ein hervorstehender Grat an überschüssigem Material absichtlich um den Öffnungsrand herum übriggelassen. Wird die Mutter dann ein zweites Mal kalt^jverformt um die Auflagefläche der Mutter zu glätten,so wird dieses überschüssige Material nach innen gedrückt, wodurch der Durchmesser der öffnung in Höhe der Auflagefläche geringfügig verringert wird. Dadurch wird eine Aufnahmevorrichtung für den Dichtungsring geschaffen, ohne daß ein besonderer Bearbeitungsschritt erforderlich ist und ohne daß der Mutternaufbau geschwächt wird. Wie noch weiter unten näher erläutert wird, erhöht der erfindungsgemäße Kaltformungsschritt die Belastbarkeit der Auflagefläche der Mutter. Die erfindungsgemäß hergestellte Dichtungsmutter ist demzufolge nicht nur billiger in der Herstellung, sondern weist auch eine bessere Qualität auf.The invention thus creates an improved manufacturing method for achieving a sealing nut described in more detail at the outset. According to the invention is therefore the original conventional Cold forming a protruding burr of excess material purposely left around the opening edge. If the nut is then cold-deformed a second time around the contact surface To flatten the nut, this excess material is pressed inwards, reducing the diameter of the Opening is slightly reduced at the level of the support surface. This creates a receiving device for the sealing ring, without requiring a special machining step and without weakening the nut structure. As will be explained in more detail below, increases the inventive Cold forming step the resilience of the bearing surface mother. The sealing nut produced according to the invention is therefore not only cheaper to manufacture, but also has a better quality.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which a preferred embodiment is shown. Show it
Figurencharacters
1 bis 4 verschiedene Stufen der Herstellung einer erfindungsgemäßen Dichtungsmutter;1 to 4 different stages in the preparation of an inventive Sealing nut;
Figur 5 einen Teilschnitt durch eine vollständige erfindungsgemäße Dichtungsmutter;FIG. 5 shows a partial section through a complete one according to the invention Sealing nut;
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Figur 6 eine vergrößerte Ansicht der öffnung eines herkömmlichen Muttern-Rohlings undFIG. 6 shows an enlarged view of the opening of a conventional one Nuts blanks and
Figur 7 eine vergrößerte Ansicht der öffnung eines erfindungsgemäß hergestellten Muttern-Rohlings.FIG. 7 shows an enlarged view of the opening of a device according to the invention manufactured nut blanks.
Figur 5 zeigt eine vollständige erfindungsgemäße Dichtungsmutter Die Dichtungsmutter 10 weist einen-Hauptkörper auf mit einem Basisteil 12 und einem das Drehmoment aufnehmende Teil oder "Schlüsselansatz" 14. Das das Drehmoment aufnehmende Teil 14 weist üblicherweise eine Vielzahl von Ansatzflächen 20 auf, die derart ausgestaltet sind, daß sie in einen herkömmlichen Schraubenschlüssel eingreifen können. Das Basisteil 12 der Mutter 10 weist eine flache ringförmige Auflagefläche 16 größeren Durchmessers bezüglich des das Drehmoment aufnehmenden Teils auf/ sowie einen konischen Abschnitt 18, der das Basisteil mit dem das Drehmoment aufnehmenden Teil 14 verbindet.Figure 5 shows a complete sealing nut according to the invention The sealing nut 10 has a main body with a Base part 12 and a torque-absorbing part or "Wrench extension" 14. The torque-receiving part 14 usually has a plurality of extension surfaces 20, the are designed so that they are in a conventional Wrench can intervene. The base part 12 of the Nut 10 has a flat annular bearing surface 16 of larger diameter with respect to the torque-absorbing part on / as well as a conical section 18, which connects the base part with the part 14 that absorbs the torque.
