RU2134364C1

RU2134364C1 - Rivet for blind riveting

Info

Publication number: RU2134364C1
Application number: RU94036374/28A
Authority: RU
Inventors: Б.Э. Смирнов; И.А. Воробьев; В.А. Володин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нормаль"
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1999-08-10
Also published as: RU94036374A

Abstract

FIELD: aircraft manufacture; riveting. SUBSTANCE: blind rivet has body 1 with concave starting chamfer on outer surface having taper section at angle of 6 to 10 deg on one side and manufactured head on other side and with axial hole where core 6 is fitted at negative allowance; core has head at one and technological knurled end-piece 8 at other end. Working portion of core (6) is provided with circular recess and deformable bush (13); bush (13) is mounted between head of core and end of body with starting chamfer. Locking ring (14) of shaped profile is located between body and core; removable thrust plate (15) is located on side of outer surface of manufactured head of rivet. EFFECT: improved quality; reduced overall dimensions and facilitated manufacture. 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиастроению, в частности к заклепкам для односторонней клепки. The invention relates to aircraft manufacturing, in particular to rivets for one-sided riveting.

Основное назначение - образование заклепочного соединения деталей из материалов с низкой прочностью на смятие, например, из композиционных материалов. Изобретение может быть использовано также в общем машиностроении для соединения аналогичных деталей машин. The main purpose is the formation of riveted joints of parts from materials with low crushing strength, for example, from composite materials. The invention can also be used in general engineering for connecting similar machine parts.

Известны заклепки для односторонней клепки для соединения деталей преимущественно из композиционных материалов. Эти заклепки содержат корпус с внутренней резьбой, винт и деформируемый элемент, а постановка их в пакет соединяемых деталей производится методом вращения. Known rivets for one-sided riveting for joining parts mainly from composite materials. These rivets contain a body with an internal thread, a screw and a deformable element, and their placement in the package of connected parts is carried out by rotation.

Недостатком этих заклепок является трудность нарезания внутренней резьбы корпусов, которые по условиям допустимости контакта с композиционным материалом, содержащим углеродные волокна (углепластиком), выполняется из труднообрабатываемых титановых сплавов. The disadvantage of these rivets is the difficulty of cutting the internal thread of the housings, which, according to the conditions of permissibility of contact with a composite material containing carbon fibers (carbon fiber), is made of hard-working titanium alloys.

Известны заклепки для односторонней постановки в безрезьбовом конструктивном исполнении, содержащие цилиндрический корпус с закладной головкой, заходной вогнутой фаской и цилиндрическим осевым отверстием, в котором размещен с натягом сердечник с технологическим хвостовиком и обрывной шейкой [1]. Known rivets for one-sided setting in a threadless design, containing a cylindrical body with a built-in head, a concave chamfer, and a cylindrical axial hole, in which the core with a technological shank and a break neck is tightened [1].

Недостатком подобных заклепок является то, что стопорение сердечника в корпусе за счет одного только натяга обеспечивает работоспособность заклепок только при статических нагрузках. В условиях длительного воздействия вибрационных нагрузок сердечник начинает перемещаться относительно корпуса, что приводит к отсутствию стяжки пакета соединяемых деталей или даже к "выползанию" сердечника из корпуса. The disadvantage of such rivets is that the locking of the core in the housing due to the interference alone ensures that the rivets are only functional under static loads. Under conditions of prolonged exposure to vibrational loads, the core begins to move relative to the body, which leads to the absence of a coupler of the package of connected parts or even to the "creep" of the core from the body.

