CN101495765A

CN101495765A - 自穿孔盲螺母插件

Info

Publication number: CN101495765A
Application number: CNA2007800277366A
Authority: CN
Inventors: 维克托·兰尼; 保罗·珀迪
Original assignee: Acument Intellectual Properties LLC
Current assignee: Acument Intellectual Properties LLC
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-07-29

Abstract

一种螺纹插件(10)在其外表面(12)上具有切割边缘(18)。切割边缘(18)被构造成在留下仍然连接至工件(24)的、完整的冲料(26)的情况下在工件(24)中冲出孔(22)。切割边缘(18)被构造成使得无需使用背衬模具就可在工件(24)中形成孔(22)。螺纹插件(10)包括内螺纹部分(32)和可变形侧壁(34)，可变形侧壁被构造成在安装螺纹插件(10)时发生变形，以形成抵靠工件(24)并抵靠冲料(26)的盲侧凸缘(36)。螺纹插件(10)被构造成使得安装工具(100)可旋拧入螺纹插件(10)，然后可利用安装工具使螺纹插件(10)穿过工件(24)。然后，对安装工具进行致动以使螺纹插件(10)的可变形侧壁(34)发生塑性变形并形成盲侧凸缘(36)。

Description

自穿孔盲螺母插件

相关申请(优先权要求)

本申请要求于2006年7月21日递交的美国临时申请No.60/820,027以及于2007年6月27日递交的美国专利申请No.11/769,121的优先权，通过引用将其两者全部内容包含在本说明书中。

技术领域

本发明一般地涉及盲螺纹插件，更具体而言涉及被构造为在不使用背衬模具(backing die)的情况下就可对工件完成穿孔、并被构造为在穿孔之后留下附装至工件的冲料(slug)的盲螺纹插件。

背景技术

因为其在强度重量比方面的优势，在新的机动车设计中大量应用了管状结构构件。这些管状部件通常通过液压成形，并且无论其如何形成，均对紧固匹配部件提出了挑战。在中空的情况下，在管的整个长度上进行紧固易于使管破裂。因此，在很多情况下，使用盲插件螺母来紧固至仅一侧。在本申请中，术语“盲”意指仅可进入工件的一侧，而工件的不能被进入的一侧被称为工件的“盲”侧。常规嵌缝(staking)紧固件需要背衬模具，但管的特性通常使得在安装之前不能使用背衬模具。因此，盲螺纹插件通常要求在安装盲螺纹插件之前在管中形成孔。形成上述孔需要进行额外的操作，例如钻孔或激光切割。这些额外操作耗时，并会使成本增加。

数件美国专利文献均涉及在管(例如，常用于机动车工业的那些管)中进行穿孔。例如，美国专利号5,398,533揭示了一种用于在管被液压成形时对管进行模具内穿孔的设备。该设备使用模具，并产生随后排出的冲料。通常，因为冲料会在管中碰撞并产生不希望的噪音，故在使用管之前将冲料从管中取出非常重要。类似的，美国专利号5,666,840揭示了一种设备，其在管被液压成形时穿过管进行穿孔形成一对对准孔。使用了模具，并且形成了通过模具排出的两个冲料。

美国专利号6,305,201揭示了一种设备，其在液压形成部件中形成孔，并且形成多个完整的冲料。但是，孔切割操作是与可能的将螺纹插件安装在孔内的其后操作相独立的操作。美国专利号6,658,908揭示了一种用于穿孔并密封液压成形部件的打孔机。打孔操作产生了从结构壁脱离的冲料。类似的，美国专利号6,672,120揭示了一种模具内液压成形设备，其被构造成从液压成形部件切割出冲料。

发明内容

本发明的实施例的一个目的在于提供一种螺纹插件，其用于在工件中穿孔。

本发明的实施例的另一目的在于提供一种螺纹插件，其用于在工件中穿孔，并用于产生完整且仍然连接至工件的冲料。

本发明的实施例的另一目的在于提供一种螺纹插件，其被构造成无需使用背衬模具就可在工件中穿孔。

简言之，根据上述目的中的至少一者，本发明的实施例提供了一种螺纹插件，在其外表面上具有切割边缘。该切割边缘被构造成在留下仍然连接至工件结构的、完整的冲料的情况下在工件中穿孔。该切割边缘被构造成使得无需使用背衬模具就可在工件中形成孔。螺纹插件包括内螺纹部和可变形侧壁，可变形侧壁被构造成在安装螺纹插件时发生变形。更具体而言，可变形侧壁具有充分的柔性以在安装工具的作用下塑性变形，由此形成抵靠工件并抵靠冲料的盲侧凸缘(blind-side bulb)。

