CN101336348A - 螺母及其制造方法和工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用金属材料制成的螺母，其具有螺纹孔(62)和相对于其纵轴线(E)径向环形布置的内槽(78)，按照本发明在螺母(70)的其中一个端面(54)上成形有环形凸缘(64)，它在横截面内向轴线弯曲成，使它与围绕螺纹孔(62)作为支承面(55)的那个端面的区段一起，构成与其直接对应的承接缝(78)的边界。

Description

螺母及其制造方法和工具

技术领域

本发明涉及一种用金属材料制成的螺母，有一个螺纹孔和一个相对于其纵轴线径向环形布置的内槽。此外，本发明包括一种制造所述螺母的方法和一种为此研发的工具。

背景技术

由德国专利305761可知一种此类型的螺母，其中，为了构成一种锁紧螺母，螺母制有环形的凹槽，这通过在有旋转主轴的机床上的镗孔刀具实现，主轴配备有卡盘用于在车槽时固定单数或多数螺母。在切削螺纹前制成凹槽。凹槽处于离螺母的两个端面等距离的地方。螺纹以相同的螺距切削在凹槽两侧。在这之后，螺母受挤压，以实现在凹槽两侧的螺纹部分彼此移位。

瑞士专利249469提供了一种锁紧螺母，它在其卸载端通过切除部分螺纹制有凹槽，从而形成圆环形凸缘，它向螺纹的主要部分压缩。由此也提供一种锁紧螺母。

德国专利490889介绍了一种螺母的锁紧作用，这种锁紧作用这样达到，即，在螺纹孔内，或在螺母芯内，加工一个有楔形横截面的环槽。在这种情况下也在螺母的上部分中通过凹槽切断连续的螺纹，凹槽设计成由此造成薄壁，从而使上部段具有弹性作用。在这之后，上部段通过压缩使直径缩小，与此同时沿高度方向压缩，以获得螺母的固定作用。在这里通过凹槽留下的薄壁段，在上部的螺纹部分缩窄和螺距位移的节圆直径上造成弹性作用。

这样的螺母和其他已知的螺母在其功能上有严重缺点，尤其鉴于其加工的复杂性，因为必须采用切削加工去除螺母的部分螺纹或壁，以使螺纹部分达到弹性的锁紧作用。

发明内容

基于这些情况，本发明所要解决的技术问题是，创造一种能有效使用和尤其能简单而快速生产的螺母。

独立权利要求的原理用于解决上述技术问题；从属权利要求提供一些有利的扩展设计。此外，由至少两项在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征的所有组合均处于本发明的范围内。在所说明的名称范围内，处于所列举界限内的数值作为极限值也应公开并可任意使用。

按本发明，在螺母的其中一个端面上成形有环形凸缘，它在横截面内向轴线弯曲成，使它与围绕螺纹孔作为支承面的那个端面的区段一起，构成与其直接对应的承接缝的边界。

按本发明另一项特征，具有由壁面段确定的多角形平面设计的螺母，它的在横截面内已变形的环形凸缘构成成形凸缘，它的外表面在离螺母的壁面段的与轴线平行的棱边有径向距离处延伸；在这里承接缝设置在成形凸缘外表面附近，以及成形凸缘优选地制有在横截面内向轴线弯曲的外表面。

优选地，提供两个平行边棱的承接缝在横截面内应相对于所述边棱倾斜一个角度；但令承接缝在螺母的一个径向平面内延伸，也处于本发明的框架内。

尤其参见图7至图10的本发明第一种优选的实施方式框架内详细说明的按本发明第一种优选的方案，环形凸缘在横截面内向轴线弯曲成，使承接缝朝螺纹孔方向开口。也就是说，承接缝的边棱朝螺纹孔方向隔开距离。

尤其参见图11至图14在本发明另一种特别优选的实施方式框架内详细说明的第二种优选的方案，环形凸缘在横截面内向轴线弯曲成，使承接缝朝螺纹孔方向闭合。也就是说，承接缝的边棱朝螺纹孔方向实际上彼此贴靠。