Известна заклепка для односторонней клепки, содержащая цилиндрический корпус с цилиндрическим осевым отверстием с заходной фаской на наружной поверхности с одной стороны и закладной головкой с другой стороны, установленный в отверстие с натягом сердечник с головкой и рабочей частью с одного конца и технологическим хвостовиком и обрывной шейкой с другого конца, а также с кольцевой выточкой на рабочей части сердечника со стороны обрывной шейки. Между головкой сердечника и заходной фаской корпуса установлена деформируемая втулка. На технологическом хвостовике сердечника размещено разрезное стопорное кольцо [2]. Постановка заклепки и пакет происходит за два цикла. Заклепка вводится в отверстие пакета соединяемых деталей до упора в поверхность одной из них закладной головки корпуса. Специальный постановочный инструмент прижимает закладную головку к поверхности и втягивает с натягом сердечник за хвостовик в отверстие корпуса. Втулка деформируется с образованием замыкающей головки в виде гофра с плоской опорной поверхностью. Known rivet for one-sided riveting, containing a cylindrical body with a cylindrical axial hole with a chamfer on the outer surface on one side and a socket head on the other side, a core with a head and a working part at one end and a technological shank and a break neck with the other end, as well as with an annular recess on the working part of the core from the side of the break neck. A deformable sleeve is installed between the core head and the chamfer body. A split retaining ring [2] is placed on the technological shank of the core. The setting of the rivet and the package takes place in two cycles. The rivet is inserted into the hole in the package of connected parts until it stops in the surface of one of them of the embedded head of the housing. A special staging tool presses the embedded head to the surface and tightens the core by the shank into the hole in the housing. The sleeve is deformed with the formation of a locking head in the form of a corrugation with a flat supporting surface.

Во втором цикле сборки производится запрессовка стопорного кольца в пространстве между корпусом и кольцевой выточкой сердечника, после чего происходит обрыв технологического хвостовика по обрывной шейке и постановка заклепки заканчивается образованием заклепочного соединения. In the second assembly cycle, the retaining ring is pressed into the space between the body and the annular recess of the core, after which the technological shank breaks along the break neck and the rivet production ends with the formation of a rivet joint.

Недостатком заклепки является двухцикловая сборка, из-за чего длина сердечника увеличивается, что препятствует изготовлению его холодной высадкой. Также при этом усложняется конструкция постановочного инструмента и особенно его наладка. The disadvantage of rivets is a two-cycle assembly, due to which the length of the core increases, which prevents its cold heading. This also complicates the design of the production tool and especially its adjustment.

Кроме того, заходная вогнутая фаска на корпусе выполняется, как правило, скругленной по окружности, что препятствует образованию высококачественной замыкающей головки заклепочного соединения, особенно у заклепок малых диаметров 3,0; 3,5, 4,0 мм, ходя именно крепеж малых диаметров рекомендован для соединения деталей из композиционных материалов. Зависимость качества образования замыкающей головки от формы вогнутой заходной части связана с тем, что форма должна обеспечить достаточный "вылет" деформируемой втулки за пределы линии пересечения цилиндрической и вогнутой части корпуса, чтобы произошел отгиб тонкостенной ступени втулки и при дальнейшем ее деформировании эта отогнутая часть не касалась цилиндрической части корпуса. С другой стороны длина заходной части также имеет определенные пределы. Кроме этого, вогнутая часть должна вписаться в узкий промежуток между наружной и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса. Толщина стенки корпуса, например для заклепки диаметром 4 мм, составляет всего 0,5 мм (наружный диаметр - 4 мм, внутренний диаметр - 3 мм), а для меньших типоразмеров менее 0,5 мм. Вписать часть окружности заходной части в такой узкий промежуток с обеспечением угла "вылета" втулки и высоты заходной части невозможно. In addition, the input concave chamfer on the body is usually rounded around the circumference, which prevents the formation of a high-quality locking head of the rivet joint, especially for rivets of small diameters 3.0; 3.5, 4.0 mm, walking precisely fasteners of small diameters is recommended for joining parts from composite materials. The dependence of the quality of the formation of the closing head on the shape of the concave inlet part is due to the fact that the form should provide a sufficient “departure” of the deformable sleeve beyond the line of intersection of the cylindrical and concave parts of the body so that the thin-walled step of the sleeve bends and does not touch this bent part cylindrical part of the body. On the other hand, the length of the lead-in also has certain limits. In addition, the concave part must fit into a narrow gap between the outer and inner cylindrical surface of the housing. The wall thickness of the body, for example for rivets with a diameter of 4 mm, is only 0.5 mm (outer diameter 4 mm, inner diameter 3 mm), and for smaller sizes less than 0.5 mm. It is impossible to enter part of the circumference of the entry into such a narrow gap with the provision of the angle of "departure" of the sleeve and the height of the entry.