螺纹插件被构造成使得安装工具可旋拧入螺纹插件，螺纹插件(10)穿透工件(24)，从而在冲料保持完整的情况下形成孔。然后，对安装工具进行致动以使螺纹插件的可变形侧壁发生塑性变形并形成抵靠工件并抵靠冲料的盲侧凸缘。

附图说明

结合附图，通过参考以下描述，将最佳地理解本发明的结构的构成及操作的方式，以及本发明的其他目的及优点，类似的附图标记表示类似的元件，在附图中：

图1是在已经安装了根据本发明的实施例的螺纹插件之后工件的盲侧的立体图；

图2-5是示出安装图1的螺纹插件的一系列局部剖视图；

图6a-6g是示出安装图1-5的螺纹插件的第一种方法的一系列示意图；

图7a-7f是示出安装图1-5的螺纹插件的第二种方法的一系列示意图；并且

图8a-8f是示出安装图1-5的螺纹插件的第三种方法的一系列示意图。

具体实施方式

虽然本发明可能会受到这里详细描述的在图中示出的不同形式的实施例的影响，但这里对其实施例的描述应当被理解为对本发明的原理的示例说明，并且并非意在将本发明限制在这里示出及描述的发明。

业界公知各种螺纹插件。但是，现有技术的螺纹插件被设计成必须在安装螺纹插件之前在工件中就要预先形成孔。本发明旨在提供一种螺纹插件，其被构造成使得无需使用背衬模具就可在工件中穿孔，并使得冲料保持附装至工件。

图1-5示出了根据本发明的实施例的螺纹插件10。螺纹插件10具有设置有末端14的外表面12，末端14包括具有切割边缘18的导引表面16，以及邻接导引表面16的成角度的表面20。如图1、4及5所示，末端14被设置成在使仍然连接至工件结构24的冲料26保持完整的同时在工件24中冲出孔22。切割边缘18被构造使得无需使用背衬模具就可在工件24中形成孔22。如图5所示，螺纹插件10还包括唇缘或台肩部28，其被构造成接触并抵靠工件的非盲可进入的一侧30。

如图5所示，螺纹插件10还包括内螺纹部分32，以及被构造成在安装螺纹插件10时变形的可变形侧壁34。更具体而言，可变形侧壁34具有足够的挠性，以在安装工具的动作下塑性变形，而形成凸缘36，该凸缘36抵靠工件24的盲侧38并抵靠冲料26。

可通过使用常规的旋转提拉安装工具(spin-pull installation tool)来执行对螺纹插件10的安装，其中该工具包括可旋转并伸缩的芯轴。这种安装工作是业界公知的。

如图2-5所述，螺纹插件10被构造成使得可以转动驱动机(即，安装工具)的芯轴而将其旋拧到(图2中箭头40所示的所述旋拧动作)螺纹插件10的内螺纹部分32内。然后，如图3-4所示，芯轴沿轴向以不可转动的方式朝向工件24前进(图2中箭头42所示的所述前进动作)，使得螺纹插件10穿透工件24。螺纹插件10的末端14的构造使得当螺纹插件10穿过工件24时，在冲料26仍然附装至工件24并保持完整的情况下，形成孔22。然后，对安装工具进行致动(图5中箭头44所示的所述致动)以使螺纹插件10的可变形侧壁34发生塑性变形，并且形成抵靠工件24并抵靠冲料26的盲侧凸缘36。

对于安置螺纹插件10的安装工具的致动，在图1-5中示出的螺纹插件10具有封闭末端14。因此，使用“旋转提拉”技术来安装螺纹插件10。具体而言，安装工具使芯轴旋转到螺纹插件10内(即，实现与螺纹插件10的内螺纹部分32的螺纹配合)。然后，如图3-4所示，安装工具使芯轴前进(即，使芯轴朝向工件24向前移动)，使得螺纹插件10穿过工件24。随后，安装工具在保持与螺纹插件10的顶表面46接触(由图5中的箭头48所表示的所述接触)的同时使芯轴缩回(即，使芯轴以离开工件24的方式移动)，由此安置螺纹插件10。最后，安装工具使芯轴转动而解除与螺纹插件10的螺纹配合。

虽然已经示出并描述了具有封闭末端14的螺纹插件，但也可替代地将螺纹插件10设置为具有开放末端，其中内螺纹部分32延伸过螺纹插件的整个长度。在此情况下，可使用“旋转-旋转”法代替“旋转-提拉”法来安装螺纹插件。具体而言，虽然已经将具有封闭末端14的螺纹插件描述为通过将芯轴旋转到螺纹插件10内然后在芯轴上提拉以安置螺纹插件10来进行安装，但是如果螺纹插件10设置有开放末端，则可仅通过继续旋转芯轴来安置螺纹插件10，而无需在芯轴上提拉。对于螺纹插件，与“旋转-提拉”法类似，该“旋转-旋转”法也是业界公知的。

