Розвиток конструкцій хрестоподібних шліців гвинтів

таблиця Fiat-ВАЗ 10112Гайки шестигранні нормальні … >>

таблиця Fiat-ВАЗ 10114Гайки шестигранні низькі … >>

таблиця Fiat-ВАЗ 10125Гайки шестигранні самоконтрольні з нейлоновою вставкою … >>

таблиця Fiat-ВАЗ 10130Гайки шестигранні прорізні нормальні … >>

Питання 82: Прошу повідомити, чи є у Вас готові, апробовані креслення різьбонакатних плоских плашок на гвинти, що самонарізають?

Розвиток конструкцій хрестоподібних шліців гвинтів

Карташов А.Л., Макаров В.А., Хохлов Є.М.

Перші конструкції гвинтів мали прямі шліци на головці. Однак вони створювали багато проблем, особливо в період розвитку конвеєрного виробництва в автомобілебудуванні, не дозволяючи збільшити темпи складальних робіт. Зісковзування пера викрутки зі шліцю вело до псування корпусу машини, до травм робітників, стримувалося зростання продуктивності праці. Розвиток машинобудування та в першу чергу автомобілебудування, механізації та автоматизації складальних робіт сприяло розробці нових конструкцій елементів передачі крутного моменту на головках гвинтів та на постановочному інструменті. До них були пред'явлені певні вимоги, зокрема: легке і швидке входження кінця викрутки в шліц, достатня площа контакту поверхонь інструменту, що сполучаються, і шліца; фіксація пера викрутки в шліці головки гвинта та утримання останнього на викрутці; зниження сил виштовхування викрутки з шліцевого поглиблення при значних моментах загвинчування та затягування кріпильної деталі, здатність передачі високого моменту, що крутить; технологічність та економічність виготовлення головки гвинта зішліцем; довговічність шліців при багаторазовому складанні-розбиранні. Це призвело до появи хрестоподібних шліців. Розробниками та виробниками гвинтів із хрестоподібними шліцями стали дві американські фірми «Phillips Screw Co.» та "American Screw Co.".

У 1936 році в Портланді США H. Phillips отримав свої перші патенти на конструкції хрестоподібних шліців для головок різьбонарізних гвинтів, формоутворювальний і постановочний інструмент, технологію виготовлення. Конструкція хрестоподібного шліцю, описана в патенті США № 2046839 НКІ 85-45, розійшлася по всьому світу під торговою маркою Phillips.

Конструкція хрестоподібного шліцю та конструкція інструменту для його виготовлення постійно вдосконалювалися. Наприклад, у патентах США № 3120012 НКІ 85-45 та 2588404 НКІ 10-7 описані пуансони для формування стінок і ребер поглиблення хреста шліцю та спосіб отримання хрестоподібного шліцю висадкою.

Введення хрестоподібного шліцю забезпечило виконання лише частини вищезазначених вимог на першому етапі механізації складальних робіт. Надалі виникли нові проблеми, пов'язані безпосередньо з геометричними параметрами хрестоподібних шліців. Недоліком конструкції хрестоподібного шліцю в головці гвинта стало недостатнє зачеплення бічних похилих поверхонь стінок (5-8°) чотирьох радіально спрямованих від центру поглиблення канавок з поверхнями у відповідь пір'я хрестоподібної викрутки. Через виникнення сил, що виштовхують викрутку з шліцю, утруднялася фіксація гвинта на перо і стійке його утримання в робочому положенні, особливо в умовах конвеєрної збірки при загвинчуванні з крутним моментом. У різьбоутворювального гвинта зі шліцем Phillips глибиною від 1,9 до 2,3 мм осьове зусилля сягає 200 Н. При цьому через періодичну втратуконтакту «шліц-інструмент» при загвинчуванні відбувається руйнування і шліц, і постановочного інструменту.

На початку 60-х років 20 століття для фірми Phillips Screw Co. була розроблена нова конструкція хреста формоутворювального пуансону та викрутки для хрестоподібного шліцю, на які було отримано патент США № 3238540 НКІ 10 – 7. Дана конструкція відома у світі під товарним знаком «Po z idriv».

