CN104895895A - 一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及制造方法，采用先进的加工工艺，全新的设计理念，解决螺纹连接与铆接为一体、不允许焊接及电加工的产品之间的可靠连接难题。同时具有无需扳拧空间、自动锁紧、抗轻扭矩的功能。制造方法采用了模锻坯件，无切削缩杆技术，无切削滚压技术，成本低廉，省时高效。是一种可靠性高、可控性能强的高端组合紧固件。安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便。特别适用于需要螺纹连接与铆接为一体、装配回旋空间狭小、不允许焊接产品之间装配连接。

Description

一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及其制造方法
技术领域
本发明涉及机械螺栓领域，具体为一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及其制造方法。
背景技术
随着现代科技的发展，特别是冶金技术的飞速发展。原材料的性能在大大提高，尤其是原材料合金元素含量的精细化、多元化，有害物质的有效控制，原材料强度、塑性增以及特殊性能等得到有效控制，可以获得理想的特殊性能的材料。某些特殊材料的晶粒成细长线性，晶粒不间断，其疲劳性大大提高。目前机械产品的设计中多功能性，体积小、重量轻、强度高、螺纹连接与铆接为一体、不允许焊接及电加工的产品越来越多。为此本发明提供一种多功能性结构形式能解决上述难题的一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，很好的解决了上述难题，具有推广价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种集螺纹与铆接为一体、避免焊接、无需回转扳拧的多功能平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及其制造方法。
为达到上述目的采用的技术方案是：
一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，包含螺母、螺杆和螺杆头部，螺杆上设有外螺纹。
所述螺杆与头部之间设有防扭铆轴；所述防扭铆轴靠头部的一侧设有越程槽，防扭铆轴靠螺杆的一侧设有铆轴锥面，防扭铆轴侧面设有防滑齿圆柱面。
所述铆轴锥面的锥角为30°～35°；装配时起导向作用。
所述防滑齿圆柱面传递的最大扭矩不超过外螺纹抗拉轻度的60%，防滑齿圆柱面的尺寸、防滑齿齿数、齿形，根据传递的扭矩及过盈量确定。
所述平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的材料为：碳素结构钢ML35、ML25，或合金结构钢30CrMnSiA、40CrNiMoA，或铜合金H62，或铝合金LY10、LY12；等塑性好的材料均可。
所述螺杆外螺纹的一端设有螺杆端面，外螺纹与螺杆端面过渡处设有螺纹倒角，所述螺纹倒角小于外螺纹中径尺寸0.2～0.5mm，已达到保护螺纹的目的。
所述越程槽的直径小于防滑齿底径0.3～0.6mm。
所述头部设有支撑面、头部外圆柱面、头部端面和头部倒角；所述支撑面的平面度不大于0.005mm，粗糙度Ra不低于1.6。
上述平端轻扭矩铆轴螺栓连接件应用棒材模锻成型坯件，再经机械精加工、无切屑滚压、缩杆成型。
其加工材料采用塑性好、晶粒模锻成型后不断裂、晶粒呈线状排列、晶粒流线均匀完整高度取向的材料。此类材料镦锻工艺性好，可获得任意的形状坯件。
采用上述技术方案的有益效果是：这种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件及其制造方法，应用棒材直接热锻压成型外形坯件，提高材料利用率，符合现代少切削或无切削的发展趋势。采用塑性好、晶粒流线均匀完整高度取向的材料，镦锻工艺性好。连接和铆接作用同时产生防转扭矩，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，装配时无需扳拧空间。螺栓的防扭铆轴与连接孔过盈配合，防扭转齿产生防转扭矩，实现自动锁紧、抗轻扭矩。模锻成型后，坯件采用无切屑缩杆技术。该平端轻扭矩铆轴螺栓实现了螺纹连接与铆接一体化，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，实现自动锁紧、抗轻扭矩，无切削缩杆技术的应用节约材料，省时高效，安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便。
附图说明
