專利名稱：用于模鍛套環(huán)的具有拉槽的拉桿緊固件的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及緊固件，特別是涉及一種拉桿緊固件，該拉桿緊固件能夠讓模鍛套環(huán)被模鍛在其上，或者能夠使諸如螺母或螺紋套環(huán)之類的內(nèi)螺紋裝置被旋擰在其上。
背景技術(shù)：
用于航空航天工業(yè)的緊固件包括那些通過模鍛操作進行安裝的緊固件，以及那些使諸如螺母或螺紋套環(huán)之類的內(nèi)螺紋裝置旋擰在其之上的緊固件。模鍛是一種利用錘式或壓頭式工具對某一部分的外表面施加壓縮力，以減少該部分的橫截面積的工藝。用于緊固件的模鍛操作包括，將模鍛套環(huán)滑到具有一系列鎖槽的緊固件部分上。該模鍛套環(huán)包括一個內(nèi)表面，該內(nèi)表面是典型光滑的，并且其大小足以用間隙配合套到緊固件的鎖槽上。模鍛套環(huán)也具有足夠的厚度，以至于當(dāng)實施模鍛操作的時候，模鍛套環(huán)的材料能夠被擠壓到緊固件的鎖槽中，從而將模鍛套環(huán)鎖定到緊固件上。由于模鍛套環(huán)材料必須被擠壓到鎖槽里，因而模鍛套環(huán)材料通常要比組成鎖槽的材料軟。
通過模鍛操作安裝的緊固件通常包括具有拉桿部分的緊固件和不具有拉桿部分的緊固件。具有拉桿部分的緊固件包括一個在緊固件近端具有一個增大的凸出頭部的銷。該頭部包括一個與工件表面相接觸的遠端面。位于該頭部遠側(cè)的是一個光滑軸部分，其適于被一系列工件內(nèi)的基本上被對準(zhǔn)的孔接收。光滑軸部分可以提供與工件內(nèi)的這些對準(zhǔn)孔的間隙配合或干涉配合。位于光滑軸部分遠側(cè)的是一個鎖軸部分，其具有多個沿圓周方向延伸的環(huán)形鎖槽?？商鎿Q地，某些銷所包括的鎖槽并不是環(huán)形的，而是螺旋形的?？蓪︽i槽進行設(shè)置，以通過一個模鍛操作使其與模鍛套環(huán)嚙合。位于鎖槽部分遠側(cè)的是一個拉桿部分，其可通過一個危險槽(breaknect groove)與鎖槽部分分離。
為了安裝該銷，可將拉桿部分插入一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到它從這些工件的相對一側(cè)的孔中伸出。對于在光滑軸部分有干涉配合的銷，用一個工具在拉桿部分拖拉，將光滑軸部分拉入孔中，直到頭部的遠端面接觸到工件表面。由于具有干涉配合，因此該銷可以被施加在光滑軸部分的來自至少一個對準(zhǔn)孔的壓縮力夾持在工件內(nèi)。此時，所述工具可以繼續(xù)在拉桿部分上拖拉，直到獲得足夠大的拉力使拉桿部分在危險槽處與銷的其余部分?jǐn)嚅_。然后可將模鍛套環(huán)滑到鎖軸部分上并將其模鍛入合適的位置。
為了安裝具有光滑軸部分的銷，其中該光滑軸部分提供間隙配合，應(yīng)將拉桿部分插入對準(zhǔn)孔中，并將其向前推進以穿過該孔，直到所述頭部的遠端面與工件表面相接觸。在模鍛操作期間，所述工具可以在拉桿部分施加較輕的拉力載荷以將銷保持原位?；蛘撸瑸榱嗽谀ｅ懖僮骱髮N保持在拉緊狀態(tài)，所述工具可以在模鍛操作期間對拉桿部分施加較高的拉力載荷，從而使緊固件保持在預(yù)緊狀態(tài)。當(dāng)模鍛套環(huán)被模鍛到鎖槽上之后，可以進一步將拉桿部分拉緊，直到它在危險槽部分處與該銷的剩余部分?jǐn)嚅_。
通過模鍛操作安裝的但不包括拉桿部分的緊固件包括這樣的一種銷，其具有一個增大的凸出頭部、一個光滑軸部分和一個鎖軸部分。和包括拉桿部分的所述緊固件中的一樣，該光滑軸部分適于被一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔接收，并可提供間隙配合或干涉配合。也和具有拉桿部分的緊固件類似，該鎖軸部分既可包括多個沿圓周方向延伸的環(huán)形鎖槽也可包括螺旋形鎖槽。
一種包括光滑軸部分但是沒有拉桿部分的緊固件，其中該光滑軸部分具有干涉配合，為了安裝這種緊固件，應(yīng)將鎖軸部分從一系列工件的一側(cè)插入這些工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到該鎖軸部分從這些工件的相對一側(cè)中伸出?？梢岳靡粋€工具在鎖軸部分進行拖拉，將光滑軸部分拉入對準(zhǔn)孔中，直到所述頭部的遠端面要與工件相接觸。該銷可以被施加在光滑軸部分的來自至少一個對準(zhǔn)孔的壓縮力夾持在工件內(nèi)。因而該銷就處于夾持狀態(tài)，于是可以將模鍛套環(huán)滑到鎖槽上，然后可用一個工具將該套環(huán)模鍛到鎖軸部分的鎖槽上。
一種包括光滑軸部分但是沒有拉桿部分的緊固件，其中該光滑軸部分具有間隙配合，該緊固件在其遠端的一個表面上可包括一個螺紋孔或者某些其他裝置，所述工具可通過這些裝置與該銷的鎖軸部分嚙合，從而將銷夾持住以進行模鍛操作。為了安裝這種緊固件，應(yīng)將鎖軸部分從一側(cè)插入一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到該鎖軸部分從工件的相對一側(cè)伸出，并且所述頭部的遠端面要接觸到工件。隨后，可將模鍛套環(huán)滑到鎖軸部分上以為模鍛操作好準(zhǔn)備。在模鍛操作期間，所述工具可以通過所述的螺紋孔或其他工具嚙合裝置在銷上施加輕的拉力載荷以使其保持原位?；蛘撸瑸榱嗽谀ｅ懖僮骱髮N保持在拉緊狀態(tài)，所述工具可以在模鍛操作期間通過所述螺紋孔或其他嚙合裝置施加較高的拉力載荷，從而使該緊固件保持在預(yù)緊狀態(tài)。