对于制造螺纹插件而言，可以冷成形螺纹插件。美国专利申请No.10/415,178揭示了一种制造盲螺纹插件的方法，并通过引用将该申请的全部内容包含在本说明书中。

图6a-6g，7a-7f及8a-8f示出了三种不同的自动化方法，其可用于安装图1-5所示的螺纹插件10。每种方法分别包括使用具有芯轴的驱动机(即，安装工具)100，所述芯轴可以旋转并伸缩。上述安装工具是业界公知的。每种方法还包括使用供给机构102和往复移动机构104，供给机构102用于自动供给螺纹插件用于自动安装，往复移动机构104用于使螺纹插件一个接一个地往复移动到位，以通过驱动机100进行安装。

图6a-6g示出了在利用液压作为背衬的液压成形模具中安装的螺纹插件10。图6a示出了设置在其粗加工状态的管106。如图6b所示，管106被装载在模具108中，驱动机100缩回，并且螺纹插件10被移动到位。如图6c所示，管106接着在模具108中加压，由此使管106具有模具108的形状。驱动机(即，驱动机的芯轴)100与保持在管106上方的位置处的螺纹插件10螺纹配合，并且下一螺纹插件10被供应到往复移动机构104中。如图6d所示，在管106受压的同时，驱动机100压迫螺纹插件10穿过管106，(还可参见图2-4)。如上所述，插件10的末端14被构造成使得在穿透操作过程中冲料26保留附装的状态。如图6e所示，一旦插件10处于正确位置，驱动机100的芯轴就被提起，使得插件10留下并安置(除非使用了“旋转-旋转”技术，在该情况下芯轴向前旋转)(还可参见图5)。如图6f所示，一旦安置了插件10，芯轴就从插件10拧出并缩回。图6g示出了安装了插件10、处于成品状态的管106。

图7a-7f示出了通过利用与使用射钉枪时相似的速度射出螺纹插件10穿过未被支撑的管106的壁110来安装的螺纹插件10。图7a示出了设置于其粗加工状态的管106。如图7b所示，驱动机100的芯轴拧入螺纹插件10，并且螺纹插件10被压靠至管106。同时，优选地使用机械或磁性力来保持工具112抵靠管106，由此有助于吸收因插件10穿过管106而造成的一些冲击力。如图7c所示，驱动机100然后以高速射出螺纹插件10，使得螺纹插件10穿过管106(还可参见图2-4)。如上所述，螺纹插件10的末端14被构造成使得在穿透操作过程中冲料26保留附装的状态。如图7d所示，一旦插件10处于正确位置，驱动机100的芯轴就被提起，使得插件10留下并安置(除非使用了“旋转-旋转”技术，在该情况下芯轴向前旋转)(还可参见图5)。如图7e所示，一旦安置了插件10，芯轴就从插件10拧出并且驱动机100缩回。图7f示出了安装了插件10、处于成品状态的管106。

图8a-8f示出了通过利用与使用射钉枪时相似的速度射出螺纹插件10穿过未被支撑的材料平板130来安装的螺纹插件10。图8a示出了处于其粗加工状态的平板130。如图8b所示，将工具100压靠平板，驱动机100的芯轴拧入螺纹插件10，并且将插件10压靠平板130。同时，优选地使用机械或磁性力来保持工具100抵靠平板130，由此有助于吸收因插件10穿过平板130而造成的一些冲击力。如图8c所示，驱动机100然后以高速射出插件10，使得插件10穿过平板130(还可参见图2-4)。如上所述，螺纹插件10的末端14被构造成使得在穿透操作过程中冲料26保留为附装状态。如图8d所示，一旦插件10处于正确位置，驱动机100的芯轴就被提起，使得螺纹插件10留下并安置(除非使用了“旋转-旋转”技术，在该情况下芯轴向前旋转)(还可参见图5)。如图8e所示，一旦安置了插件10，芯轴就从插件10拧出并且驱动机100缩回。图8f示出了安装了插件10、处于成品状态的管130。

虽然示出并描述了本发明的实施例，但可以想到本领域的技术人员可在不脱离本发明精神及范围的前提下构思本发明的各种修改方案。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种自穿孔插件(10)，用于在工件(24)中冲出孔(22)，所述自穿孔插件(10)的特征在于单件主体，所述单件主体具有外表面(12)和内螺纹部分(32)，所述外表面(12)设置了切割边缘(18)，所述切割边缘(18)与主体形成为一体并被构造成在所述工件(24)中冲出所述孔(22)。

2.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述自穿孔插件(10)具有封闭末端(14)。

3.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割边缘(18)被构造成在留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)的情况下在所述工件(24)中冲出所述孔(22)。

