Наружные резьбы, способы получения. Внутренние резьбы, способы получения. Особенности изготовления такой группы деталей

Резьбы в пластмассовых изделиях получают тремя основными способами:

- непосредственно при прессовании или литье под давлением изделий;

- механической обработкой отдельных элементов изделия;

- вставкой металлических частей, имеющих резьбы, в прессованные изделия.

На деталях из пластмасс можно получать наружную и внутреннюю резьбу различного профиля (рис. 1). Можно применять резьбу метрическую дюймовую ГОСТ 11709-71, трубную цилиндрическую по ГОСТ 6357-73, коническую дюймовую по ГОСТ 6111-52 и др.

Рис. 1. Профили резьб на пластмассовых деталях:

а – треугольная; б – прямоугольная; в – трапецеидальная; г – упорная; д - круглая

При изготовлении резьбы необходимо считаться с усадкой материала и спецификой изготовления формующих знаков и колец. Прессованием или литьем под давлением могут быть получены резьбы на внутренней и наружной поверхностях диаметром 2,8-3 мм и более и с шагом не менее 0,7 мм.

Резьбовыми кольцами (или матрицами) оформляются резьбы на наружной поверхности изделия. В зависимости от конструкции изделия матрицы или кольца могут быть цельными или разборными, состоящими из двух или более секторов. Разборные кольца рекомендуются как обязательные при формовании наружной резьбы на изделиях из хрупких пластмасс, например из полистирола. Использование такой разборной оснастки полностью. Исключает повреждения поверхности резьбы при вывинчивании деталей из формы. Однако при этом требуется зачистка облоя по плоскостям разъема, ухудшающая качество поверхности.

Если в резьбовом соединении используется болт (винт) металлический, то пластмассовую гайку целесообразно выполнять с запрессованной металлической резьбовой арматурой (втулкой), поскольку при многократном свинчивании пластмассовая резьба относительно быстро разрушается.

Соотношения диаметров и длин рабочей части резьбовых знаков (т. е. глубина формования) могут быть приняты такими же, как для гладких стержней, оформляющих отверстия. Обычно в большинстве случаев не требуется глубоких резьбовых отверстий, и глубина формования назначается равной 1,5-2 диаметрам резьбового знака.

Перемычку между резьбовыми отверстиями и расстояние от отверстий до краев детали следует увеличивать примерно в 1,5 раза по сравнению с гладкими отверстиями.

Примеры оформления резьб на деталях из пластмасс приведены на рис. 2. Если резьба на поверхности изделия имеется в двух или более различных местах, она должна иметь одинаковый шаг. Заходная часть резьбы выполняется так, чтобы на длине (0,5-Н,0)р (р-шаг) не было нарезки, что облегчает свинчивание в начальный момент. На другом конце резьбы также может быть предусмотрен участок без нарезки, если это не мешает извлечению изделия из формы. Резьбовые поверхности изделий из слоистых пластмасс обычно нарезают метчиками, что позволяет получать как сквозные, так и глухие отверстия. В последнем случае необходимо предусмотреть возможность для выхода стружки. Известны и широко распространены способы нарезания резьбы самонарезающими гайками в предварительно отформованных отверстиях. Резьба в изделиях из пластмасс должна конструироваться (выбираться) на основании расчетов. В резьбовом соединении, как известно, возникает осевая сила, создающая растягивающие осевые напряжения в стенках изделия и сжимающие напряжения на поверхности резьбы.

Рис. 2. Оформление резьб на поверхности изделий из пластмасс:

а – одно- и многозаходная резьба; б – резьба одинакового шага на двух последовательно расположенных участках; в, г, д – неправильные; е, ж, з – правильные конструкции резьбовых изделий

Выбор шага резьбы

Шаг резьбы выбирают в соответствии с приложением к ГОСТ 11709-71.

Для термореактивных материалов с порошкообразным наполнителем наиболее прочной является резьба с шагом 1,5 мм. Резьбы с более крупными шагами менее прочны.

В нагруженных резьбовых соединениях, которых болт изготовлен из пластмассы, а гайка из металла с шагом резьбы более 1,5 мм, целесообразно для увеличения прочности уменьшить высоту профиля резьбы болта, уменьшив наружный диаметр резьбы. Нижнее отклонение наружного диаметра не должно выходить при этом за пределы допуска 4-го класса точности.

Резьбы с шагом менее 1,5 мм для нагруженных соединений не рекомендуются, так как вследствие переобогащения витков такой резьбы смолой они имеют меньшую прочность на срез.

Из термопластичных материалов можно получать резьбу с любым шагом.

Получение резьбы

Наиболее экономичным и производительным способом получения резьбы является прямое или литьевое прессование. Резьбы могут быть получены с точностью 2а, 3 и 4-го классов. Процесс получения наружных резьбы технологически проще процесса получения внутренних резьб, так как первые могут быть оформлены разъемными матрицами. но такая резьба будет более низкого качества и меньшей точности из-за следов стыка формующих элементов.

