CN103354767B - 用于嵌平安装的可转动卡式螺帽的一击式工具设备 - Google Patents

Abstract

一种二段式冲压机，该二段式冲压机在装配压力机的单一冲程中完成板体变形以及螺帽扩张的二段式程序，以将该螺帽结合至该板体。该冲压机包括外部圆柱状套筒，该套筒收置弹性偏置的中央冲模。在该冲压机向下移动至接触该板体时，该套筒上的冲压环令该板体上孔周围的板体材料变形。在该冲压机进一步向下移动时，该中央冲模的尖端部伸出超过该冲压环，而与所述螺帽受迫接触。从而令螺帽扩张，将板体卡制在该螺帽的扩张边缘与该螺帽凸缘之间。

Description

用于嵌平安装的可转动卡式螺帽的一击式工具设备

相关申请

本专利申请是2011年1月18日提交的题为“One-Hit Tooling for FlushMounted Rotatable Captive Nut”的临时专利申请系列号61/433,596的非临时申请，并要求该申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种卡制于板体基材中而尚可自由转动的固定件。更具体地说，本发明涉及一种用于高硬度板体基材的嵌平安装的卡式螺帽。

背景技术

产业中长久已知需要一种可卡制于板体而尚可自由转动的螺帽，该螺帽可在无须额外的结构或装配下，进行压合-插入。在授予Bentrim的美国专利3,374,382号以及授予Mehlberg的美国专利5,842,894号中披露了现有技术中的示例。这些文件揭示了被齐平安装于板体背面的可旋转卡式螺帽，该螺帽凭借在该螺帽压入时该板体的变形而受卡制。就本质上，这类螺帽要求所附连的板体能具有相对较软材质，从而该类螺帽本身所具备的特点将可令板体材料上成型可将该螺帽卡设于板体的底切沟槽。而为了满足用于较硬板体的可旋转卡式螺帽的技术需求，如授予Fenech的美国专利6,932,044号所揭示内容，运用额外的结构，例如位于板体背面的垫片。然而，这无法实现在板体背面上所预期的齐平安装。

将卡式螺帽压入相对坚硬材质以提供嵌平且刚性的装配，需要有两个步骤的按压程序，其中，首先令该板体变形，以形成围绕板体孔的大致上半球形或者底锥形。而在分开进行的第二步骤中，管型杆体从该螺帽的背侧延伸出，插入通过该孔并在该板体上扩开。该螺帽端部的上方扩开部位占据第一步骤中该板体平面变形的背面缺空处，藉以提供齐平式装配。这种方法的例子在授予Muller的美国专利5,423,645号中披露。然而，在这些情形中，螺帽是不可旋转的，而且二次按压的需求，使得组装程序代价高昂。

因此，本发明的目的在于提供一种装配于较大硬度板体的可旋式螺帽，其特征在于，该螺帽仍可嵌平或者稍嵌平于该板体背面。本发明的进一步目的为，运用冲压力机的「一击式」安装，来实现此类固定件装配的插置程序。

发明内容

本发明的这些目的可经由设计螺帽与平板的配置结构来实现，该结构允许该螺帽装入较硬材料的平板或板体的同时得以自由旋转，来提供该配装材料的平整背面的嵌平或稍嵌平安装。该些结构的运用能经由特别工具的开发而增强，该特别工具使先前的板体变形以及螺帽扩张等两步骤程序，得以在该配装压力机的一击式冲程中完成。

更特别的是，申请人发明了一种二段式冲压机，该冲压机允许用于将螺帽装入主材料板体的固定式压力机中，包括具有内部轴向镗孔的圆柱状套筒，所述套筒具有从该套筒的第一端突出的轴向延伸冲压环。圆柱卷簧位于该套筒内且其第一端抵顶于所述套筒的内部朝内凸缘而操作。中央冲模具有柄部和径向延伸环部，该柄部设置于该弹簧与该套筒中，而径向延伸环部在套筒镗孔内可紧密滑动。该环部包括抵于所述弹簧的第二端的表面。该中央冲模具有工作尖端部以及相对的驱动端用以接合该压力机的摇臂。该冲压机包括了将所述中央冲模收置于所述套筒中的装置，藉此所述套筒被弹性地远离所述中央冲模的驱动端偏置，使得该套筒可相对该中央冲模在延伸位置及缩回位置之间运动。当所述套筒位于该延伸位置时，所述冲压环轴向伸出超过该中央冲模的尖端部。在将力施加于中央冲模驱动端压缩该弹簧，当套筒处于该缩回位置时，套筒与中央冲模操作以该尖端部轴向伸出超过该冲压环。该力反作用于该冲压环对该主材料的撞击而收缩该套筒。该尖端部适用于抵顶该螺帽，从而通过该螺帽的变形，该板体卡制在该螺帽的扩张边缘与该螺帽凸缘之间，迫使该螺帽配装至该主材料板体上。