此外，在这两个方案中，成形在弯曲的成形凸缘端面区内的螺纹相对螺母的其余螺纹错移，所以按照本发明的锁紧作用，当螺母旋紧在螺栓或螺钉上时通过弹性地作用在螺栓或螺钉的螺纹侧面上的力造成。加工在弯曲的成形凸缘端面区内的螺纹相对于螺母其余螺纹的错移量比较小，它在必要时仅为十分之几毫米，例如0.1或0.2毫米，这足以产生按照本发明的效果。此外，这种由本发明已知的错移，实际上可以只通过按照本发明向轴线弯曲的环形凸缘达到。

为了改变成形凸缘的弹性作用，尤其设计为柔性，可能有利的是，环形凸缘，以及相应的成形凸缘，沿螺母圆周局部延伸。为此有利的是，环形凸缘/成形凸缘的相邻区段通过间断，例如切口或其他间隙，完全或局部彼此分隔开。与沿螺母完整的圆周延伸的成形凸缘相比，各分隔的区段在需要时具有一种针对特定用途有利的弹性作用。

下述特征有特别重要的意义：在承接缝内固定有朝轴线超过其边棱伸出的固定和/或密封机构，它例如贴靠在固定在螺母螺纹上的螺钉的内侧。

按本发明制造螺母的方法规定，在与螺母的平面设计相应的螺母毛坯的一个端面上，成形具有圆形自由上棱的环形凸缘，以及借助沿轴向插入螺母毛坯内的施压工具使其在横截面内朝螺母毛坯纵轴线方向弯曲。为此，环形凸缘的自由上棱环形平行地在螺母毛坯端面相邻的内部区延伸，以及布置成离所述端面有一个距离。

此外优选地，环形凸缘变形时在其上棱的一个端面区内被镦粗，从而使该端面区具有比成形凸缘接着的区域大的横截面。

按本发明方法的另一项特征，在螺母毛坯的轴向孔道内，也尤其在弯曲后的成形凸缘端面区内，切削出或按其他方式成形内螺纹。此外，为了使螺母完备，成形凸缘应在内螺纹成形后朝内螺纹方向错移。

如果没有在弯曲成形凸缘的同时已经实现，则可以这样进行，即，使承接缝的边棱朝螺纹孔方向相隔一定距离或互相支靠。当与螺母旋紧时，所述错移导致将弹性夹紧力作用在螺栓或螺钉的螺纹轮廓侧面上。

一种适用于实施本方法的工具，包括在外壳内的一个用于冲头的导向通道，它终止在由工具端面的环形边缘构成的工件安装区；冲头可沿轴向移动地装入导向通道内。此外，该环形边缘应当具有在横截面内朝端面的方向向里弯曲的内表面，它在挤压过程中影响环形凸缘的弯曲。