4.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割边缘(18)被构造成使得无需使用背衬模具来在所述工件(24)中形成所述孔(22)。

5.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征还在于可变形侧壁(34)，其被构造成在将所述自穿孔插件(10)安装到所述工件(24)中时发生变形。

6.根据权利要求5所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述切割边缘(18)被构造成在留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)的情况下在所述工件(24)中冲出所述孔(22)，其中，所述可变形侧壁(34)具有足以发生塑性变形的柔性，以形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述冲料(26)的盲侧凸缘(36)。

7.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述外表面(12)设置了末端(14)，所述末端(14)包括具有所述切割边缘(18)的导引表面(16)，以及邻接所述导引表面(16)的成角度的表面(20)。

8.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征还在于台肩部(28)，所述台肩部(28)被构造成接触并抵靠所述工件(24)的非盲可进入的一侧(30)。

9.根据权利要求1所述的自穿孔插件(10)，其特征在于所述自穿孔插件(10)具有封闭末端(14)，其中所述切割边缘(18)被构造成在留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)的情况下在所述工件(24)中冲出所述孔(22)，其中所述切割边缘(18)被构造成使得无需使用背衬模具来在所述工件(24)中形成所述孔(22)，还包括可变形侧壁(340)，其被构造成在将所述自穿孔插件(10)安装到所述工件(24)中时发生变形，其中所述可变形侧壁(34)足以发生塑性变形的柔性，以形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述冲料(26)的盲侧凸缘(36)，其中所述外表面(12)设置了所述封闭末端(14)，所述封闭末端(14)包括具有所述切割边缘(18)的导引表面(16)，以及邻接所述导引表面(16)的成角度的表面(20)。

10.根据权利要求9所述的自穿孔插件(10)，其特征还在于台肩部(28)，所述台肩部(28)被构造成接触并抵靠所述工件(24)的非盲可进入的一侧(30)。

11.一种用于将自穿孔插件(10)安装到工件(24)中的方法，所述方法的特征在于：提供所述自穿孔插件(10)，所述自穿孔插件(10)包括单件主体，所述单件主体具有外表面(12)和内螺纹部分(32)，所述外表面(12)设置了与所述主体形成为一体的切割边缘(18)；在不旋转所述自穿孔插件的情况下，使用所述自穿孔插件(10)来在所述工件(24)中冲出孔(22)；并且在不必去除所述主体的任何部分的情况下安置所述自穿孔插件(10)，使得所述自穿孔插件(10)安装在所述工件(24)中。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于使用所述自穿孔插件(10)来在所述工件(24)中冲出所述孔(22)的步骤包括：留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于安置所述自穿孔插件(10)的步骤包括：使所述自穿孔插件(10)的可变形侧壁(34)发生变形。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于使用所述自穿孔插件(10)来在所述工件(24)中冲出所述孔(22)的步骤包括：留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)，其中安置所述自穿孔插件(10)的步骤包括：使所述自穿孔插件(i0)的可变形侧壁(34)发生变形，使得形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述冲料(26)的盲侧凸缘(36)。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征还在于使用驱动机(100)来驱动所述自穿孔插件(10)进入所述工件(24)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征还在于使用供给机构(102)来将所述自穿孔插件(10)供给至往复移动机构(104)，并且使用所述往复移动机构(104)来使所述自穿孔插件(10)移动至所述驱动机(100)。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于所述工件(24)包括管(106)。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于所述工件(24)包括处于模具(108)中的受压的管(106)。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征还在于所述工件(24)包括平板(130)。

Claims

1.一种自穿孔插件(10)，用于在工件(24)中冲出孔(22)，所述自穿孔插件(10)的特征在于主体，所述主体具有外表面(12)和内螺纹部分(32)，所述外表面(12)设置了切割边缘(18)，所述切割边缘(18)被构造成在所述工件(24)中冲出所述孔(22)。

11.一种用于将自穿孔插件(10)安装到工件(24)中的方法，所述方法的特征在于：提供所述自穿孔插件(10)，所述自穿孔插件(10)包括主体，所述主体具有外表面(12)和内螺纹部分(32)，所述外表面(12)设置了切割边缘(18)；使用所述自穿孔插件(10)来在所述工件(24)中冲出孔(22)；并且安置所述自穿孔插件(10)，使得所述自穿孔插件(10)安装在所述工件(24)中。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于使用所述自穿孔插件(10)来在所述工件(24)中冲出所述孔(22)的步骤包括：留下仍然连接至所述工件(24)的、完整的冲料(26)，其中安置所述自穿孔插件(10)的步骤包括：使所述自穿孔插件(10)的可变形侧壁(34)发生变形，使得形成抵靠所述工件(24)并抵靠所述冲料(26)的盲侧凸缘(36)。