Особенно рекомендуется применять разъемные матрицы при изготовлении резьбовых деталей из хрупких термопластов (например, ПС).

Наименьший диаметр резьбы (мм), получаемой прессованием, в зависимости от типа пресс-материала и его технологических свойств:

- порошкообразные композиционные пластики -3;

- волокнистые материалы -4.

Не рекомендуется изготавливать прессованием резьбы, шаг которых менее 0,7 мм, так как получить требуемую шероховатость поверхности формующих элементов со столь мелким шагом очень трудно.

Преимущество резьб, получаемых механической обработкой, заключается в большей их точность по сравнением с прессованием. Такие резьбы рекомендуется применять:

- при повышенных требованиях к точности диаметральных или координатных размеров (при наличии нескольких резьбовых сопрягающих элементов);

- при низкой механической прочности формующего резьбу элемента пресс-формы (например, если резьбовые знаки имеют диаметр менее 2,5 – 3,0 мм);

- при получении наружной резьбы диаметром менее 10-12 мм и внутренней диаметром менее 4 мм;

- при получении мелких резьб с шагом 0,5 мм и менее.

Если прочность резьбы должна быть высокой или деталь необходимо часто отвинчивать, резьбу следует нарезать на армирующих элементах. Длина резьбы должна быть меньше длины арматуры.

Внутренняя резьба (при прессовании) оформляется знаками (или пуансоном), наружная – кольцами (иногда прямо в матрице).

При оформлении наружной резьбы должны быть предусмотрены пазы, выступы и другие элементы, предотвращающие поворот детали при вывинчивании кольца.

При оформлении внутренней резьбы знаки вывинчивают из детали после прессования.

Резьбу легче нарезать на деталях волокнистых и слоистых пластиков, чем на деталях из порошкообразных материалов, вследствие большой хрупкости последних.

Конструктивные особенности прессованных резьб

При конструировании изделий из пластмасс с прессованной резьбой следует учитывать, что прочность пластмасс значительно ниже прочности металлов. Поэтому резьбу пресс-изделий не следует подвергать значительным усилиям.

Для соединений определенной точности следует применять метрическую резьбу по ГОСТ 11709-71.

При расчете диаметра резьбы необходимо учитывать усадку материала и оставлять зазор между винтом и гайкой немного больше, чем для изделий из металла.

При соединении резьбой прессованного изделия с металлической деталью в случае, когда необходима определенная точность, при длине резьбы более 20-25 мм рассчитывают усадку также и для шага винта.

Для более грубых резьбовых соединений применяют обычно резьбу круглого профиля (рис. 3); такая резьба легко прессуется, обладает большой прочностью благодаря большому зазору легко завинчивается. Шаг резьбы 2,5 – 4 мм.

Для прессуемых резьб всех видов обязательно наличие фаски или кольцевой выточки на конце резьбы (рис. 4). Величина фаски зависит от шага резьбы и регламентирована ГОСТ 10549-63. Для наружных резьбы наличие фаски на их заходной части нежелательно, так как это затрудняет изготовление формующего элемента.

При оформлении резьбы в тонкостенных элементах изделий и если по конструктивным соображениям наличие фаски на конце резьбы нежелательно, следует предусматривать выточку для сбега и выхода резьбы. Размер выточки берут (0,5÷1)Р.

При оформлении сквозной резьбы для защиты знака между его торцом и оформляющей частью пресс-формы оставляют гарантированный зазор. Образующуюся пленку снимают механической обработкой. При этом предусматривают фаску или проточку, перекрывающую резьбу не менее чем на один шаг.

Рис. 3. Крышка из пресс-материала с резьбой круглого профиля	Рис. 4. Профиль прессуемых резьб

Прессованием можно получать резьбы с правой и левой нарезкой. Несущие элементы левых резьб обозначают в соответствии с ГОСТ 2904-45.

Резьбы могут быть одно- и многоходовые с различными числом витков. Желательно, чтобы число Витов резьбы было равно 4, 8, 16.

Соотношение диаметров и длин рабочей части резьбовых знаков (гдубина формования) в случаях, когда не требуется глубокие резьбовые отверстия, принимают равным 1,5 – 2,0 диаметра резьбового знака.

Размеры шага резьбы, получаемой прессованием или литьем, могут иметь значительные отклонения в основном за счет колебания величины усадки и наличия погрешности в изготовлении формующего элемента. Влияние этих факторов учитывают только в осевом направлении, ограничивая длину прессуемой резьбы.

Рис. 5. Втулка из пресс-материала

В изделиях с последовательно расположенными резьбами разных диаметров (рис. 5) рекомендуется делать одинаковый шаг резьб, что значительно упрощает конструкцию пресс-формы.

Для свинчивания с резьбового знака круглых резьбовых изделий на последних предусматривают рифленую поверхность, шплицы, приливы или пазы.