通過將螺母或螺紋套環(huán)旋在其上進行安裝的緊固件，還包括具有拉桿部分的緊固件和不具有拉桿部分的緊固件。具有拉桿部分的緊固件包括這樣的一種銷，該銷在緊固件的近端具有一個增大的凸出頭部，并且具有一個與工件表面相接觸的遠端面。與頭部鄰近的是一個光滑軸部分，該光滑軸部分適于被一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔接收。光滑軸部分可以提供與工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔的間隙配合或干涉配合。位于光滑軸部分遠側(cè)的是一個螺紋軸部分，該螺紋軸部分可包括一個用于接收螺母或螺紋套環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)螺紋。在螺紋軸部分的遠側(cè)是一個拉桿部分，其可通過危險槽與螺紋軸部分分離。
一種被設(shè)置成可以讓螺母或螺紋套環(huán)旋在其上、具有一個拉桿部分的銷的安裝與被設(shè)置成可以通過模鍛操作安裝的、具有一個拉桿部分的銷的安裝類似。將拉桿部分插入工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到拉桿部分從工件的相對一側(cè)伸出。對于在光滑軸部分具有干涉配合的銷，可用一個工具通過在拉桿部分拖拉，將光滑軸部分拉入對準(zhǔn)孔中，直到所述頭部的遠端面接觸到工件的表面。由于該銷具有干涉配合，因而可以被施加在光滑軸部分的來自至少一個對準(zhǔn)孔的壓縮力夾持在工件內(nèi)。所述工具可以繼續(xù)在拉桿部分上拖拉，直到獲得足夠的拉力將拉桿部分在危險槽處與該銷的其余部分?jǐn)嚅_。然后，可將螺母或者螺紋套環(huán)旋到該銷的螺紋軸部分上。
為了安裝具有光滑軸部分的螺紋銷，其中該光滑軸部分提供間隙配合，應(yīng)將拉桿部分插入對準(zhǔn)孔，并使其向前推進以穿過對準(zhǔn)孔，直到所述頭部的遠端面與工件表面相接觸。然后，可以將螺母或螺紋套環(huán)滑過拉桿部分。于是，在向拉桿部分施加輕的拉力載荷的同時，可以將螺母或螺紋套環(huán)旋到螺紋軸部分?？商鎿Q地，為將緊固件置于預(yù)緊狀態(tài)，所述工具可以在在旋擰操作期間對拉桿部分施加較高的拉力載荷。在螺母或螺紋套環(huán)被旋到螺紋軸部分后，可以將拉桿進一步拉緊，直到它在危險槽處與該銷的其他部分?jǐn)嚅_。
通過讓螺母或者螺紋套環(huán)旋到其上進行安裝的但不包括拉桿部分的緊固件，包括這樣的一種銷，其具有一個增大的凸出頭部、一個光滑軸部分和一個螺紋軸部分。和包括拉桿部分的緊固件一樣，該光滑軸部分適于被一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔接收，并可提供間隙配合或干涉配合。
一種包括光滑軸部分但是沒有拉桿部分的螺紋銷，其中該光滑軸部分具有干涉配合，為了安裝這種螺紋銷，應(yīng)將螺紋軸部分從一系列工件的一側(cè)插入這些工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到該螺紋軸部分從這些工件的相對一側(cè)中伸出。可以利用一個工具在螺紋軸部分進行拖拉，將光滑軸部分拉入對準(zhǔn)孔中，直到所述頭部的遠端面要與工件相接觸。該銷可以被施加在光滑軸部分的至少一個對準(zhǔn)孔的壓縮力夾持在工件內(nèi)。因而該銷就處于夾持狀態(tài)，于是可以將螺母或螺紋套環(huán)旋到螺紋軸部分的螺紋上。
具有間隙配合的光滑軸部分但沒有拉桿部分的螺紋銷可以在緊固件 的表面上包括一個螺紋孔或者某些其他裝置，所述工具可以通過該裝置與該銷的螺紋軸部分嚙合，以便為旋擰操作夾持住該銷。為安裝這些緊固件，應(yīng)將螺紋軸部分從一側(cè)插入一系列工件內(nèi)的對準(zhǔn)孔中，直到螺紋軸部分從工件的相對一側(cè)中伸出，并且所述頭部的遠端面接觸到工件。然后，可以將螺母或螺紋套環(huán)旋到螺紋軸部分。為了將螺母或螺紋套環(huán)旋到該銷上，所述工具可以通過螺紋孔或其他的工具嚙合裝置在銷上施加輕的拉力載荷，以將該銷保持在原位?？商鎿Q地，為了將該銷置于預(yù)緊狀態(tài)，所述工具可以在旋擰操作中通過螺紋孔或其他嚙合裝置施加較高的拉力載荷。
由于通過模鍛操作安裝的緊固件和通過將螺母或螺紋套環(huán)旋到其上進行安裝的緊固件在工業(yè)(例如航空工業(yè))中應(yīng)用普遍，制造廠商對兩種緊固件都有儲存。儲存和使用多種類型的緊固件會明顯增加航空器的生產(chǎn)費用。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識到需要一種可以通過多種安裝方式使用的緊固件，以使航空制造廠商所使用的緊固件的類型的數(shù)目得以降低。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，用一般性的說法，本發(fā)明針對一種既可以通過模鍛方法又可以通過旋擰方法安裝的緊固件，以致能夠減少制造廠商所使用的緊固件的種類。
