Технологія виробництва цвяхів
Ділимося з друзями та колегами
Інформація для матеріалу про виробництво цвяхів взята з книги С. І. Дашевського "Виробництво цвяхів" випуску 1960 року. Книга стара, тому, можливо, сучасні цвяхи роблять трохи по-іншому, але базова технологія напевно залишилася без змін, оскільки зовнішній вигляд і призначення цвяха за останні 50 років не змінилися.
При масовому виробництві цвяхів прийнята наступна технологічна схема: заправка дротів в автомат - випрямлення дроту в автомат - випрямлення дроту - подача дроту на розмір цвяха - затискач дроту плашками - відкус дроту обрубними ножами - скидання цвяхів відбоєм - висадка головки цвяхів цвяхів на галтування (полірування) – галтування (полірування) – упаковка та транспортування на склад.
Дріт для цвяхів надходить до цеху зазвичай намотаної на котушки різної ємності.
Цвяховий автомат виконує шість технологічних операцій починаючи з випрямлення дроту рихтувальними роликами і закінчуючи висадкою головки цвяха пуансоном.
Технічні вимоги до дроту для виготовлення цвяхів
Цвяхи виготовляють із термічно необробленого дроту загального призначення ГОСТ 3282-46. Цвяхи, призначені для спеціальних цілей, можуть виготовлятися з металу підвищеної стійкості проти корозії, мати захисне або інше покриття залежно від вимог під час експлуатації.
Дріт отримують холодним волочінням катанки (гарячокатаного дроту) із сталі звичайної якості ГОСТ 502-41 і ГОСТ 2590-57.
Вміст вуглецю в катанці зі сталі марок МСт.0, БСт.0 і БСт.3, призначеної для холодного волочіння, не повинна перевищувати 0,12%.
Збезсемерівської сталі звичайної виплавки виготовляють цвяхи діаметром не менше 4 мм, так як у дрібніших цвяхів, внаслідок крихкості безсемерівської сталі, фарбується вістря.
Конвертерна сталь, виплавлена з продуванням киснем, придатна для виготовлення цвяхів будь-яких діаметрів.
Для виготовлення цвяхів використовують дріт діаметром 0,7; 0,8 і 0,9 з відхиленнями по діаметру 0,08 мм, діаметром 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5 та 3,0 мм з допусками 0,12 мм, діаметром 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 та 6 мм з допуском 0,16 мм та діаметром 7 та 8 мм з допуском 0,2 мм.
На поверхні дроту не повинно бути тріщин, заходів, іржі та окалини. Допускаються невеликі ризики глибиною трохи більше допуску по діаметру.
Дріт загального призначення виготовлення цвяхів має межу міцності при розтягуванні трохи більше наступних величин.
Устаткування для виробництва цвяхів
Гвоздильні преси - автомати
Верстат ударної дії для виробництва цвяхів
Характерною особливістю таких верстатів для виробництва цвяхів є те, що головка цвяха формується на них шляхом висадки пуансоном, що рухається від головного колінчастого валу.
Гвоздильне обладнання ударної дії
До верстатів для виробництва цвяхів ударної дії належать такі цвяхові автомати, які утворюють головку цвяха за рахунок миттєвого удару пуансону.
Такі автомати мають дерев'яні або металеві пружини ресорного типу. Пружини забезпечують велику стрілу прогину, необхідну ходу пуансона.
Схема автомата ударної дії
На малюнку цифрами позначено:1 - ролик для випрямлення дроту, 2 - вузол подачі, 3 - вузолрегулювання довжини цвяха, 4 – вузол затиску дроту, 5 – 6 – вузол скуса, 7 – відбійник, 8 – молоток, 9 – дерев'яні пружини, 10 – вузол приводу, 11 – головний вал з кулаками, 12 – станина.
Верстат для виробництва цвяхів ротаційного типу
Істотним недоліком процесу висаджування металу на гвоздильних пресах-автоматах ударної дії є низька продуктивність. Тільки 10 – 20 % повного обороту валу використовується безпосередньо працювати з утворенню головки і вістря цвяха, інші 80 – 90 % обороту валу витрачається на холостий хід інструменту і зворотний рух молотка з пуансоном.
Процес формування цвяха у пресах-автоматах з кривошипним механізмом заснований на миттєвих кувальних ударах, тому такі машини дають сильний стукіт і шум.
Преси-автомати ударної дії схильні до частої розладки, а час роботи різального та ударного інструменту надзвичайно мало.