业已证实有利的是，冲头的自由加压端面在工件环形凸缘内部装在工件上，此时将外壳可导向工件环形凸缘地装在冲头上。

按本发明另一项特征，冲头的远离自由加压端面的那个端部设有至少一个径向伸出的止挡机构；其运动轨道内设外壳的内台阶作为相配止挡。

总之提供了一种解决发明人所提出的技术问题的讨人喜欢的解决方案。

附图说明

由下面对优选的实施例的说明中以及借助附图，给出本发明的其他优点、特征和详情；其中：

图1表示一个产生压力的局部剖开示出的工具和沿其纵轴线相隔距离与它对应配设的以及同样局部剖开示出的工件的侧视图；

图2表示图1中工件的俯视图；

图3表示相对于图1、图2放大表示的工件斜视图；

图4表示工具和已部分装入的工件的局部剖开示出的侧视图；

图5表示工具和已变形的工件的局部放大纵剖面；

图6表示图5中按其箭头IV的局部放大图；

图7表示变形后的工件即螺母与图3相应的视图；

图8表示加工后的工件即螺母的局部剖切视图；

图9表示图8所示加工后的工件即螺母的俯视图；

图10表示加工后的工件即螺母与图8相比的局部放大图；

图11表示按经修改的实施形式变形后的工件即螺母与图3相应的视图；

图12表示按图11所示经修改的实施形式的加工后的工件即螺母的局部剖切示意图；

图13表示按图11所示经修改的实施形式加工后的工件即螺母的俯视图；

图14表示按图11所示经修改的实施形式的工件即螺母与图12相比的局部放大图；以及

图15表示工件经修改的实施形式相对于图1、图2放大表示的斜视图。

具体实施方式

用于加工一个环状工件50的金属工具10具有冲头12，它的长度a在这里为76mm以及直径d约为10mm，从它在图1中的上端成形出一个中央挡盘14，挡盘直径d₁在这里是12mm和轴向厚度b为3mm。冲头12并因而其加压端面15的直径d的尺寸，取决于螺母毛坯52在后面再说明的孔道的直径。冲头12可移动地装在套筒状外壳20的导向通道16中，外壳的轴向长度h在这里是78mm，以及外径c约为22mm。沿外壳纵轴线A延伸的导向通道16的直径e略大于所述冲头12的直径d。

离圆柱形外壳20上部口边32的轴向距离n为23mm处，在其外表面22成形一个环形凸缘24。在一个由其在图1中的上部环形棱边26确定的径向平面D，一方面终止外壳20的含有导向通道16的管座段28，管座段在该平面D上过渡为外壳20的一个提供已提及的口边32的顶段30。另一方面，为了构成一个作为用于挡盘14的止挡机构的环形内台阶17，导向通道16汇入一个延续它的轴向通道18内，轴向通道18的长度取决于环形凸缘24离口边32的所述轴向距离n，以及它在外壳20的顶段30内延伸。顶段30的壁厚z为3mm，它小于管座段28约为5mm的壁厚z₁。此外，环形凸缘24在其靠近管座段28的区域内具有相对于管座段倾斜的环面25。

外壳20的管座段28的自由端由高度i约为4mm的环形边缘34决定，一个朝纵轴线A方向倾斜角度w约为25°的内表面38从其环形棱边36出发。内表面38终止在外壳管座段28的一个在横截面内朝纵轴线A倾斜的端面40处。

在图1中沿轴向与外壳20或其环形边棱34对应配设金属材料制成的工件50。在这里涉及六角形平面设计的螺母毛坯52的坯件，它取决于螺母毛坯52两个端面54、54_t的约为10mm的轴向高度q。在螺母毛坯52的六个本身平直面的壁面段56之间，沿工件纵轴线E延伸一个孔道58。在图3中可看到的与在里面的环形支承面55相邻的上端面54处，轴线平行地成形一个环形凸缘64，它的高度q₁例如为5mm以及有较小的壁厚t，它的自由上棱66为圆形的平面设计。

工具10的冲头12同轴地输入支承在用Q示意表示的底面上的工件50，并将其加压端面15穿过所述支承面55，也就是说，它的内径t₁略大于加压端面15的直径d。当外壳20沿加压方向P下沉时，其环形棱边36的倾斜的内表面38和接着的端面40，用冷挤压的方法，使工件50的环形凸缘64按图5、图6变形为在横截面内向轴线弯曲的成形凸缘74，在其形成后在孔道58内，例如通过切削，成形内螺纹60；从而形成一个在图7至图10中示意表示的固定螺母70，它有提供所述与轴线平行的壁面段56、高度为y的螺纹座72；所述孔道58通过内螺纹60成形为螺旋孔或螺纹孔62。成形凸缘74沿轴向与之相对置，成形凸缘74有在横截面内向轴线弯曲的上表面或外表面76。在所述环形凸缘64被挤压时通过其在横截面内变形成为成形凸缘74并含有一个环形内槽，作为一个没有示处的嵌入环的承接缝78。在内螺纹60成形后，外壳20或相应的工具被压在环形凸缘64上并使它再一次朝内螺纹60的方向有些许变形。

在成形凸缘74的外表面76附近延伸的承接缝78的横截面，按图10相对于其边棱80倾斜一个扁平的角度K，但也可以按另一种设计在成形凸缘74的径向平面内延伸，也就是说没有横截面倾斜。在图6中表示了倾斜的成形凸缘74的端面区81，它在变形时遭遇镦粗，由此在自由端形成镦粗凸块84，它在横截面内比成形凸缘74本身宽；在图10中为了视图清晰起见没有描绘所述的横截面差异。

由图10可以看出与轴线平行的壁面段56与成形凸缘74的外表面之间径向宽度r的外部台阶82，它是已提及的上端面54的一部分；外部台阶82的图示的径向宽度r只存在于壁面段56的平行于轴线的棱边57处。