在本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的一個方案中，緊固件包括一個增大的凸出的頭部，其基本上以一個縱軸的附近為中心，并位于所述緊固件的近端。緊固件也包括一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其位于所述頭部的遠側(cè)，并鄰近于所述頭部，而且基本上以所述縱軸的附近為中心。光滑軸部分包括第一直徑。一個螺紋軸部分位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本以所述縱軸的附近為中心。所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，該外螺紋具有足夠的強度以讓用一種較軟材料制成的一個模鍛套環(huán)能夠被模鍛到其上，而對所述螺紋沒有明顯損傷。所述外螺紋具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的所述第一直徑。該緊固件也包括一個銷尾部分。銷尾部分位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心。所述銷尾部分包括被一個工具用來嚙合所述銷尾部分并拉緊所述緊固件的裝置。所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的所述第二直徑。而且，要與所述螺紋軸部分嚙合的一個模鍛套環(huán)或一個內(nèi)螺紋裝置可以沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上。該緊固件也包括一個危險槽，其所具有的第四直徑小于所述銷尾部分的所述第三直徑，所述危險槽位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述縱軸的附近為中心。對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開。
在本發(fā)明的所述的當(dāng)前優(yōu)選實施例的一個細節(jié)方案中，所述光滑軸部分的長度，當(dāng)所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面時，足以使所述光滑軸部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出。在另一個當(dāng)前優(yōu)選的實施例中，所述光滑軸部分的長度，當(dāng)所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面時，不足以使所述光滑軸部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出。被所述工具用來嚙合所述銷尾部分的所述裝置可以包括多個沿圓周方向延伸的環(huán)形槽。在一個進一步的當(dāng)前優(yōu)選實施例中，所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制。在一個附加的當(dāng)前優(yōu)選實施例中，所述危險槽包括一個第一圓錐形漸細表面，其從所述螺紋軸部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向遠側(cè)逐漸變細。所述危險槽也包括一個第二圓錐形漸細表面，其從所述銷尾部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向近側(cè)逐漸變細?；境蓤A形的交線位于所述第一和第二圓錐形漸細表面之間。此外，一個具有被控制尺寸的半徑位于所述第一圓錐形漸細表面和所述第二圓錐形漸細表面的交線處。
在本發(fā)明的第二當(dāng)前優(yōu)選方案中，可以通過模鍛操作安裝所述緊固件。通過模鍛安裝所述緊固件的方法包括，提供所述緊固件和至少一個工件。所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為間隙配合。將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中。將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出，并且所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面。進一步的步驟包括提供一個模鍛套環(huán)，其具有一個基本光滑的內(nèi)表面并且提供了所述模鍛套環(huán)與所述螺紋軸部分之間的間隙配合。將所述模鍛套環(huán)向近側(cè)滑過所述銷尾部分和所述螺紋軸部分，直到將所述模鍛套環(huán)緊接所述至少一個工件的第二側(cè)。一個工具嚙合所述銷尾部分，并將所述緊固件向遠側(cè)拉緊。所述工具也將所述模鍛套環(huán)向近側(cè)推壓在所述至少一個工件的第二側(cè)上，并將所述模鍛套環(huán)模鍛到所述緊固件的螺紋軸部分上直到所述模鍛套環(huán)基本填滿了所述螺紋軸部分的螺紋。在所述模鍛套環(huán)被模鍛到所述緊固件的螺紋軸部分的狀態(tài)下，所述工具增加所述緊固件的銷尾部分的拉力，直到達到所述的預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開。
在本發(fā)明的第三當(dāng)前優(yōu)選方案中，可以通過旋擰操作安裝所述緊固件。這種方法包括提供所述緊固件和至少一個工件。所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為間隙配合。將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中。將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出，并且所述緊固件頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面。進一步的步驟包括提供一個內(nèi)螺紋裝置，并將所述內(nèi)螺紋裝置向近側(cè)滑過所述銷尾部分。一個工具嚙合所述銷尾部分，并將所述緊固件向遠側(cè)拉緊，同時防止所述緊固件轉(zhuǎn)動。所述工具將所述內(nèi)螺紋裝置旋到所述螺紋軸部分上，直到獲得期望的扭轉(zhuǎn)載荷。在所述內(nèi)螺紋裝置被旋到所述緊固件上的狀態(tài)下，所述工具增加所述緊固件的所述銷尾部分的拉力，直到達到所述預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開。