Предлагаемая конструкция заклепки для односторонней клепки решает задачу уменьшения габаритов и веса заклепок, повышения качества и упрощения технологии образования заклепочного соединения. The proposed design of the rivet for one-sided riveting solves the problem of reducing the size and weight of the rivets, improving the quality and simplifying the technology of formation of the rivet joint.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой, является заклепка для односторонней клепки, содержащая корпус в виде цилиндрической втулки с закладной головкой, стержень с технологическим хвостовиком с накаткой для захвата постановочным инструментом, обрывной шейкой с одного конца, головкой и рабочей частью с другого конца, деформируемую втулку, установленную на рабочей части сердечника между его головкой и концом корпуса, стопорное кольцо фасонного профиля между корпусом и сердечником, а со стороны наружной поверхности закладной головки расположенную упорную шайбу [3]. The closest in technical essence to the proposed one is a rivet for one-sided riveting, containing a body in the form of a cylindrical sleeve with a embedded head, a rod with a technological shank with knurling for gripping with a setting tool, a break neck from one end, a head and a working part from the other end, deformable a sleeve mounted on the working part of the core between its head and the end of the housing, a retaining ring of the shaped profile between the housing and the core, and from the side of the outer surface henna head located thrust washer [3].

Заклепка вводится в отверстие соединяемых деталей и с помощью специального инструмента стержень втягивается в корпус, который удерживается от перемещения упорной шайбой. Втулка расклепывает выступающую из пакета часть корпуса, после чего выступающая из сердечника часть втулки срезается, а оставшаяся часть перемещается вместе с сердечником и стопорным кольцом. При достижении стопорным кольцом упорной шайбы, кольцо пластически деформируется и его материал заполняет канавку в отверстии корпуса, обеспечивая запирание соединения. The rivet is inserted into the hole of the parts to be joined and with the help of a special tool the rod is retracted into the housing, which is kept from moving by a thrust washer. The sleeve uncovers a part of the housing protruding from the package, after which the part of the sleeve protruding from the core is cut off, and the remaining part moves together with the core and circlip. When the retaining ring reaches the thrust washer, the ring is plastically deformed and its material fills the groove in the opening of the housing, providing locking of the connection.

После этого технологический хвостовик отделяется по обрывной канавке. Сборка соединения производится за один цикл. After that, the technological shank is separated along the breakaway groove. The assembly of the connection is made in one cycle.

Такая конструкция заклепки устраняет недостатки предыдущей, однако ее невозможно использовать для соединения деталей из композиционных материалов, так как опорная поверхность замыкающей головки очень мала и образуются в зоне кромки отверстия. This design of the rivet eliminates the drawbacks of the previous one, but it cannot be used to connect parts made of composite materials, since the supporting surface of the locking head is very small and are formed in the area of the hole edge.

Предлагаемая конструкция заклепки для односторонней клепки решает задачу улучшения качества образования замыкающей головки. The proposed design of the rivet for one-sided riveting solves the problem of improving the quality of formation of the locking head.

Для решения поставленной задачи в известной заклепке, содержащей цилиндрический корпус с заходной фаской на наружной поверхности с одной стороны и закладной головкой с другой стороны и с осевым отверстием, в котором установлен с натягом сердечник с головкой и с рабочей частью с одного конца и с технологическим хвостовиком с накаткой и с обрывной шейкой другого конца, на рабочей части которого выполнена кольцевая выточка и установлены деформируемая втулка, расположенная между головкой сердечника и концом корпуса с заходной фаской, и стопорное кольцо фасонного профиля, размещенное между корпусом и сердечником, а со стороны наружной поверхности закладной головки расположена удаляемая упорная шайба, заходная фаска выполнена вогнутой и имеет конический участок с углом конуса равным 6 - 10^o.To solve the problem in a known rivet containing a cylindrical body with a chamfer on the outer surface on one side and a mortgage head on the other side and with an axial hole in which a core with a head and with a working part from one end and with a technological shank is fitted with an interference fit with knurling and with a break neck of the other end, on the working part of which an annular undercut is made and a deformable sleeve is installed, located between the core head and the end of the housing with a chamfer, and a hundred ornoe ring section member disposed between the casing and the core, and from the outer surface of the head is removable mortgage thrust washer, lead-in chamfer is concave and has a conical section with a cone angle of 6 - 10 ^o.