图1为本发明平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的结构示意图。
图2为图1的坯件结构示意图。
图3为图1细节加工示意图。
图4为本发明平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的安装效果图。
图中，1-平端轻扭矩铆轴螺栓，2-连接板Ⅰ，3-连接板Ⅱ，4-螺母，5-螺杆，6-防扭铆轴，7-头部，8-越程槽，9-螺杆端面，10-螺纹倒角，11-外螺纹，12-铆轴锥面，13-防滑齿圆柱面，14-支撑面，15-头部外圆柱面，16-头部端面，17-头部倒角，18-越程槽底面，19-越程槽侧面，20- 坯件杆部端面，21-坯件杆部外圆柱面，22-坯件锥面，23-坯件铆轴外圆柱面，24-坯件支撑面，25-坯件头部端面，26-坯件根部圆弧面，27-坯件头部外圆柱面。
具体实施方式
下面将结合具体实施例或附图进一步阐述本发明，但不作为对本发明保护范围的限制依据；在本发明权利要求范围内的任何改进方案，均应视为本发明的保护范围。
如图1、图3，一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，包含螺母4、螺杆5和螺杆头部7，螺杆5上设有外螺纹11，所述螺杆5与头部7之间设有防扭铆轴6；所述防扭铆轴6靠头部7的一侧设有越程槽8，防扭铆轴6靠螺杆5的一侧设有铆轴锥面12，防扭铆轴6侧面设有防滑齿圆柱面13。
越程槽侧面19加工越程槽时自然形成不作要求，铆轴锥面12锥角取30°～35°装配时起导向作用，防滑齿圆柱面13尺寸、防滑齿齿数、齿形，根据传递的扭矩及过盈量确定。传递最大扭矩不允许超过外螺纹11抗拉轻度的60%。
所述整个螺栓的材料采用塑性好，其晶粒在模锻成型后不断裂，晶粒呈线状排列，即晶粒流线均匀完整高度取向的材料，此类材料镦锻工艺性好，可获得任意的形状坯件。常用材料有碳素结构钢如：ML35、ML25，合金结构钢如：30CrMnSiA、40CrNiMoA，铜合金如：H62，铝合金如：LY10、LY12等。
所述螺杆5外螺纹11的一端设有螺杆端面9，外螺纹11与螺杆端面9过渡处设有螺纹倒角10，螺杆端面9，螺纹倒角10，外螺纹11，螺杆端面9光滑美观即可, 螺纹倒角10小于外螺纹11中径尺寸0.2～0.5mm，已达到保护螺纹的目的。
头部外圆柱面15，头部端面16，头部倒角17. 支撑面14平面度不大于0.005mm，粗糙度Ra不低于1.6，头部外圆柱面15，头部端面16，头部倒角17不做过多要求，光滑美观即可。
前述越程槽包括：越程槽底面18，越程槽侧面19，越程槽底面18直径尺寸小于防滑齿底径0.3～0.6mm，越程槽侧面19不作要求。
前述外螺纹11包括公制螺纹、英制螺纹、美制螺纹、惠氏螺纹MJ螺纹等任意螺纹，与螺母4螺纹匹配连接即可。
如图2，是平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的坯件结构示意图，包括坯件杆部端面20，坯件杆部外圆柱面21，坯件锥面22，坯件铆轴外圆柱面23，坯件支撑面24，坯件头部端面25，坯件根部圆弧面26，坯件头部外圆柱面27。坯件应用棒材模锻成型坯件，再经机械精加工、无切屑滚压、缩杆成型。
其加工材料采用塑性好、晶粒模锻成型后不断裂、晶粒呈线状排列、晶粒流线均匀完整高度取向的材料。
外螺纹11包括公制螺纹、英制螺纹、美制螺纹、惠氏螺纹MJ螺纹等任意螺纹，与螺母4螺纹匹配连接即可。
将平端轻扭矩铆轴螺栓1通过压力机压入连接板Ⅰ 2中，平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ 2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ 2的内孔壁内传递扭矩，平端轻扭矩铆轴螺栓1的螺杆5穿过连接板Ⅱ 3的内孔，通过螺母4的螺纹连接完成装配。
无需扳拧空间：通过平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ2的内孔壁内，起到铆接作用同时产生防转扭矩，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，因此无需扳拧空间。
螺纹连接与铆接一体化：平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ2的内孔壁内，将平端轻扭矩铆轴螺栓1与连接板Ⅰ2紧紧地铆接在一起，通过螺杆5与螺母4又可以与连接板Ⅱ3进行连接，实现了螺纹连接与铆接一体化。