在本發(fā)明的第四當(dāng)前優(yōu)選方案中，可以通過旋擰操作安裝所述緊固件。這種方法包括提供所述緊固件和至少一個工件。所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為干涉配合。將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，并將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出。一個工具嚙合所述銷尾部分，并將所述緊固件的所述光滑軸部分向遠側(cè)拉入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，直到所述緊固件的所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面。所述工具增加所述緊固件的所述銷尾部分的拉力，直到達到所述預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開。進一步的步驟包括提供一個內(nèi)螺紋裝置。利用所述工具將所述內(nèi)螺紋裝置旋到所述螺紋軸部分上，直到獲得期望的扭轉(zhuǎn)載荷。
以上可以看出本發(fā)明提供了一種即可以通過模鍛操作也可以通過旋擰操作安裝的緊固件的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明提供了利用模鍛操作和旋擰操作的安裝方法。根據(jù)下面的以舉例方式解釋本發(fā)明特征的詳細描述和附圖，本發(fā)明的這些以及其他的方案和優(yōu)勢將變得明顯。


圖1是一個俯視圖，其描述了本發(fā)明的緊固件的一個實施例。
圖2是圖1中的緊固件的具有局部剖面的俯視圖，其中該緊固件處于通過模鍛操作進行安裝的多個順序步驟中。
圖3是圖1中的緊固件的具有局部剖面的俯視圖，其中該緊固件處于利用螺母進行安裝的多個順序步驟中。
圖4是圖1中的緊固件的具有局部剖面的俯視圖，其中該緊固件處于利用螺母進行安裝的多個順序步驟中。
具體實施例方式
如用于解釋說明目的的附圖所示，本發(fā)明被實施為一個具有螺紋軸部分和拉桿部分的緊固件。通過使一個套環(huán)被模鍛到螺紋軸部分上或者使一個諸如螺母或螺紋套環(huán)之類的內(nèi)螺紋裝置被旋到螺紋軸部分上，可以將該緊固件安裝到至少一個工件上。參照附圖，其中使用相同的參考數(shù)字來標(biāo)明幾個圖中的相同或者相應(yīng)的元素，圖1描述了本發(fā)明的拉桿緊固件20。緊固件20包括一個增大的凸出頭部，其與緊固件的縱軸23基本同中心，并位于緊固件的近端。頭部可以包括一個適于與工件28(圖2)的表面26相接觸的遠端面24。雖然圖1所描述的頭部22為平頭結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不受限于這樣的結(jié)構(gòu)，而是可以包括本領(lǐng)域所公知的其他頭部結(jié)構(gòu)。
一個具有第一直徑的、基本上為圓柱形的光滑軸部分30，鄰近頭部22，并位于頭部22的遠側(cè)，而且基本上以縱軸23為中心。此處所用的術(shù)語“鄰近”指的是“靠近”或“接近”，并不僅僅限于“毗連”。光滑軸部分30被設(shè)置為適于從一系列工件28的第一側(cè)34中被接收到所述工件內(nèi)的基本被對準(zhǔn)的孔32(圖2)中。這一系列工件28內(nèi)的基本上被對準(zhǔn)的孔32可以提供與緊固件20的光滑軸部分30的間隙配合(圖2和圖3)或干涉配合(圖4)。如果希望得到干涉配合(圖4)，則要求這一系列工件28內(nèi)的對準(zhǔn)孔32中的至少一個提供干涉配合?？蓪⒐饣S部分30設(shè)置成不同的長度。在一個實施例中，當(dāng)緊固件20的頭部22的遠端面24與這一系列工件的第一側(cè)34的表面26相接觸時，光滑軸部分30的長度足以使光滑軸部分從這一系列工件28的第二側(cè)36的表面中伸出。然而，在另一個實施例中，當(dāng)頭部22的遠端面24與這一系列工件28的第一側(cè)34的表面26相接觸時，光滑軸部分30的長度并不足以使光滑軸部分從這一系列工件28的第二側(cè)36的表面中伸出。光滑軸部分30可以通過本領(lǐng)域公知的加工方法制成，例如鍛造或機械加工。
一個螺紋軸部分38，具有標(biāo)準(zhǔn)外螺紋結(jié)構(gòu)40，標(biāo)準(zhǔn)外螺紋結(jié)構(gòu)40用于接收諸如螺母42或螺紋套環(huán)44之類的內(nèi)螺紋裝置41(圖3和圖4)，該螺紋軸部分38位于光滑軸部分30的遠側(cè)，并且基本以縱軸23為中心。螺紋軸部分包括第二直徑。為了便于將緊固件20裝入一個干涉配合的孔中，螺紋40的第二直徑小于光滑軸部分30的第一直徑，因此在螺紋軸部分38和這一系列工件28內(nèi)的基本被對準(zhǔn)的孔32之間是間隙配合。螺紋軸部分38的螺紋40具有足夠的強度，可以承受將較軟材料制成的模鍛套環(huán)46模鍛到其上而螺紋沒有明顯的變形。為獲得足夠強度的螺紋40，可對緊固件進行硬化處理，例如通過熱處理工藝或者其他本領(lǐng)域公知的技術(shù)?？商鎿Q地，可以用一種材料來制造緊固件20，該材料與模鍛套環(huán)46的材料相比其強度足夠大以至于能夠承受模鍛操作。螺紋40可以使用本領(lǐng)域公知的加工方法制成，例如車床加工或螺紋輥軋。螺紋輥軋是一種工藝，其中將緊固件中準(zhǔn)備制成螺紋的部分置于具有螺脊的壓模之間，而螺脊可以壓入緊固件中并將緊固件的材料去除掉。使緊固件在壓模之間滾動，以在緊固件的整個圓周上形成螺紋。