Всі ці недоліки можна усунути в верстатах для виробництва цвяхів ротаційного типу, в яких висадка металу відбувається не за рахунок удару, а за допомогою тиску.
Заміна прямолінійного зворотно-поступального руху інструменту на радіальне, докорінно змінює характеристику роботи ковальсько-пресових автоматів та усуває недоліки, притаманні пресам автоматам ударної дії.
У такому автоматі заготівля цвяха захоплюється матрицею затискного барабана, потім під час обертання барабана піддається висадки пуансоном, що гойдається, що знаходиться на висадковому диску.
Головка цвяха висаджується наступним чином: заготівля цвяха, затиснута в матриці затискного барабана, що обертається, йде назустріч висадному диску; пуансон, що коливається, укріплений на периферії висадкового диска, де знаходиться вісь гойданняпуансону.
На малюнку:затискний барабан і висадний диск.
На холостому ходу, до зустрічі з заготовкою, що знаходиться на диску, що обертається, пуансон відхилений від радіального напрямку висадкового диска і тому зустріч пуансона з заготовкою відбувається під кутом 180 градусів, в момент, коли осі заготовки і пуансона утворюють одну горизонтальну вісь.
У момент зустрічі пуансону та заготівлі утворюється рівнобедрений «трикутник висадки».
Підставою цього трикутника є відстань S між центрами затискного та висадного дисків, вершиною – центр осі гойдання пуансонів, а сторонами відстані від осі гойдання пуансона до центру затискного барабана, з одного боку, і до центру висадного диска, з іншого боку.
Ці сторони трикутника нахилені до лінії центрів автомата S під однаковими кутами висадки.
Після зустрічі пуансона з заготівлею, при обертанні затискного і висаджувального дисків, що відбувається, відбувається висадка головки цвяха.
При цьому пуансон безперервно рухається вздовж осі заготівлі і водночас повертається навколо осі гойдання.
Отже, в процесі висадки заготівлі пуансон змінює своє положення в просторі та свій нахил до лінії центрів автомата одночасно з заготівлею так, що пуансон і заготівля залишаються співвісними протягом всього процесу висадки, який закінчується в момент збігу осей пуансона і заготівлі з центром S.
Влаштування та робота ротаційного верстата для виробництва цвяхів
Напівфабрикат – дріт, безперервно надходить у ротаційний апарат через правильні ролики 1 зі швидкістю, що відповідає роботі фрикційних роликів, що подають 2.
З фрикційних роликів 2 дріт проходить в різцеві головки 3, в якихножами, що обертаються, розрізається на окремі загострені заготовки.
Під зусиллям ножів заготовки надходять у проводку 4, на виході з якої захоплюються затискним барабаном.
Проводка 4 є допоміжним транспортним елементом, може бути скасована, якщо затискний барабан сам захоплюватиме заготовку безпосередньо з різцевих головок 3.
Схема ротаційного гвоздильного автомата
Передня частина затискного барабана 5 являє собою кільце, на якому розташовані нерухомі матриці 11 б.
Задня частина затискного барабана становить 5 систему повзунків 6, які можуть рухатися в пазах, вздовж осі цього барабана.
Повзунки 6 забезпечені кінцевими роликами, що обкатують профільне кільце 7, укріплене на корпусі автомата.
Рухливі матриці 11а, укріплені на повзунках 6, зближуються та розходяться з нерухомими матрицями 11б. Цим забезпечується захоплення та затискач заготовки та викидання готового цвяха матрицями. Вісь вільчастого захоплення 8 проходить у повзуні 6 і строго узгоджено з осями рухомих і нерухомих матриць, тому знята з проводки 4 вільчастим захопленням 8 заготовка вже без додаткової подачі безпосередньо затискається матрицями.
З метою кращого центрування заготівлі та усунення можливих поворотів під час захоплення на вилці 8 змонтований курок 9, керований шепталом 10. Шептало знаходиться на шарнірі у верхній кришці повзунка 6.
Швидкодіючий курок 9 закриває вилку захоплення 8 після того, як заготовка знята з проводки.
Момент замикання заготовки курком 9 регулюється шепталом 10.
Коли повзунок 6 відходить у бік профільного кільця 7, матриці 11а і 11б розкриваються, а захоплення 8 відходить назад разом з курком 9. При цьому курок упираючись кінцемв площину шептала 10, відкривається, долаючи силу пружини, що тримає його, і звільняє готовий цвях. Після того як захоплення зняло нову заготовку з проводки і понесло її до пуансонів для висадки головки, шептало 10 проходить повз нерухомий кронштейн і повертається на шарнірі.