上面提到的嵌入环没有示出，它作为环形件夹紧地固定在承接缝78内并且超过边棱80向轴线方向伸出，以及作为固定和/或密封机构贴靠在装在螺纹孔62的螺钉等上。取决于功能，它用刚性或有限弹性的材料制成。

在按图3所示的螺母毛坯52的实施方式中，环形凸缘64在其面朝孔道58的内侧没有螺纹。在一方面按图7至图10和另一方面按图11至图14的已加工完成的螺母与之不同的实施形式中，环形凸缘在其面朝螺纹孔62方向的内侧，亦即在端面区81内带有螺纹。

在端面区81内的螺纹相对于其余内螺纹有小量的，在这里为0.1至0.2毫米错移量的位移。因此，当旋上例如图10或图14所示螺母时，成形凸缘70逆着用附图标记S表示的箭头方向“弯曲”并在到达正确的螺纹导程尺寸后卡夹在螺栓或螺钉的螺纹轮廓侧面上，这当然在保持一定紧度的情况下，所述紧度通过加工在向轴线弯曲的环形凸缘64端面区81内的螺纹错移量达到，并造成一个相应的沿用S表示的箭头方向作用的弹性力。由此防止在螺母与螺栓或螺钉之间闭合的螺旋连接松开。

图11至图14表示一种与图7至图10所示不同的实施形式的螺母，其中，修改了环形凸缘64，使之在横截面内向轴线弯曲为，使承接缝78朝螺纹孔62方向闭合，除此之外与前面的图1至图10表示的螺母相同。为此，现在承接缝78的边棱80朝螺纹孔62方向互相贴靠。换句话说，承接缝78有由图14可见的横截面滴状的边界，因此现在不同于图10中的角度K，在承接缝78处延伸的边棱80按角度K′彼此倾斜。承接缝78的边棱80朝螺纹孔62方向的完全相靠，如已说明的那样可以在内螺纹60中不仅成形在端面区81内而且成形在其余螺母中，在这之后，通过使成形凸缘74朝内螺纹60方向互相支靠达到。在这里成形凸缘74的最终错移，达到成形凸缘74最后与该错移量相应的小量弯曲或镦粗。原则上在图10所示的实施方式中可以将错移量设计得较大，而在图14所示的实施方式中基于成形凸缘74较大的弯曲，所以可以获得可靠的弹性力。错移量可以在1至2个螺距区内。按图10的例子，错移量在1.5个螺距内。在图14的例子中，错移量在1个螺距内。在这两种实施方式中业已证实特别有利的是，成形凸缘74的与承接缝相邻的端面区81，比与之连接的横截面厚，后者如图6所示比较薄并因而可容易弯曲以及由此易于加工和制造螺纹。

图15表示工件50′与图3相比改型后的实施方式，它与图3所示的工件50一样作为基本位置可以用于按图5至图14的螺母。在工件50′中环形凸缘只局部地沿工件50′圆周延伸。在这里设三个区段64′，它们通过三个间隙65形式的间断，彼此完全分开地成形在工件50′的端面54上。

如上面已说明的那样(图5、图6)，区段64′可以向轴线弯曲，以获得按照本发明设计思想的螺母。

由区段64′构成的成形凸缘的弹性作用，比按照图7至图14沿整个圆周延伸的成形凸缘的弹性作用更轻巧且更柔性。

Claims (24)

1.一种用金属材料制成的螺母，具有螺纹孔(62)和相对于其纵轴线(E)径向环形布置的内槽(78)，其特征为：在螺母(70)的其中一个端面(54)上成形有环形凸缘(64)，该环形凸缘在横截面内向轴线弯曲成，使与围绕螺纹孔(62)作为支承面(55)的那个端面的区段一起，构成与其直接对应配设的承接缝(78)的边界。

2.按照权利要求1所述的螺母，有由壁面段(56)确定的多角形平面设计，其特征为，在横截面内已变形的环形凸缘(64)构成一个成形凸缘(74)，它的外表面(76)在离螺母(70)的壁面段(56)的与轴线平行的棱边(57)有径向距离(r)处延伸，其中，承接缝(78)设置在成形凸缘外表面附近。