銷尾部分48位于螺紋軸部分38的遠側(cè)，并且基本上以縱軸23為中心，該銷尾部分48可以通過危險槽50從螺紋軸部分分離。在一個實施例中，銷尾部分48包括多個沿圓周方向延伸的環(huán)形槽52，環(huán)形槽52允許一個工具(未示出)嚙合住銷尾部分并拉緊緊固件20。銷尾部分48中的槽52可以通過本領(lǐng)域公知的方法制成，例如通過機械加工，鍛壓或者輥軋。
銷尾部分48包括第三直徑，該第三直徑足夠小以至于要用來嚙合緊固件螺紋軸部分38的模鍛套環(huán)46或內(nèi)螺紋裝置41可以與銷尾部分沒有任何干涉地滑過銷尾部分。
螺紋軸部分38與銷尾部分48之間的危險槽50基本上以縱軸23為中心，并包括第四直徑，該第四直徑比銷尾部分48的第三直徑小，而且其尺寸被設(shè)計成可確保危險槽的抗拉強度比緊固件20的其他任何部分的都低?？刂莆ｋU槽50的抗拉強度以確保當(dāng)在銷尾部分48處對緊固件施加預(yù)定范圍的拉力時，緊固件20會在危險槽處斷開。危險槽50的抗拉強度由危險槽的第四直徑54和危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度控制。在一個實施例中，危險槽50可以包括第一圓錐形漸細表面56，其從螺紋軸部分38朝緊固件20的縱軸23的方向向遠側(cè)逐漸變細。還可包括第二圓錐形漸細表面58，其從銷尾部分48朝緊固件20的縱軸23的方向向近側(cè)逐漸變細。對危險槽50的第一圓錐形漸細表面56和第二圓錐形漸細表面58之間的角度進行設(shè)計，以使兩者之間有一條基本成圓形的交線60。圓形交線60處可以包括半徑62，半徑62是一個被控制的尺寸，可有利于對危險槽50內(nèi)的緊固件20抗拉強度進行控制。
圖2描述了通過模鍛操作安裝緊固件20的過程，其中將緊固件經(jīng)孔32裝入至少一個工件28中，孔32與緊固件光滑軸部分30之間為間隙配合。為了通過模鍛操作安裝緊固件20，模鍛套環(huán)46被模鍛到緊固件的螺紋軸部分38上。模鍛套環(huán)46可以包括一個基本光滑的內(nèi)表面64和一個在模鍛套環(huán)與螺紋軸部分38之間提供間隙配合的內(nèi)直徑。制成模鍛套環(huán)46的材料具有足夠的延展性，以至于可被壓入緊固件20的螺紋軸部分38的螺紋40中而不會導(dǎo)致螺紋的明顯變形，而且該材料還具有足夠的強度以在模鍛操作后保持原位。
通過利用模鍛工藝來安裝緊固件20的方法，包括將緊固件的銷尾部分48從至少一個工件28的第一側(cè)34中插入至少一個工件28內(nèi)的孔32中。將緊固件20向遠側(cè)推進，直到銷尾部分48從至少一個工件28的第二側(cè)36上的表面中伸出，并且頭部22的遠端面24接觸到至少一個工件的第一側(cè)34上的表面26。雖然所述的至少一個工件28可以包括更多的工件，但出于解釋說明的目的，它們被表示為兩個彼此毗連的工件。安裝方法也可以包括將模鍛套環(huán)46向近側(cè)滑過緊固件20的銷尾部分48和螺紋軸部分38，直到它最靠近工件28的另一側(cè)36。一個工具(未示出)嚙合銷尾部分48并將緊固件20向遠側(cè)拉緊。在緊固件20處于拉緊的狀態(tài)下，所述工具可以向近側(cè)將模鍛套環(huán)46推壓到至少一個工件28的第二側(cè)36上，并將模鍛套環(huán)模鍛到緊固件的螺紋軸部分38上，以致模鍛套環(huán)基本上填充了緊固件的螺紋40。在模鍛套環(huán)46被模鍛到緊固件20的螺紋軸部分38上的狀態(tài)下，所述工具增加在銷尾部分48上的拉力直到達到一定預(yù)定范圍，使緊固件從危險槽50處斷開，從而使銷尾部分從緊固件的剩余部分中去除掉。
圖3描述了通過旋擰操作安裝緊固件20的過程。在這種安裝過程中，將緊固件經(jīng)孔32并從其中穿過，裝入至少一個工件28中，孔32與緊固件光滑軸部分30之間為間隙配合。這種安裝方法包括將緊固件的銷尾部分48從至少一個工件28的第一側(cè)34插入至少一個工件28內(nèi)的孔32中。將緊固件20向遠側(cè)推進，直到銷尾部分48從至少一個工件28的第二側(cè)36上的表面中伸出，并且頭部22的遠端面24接觸到至少一個工件的第一側(cè)上的表面26。雖然所述的至少一個工件28可以包括更多的工件，但出于解釋說明的目的，它們被表示為兩個彼此毗連堆疊的工件。將諸如螺母42或者螺紋套環(huán)44之類的內(nèi)螺紋裝置41，向近側(cè)滑過銷尾部分48。一個工具(未示出)嚙合銷尾部分48并將緊固件20向遠側(cè)拉緊，并防止緊固件轉(zhuǎn)動，同時將內(nèi)螺紋裝置41旋到螺紋軸部分38，直到獲得所期望的扭轉(zhuǎn)載荷。在內(nèi)螺紋裝置41被旋到緊固件20的螺紋軸部分38上的狀態(tài)下，所述工具增加在銷尾部分48的拉力，直到達到一定預(yù)定范圍的拉力，使緊固件從危險槽50處斷開，從而使銷尾部分從緊固件的剩余部分中去除掉。