Выполнение заклепки с вогнутой заходной частью корпуса, переходящей в конический участок, обеспечивает улучшение качества образования замыкающей головки, что повышает надежность заклепочного соединения. The implementation of the rivet with a concave inlet of the housing, turning into a conical section, improves the quality of formation of the locking head, which increases the reliability of the rivet connection.

При угле конуса меньшем 6^o коническая часть становится практически перпендикулярной торцу корпуса, из-за чего невозможно обеспечить плавность перехода из конической части в вогнутую, и в результате кромка второй ступени деформируемой втулки будет врезаться в вогнутую часть корпуса.When the cone angle is less than 6 ^{o, the} conical part becomes almost perpendicular to the end face of the body, which makes it impossible to ensure a smooth transition from the conical part to the concave, and as a result, the edge of the second stage of the deformable sleeve will cut into the concave part of the body.

При угле конуса большем 10^o коническая часть становится слишком пологой, а вогнутая часть очень короткой, недостаточной для "вылета" деформируемой втулки с заходной части корпуса.When the angle of the cone is greater than 10 ^{o, the} conical part becomes too flat, and the concave part is very short, insufficient for the "departure" of the deformable sleeve from the input part of the housing.

На фиг. 1 изображена заклепка для односторонней клепки, общий вид, на фиг. 2 изображена заходная фаска, на фиг. 3 изображена заклепка после сборки. In FIG. 1 shows a rivet for one-sided riveting, a general view, in FIG. 2 shows a chamfer, in FIG. 3 shows the rivet after assembly.

Заклепка для односторонней клепки для соединения деталей 1 содержит цилиндрический корпус 2 с цилиндрическим осевым отверстием 3 и заходной вогнутой фаской 4 на наружной поверхности с одной стороны и закладной головкой 5 с другой. В отверстии 3 размещен сердечник 6, имеющий головку 7 на одном конце и технологический хвостовик 8 с обрывной шейкой 9 и накаткой 10 на другом. К головке 7 сердечника 6 примыкает цилиндрическая рабочая часть 11, на которой выполнена кольцевая канавка 12. На рабочей части 11 сердечника 6 между головкой 7 и заходной фаской 4 корпуса 2 расположена деформируемая втулка 13. Между корпусом 2 и сердечником 6 размещено стопорное кольцо 14 в контакте с поверхностью кольцевой канавки 12. Со стороны наружной поверхности закладной головки 5 установлена упорная шайба 15, а на внутренней поверхности выполнена кольцевая канавка 16. Заходная фаска 4 имеет конический участок 17, плавно переходящий в вогнутую часть 18. The rivet for one-sided riveting for connecting parts 1 comprises a cylindrical body 2 with a cylindrical axial hole 3 and a concave inlet facet 4 on the outer surface on one side and a mortgage head 5 on the other. In the hole 3 is placed a core 6 having a head 7 at one end and a process shank 8 with a break neck 9 and knurling 10 at the other. A cylindrical working part 11 is adjacent to the head 7 of the core 6, on which an annular groove is made 12. On the working part 11 of the core 6, a deformable sleeve 13 is located between the head 7 and the entry chamfer 4 of the housing 2. A locking ring 14 is placed between the housing 2 and the core 6 in contact with the surface of the annular groove 12. On the outer surface of the insertion head 5, a thrust washer 15 is installed, and an annular groove is made on the inner surface 16. The entrance chamfer 4 has a conical section 17 that smoothly turns into a concave h st 18.

Заклепка работает следующим образом. The rivet works as follows.

Сначала производится сборка заклепки: сердечник 6 с размещенной на нем деформируемой втулкой 13 и стопорным кольцом 14 вставляется в отверстие 3 корпуса 2 до упора деформируемой втулки 13 в заходную фаску 4 корпуса, затем на сердечник 6 со стороны хвостовика 8 надевается упорная шайба 15. First, the rivet is assembled: the core 6 with the deformable sleeve 13 and the snap ring 14 placed on it is inserted into the hole 3 of the housing 2 until the stop of the deformable sleeve 13 in the entry chamfer 4 of the housing, then a thrust washer 15 is put on the core 6 from the side of the shank 8.