При подальшому русі повзунка 6 вперед просувається також курок 9, який, зачіпляючись за площину шептала 10, знову зводиться для затискання чергової заготовки.
Отримана в різцевих головках 3 заготівля цвяха, звернена гострим кінцем вперед, надходить у проводку 4, з проводки заготовка знімається захопленням 8, після цього шептало 10 повертається і відпускає курок 9 який і замикає заготовку в захопленні 8.
У процесі подальшого руху заготівля, що лежить у захопленні, поступово затискається матрицями 11а і 11б. Остаточний затискач заготовки відбувається перед зустріччю його з пуансоном, коли профільне кільце 7 притискає повзунок 6 з його матрицею 11а нерухомої матриці 11б.
Нахилений у бік затиснутої заготовки пуансон 12 спочатку зачіпляється своєю бічною кромкою за упор 15, і ковзаючи по цьому упору, приходить у лобовий зіткнення з кінцем заготовки і висаджує головку цвяха. При цьому пуансон одночасно повертається навколо осі гойдання 13 розтягуючи пружину 14.
Висадка закінчується тоді, коли осі заготівлі та пуансона 12 знаходяться на одній лінії з центрами обертання затискного барабана та висадного диска. Пуансон 12 після цього рахунок радіального руху віддаляється від виготовленого цвяха, зісковзує з упору 15 і під дією пружини 14 повертається у вихідне положення.
Пройшовши лінію центрів автомата, повзунок 6 починає відходити назад, у бік профільного кільця 7, що керує його рухом.
Рухлива матриця 11а відходить від нерухомої матриці 11б, звільняючи заготовку. Одночасно з цим відходить назад і курок 9, який упираючись кінцем в площину відпущеного шептала 10, відкривається і дає можливість вільчастому захопленню 8 викинути готовий цвях, який падає в приймальний лоток 16.
Звільнившись від цвяха, вільчасте захоплення 8 при відкритому курці 9, підходить до проводки 4 і приймає наступну заготовку. Потім весь цикл руху автомата повторюється.
На кожному диску автомата 6 інструментів. Тому за один оберт автомат виконує технологічні операції виготовлення 6 цвяхів.
Кінематична схема автомата дуже проста. Вали всіх дисків розташовані паралельно і мають жорсткий зв'язок із шестеренною клітиною. При цьому шестерні розташовані у масляній ванні, у задній частині корпусу автомата.
Передатне число системи шестерень дорівнює одиниці, тому всі інструменти працюють при однаковій кількості обертів.
Відходи під час виробництва цвяхів
У процесі виготовлення цвяхів утворюються відходи металу.
На кінці дроту, згорнутого в бунт або намотаного на котушку, є насічки від захоплення кліщами волочильного барабана. При заправці дроту в гвоздильний автомат цей пошкоджений кінець повинен бути обрубаний для того, щоб дріт пройшов через проводку та затискні плашки. Вага відрізаного відрізка дроту залежить від діаметра, довжини пошкодженої частини та типу гвоздильного обладнання.
Після розмотування котушки або мотка також залишаються відрізки дроту, які не можуть бути використані в гвоздильному автоматі та йдуть у відходи, кількість яких визначається числом мотків або котушок, що потрібні для виготовлення однієї тонни цвяхів, та довжиною відрізків, що залежить від типу верстата для виробництвацвяхів.
У процесі налагодження цвяхового автомата утворюється брак цвяхів, що є налагоджувальним відходом - 12 штук цвяхів на налаштування.
При галтуванні (поліруванні) з вістря цвяхів обламується обсічка, а від головок задирки, які теж утворюють відходи.
На зображенні:геометрична форма вістря цвяха
За ГОСТ 283 - 48 загострена частина цвяха може мати круглий або квадратний переріз. Зазвичай вістря цвяха має форму чотиригранної піраміди з підковоподібними зрізами над основою.
У технологічному процесі виготовлення цвяхів проводиться операція відкушування кінця цвяха обрубними ножами (кусачками) для утворення загостреної частини. У цьому утворюються відходи металу («окуски»). Втрату металу можна підрахувати виходячи з даних таблиці, конкретні цифри дуже залежать від виду верстата для цвяхів та його налаштувань. Тому дані мають орієнтовний характер.
Зразкова вага відходів при виробництві цвяхів