圖4描述了另一種通過旋擰操作安裝緊固件20的過程。然而在此安裝過程中，將緊固件經(jīng)孔32并從其中穿過，裝入至少一個工件28中，孔32與緊固件光滑軸部分30之間為干涉配合。這種安裝方法包括將緊固件的銷尾部分48從一系列緊固件的第一側(cè)34插入至少一個工件28內(nèi)的孔32中。將緊固件20向遠側(cè)推進，直到銷尾部分48從至少一個工件28的第二側(cè)36上的表面中伸出。雖然所述的至少一個工件28可以包括更多的工件，但出于解釋說明的目的，它們被表示為兩個彼此毗連堆疊的工件。一個工具(未示出)嚙合銷尾部分48并將緊固件20向遠側(cè)拖拉，直到緊固件的光滑軸部分30與至少一個工件28內(nèi)的孔32嚙合，并且緊固件的頭部22的遠端面24接觸到所述的至少一個工件的第一側(cè)34的表面26。所述工具可以繼續(xù)在銷尾部分48上向遠側(cè)拖拉，直到達到一定預(yù)定范圍的拉力，使緊固件20從危險槽50處斷開，從而從緊固件的剩余部分中除去銷尾部分。由于緊固件20具有與所述至少一個工件28的干涉配合，因而會被施加在光滑軸部分30上的來自干涉配合的孔32的壓縮力夾持在所述至少一個工件內(nèi)。所述至少一個工件28包括一系列相鄰堆疊的工件中，在其設(shè)置中，每個工件上的孔都是基本對準(zhǔn)的。所述的基本被對準(zhǔn)的孔32中的至少一個提供與緊固件20的光滑軸部分30的干涉配合。因此由于緊固件20被夾持，諸如螺母42或螺紋套環(huán)44之類的內(nèi)螺紋裝置41可被旋到緊固件的螺紋軸部分38上。
綜上所述，應(yīng)意識到的是本發(fā)明的一個實施例的各種方案允許通過模鍛操作或旋擰操作對一個單一設(shè)計的緊固件進行安裝。通過使用既可模鍛安裝又可旋擰安裝的相同的緊固件設(shè)計，制造廠商可以減少保存在庫存里的緊固件種類的數(shù)量，從而可以降低庫存和生產(chǎn)費用。
根據(jù)上述內(nèi)容，顯而易見的是，盡管說明和描述了本發(fā)明的特定形式，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，仍可作出各種修改。因此，除了由所附權(quán)利要求限定本發(fā)明之外，并無意使本發(fā)明受到限定。
權(quán)利要求
1.一種可以通過模鍛方法或者旋擰方法裝入至少一個工件中的緊固件，包括一個增大的凸出的頭部，其位于所述緊固件的近端，并且基本上以一個縱軸的附近為中心；一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其鄰近于所述頭部，并位于所述頭部的遠側(cè)，而且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述光滑軸部分具有第一直徑；一個螺紋軸部分，其位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，該外螺紋具有足夠的強度以讓用一種較軟材料制成的一個模鍛套環(huán)能夠被模鍛到其上，而對所述螺紋沒有明顯損傷，所述外螺紋具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的所述第一直徑；一個銷尾部分，其位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述銷尾部分包括被一個工具用來嚙合所述銷尾部分并拉緊所述緊固件的裝置，所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的所述第二直徑，其中要與所述螺紋軸部分嚙合的一個模鍛套環(huán)或一個內(nèi)螺紋裝置沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上；和一個危險槽，其所具有的第四直徑小于所述銷尾部分的所述第三直徑，所述危險槽位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中所述光滑軸部分的長度，當(dāng)所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面時，足以使所述光滑軸部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中所述光滑軸部分的長度，當(dāng)所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面時，不足以使所述光滑軸部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中被所述工具用來嚙合所述銷尾部分的所述裝置，包括多個沿圓周方向延伸的環(huán)形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固件，其中所述危險槽包括一個第一圓錐形漸細表面，其從所述螺紋軸部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向遠側(cè)逐漸變細；一個第二圓錐形漸細表面，其從所述銷尾部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向近側(cè)逐漸變細；所述第一圓錐形漸細表面和所述第二圓錐形漸細表面之間的基本成圓形的交線；所述第一圓錐形漸細表面和所述第二圓錐形漸細表面的交線處的半徑，該半徑具有被控制的尺寸。
7.一種可以通過模鍛方法或者旋擰方法裝入至少一個工件中的緊固件，包括一個增大的凸出的頭部，其位于所述緊固件的近端，并且基本上以一個縱軸的附近為中心；一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其鄰近于所述頭部，并位于所述頭部的遠側(cè)，而且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述光滑軸部分具有第一直徑；一個螺紋軸部分，其位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，該外螺紋具有足夠的強度以讓用一種較軟材料制成的一個模鍛套環(huán)能夠被模鍛到其上，而對所述螺紋沒有明顯損傷，所述外螺紋具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的所