Innerhalb der Dichtungsmutter 10 ist eine mittlere Bohrung mit einem Innengewinde 24 vorgesehen. Das Gewinde 24 der inneren Bohrung 22 ist im wesentlichen auf das das Drehmoment aufnehmende Teil 14 der Dichtungsmutter beschränkt, wobei die innere Bohrung 22 durch eine öffnung 26 am Basisende 12 der Mutter 10 erweitert ist. Die öffnung 26 besteht in der Tat aus einer zweistufigen öffnung,\obei der Durchmesser der inneren Bohrung 22 zuerst vom Gewindedurchmesser 24 bis zu einem ersten größeren Durchmesser 28 vergrößert und dann weiterhin bis zu einem zweiten größeren Durchmesser 30 am Basisende 12 der Mutter 10 zunimmt.A central bore with an internal thread 24 is provided within the sealing nut 10. The thread 24 of the inner Bore 22 is essentially limited to the torque-absorbing part 14 of the sealing nut, the inner bore 22 is widened by an opening 26 at the base end 12 of the nut 10. The opening 26 actually consists of a two-stage opening, \ ob with the diameter of the inner bore 22 first increased from thread diameter 24 to a first larger diameter 28 and then continued to a second larger diameter 30 at the base end 12 of the nut 10 increases.
Wichtig ist dabei, daß der letzte vergrößerte Öffnungsdurchmesser 30 um ein Geringes in Höhe der Auflagefläche 16 der Mutter 10 verringert ist, wie es mit 32 bezeichnet ist. Der Zweck dieser "Lippe" 32 liegt darin, wie oben erwähnt, eine Haltevorrichtung für den eingesetzten Dichtungsring 34 darzustellen. It is important that the last enlarged opening diameter 30 by a small amount at the level of the support surface 16 of the Nut 10 is reduced, as indicated by 32. The purpose of this "lip" 32, as noted above, is one Represent the holding device for the sealing ring 34 used.
Der Dichtungsring 34 besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen deformierbaren Kunststoff, wie z.B. Teflon, dessenThe sealing ring 34 consists essentially of an annular one deformable plastic such as Teflon, its
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.ZrJS-.ZrJS-
innerer Durchmesser 34 etwas größer als der Gewindedurchmesser der inneren Bohrung 22 ist und dessen äußerer Durchmesser 38 im wesentlichen dem zweiten vergrößerten Durchmesser 30 der öffnung.26 entspricht. Dadurch kann der Dichtungsring 34 im Preßsitz in den zweiten vergrößerten Durchmesser 30 der öffnung eingesetzt werden, so daß er an der Kante 40 anliegt und durch den verringerten Durchmesser der Lippe 32 im Reibungssitz gehalten wird.inner diameter 34 is slightly larger than the thread diameter of the inner bore 22 and its outer diameter 38 corresponds essentially to the second enlarged diameter 30 of the opening 26. This allows the sealing ring 34 in the Press fit can be used in the second enlarged diameter 30 of the opening so that it rests against the edge 40 and through the reduced diameter of the lip 32 is held in a friction fit.
Zusätzlich sei darauf hingewiesen, daß die Dicke des Dichtungsringes 34 im wesentlichen größer als die Tiefe des zweiten vergrößerten Durchmessers 30 der öffnung ist, so daß der Dichtungsring 34 aus der Auflagefläche 16 der Mutter 10 herausragt, wenn er richtig innerhalb der öffnung 30 angeordnet ist. Wird nun die Mutter 10 bis zu der Stelle eingeschraubt, an der die Auflagefläche 16 das Werkstück berührt, so wird der herausragende Teil des Dichtungsringes 34 nach innen bis in das Gewinde des. Bolzens auf den die Mutter 10 aufgeschraubt wird deformiert, so daß er eine fluiddichte Abdichtung entlang des Schaftes des Bolzens bildet. Außerdem dient die Deformierung des Dichtungsringes 34 dazu, die Mutter 10 am Bolzen zu fixieren, so daß sie sich bei eventuellen Vibrationen usw. nicht lösen kann.In addition, it should be noted that the thickness of the sealing ring 34 is essentially greater than the depth of the second enlarged diameter 30 of the opening, so that the sealing ring 34 protrudes from the support surface 16 of the nut 10, if it is correctly arranged within the opening 30. Now the nut 10 is screwed in up to the point where the support surface 16 touches the workpiece, the protruding part of the sealing ring 34 is inwardly into the thread of the. The bolt onto which the nut 10 is screwed is deformed so that it forms a fluid-tight seal along the shaft of the bolt forms. In addition, the deformation of the sealing ring 34 serves to fix the nut 10 on the bolt, see above that it cannot come loose in the event of any vibrations, etc.