上述二段式冲压机运用在用于将该螺帽固定至该主材料板体的方法中，该冲压机将冲模的驱动端安装到压力机的垂直移动摇臂中，该压力机具有位于摇臂的正下方的砧座。接着，使冲压机与主材料板体上的孔对准，该孔与该螺帽轴向对准，该螺帽设于该压力机砧座的容穴中且位于该板体相对于该冲压机压力机的一侧上。该冲压机然后向下移动至与该板体相接触，从而通过该环压抵在冲压机的弹性偏置可收缩套筒的端部处来将板体材料压抵在孔周围。然后，在该摇臂的冲程期间，该冲压机进一步向下移动，直至尖端部伸出超过所述冲压环且与所述螺帽受迫接触为止，该尖端部位于所述冲压机套筒内的中央冲模上。藉此，该螺帽会受到扩张，而将该板体卡制在该螺帽的扩张边缘与该螺帽凸缘之间。

于是，在具体解释本发明的至少一个实施例之前，应了解的是，本发明并非受限于其所建构的细节应用或者以下叙述或附图的组件安排。本发明可用于其它实施例且在各种不同的方式下实施或实现。并且，也应该了解的是，此处所运用的用语和术语，仅是用于说明目的，不应被视为限制。

如此，本领域技术人员将理解本发明所立足的概念，易于将其作为实现本发明多个目的的其它结构、方法和系统的基础。重要的是，从而，权利要求在未脱离本发明的精神及范围下，应被认为包括至今为止的等同构造。

附图说明

图1为本发明的螺帽固定件的顶部正视等轴视图。

图2为图1所示的螺帽的底部左侧等轴视图。

图3为本发明的该冲压工具底侧的底部正视等轴视图。

图4为该工具砧座连同如图1、2所示位于该工具砧座中央容穴内的螺帽的顶部正视等轴视图。

图5a－5e为为连续性正视局部剖视图，示出了该二段式工具冲压的操作中的组装程序的五个步骤。

图6为该冲压机组件的剖面组装视图。

图7a－7c为示出了图5c－5e所示的安装程序中的三个步骤的正视剖面放大视图。

图8为顶部正视等轴视图，示出本发明工具与程序所完成的嵌平装配结果。

具体实施方式

现在参照图1及2所示，示出用以实现本发明的目的的螺帽。该螺帽11包括凸缘13，该凸缘在下部具有圆锥形凹陷或凹穴15，该凹陷或凹穴15从向内向上缩减的外墙朝向下延伸的管状柄部17顶部延伸。螺帽包括有普通螺纹通孔14和可扳转平面16，该可扳转平面16用以在安装后供工具配合以旋转该螺帽。

现参看图3，示出图1及2所示的螺帽11呈上下倒置头部朝下位设在安装工具砧座23的中央杯部中。

图4示出该往复运动的压力机摇臂25的底侧，并显示了该冲压机在操作上的特点，该冲压机包括外套筒，该外套筒具有向下延伸的周缘冲压环22。该套筒可绕中央冲模24滑动，该中央冲模24包括尖锐的锥形端。

现参看图5，示出图1至4的螺帽11和砧座23，冲压机26以截面方式呈现。在此图中描绘了五个图示以代表本发明的各个安装步骤，这些步骤在此被标示为步骤5a到5e。步骤5a示出其中具有简单圆孔的板体12，该圆孔在尺寸上适用于接纳该固定件柄部。图5b显示该螺帽以头部朝下方式位设在如图3所示的工具砧座的中央杯状容穴中。图5c至5e示出，图5a中的板体被放置于该砧座上，且螺帽如图5b中所示地设置而对准于二段式冲压机，该二段式冲压机利用该冲压机摇臂的单次冲程，依序地完成该板体与该螺帽的配装。

图6是装配图，示出该二段式冲压机的组件。该安装工具包括两个相互组件。外套筒31包括作用于该板体上的冲压环22以及中央冲模24，该中央冲模24结合有作用于该螺帽的圆锥形尖端部35。该外套筒31可绕该中央冲模的径向延伸环部32滑动，该环部32接纳在该套筒的紧配圆柱形镗孔37中。该中央冲模的驱动端固定于该压力机摇臂。通过弹簧装置36，该中心冲头环部32往下弹性压抵于该外套筒31。该弹簧36在顶部的中央冲模环部32与该套筒镗孔37底部的内凸缘30之间操作，该套筒镗孔37同时容纳该中央冲模24以及该弹簧36。端盖38螺旋固定于该套筒镗孔的开口端，以将该弹簧36及中央冲模24捕获在该套筒镗孔内。该冲压机组件保持在图4所示压力机的往复式摇臂25中。