Конструкція шліца забезпечує вищий крутний момент затяжки гвинта, знижує осьове зусилля, що виштовхує, при загвинчуванні. У даній конструкції шліца між його радіально спрямованими хрестоподібними канавками виконані V-подібні прорізи, або промені, призначені для збільшення моменту, що крутить, і утримують головку гвинта на викрутці від випадання. Площини, що передають крутний момент при вкручуванні, виконані вертикально, або з негативним кутом, що забезпечує утримання гвинта на викрутці, але це вимагає точного виконання геометрії форми ребер і граней на хресті шліца в головці гвинта, на хресті майстер-пуансона, і пір'ї викрутки, що на практиці важко здійснити. Зазначена геометрична форма досягається відносно складним інструментом та складним технологічним прийомом при висадженні останнього. Заклинювання гвинта у постановочному інструменті дозволяє загвинчувати гвинти у вертикальній та горизонтальній площинах без спеціальних підтримок. На хрестоподібні шліци були розроблені міжнародні та національні стандарти, наприклад, DIN ISO 8764 – 12. 2000 «Викрутки для хрестоподібних шліців», ГОСТ 10753 – 86 «Шлиці хрестоподібні для гвинтів та шурупів». Вони хрестоподібний шлиц «Phillips» позначений як тип «Н», а хрестоподібний шлиц «Po z idriv» позначений як тип «Z». В Україні шліц «Phillips» широко виготовляється і застосовується на гвинтах іпостано-очному інструменті, шліц «Posidriv» за наявною інформацією не виготовляється. Немає в Україні та виробництва викруток для такого шліцю. В даний час збільшився попит на гвинти різьбонарізні, самонарізні та різьбовидавлювальні. Однак, точність виготовлення вітчизняними виробниками хрестоподібних шліців, як у головках гвинтів, так і викруток далеко не ідеальні, тому хрестоподібний шліц викликає багато нарікань. В Україні ринок гвинтів і шурупів, в основному, представлений виробами виробництва Німеччини, Тайваню та Польщі.

Відомі й інші рішення завдання утримання головки гвинта на перевикрутки, наприклад, технологічним шляхом - за рахунок спрямованого переміщення частини металу головки до центру шліцю. У патентах США № 2377114 та № 3151519 НКІ 85 - 45 описані конструкції формотворчого інструменту та технологія висадки головок гвинтів з хрестоподібним шліцем з поглибленнями різної форми, виконаними між радіальними канавками хреста. У патенті № 2377114 поглиблення прямокутної форми, в патенті № 3151519 виконані чотири напівкруглі лунки. Однак їх випробування показало, що наведені форми западин не сприяють оптимальному переміщенню металу до центру шліцю, ребра та грані шліцю залишаються до кінця незаповненими. Зазначене завдання більшою мірою вирішено в комплексі: технологія, формоутворюючий інструмент і конструкція самого хрестоподібного шліцю – патент України № 2170371 МПК F 16 23/00.

У запропонованій конструкції форма западин між канавками шліцю типу «Н» у плані є параболою, спрямованою до осьового заглиблення в центрі шліцю до перетину її променів з бічними площинами, розташованих суміжно, поруч двох взаємно перпендикулярних канавок хреста шліцю. Дане технічне рішення забезпечує чітку фіксацію та утриманняшліца головки на пір'ї викрутки. Останнє досягається рахунок спрямованого течії металу при формуванні шлица у осьовому, а й у радіальному напрямі. Відповідно забезпечується щільність контакту граней і ребер шліця головки гвинта та пір'я викрутки. Конструкцію хрестоподібного шліцю за цим патентом було впроваджено у виробництві заводу на гвинтах з потайними та напівкруглими головками, що використовуються на автомобілях, а також у будівництві для кріплення металевих профілів, гіпсокартонних плит та інших виробів.

Випробування самонарізних гвинтів-шурупів з хрестоподібними шліцами за патентом № 2170371, проведені фірмою «Авангард - Кнауф», показали, що: хрестоподібний шліц надійно заклинюється на пір'ї викрутки, і гвинт зависає не падаючи; при кріпленні плит ГВЛ та ГКЛ та профілів немає необхідності підтримувати гвинт при загвинчуванні, що значно спрощує та полегшує складальні роботи; виштовхувальне зусилля при моменті, що крутить, зводиться до мінімуму силою утримання шліца на викрутці.

Таким чином, проведені дослідження існуючого ринку кріпильних деталей з хрестоподібними шліцами, технічного рівня вироблених і застосовуваних конструкцій технічних рішень, а також відомих з патентної та технічної документації, показали, що конструкція хрестоподібного шліцю за патентом Укаїни № 2170371, усуває відхилення висока якість виробів та стабільність роботи складального інструменту. Такі шліци можуть бути рекомендовані для широкого застосування.