述第一直徑；一個銷尾部分，其位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述銷尾部分包括多個沿圓周方向延伸的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽用于與一個工具相嚙合以拉緊所述緊固件，所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的所述第二直徑，其中要與所述緊固件的所述螺紋軸部分嚙合的一個模鍛套環(huán)或一個內(nèi)螺紋裝置沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上；和一個危險槽，其位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述緊固件的所述縱軸的附近為中心，所述危險槽具有，一個第一圓錐形漸細表面，其從所述螺紋軸部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向遠側(cè)逐漸變細，一個第二圓錐形漸細表面，其從所述銷尾部分朝所述緊固件的所述縱軸的方向向近側(cè)逐漸變細，所述第一和第二圓錐形漸細表面之間的基本成圓形的交線，和所述第一圓錐形漸細表面和所述第二圓錐形漸細表面的交線處的半徑，該半徑具有被控制的尺寸，并且其中，對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開，所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制，所述第四直徑小于所述銷尾部分的第三直徑。
8.一種將緊固件裝入至少一個工件中的方法，其包括提供一個緊固件，其具有，一個增大的凸出的頭部，其位于所述緊固件的近端，并且基本上以一個縱軸的附近為中心，一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其鄰近于所述頭部，并位于所述頭部的遠側(cè)，而且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述光滑軸部分具有第一直徑，一個螺紋軸部分，其位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，該外螺紋具有足夠的強度以讓用一種較軟材料制成的一個模鍛套環(huán)能夠被模鍛到其上，而對所述螺紋沒有明顯損傷，所述外螺紋具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的第一直徑，一個銷尾部分，其位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述銷尾部分包括被一個工具用來嚙合所述銷尾部分并拉緊所述緊固件的裝置，所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的第二直徑，其中要與所述螺紋軸部分嚙合的一個模鍛套環(huán)或一個內(nèi)螺紋裝置沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上，和一個危險槽，其所具有的第四直徑小于所述銷尾部分的第三直徑，所述危險槽位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開，所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制；提供至少一個工件，所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為間隙配合；將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，并將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出，并且所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面；提供一個模鍛套環(huán)，其具有一個基本光滑的內(nèi)表面，該內(nèi)表面提供所述模鍛套環(huán)與所述螺紋軸部分之間的間隙配合；將所述模鍛套環(huán)向近側(cè)滑過所述銷尾部分和所述螺紋軸部分，直到將所述模鍛套環(huán)緊接所述至少一個工件的第二側(cè)；使所述銷尾部分與一個工具相嚙合；利用所述工具將所述緊固件向遠側(cè)拉緊；利用所述工具向近側(cè)推所述模鍛套環(huán)，壓在所述至少一個工件的第二側(cè)；利用所述工具將所述模鍛套環(huán)模鍛到所述緊固件的螺紋軸部分上直到所述模鍛套環(huán)基本填滿了所述螺紋軸部分的螺紋；和利用所述工具增加所述緊固件的銷尾部分的拉力，直到達到所述的預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開。