In den Figuren 1 bis 4 ist nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Herstellung der oben näher erläuterten Dichtungsmutter 10 dargestellt. Die Muttern-Rohlinge 44, aus denen die oben beschriebenen Dichtungsmuttern 10 hergestellt werden, werden aus einem Metallstück 40 hergestellt, das z.B. aus Aluminium bestehen kann. Das Metallstück oder der Metallstab 40 wird zuerst in die in Figur 2 dargestellte grundsätzliche Gestalt eines Muttern-Rohlings 44 kaltgeformt und weist ein das Drehmoment aufnehmendes Ende 14 und ein flanschförmiges Basisteil 12 auf. Der Muttern-Rohling 44 wird dann ein zweites Mal kaltgeformt um die öffnung 26 in Basisteil 12 der Mutter einzusenken. Gleichzeitig wird die Auflagefläche 16 der Mutter im gleichen Verfahrensschritt hergestellt, wobei ein kreisförmiger Ring oderIn Figures 1 to 4 is a preferred embodiment for the production of the sealing nut 10 explained in more detail above. The nut blanks 44 that make up the sealing nuts 10 described above are produced made of a piece of metal 40 which may for example consist of aluminum. The metal piece or rod 40 is first cold-formed into the basic shape of a nut blank 44 shown in FIG. 2 and has a torque receiving end 14 and a flange-shaped base part 12. The nut blank 44 is then cold-formed a second time in order to countersink the opening 26 in the base part 12 of the nut. Simultaneously becomes the support surface 16 of the nut in the same process step made, being a circular ring or
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eine "Lippe" 42 aus überschüssigem Material aus der Auflagefläche 16 und um den Öffnungsrand 26 herum hervorsteht.a "lip" 42 of excess material from the support surface 16 and protrudes around the opening edge 26.
üblicherweise werden die Ansatzflächen 20 des das Drehmoment aufnehmenden Teiles 14 (Figur 5) während dieses Bearbeitungsschrittes ebenfalls erzeugt. Anschließend wird der Muttern-Rohling 44 ein drittes Mal kaltgeformt um die Auflagefläche der Mutter zu glätten , wobei das überschüssige Material der "Lippe" 42 radial nach innen gepreßt wird, wie es mit 32 bezeichnet ist, so daß der Durchmesser der öffnung 26 in Höhe der Auflagefläche 16 der Mutter geringfügig verringert wird. Die innere Bohrung 22 wird dann anschließend in das das Drehmoment, aufnehmende Teil 14 der Mutter eingearbeitet und in ihr ein geeignetes Innengewinde eingeformt. Zur Vervollständigung der in Figur 5 dargestellten Dichtungsmutter 10 wird zuletzt noch ein kreisförmiger Dichtungsring 3 4 in die öffnung eingedrückt.Usually, the attachment surfaces 20 of the torque absorbing Part 14 (Figure 5) is also generated during this machining step. Then the nut blank 44 cold-formed a third time in order to smooth the bearing surface of the nut, with the excess material being removed from the "Lip" 42 is pressed radially inward, as indicated by 32, so that the diameter of the opening 26 is at the same height the bearing surface 16 of the nut is slightly reduced. The inner bore 22 is then subsequently in the the torque, incorporated receiving part 14 of the mother and formed in it a suitable internal thread. To complete The sealing nut 10 shown in Figure 5 is finally a circular sealing ring 3 4 in the opening depressed.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Dichtungsmutter 10 wird nun im Zusammenhang mit Figuren und 7 beschrieben. Figur 6 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer öffnung 26 eines Muttern-Rohlings 44 , das in herkömmlicher Art und Weise hergestellt worden ist. Wie dem Fachmann bekannt ist, erzeugt der Kaltformungsprozeß metallische Fließlinien 48· im Muttern-Rohling 44', die in wesentlichen dem Umfang der kaltgeformten öffnung 26' folgen. Wird nun auf herkömmliche Art und Weise eLn Unterschnitt 46 in der öffnung 26' ausgefräst, so werden die Fließlinien 48" durch diesen Frässchritt durchschnitten, so daß eine "Stress -Stelle" oder eine Schwächungsstelle 50 in der Kantennähe der Basis des Unterschnitts 46 entsteht. Die Wirkung dieser Schwächungsstelle 50 besteht darin, daß die Belastungskräfte an diesem Punkt konzentriert werden, so daß die Festigkeit der Mutter verringert ist und damit die Belastungs- und Verdrehungsfestigkeit.The advantages of the manufacturing method according to the invention for a sealing nut 10 will now be explained in connection with the figures and 7. FIG. 6 shows an enlarged sectional view of an opening 26 of a nut blank 44, which in conventional Way has been made. As is known to those skilled in the art, the cold forming process produces metallic ones Flow lines 48 in the nut blank 44 ', which are essentially the Follow the circumference of the cold-formed opening 26 '. Is now going to conventional Way eLn undercut 46 in the opening 26 ' milled out, the flow lines 48 ″ are milled by this milling step cut through, so that a "stress point" or a weakening point 50 in the vicinity of the edge of the base of the undercut 46 is created. The effect of this weakening point 50 is that the loading forces are concentrated at this point be so that the strength of the nut is reduced and thus the load and torsional strength.