Конструктивные особенности резьб, получаемых механической обработкой

Резьбу нарезают метчиком из твердосплавного материала или самонарезающими гайками в предварительно отформованных отверстиях. Этот метод применяют для получения наружной резьбы небольшого диаметра (обычно менее 10-12 мм), если получение ее прессованием связано с большими трудностями, и внутренней – диаметром менее 4 мм.

Нарезание резьбы метчиком является единственным способом изготовления резьбовых поверхностей деталей из слоистых пластиков. Нарезание позволяет получать как сквозные, так и глухие отверстия. В последнем случае необходимо предусмотреть возможность для выхода стружки. Известны и широко распространены способы нарезания резьбы самонарезающими гайками в предварительно отформованных отверстиях.

Следует предусматривать во избежание сколов у кромок зенковку отверстий, нарезаемых метчиком.

При нарезке метчиком несквозных отверстий необходимо, чтобы их глубина была несколько больше длины нарезки. В этом случае на дне остается достаточно места для приема стружки, получающейся при нарезании резьбы.

Тема 1.5. Изделия с арматурой.

Способы соединения изделия и арматуры, требования к арматуре, способы закрепления ее в формующей полости пресс-формы.

Пластмассы, обладающие рядом ценных свойств, не лишены, однако, и недостатков. Так, например, они характеризуются низкой контактной прочностью, очень малым сопротивлением сдвигу (срезу), низкими электро- и теплопроводностью; они немагнитны, теряют прочность при повышенных температурах, имеют повышенную склонность к ползучести при длительных нагрузках и т.д.

Поэтому, если необходимо получить детали с такими эксплуатационными свойствами, которыми не обладают пластмассы, их приходится конструировать с различными элементами из других материалов, называемыми арматурой.

Необходимость применения арматуры появляется в следующих случаях:

- когда без нее нельзя повысить прочность или жесткость отдельных участков изделия;

- для повышения точности и определенности сопряжения изделия с другими, особенно металлическими;

- для повышения стойкости к износу из-за истирания или заедания пластмассы;

- для создания более плотного резьбового соединения и крепления других изделий болтами или заклепками.

В качестве арматуры применяют детали из металлов, керамики и стекла. Чаще используют металлическую арматуру из стали, латуни, бронзы, причем для увеличения износоустойчивости не обязательно армировать оба трущихся элемента. Хорошо противостоят износу сталь – капрон или сталь - пластмасса с древесным шпоном в качестве наполнителя.

Арматуру применяют также для увеличения жесткости и точности деталей. Они препятствует усадке пластмассы, уменьшая ее величину и пределы колебания.

Арматурой служат различные стержни, корпуса или охватывающие кольца детали (в этом случае, находясь снаружи детали, арматура не служит препятствием для усадки), фиксирующие или установочные стержни и т.д. Применение арматуры в этих случаях способствует возможности легкой взаимозаменяемости изделий.

Арматуру, применяемую для увеличения механической прочности, обычно располагают внутри детали. В процессе эксплуатации изделия она воспринимает основные нагрузки. Пластмасса выполняет в этом случае роль облицовки.

По расположению в изделии различают арматуру: глухую (рис. 1, а), одностороннюю (рис. 1, б), угловую (рис. 1, в), сквозную (рис. 1, г).

Вместе с тем армированным конструкциям свойственны некоторые недостатки:

- в материале детали из-за различных коэффициентов расширения пластмассы и арматуры возможно появление трещин;

- увеличивается вероятность выхода из строя детали во время эксплуатации, особенно при резкой перемене температур из-за наличия микротрещин в пластмассе вокруг арматуры;

- возрастает брак из-за повреждения арматуры, неудачной ее установки в форме;

- увеличивается стоимость форм и усложняется их изготовление.

Рис. 1. Расположение арматуры в изделиях

Способы закрепления арматуры в изделии

Соединение арматуры с пластмассой должно быть настолько прочным, чтобы извлечение арматуры сопровождалось разрушением изделия или деформацией арматуры.

Применяют следующие способы закрепления арматуры:

- опрессование в процессе изготовления изделия (рис. 2, а);

- запрессовка в изготовленную деталь (рис. 2, б);

- постановка на резьбе (рис. 2, в);

- укрепление при помощи заклепок (рис. 2, г).

Рис. 2. Способы закрепления арматуры

Арматуру для предохранения от проворачивания иногда крепят дополнительно штифтами (рис. 2, в).

Фиксирующие элементы арматуры, запрессовываемые или заформовываемые в пресс-материал, определяют геометрическое положение арматуры относительно изделия; кроме базирования, они предназначены для крепления арматуры.

Выбор способа крепления арматуры определяется требованиям прочности и технологичности конструкции. Поэтому часто используют комбинированные варианты монтажа арматуры, например, резьбоклеевые, заклепочноклеевые.

Таблица 1