9.一種將緊固件裝入至少一個工件中的方法，其包括提供一個緊固件，其具有，一個增大的凸出的頭部，其位于所述緊固件的近端，并且基本上以一個縱軸的附近為中心，一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其鄰近于所述頭部，并位于所述頭部的遠側(cè)，而且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述光滑軸部分具有第一直徑，一個螺紋軸部分，其位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，其所具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的第一直徑，一個銷尾部分，其位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述銷尾部分包括被一個工具用來嚙合所述銷尾部分并拉緊所述緊固件的裝置，所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的第二直徑，其中要與所述緊固件的所述螺紋軸部分嚙合的一個內(nèi)螺紋裝置沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上，和一個危險槽，其所具有的第四直徑小于所述銷尾部分的第三直徑，所述危險槽位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開，所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制；提供至少一個工件，所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為間隙配合；將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，并將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出，并且所述緊固件頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面；提供一個內(nèi)螺紋裝置；將所述內(nèi)螺紋裝置向近側(cè)滑過所述銷尾部分；使所述銷尾部分與一個工具相嚙合；利用所述工具將所述緊固件向遠側(cè)拉緊；利用所述工具防止所述緊固件轉(zhuǎn)動；利用所述工具將所述內(nèi)螺紋裝置旋到所述螺紋軸部分上，直到獲得期望的扭轉(zhuǎn)載荷；和利用所述工具增加所述緊固件的所述銷尾部分的拉力，直到達到所述預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開。
10.一種將緊固件裝入至少一個工件中的方法，其包括提供一個緊固件，其具有，一個增大的凸出的頭部，其位于所述緊固件的近端，并且基本上以一個縱軸的附近為中心，一個基本上成圓柱形的光滑軸部分，其鄰近于所述頭部，并位于所述頭部的遠側(cè)，而且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述光滑軸部分具有第一直徑，一個螺紋軸部分，其位于所述光滑軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述螺紋軸部分包括一個外螺紋，其所具有的第二直徑小于所述光滑軸部分的第一直徑，一個銷尾部分，其位于所述螺紋軸部分的遠側(cè)，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，所述銷尾部分包括被一個工具用來嚙合所述銷尾部分并拉緊所述緊固件的裝置，所述銷尾部分具有的第三直徑小于所述螺紋軸部分的第二直徑，其中要與所述緊固件的所述螺紋軸部分嚙合的一個內(nèi)螺紋裝置沒有任何干涉地套到所述銷尾部分上，和一個危險槽，其所具有的第四直徑小于所述銷尾部分的第三直徑，所述危險槽位于所述螺紋軸部分和所述銷尾部分之間，并且基本上以所述縱軸的附近為中心，對所述危險槽進行控制，以確保所述危險槽所包括的抗拉強度比所述緊固件其他任何部分的都低，而且當(dāng)所述緊固件在所述銷尾部分被施加一個預(yù)定范圍的拉力時，所述緊固件將在所述危險槽處斷開，所述危險槽的抗拉強度通過所述危險槽的第四直徑和所述危險槽區(qū)域中的緊固件材料的強度來控制；提供至少一個工件，所述的至少一個工件具有一個貫穿其中的孔，該孔與所述緊固件的光滑軸部分之間為干涉配合；將所述緊固件的銷尾部分從所述至少一個工件的第一側(cè)插入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，并將所述緊固件向遠側(cè)推進，直到所述銷尾部分從所述至少一個工件的第二側(cè)的表面中伸出；使所述銷尾部分與一個工具相嚙合；利用與所述銷尾部分相嚙合的所述工具將所述緊固件的所述光滑軸部分向遠側(cè)拉入所述至少一個工件內(nèi)的所述孔中，直到所述緊固件的所述頭部的遠端面接觸到所述至少一個工件的第一側(cè)的表面；利用所述工具增加所述緊固件的所述銷尾部分的拉力，直到達到所述預(yù)定范圍的拉力，從而使所述緊固件在所述危險槽處斷開；提供一個內(nèi)螺紋裝置；利用所述工具將所述內(nèi)螺紋裝置旋到所述螺紋軸部分上，直到獲得期望的扭轉(zhuǎn)載荷。
全文摘要
一種用于安裝到工件(28)上的緊固件(20)，其可以通過模鍛操作或者旋擰操作進行安裝。該緊固件包括一個增大的凸出的頭部，其位于一個基本成圓柱形的光滑軸部分(30)的近側(cè)。位于光滑軸部分遠側(cè)的螺紋軸部分(38)包括一個外螺紋，其強度足以讓一個模鍛套環(huán)(46)能夠被模鍛到其上。螺紋軸部分遠側(cè)的是一個銷尾部分(48)，可對該銷尾部分的表面進行設(shè)置以使該表面與一個工具相嚙合。位于所述螺紋軸部分與所述銷尾部分之間的是一個危險槽(50)，其抗拉強度低于該緊固件其他任何部分的抗拉強度。對所述危險槽的抗拉強度進行控制，以致當(dāng)所述工具對所述銷尾部分施加一個預(yù)定范圍的拉力時，該緊固件會在危險槽之內(nèi)斷開。
文檔編號F16B37/02GK1653277SQ03811051
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
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