再参看图5，在其示出所揭示的组合自由状态下，该第一及第二段冲压机组件的操作组件具有特定规格尺寸，从而在压力机摇臂下降时，该套筒的冲压环可在该中央冲模接触该螺帽柄部之前，先配合嵌入该板体材料。然后，如图图5d所示，在该冲压机通过压力机而降低时，在外部冲压机上外部的周缘脊部向下压迫在板体上，从而该板体受到冲压且其孔的边缘进入该螺帽凸缘底部的截锥状凹穴中。进而，如图5e所示的冲压，使得该板体推进至底而抵靠于该螺帽凸缘，通过在该中央冲模进一步持续往下移动而压缩弹簧，进而持续往下移动并使得该螺帽柄部向外扩张，从而保持于此处。该柄部的扩张端通过占据该安装孔周缘受冲压凹陷处的空隙，抵于该凸缘并将板体卡抵于凸缘。

现请参看图7，在相对应的图7a、7b及7c，示出了上面所描述依照图5c、5d及5e的安装程序。该安装程序通过使包括了该冲压机套筒31与中央冲模24的部件与该板体12与位设在砧座23的容穴中板体12的螺帽11对准而开始。如图7b所示的该程序，该受弹簧偏置的外套筒31首先藉由冲压环22冲压该板体孔外侧边缘周围的板体材料，将该板体12向下压迫而进入该凸缘凹穴中。如图7c所示，在向下压力增加时，该外套筒的弹簧拉力被克服，且该板体被推进至底。该中央冲模24然后独立于该外套筒31更进一步向下移动，并对该固定件柄部的端部周围的边缘造成向外扩张，以将该板体12卡制在该螺帽的扩张边缘与该螺帽凸缘13之间。如图8所示，柄部和其扩张部17的长度刚好可使该螺帽的端部完全地填入冲压空隙42中，而不会延伸突出围绕板体材料12的平面，藉此提供嵌平式的装配。

因此，上面所述仅被视为说明发明的原则。此外，由于本领域技术人员将易于产生许多修改及变化，因此，不希望本发明受限至已揭示及描述的精确构造和操作中，因此，所有合理的改良以及等同构件可认为落在本发明范围之中。

希望由美国专利证书保护的并且所要求的新的技术方案如下所述：

Claims (6)

1.一种固定式压力机中的二段式冲压机，所述二段式冲压机用于将螺帽装配入主材料板体中，包括：

圆柱状套筒，所述圆柱状套筒具有内部轴向镗孔，所述套筒具有从第一端突出的轴向延伸的冲压环；

弹簧，所述弹簧位于所述套筒内，所述弹簧在所述弹簧的第一端抵顶所述套筒的内部朝内凸缘而操作；

中央冲模，所述中央冲模具有柄部，所述柄部设置于所述弹簧与所述套筒中，所述柄部包括径向延伸环部，所述径向延伸环部可在所述套筒镗孔中紧密地滑动，所述环部包括抵于所述弹簧的第二端的表面，所述中央冲模进一步具有工作尖端部及相对的驱动端，所述驱动端适合于接合压力机的摇臂；

将所述中央冲模收置于所述套筒中的装置，使得所述套筒被弹性地偏压而远离所述中央冲模的驱动端，而所述套筒可相对所述中央冲模在延伸位置及缩回位置间移动；以及

其中当所述套筒处于所述延伸位置时，所述冲压环轴向延伸超过所述中央冲模的尖端部，而在通过施加施于所述中央冲模的所述驱动端的力、使得套筒因压缩所述弹簧而处于所述缩回位置时，所述套筒与所述中央冲模操作使得所述尖端部轴向伸出超过所述冲压环，所述力反作用于所述冲压环对所述主材料板体撞击。

2.如权利要求1所述的冲压机，其特征在于，所述尖端部适用于抵顶螺帽，通过所述螺帽的变形，迫使所述螺帽附连至所述主材料板体，所述螺帽的变形将主材料板体卡制在扩张边缘与螺帽的凸缘之间。

3.如权利要求1所述的冲压机，其特征在于，所述将中央冲模收置于套筒中的装置为端盖，所述端盖以螺纹方式与所述套筒的内部螺纹部位配合，所述内部螺纹部位布设于所述套筒与所述第一端相对的第二端。

4.如权利要求3所述的冲压机，其特征在于，所述弹簧为圆柱卷簧。

5.一种将螺帽固定至主材料板体的方法，所述方法的步骤包括：

提供二段式冲压机；

将所述冲压机的驱动端安装于压力机的垂直移动摇臂，所述压力机具有位于所述摇臂的正下方的砧座；

使所述冲压机与所述主材料板体中的孔对准，所述孔与螺帽轴向对准，所述螺帽设于所述压力机的砧座的容穴中且位于所述主材料板体与所述压力机相对的一侧上；

在所述摇臂的下冲程期间，移动所述冲压机至与所述主材料板体相接触；

通过位于所述冲压机的弹性压抵的可缩回的套筒一端上的冲压环来压轧所述孔周围的主材料板体；以及

在所述摇臂的冲程期间进一步向下移动所述冲压机，直至位于所述冲压机套筒内的中央冲模的尖端部伸出超过所述冲压环且与所述螺帽受迫接触为止，藉此所述螺帽受到扩张，而将所述主材料板体卡制在所述螺帽的扩张边缘与所述螺帽凸缘之间。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二段式冲压机为权利要求1所述的冲压机。