自动锁紧、抗轻扭矩：平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ2的内孔壁内，产生防转扭矩，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，实现自动锁紧、抗轻扭矩，传递最大扭矩不允许超过外螺纹11抗拉轻度的60%。
无切削缩杆技术：坯件模锻成型后，坯件杆部外圆柱面21无法达到螺纹滚压所需要的精度，传统工艺一般采用车削或磨削工艺手段来保证精度，经不断研究采用新的缩杆工艺代替车削或磨削工艺，效果极佳，实现了无切削加工，缩杆工艺原理：应用模具进行冷挤压达到预期的尺寸精度，表面质量高，一致性好，强度、抗疲劳性显著提高。
与现有技术相比，本发明的制造方法在于：应用棒材直接热锻压成型外形坯件，提高材料利用率，符合现代少切削或无切削的发展趋势。这是本发明的关键之一。
所述的理论依据为: 采用塑性好，其晶粒在模锻成型后不断裂，晶粒呈线状排列，即晶粒流线均匀完整高度取向的材料，此类材料镦锻工艺性好，可获得任意的形状坯件。这是本发明的关键之二。
通过平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ2的内孔壁内，起到铆接作用同时产生防转扭矩，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，装配时无需扳拧空间，这是本发明的关键之三。
平端轻扭矩铆轴螺栓1的防扭铆轴6与连接板Ⅰ2的内孔的过盈配合产生过盈量，防扭铆轴6的防扭转齿镶嵌在连接板Ⅰ2的内孔壁内，产生防转扭矩，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，实现自动锁紧、抗轻扭矩，传递最大扭矩不允许超过外螺纹11抗拉轻度的60%。自动锁紧、抗轻扭矩，这是本发明的关键之四。
坯件模锻成型后，坯件杆部外圆柱面21无法达到螺纹滚压所需要的精度，传统工艺一般采用车削或磨削工艺手段来保证精度，经不断研究采用新的缩杆工艺代替车削或磨削工艺，效果极佳，实现了无切削加工，无切削缩杆技术的应用。这是本发明的关键之五。
因此本发明为连接件领域的又一重要成员。本发明由于采取了以上技术方案，使平端轻扭矩铆轴螺栓的结构设计实现了螺纹连接与铆接一体化，装配时无需外力配合进行螺纹旋紧，实现自动锁紧、抗轻扭矩，无切削缩杆技术的应用节约材料，省时高效，安全可靠性高，机械性能稳定，维护方便。

Claims (7)

1.一种平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，包含螺母（4）、螺杆（5）和螺杆头部（7），螺杆（5）上设有外螺纹（11），其特征在于：
所述螺杆（5）与头部（7）之间设有防扭铆轴（6）；所述防扭铆轴（6）靠头部（7）的一侧设有越程槽（8），防扭铆轴（6）靠螺杆（5）的一侧设有铆轴锥面（12），防扭铆轴（6）侧面设有防滑齿圆柱面（13）；
所述铆轴锥面（12）的锥角为30°～35°；
所述防滑齿圆柱面（13）传递的最大扭矩不超过外螺纹（11）抗拉轻度的60%。
2.根据权利要求1所述的平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，其特征是：所述平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的材料为：碳素结构钢ML35、ML25，或合金结构钢30CrMnSiA、40CrNiMoA，或铜合金H62，或铝合金LY10、LY12。
3.根据权利要求1所述的平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，其特征是：所述螺杆（5）外螺纹（11）的一端设有螺杆端面（9），外螺纹（11）与螺杆端面（9）过渡处设有螺纹倒角（10），所述螺纹倒角（10）小于外螺纹（11）中径尺寸0.2～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，其特征是：所述越程槽（8）的直径小于防滑齿底径0.3～0.6mm。
5.根据权利要求1所述的平端轻扭矩铆轴螺栓连接件，其特征是：所述头部设有支撑面（14）、头部外圆柱面（15）、头部端面（16）和头部倒角（17）；所述支撑面（14）的平面度不大于0.005mm，粗糙度Ra不低于1.6。
6.根据权利要求1-5之一所述的平端轻扭矩铆轴螺栓连接件的制造方法，其特征是：应用棒材模锻成型坯件，再经机械精加工、无切屑滚压、缩杆成型。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征是：其加工材料采用塑性好、晶粒模锻成型后不断裂、晶粒呈线状排列、晶粒流线均匀完整高度取向的材料。
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