Собранная заклепка вставляется в отверстие пакета 1 до упора закладной головки 5 корпуса 2 в поверхность соединяемой детали. С помощью специального постановочного инструмента упорная шайба 15 и закладная головка 5 корпуса 2 прижимаются к пакету 1 и одновременно постановочный инструмент втягивает сердечник 6 заклепки за технологический хвостовик 8 внутрь корпуса 2, деформируя втулку 13. При дальнейшем втягивании сердечника тонкостенная ступень деформируемой втулки 13 отгибается внутрь и упирается в поверхность пакета 1, образуя замыкающую головку 19 достаточно большой площади, то позволяет исключить возможность разрушения композиционного материала. Одновременно стопорное кольцо 14, перемещаясь вместе с сердечником 6 внутри корпуса 2, упирается в упорную шайбу 15 деформируется, затекая в кольцевую канавку 16 головки 5 корпуса 2 и препятствуя вместе с образованием замыкающей головкой 19 дальнейшему перемещению сердечника. The assembled rivet is inserted into the opening of the package 1 until the stop of the embedded head 5 of the housing 2 in the surface of the connected part. Using a special setting tool, the thrust washer 15 and the insert head 5 of the housing 2 are pressed against the package 1 and at the same time the setting tool draws the rivet core 6 by the technological shank 8 into the housing 2, deforming the sleeve 13. When the core is further retracted, the thin-walled step of the deformable sleeve 13 bends inward and rests on the surface of the package 1, forming a locking head 19 of a sufficiently large area, it eliminates the possibility of destruction of the composite material. At the same time, the snap ring 14, moving together with the core 6 inside the housing 2, abuts against the thrust washer 15 is deformed, flowing into the annular groove 16 of the head 5 of the housing 2 and preventing further movement of the core together with the formation of the locking head 19.

Вследствие этого нагрузка на сердечник резко возрастает и его технологический хвостовик 8 отрывается по обрывной шейке 9. Вместе с технологическим хвостовиком удаляется и упорная шайба 15, после чего постановка заклепки заканчивается образованием заклепочного соединения. As a result, the load on the core increases sharply and its technological shank 8 comes off along the break neck 9. Together with the technological shank, the thrust washer 15 is also removed, after which the rivet production ends with the formation of a rivet joint.

Использование предлагаемой конструкции улучшает качество образования замыкающей головки за счет усовершенствованной формы вогнутой заходной части корпуса, что в итоге повышает надежность заклепочного соединения. Using the proposed design improves the quality of the formation of the locking head due to the improved shape of the concave inlet of the housing, which ultimately increases the reliability of the rivet connection.

Наиболее успешно предлагаемая заклепка используется в авиастроении для клепки композиционных материалов. The most successfully proposed rivet is used in aircraft manufacturing for riveting composite materials.

Источники информации:
1. Патент США N 4312613, кл. F 16 B 13/06, 1982.Sources of information:
1. US patent N 4312613, CL. F 16 B 13/06, 1982.

2. Авторское свидетельство N 1760195 A1, кл. F 16 B, 19/08, 1991 г. 2. Copyright certificate N 1760195 A1, cl. F 16 B, 08/19, 1991

3. Патент США N 5.052.870, кл. F 16 B 13/04, 1990 г. 3. US patent N 5.052.870, class. F 16 B 13/04, 1990

Claims

A rivet for one-sided riveting, comprising a cylindrical body with a chamfer on the outer surface on one side and a mortgage head on the other side and with an axial hole in which a core with a head and with a working part from one end and with a knurled technological shank is installed and with a break neck from the other end, on the working part of which an annular groove is made and a deformable sleeve is installed, located between the core head and the end of the housing with a chamfer, and a snap ring nnogo profile disposed between the casing and the core, wherein the outer surface side with mortgage head is removable thrust washer, characterized in that the lead-in chamfer is concave and has a conical portion with a cone angle of 6 - 10 ^o.