Figur 7 zeigt , daß bei einem erfindungsgemäß hergestellten Muttern-Rohling 44 die metallischen Fließlinien im wesentlichenFigure 7 shows that in a produced according to the invention Nut blank 44 essentially defines the metallic flow lines
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dem Verlauf der "Lippe" 32 folgen. Insbesondere bewirkt das Umbiegen der Lippe 32 aus der durch die gestrichelte Linie 42 bezeichneten Stellung mittels Kaltformung, daß die Fließlinien der Bewegung des radial nach innen gebogenen Metalls folgen, wodurch ein geringfügig verringerter Durchmesser der öffnung 26 in Höhe der Auflagefläche 16 entsteht. Dadurch wird der Nachteil des Durchschneidens der Fließlinien,wie es durch den Fräsvorgang geschieht,wirksam vermieden.follow the course of the "lip" 32. In particular, the bending over of the lip 32 brings about the effect of the broken line 42 designated position by means of cold forming so that the flow lines follow the movement of the radially inwardly bent metal, whereby a slightly reduced diameter of the opening 26 at the level of the support surface 16 is created. This becomes the downside of cutting through the flow lines, as is done by the milling process, effectively avoided.
Der erfindungsgemäß hergestellte Muttern-Rohling 44 besitzt also, wie der Fachmann sieht, eine höhere Belastungbarkeit als eine in herkömmlicher Art und Weise hergestellte Mutter. Obendrein werden,wie erwähnt,die Herstellungskosten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bedeutend reduziert, da die Lippe 32 kaltgeformt wird, anstatt daß durch einen extra Bearbeitungsschritt ein Unterschnitt durchgeführt wird.The nut blank 44 produced according to the invention thus has, as the person skilled in the art sees, a higher load-bearing capacity than a nut made in a conventional manner. On top of that, as mentioned, the production costs with the inventive Process significantly reduced because lip 32 is cold formed rather than through an extra machining step an undercut is performed.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsmutter, in der eine öffnung für einen Dichtungsring vorhanden ist. Mit dem Verfahren wird der teure Schritt des Einfräsens eines Unterschnitts in der öffnung des Muttern-Rohlings vermieden, um so eine Haltevorrichtung für den Dichtungsring zu schaffen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß eine vorbestimmte Menge an überstehendem Material um den Rand der öffnung herum stehen gelassen wird, wenn die öffnung ursprünglich kaltgeformt wird. Wird die Auflagefläche anschließend durch einen weiteren KaItformungsschritt abgeflacht, so wird dieses überstehende Material radial nach innen gedrückt, wodurch der Durchmesser der Bohrung auf Höhe der Auflagefläche der Mutter leicht verringert wird. Die Vermeidung des Einfräsens eines Unterschnittes führt zu einer Mutter mit verbesserten Verdrehungs- und Belastungseigenschaften.The present invention is not limited to the illustrated embodiment limited. It relates generally to a method of making a sealing nut in which there is an opening for a sealing ring. With the procedure the expensive step of milling an undercut in the opening of the nut blank is avoided, thus creating a holding device to create for the sealing ring. According to the invention this is achieved in that a predetermined amount of protruding Material is left standing around the edge of the opening when the opening is originally cold-formed. Will the support surface then through a further cold-forming step flattened, this protruding material is pressed radially inward, whereby the diameter of the bore is slightly reduced at the level of the support surface of the nut. Avoiding the milling of an undercut leads to a Nut with improved twisting and loading properties.
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