3.按照权利要求2所述的螺母，其特征在于成形凸缘(74)在横截面内朝轴线弯曲的外表面(76)。

4.按照权利要求2所述的螺母，其特征在于成形凸缘(74)在横截面内向下弯曲的内表面。

5.按照权利要求1至4之一所述的螺母，其特征为，提供两个平行边棱(80)的承接缝(78)在横截面内相对于所述边棱倾斜一个角度(K′)(图10)。

6.按照权利要求1至5之一所述的螺母，其特征为，成形凸缘(74)的与承接缝(78)相邻的端面区(81)比与其连接的横截面厚(图6)。

7.按照权利要求1至6之一所述的螺母，其特征为，环形凸缘(64)在横截面内向轴线弯曲成，使承接缝(78)朝螺纹孔(62)方向开口，以及承接缝(78)的边棱(80)朝螺纹孔(62)方向隔开距离。

8.按照权利要求1至6之一所述的螺母，其特征为，环形凸缘(64)在横截面内向轴线弯曲成，使承接缝(78)朝螺纹孔(62)方向闭合，以及承接缝(78)的边棱(80)朝螺纹孔(62)方向彼此贴靠。

9.按照权利要求1至8之一所述的螺母，其特征为，环形凸缘(64)在端面(54)的外壁上延伸。

10.按照权利要求1至9之一所述的螺母，其特征为，环形凸缘(64)沿螺母的整个圆周延伸。

11.按照权利要求1至9之一所述的螺母，其特征为，环形凸缘(64)沿螺母圆周局部延伸，尤其环形凸缘的相邻区段(64′)通过间断(65)彼此分隔开。

12.按照权利要求1至11之一所述的螺母，其特征为，在承接缝(78)内固定有朝轴线超过其边棱(80)伸出的固定和/或密封机构。

13.按照权利要求12所述的螺母，其特征在于环形的固定和/或密封机构。

14.一种用于制造按照前列诸权利要求中至少一项所述螺母的方法，其特征为：在与螺母(70)的平面设计相应的螺母毛坯(52)的一个端面(54)上，成形具有圆形自由上棱(66)的环形凸缘(64)，以及借助沿轴向插入螺母毛坯内的施压工具(10)使该环形凸缘在横截面内朝螺母毛坯纵轴线(E)方向弯曲。

15.按照权利要求14所述的方法，其特征为，环形凸缘(64)的自由上棱(66)环形平行地在螺母毛坯(52)端面(54)的相邻的内部区旁延伸，以及布置成与所述内部区/端面间隔距离。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征为，在端面(54)的内部区与环形凸缘(64)的内表面之间构成环形内槽(78)。

17.按照权利要求14或16所述的方法，其特征为，环形凸缘(64)变形时在其上棱(66)的一个端面区(81)内被镦粗(图6)。

18.按照权利要求14至17之一所述的方法，其特征为，在螺母毛坯(52)的轴向孔道(58)内，也尤其在弯曲后的成形凸缘(74)端面区(80)内，成形有尤其切削出的内螺纹(60)。

19.按照权利要求14至18之一所述的方法，其特征为，在内螺纹(60)成形后，成形凸缘(74)的边缘朝内螺纹方向错移。

20.一种实施按照权利要求14至19之一所述方法的工具，其特征为：外壳(20)的用于冲头(12)的导向通道(16)终止在由工具端面(40)的环形边缘(34)构成的用于安装工件(50)的安装区，以及，冲头可沿轴向移动地装入导向通道内。

21.按照权利要求20所述的工具，其特征为：环形边缘(34)具有在横截面内朝外壳(20)的端面(40)的方向向里弯曲的内表面(38)，用于支承工件(50)的环形凸缘(64)。

22.按照权利要求20或21所述的工具，其特征为：将外壳(20)向工件(50)的环形凸缘(64)导引地装在冲头上。

23.按照权利要求22所述的工具，其特征为：冲头(12)的远离自由的加压端面(15)的那个端部设有至少一个径向伸出的止挡机构(14)，以及，在其运动轨道内设外壳(20)的内台阶(17)，作为冲头止挡机构的配对止挡(图1)。

24.按照权利要求20至23之一所述的工具，其特征为：外壳(20)的工具端面(40)设计为能够放置在工件(50)的成形凸缘(74)上。

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